Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback

Determining the influence of the microstructure and phase composition of glass-metal-ceramic coatings on their basic physical-technical properties

Determining the influence of the microstructure and phase composition of glass-metal-ceramic coatings on their basic physical-technical properties

Abstract

Given the development of new heat-resistant nickel alloys that operate at temperatures up to 1,250 °C, as well as the introduction of additive technologies for the production of various parts, it is a relevant task to devise new compositions of highly heat-resistant coatings. Determining the influence of the phase composition of glass-metal-ceramic coatings on its basic properties could improve the effectiveness of protecting those parts that operate under extreme conditions. Therefore, it is promising to conduct a study aimed at establishing the relationship between the microstructure and phase composition of glass-metal-ceramic coatings and the main physical-technical characteristics. This study's results have established that the most high-quality coatings were obtained on the basis of non-crystallizing glass. Such glass is characterized by a temperature coefficient of linear expansion of 92·10-7 degrees-1, a glass transition temperature of 625 °C, and surface tension of 260·10-3 N/m at 850 °C. These properties contribute to the formation of a defect-free coating, providing uniform spreading and high-quality adhesion to the substrate. The resulting optimal coating is characterized by the adhesion strength of 98 %, the thermal resistance (mode 950↔20 °C) of 50 cycles, and the high heat resistance (a weight gain after 100 h in the temperature range of 1,000‒1,050 °C) of 0.03 g/m2·h. Coatings with a minimum amount of glass bonding are distinguished by uniformity and high quality. The optimal ratio of phases "glass:metal-ceramic composition" is 10:90. The structure of the recommended coating is uniform, characterized by the homogeneous distribution of components, the absence of cracks, visible defects, and high quality. The phase composition of the coating after firing is represented by crystals of metallic nickel and silicon, as well as a small amount of residual glass phase.

В связи с разработкой новых жаропрочных никелевых сплавов, работоспособных при температурах вплоть до 1250 °С, и внедрением аддитивных технологий производства различных деталей, актуальной становится задача по разработке новых составов высокожаростойких покрытий. Определение влияния фазового состава стеклометаллокерамических покрытий на его основные свойства позволит увеличить эффективность защиты деталей, работающих в экстремальных условиях. Поэтому перспективным является проведение исследования, посвященного определению взаимосвязи микроструктуры и фазового состава стеклометаллокерамических покрытий с основными физико-техническими характеристиками. В результате исследований установлено, что наиболее качественные покрытия получены на базе не кристаллизующегося стекла. Такое стекло характеризуется температурным коэффициентом линейного расширения 92·10-7 град-1, температурой стеклования 625 °С и поверхностным натяжением при 850 °С 260·10-3 Н/м. Указанные свойства способствуют формированию бездефектного покрытия, обеспечивая равномерное растекание и качественное сцепление с подложкой. Полученное оптимальное покрытие характеризуется прочностью сцепления 98 %, термостойкостью (режим 950↔20 °С) 50 циклов и жаростойкостью (привес после 100 ч в температурном интервале 1000–1050 °С) 0,03 г/м2·ч. Покрытия с минимальным количеством стеклосвязки отличаются равномерностью и качеством. Оптимальное соотношение фаз «стекло: металлокерамическая композиция» составляет 10:90. Структура рекомендованного покрытия отличается равномерностью, гомогенным распределением компонентов, отсутствием трещин, видимых дефектов и высоким качеством. Фазовый состав покрытия после обжига представлен кристаллами металлического никеля и кремния, а также небольшим количеством остаточной стеклофазы

У зв'язку з розробкою нових жароміцних нікелевих сплавів, працездатних при температурах до 1250 °С, і впровадженням адитивних технологій виробництва різних деталей, актуальним стає завдання по розробці нових складів високожаростійких покриттів. Визначення впливу фазового складу склометалокерамічних покриттів на його основні властивості дозволить збільшити ефективність захисту деталей, що працюють в екстремальних умовах. Тому перспективним є проведення дослідження, присвяченого визначенню взаємозв'язку мікроструктури і фазового складу склометалокерамічних покриттів з основними фізико-технічними характеристиками. В результаті досліджень встановлено, що найбільш якісні покриття отримані на основі скла, що не кристалізується. Таке скло характеризуються температурним коефіцієнтом лінійного розширення 92·10-7 град-1, температурою склування 625 °С і поверхневим натягом при 850 °С 260·10-3 Н/м. Зазначені властивості сприяють формуванню бездефектного покриття, забезпечуючи рівномірне розтікання і якісне зчеплення з підкладкою. Отримане оптимальне покриття характеризується міцністю зчеплення 98 %, термостійкістю (режим 950↔20 °С) 50 циклів і жаростійкістю (приріст після 100 ч в температурному інтервалі 1000–1050 °С) 0,03 г/м2·год. Покриття з мінімальною кількістю склозв’язки відрізняються рівномірністю і якістю. Оптимальне співвідношення фаз «скло: металокерамічна композиція» становить 10:90. Структура рекомендованого покриття відрізняється рівномірністю, гомогенним розподілом компонентів, відсутністю тріщин, видимих дефектів і високою якістю. Фазовий склад покриття після випалу представлений кристалами металевого нікелю і кремнію, а також невеликою кількістю залишкової склофази

Keywords

glass-metal-ceramic coating, газова корозія, gas corrosion, стеклометаллокерамическое покрытие, жаростійке покриття, мікроструктура покриття, heat-resistant coating, heat-resistant alloys, жаростойкое покрытие, газовая коррозия, фазовый состав, phase composition, фазовий склад, coating microstructure, жаропрочные сплавы, микроструктура покрытия, жароміцні сплави, склометалокерамічне покриття

  • BIP!
    Impact byBIP!
    selected citations
    These citations are derived from selected sources.
    This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    0
    popularity
    This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
    Average
    influence
    This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
    Average
    impulse
    This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
    Average
Powered by OpenAIRE graph
Found an issue? Give us feedback
selected citations
These citations are derived from selected sources.
This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Citations provided by BIP!
popularity
This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network.
BIP!Popularity provided by BIP!
influence
This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically).
BIP!Influence provided by BIP!
impulse
This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network.
BIP!Impulse provided by BIP!
0
Average
Average
Average
gold