Cấu trúc tế vi, đặc tính cơ học và hành vi ma sát mài mòn của lớp phủ plasma NiCrBSi
192 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.81.2022.112-121Từ khóa:
Phun phủ plasma; NiCrBSi; Ma sát; Mài mòn; Trục khuỷu.Tóm tắt
Các chi tiết chịu mài mòn, làm việc trong điều kiện khắc nghiệt như trục khuỷu động cơ đốt trong, thường phải thay thế sau 1-2 lần mài về kích thước sửa chữa. Việc chế tạo mới trục khuỷu trong điều kiện Việt Nam còn nhiều hạn chế, do đó, phục hồi kích thước và chế tạo lớp phủ có khả năng chống mài mòn cao phù hợp với yêu cầu làm việc của từng loại động cơ là rất có ý nghĩa. Bài báo này giới thiệu kết quả ứng dụng công nghệ phun phủ plasma trong khí quyển với lớp phủ NiCrBSi để phục hồi các cổ trục khuỷu xe thiết giáp chở quân M113. Cấu trúc tế vi và đặc tính cơ học lớp phủ sau phun đã được khảo sát. Sau đó, các mẫu phủ được thực hiện đo ma sát mài mòn dưới các tải trọng khác nhau 10 N, 20 N và 30 N theo mô hình ball-on-flat. Cơ chế mòn chủ yếu là mòn oxy hóa và sự mài mòn. Lớp phủ có chất lượng tốt, trục khuỷu phục hồi bằng công nghệ phun phủ plasma trong khí quyển đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của xe M113.
Tài liệu tham khảo
[1]. M. I. Boulos, P. L. Fauchais, and J. V. R. Heberlein, “Thermal Spray Fundamentals: From Powder to Part", Springer Cham, 2nd ed., 1136 p, (2021). DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-70672-2
[2]. Балдаев Л.Х., Борисов В.Н., and Вахалин В.А., "Газотермическое напыление", Market DS, 344 p, (2007).
[3]. K. Meekhanthong and S. Wirojanupatump, “Characterization and comparison of thermally sprayed hard coatings as alternative to hard chrome plating”, Advanced Materials Research, vol. 974, pp. 183–187, (2014). DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.974.183
[4]. H. Yu et al., “Bonding and sliding wear behaviors of the plasma sprayed NiCrBSi coatings”, Tribol. Int., vol. 66, pp. 105–113, (2013). DOI: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2013.04.017
[5]. J. M. Miguel, J. M. Guilemany, and S. Vizcaino, “Tribological study of NiCrBSi coating obtained by different processes”, Tribol. Int., vol. 36, no. 3, pp. 181–187, (2003). DOI: https://doi.org/10.1016/S0301-679X(02)00144-5
[6]. Shabana, M. M. M. Sarcar, K. N. S. Suman, and S. Kamaluddin, “Tribological and Corrosion behavior of HVOF Sprayed WC-Co, NiCrBSi and Cr3C2-NiCr Coatings and analysis using Design of Experiments”, Mater. Today Proc., vol. 2, no. 4–5, pp. 2654–2665, (2015). DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.07.227
[7]. R. Rachidi, B. El Kihel, F. Delaunois, V. Vitry, and D. Deschuyteneer, “Wear performance of thermally sprayed NiCrBSi and NiCrBSi-WC coatings under two different wear modes”, J. Mater. Environ. Sci., vol. 8, pp. 4550–4559, (2017). DOI: https://doi.org/10.26872/jmes.2017.8.12.480
[8]. A. Günen and A. Çürük, “Properties and High-Temperature Wear Behavior of Remelted NiCrBSi Coatings,” JOM 2019 722, vol. 72, no. 2, pp. 673–683, (2019), DOI: https://doi.org/10.1007/s11837-019-03950-6
[9]. F. Otsubo, H. Era, and K. Kishitake, “Structure and phases in nickel-base self-fluxing alloy coating containing high chromium and boron”, J. Therm. Spray Technol., vol. 9, no. 1, pp. 107-113, (2000). DOI: https://doi.org/10.1361/105996300770350131
[10]. G. Singh, M. Kaur, and R. Upadhyaya, “Wear and Friction Behavior of NiCrBSi Coatings at Elevated Temperatures”, J. Therm. Spray Technol., vol. 28, pp. 1081–1102, (2019). DOI: https://doi.org/10.1007/s11666-019-00876-y
[11]. I. C. Grigorescu, C. Di Rauso, R. Drira-Halouani, B. Lavelle, R. Di Giampaolo, and J. Lira, “Phase characterization in Ni alloy-hard carbide composites for fused coatings”, Surf. Coatings Technol., vol. 76–77, part 2, pp. 494-498, (1995). DOI: https://doi.org/10.1016/0257-8972(95)02511-1
[12]. S. Huang et al., “Microstructural Charactistics of Plasma Sprayed NiCrBSi Coatings and Their Wear and Corrosion Behaviors”, Coatings, vol. 11, no. 2, 170, (2021). DOI: https://doi.org/10.3390/coatings11020170
[13]. K. Holmberg, A. Matthews, and H. Ronkainen, “Coatings tribology - Contact mechanisms and surface design”, Tribology International, vol. 31, no. 1–3, pp. 107-120, (1998). DOI: https://doi.org/10.1016/S0301-679X(98)00013-9
[14]. I. M. Hutchings, “Abrasive and erosive wear tests for thin coatings: A unified approach”, Tribology International, vol. 31, no. 1–3, pp. 5-15, (1998). DOI: https://doi.org/10.1016/S0301-679X(98)00004-8
[15]. Ngô Thanh Bình, Vũ Văn Huy, Đoàn Thanh Vân, “Nghiên cứu chế tạo lớp phủ NiCrBSi trên nền thép C45 bằng phun phủ plasma”, Kỷ yếu hội nghị khoa học 30 năm ngày truyền thống Chi nhánh Phía Nam, Trung tâm Nhiệt đới Việt-Nga: Khoa học và công nghệ nhiệt đới: Từ nghiên cứu cơ bản đến ứng dụng, TP. HCM, pp. 125–132, (2021).
[16]. N. L. Parthasarathi, M. Duraiselvam, and U. Borah, “Effect of plasma spraying parameter on wear resistance of NiCrBSiCFe plasma coatings on austenitic stainless steel at elevated temperatures at various loads”, Mater. Des., vol. 36, pp. 141–151, (2012). DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.10.051
[17]. M. P. Planche, H. Liao, B. Normand, and C. Coddet, “Relationships between NiCrBSi particle characteristics and corresponding coating properties using different thermal spraying processes”, Surf. Coatings Technol., vol. 200, pp. 2465–2473, (2005). DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.08.224
[18]. S. Natarajan, E. Edward Anand, K. S. Akhilesh, A. Rajagopal, and P. P. Nambiar, “Effect of graphite addition on the microstructure, hardness and abrasive wear behavior of plasma sprayed NiCrBSi coatings”, Mater. Chem. Phys., vol. 175, pp. 100–106, (2016). DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2016.02.076
[19]. D. Kong and B. Zhao, “Effects of loads on friction–wear properties of HVOF sprayed NiCrBSi alloy coatings by laser remelting”, J. Alloys Compd., vol. 705, pp. 700–707, (2017). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.02.171
