Перспективы лазерной постобработки керамических покрытий
Автор: Яресько С.И., Антошин И.А.
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 4-2 т.26, 2024 года.
Бесплатный доступ
В работе рассмотрены возможности лазерной обработки (ЛО) как перспективного метода постобработки керамических покрытий, позволяющего добиться существенного повышения их эксплуатационных характеристик. Приведены данные по реализации данного метода при обработке керамических покрытий, нанесенных с использованием технологий газотермического напыления (ГТН), применяя различное лазерное оборудование. Установлено, что ЛО оказывает существенное влияние на микроструктуру керамических газотермических покрытий (ГТП), обеспечивает более высокую их плотность, снижает дисперсность и порообразование в 2-4 раза, позволяет регулировать распределение и величину остаточных напряжений. Показано, что с помощью ЛО удается добиться улучшения эксплуатационных характеристик покрытий, увеличения микротвердости на 25-40 %, увеличения адгезионной прочности покрытия и металлической основы, износостойкости и коррозионной стойкости. Приведены данные, свидетельствующие о неоднозначности влияния режимов ЛО при постобработке керамических покрытии на их свойства и недопустимости чрезмерного оплавления поверхности.
Лазерное излучение, керамическое покрытие, микроструктура, износостойкость, микротвердость, коррозионная стойкость, порообразование, остаточные напряжения
Короткий адрес: https://sciup.org/148330122
IDR: 148330122 | УДК: 621.373.826 | DOI: 10.37313/1990-5378-2024-26-4(2)-281-288
Laser modification of ceramic gas-thermal coatings
The possibilities of laser processing (LP) as a promising method of post-treatment of ceramic coatings, which allows to achieve a significant increase in their performance characteristics, are considered in the work. Data on the implementation of this method in the processing of ceramic coatings applied using gas thermal spraying (GTN) technologies using various laser equipment are presented. It has been established that LP has a significant effect on the microstructure of ceramic gas-thermal coatings (GTP), provides a higher density, reduces dispersion and porosity by 2-4 times, and allows you to regulate the distribution and value of residual stresses. It is shown that with the help of LP, it is possible to improve the performance characteristics of coatings, increase microhardness by 25-40%, increase the adhesive strength of the coating and the metal base, wear resistance and corrosion resistance. The data testifying to the ambiguity of the influence of LP modes during post-processing of ceramic coatings on their properties and the inadmissibility of excessive melting of the surface are presented.
Список литературы Перспективы лазерной постобработки керамических покрытий
- Балдаев, Л.Х. Газотермическое напыление: учеб. пособие / Л.Х. Балдаев [и др.], под общ. ред. Л.Х. Балдаева. – М.: Маркет ДС, 2007. – 344с.
- Девойно, О.Г. Модифицированные поверхности покрытий с использованием лазерного нагрева / О.Г. Девойно, А.С. Калиниченко, М.А. Кардаполова. – Минск: БНТУ, 2013. – 230 с.
- Microstructure and sliding wear properties of HVOF sprayed, laser remelted and laser clad Stellite 6 coatings / Š. Houdková, Z. Pala, E. Smazalová et al. // Surf. Coat. Technol. – 2017. – V.318. – PP.129-141. doi: 10.1016/j.surfcoat.2016.09.012
- Surface modifi cation of Cr3C2–NiCr cermet coatings by direct diode laser / J. Morimoto, Y. Sasaki, S. Fukuhara et al. // Vacuum. – 2006. – V.80(11-12). – PP.1400-1405. doi:10.1016/j.vacuum.2006.01.070
- Glanc A., Houdková Š., Vostřák M. Microstructure and tribological behavior of HVOF sprayed and laser treated CoCrTaAlCSiY coatings // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. – 2018. – V.461, №1. – PP.012021. doi:10.1088/1757-899X/461/1/012021
- Fu Y., Batchelor A.W., Xing H., Gu Y. Wear behavior of laser-treated plasma-sprayed ZrO2 coatings // Wear. – 1997. – V.210, №1-2. – PP.157-164. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(97)00058-6
- Шелягин, В.Д. Лазерная модификация плазменнонанесенных покрытий / В.Д. Шелягин, В.Ю. Хаскин, А.П. Грищенко и др. // Вісник двигунобудування. – 2009. – №2. – С.69-72.
- Шишковский, И.В. Лазерная постобработка Al/ Al2O3-Ni композитных покрытий, нанесенных с помощью холодного газодинамического напыления / И.В. Шишковский, П.А. Подрабинник // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2015. – №5. – С.39-42.
- Triantafyllidis D., Li L., Stott F.H. Crack-free densifi cation of ceramics by laser surface treatment // Surf. Coat. Technol. – 2006. – Т.201. – №6. – С.3163-3173.
- Effect of laser remelting of plasma sprayed coating of Cr-Ni-Re / P. Śliwński, M.S. Węglowski, J. Dworak et al. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. – 2021. – V.1140. – №1. – PP.012054. DOI:10.1088/1757-899X/1140/1/012054
- Laser Surface Modifi cation of Ceramic Coating Materials / Al Harbi N., Y Benyounis K., Looney L., and Stokes J. // In book: Encyclopedia of Smart Materials. – Publisher: Elsevier, 2018
- Bolelli G., Lusvarghi L., Barletta M. Heat treatment effects on the corrosion resistance of some HVOFsprayed metal alloy coatings // Surf. Coat. Technol. – 2008. – V.202. – №19. – PP.4839-4847. https://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.04.074
- Ceramic surface modifi cations induced by pulsed laser treatment / E. Cappelli, S. Orlando, D. Sciti et al. // Applied Surface Science. – 2000. – Т.154. – С.682-688.
- Митрофанов, А.А. Модифицирование газотермических покрытий воздействием излучения CO2-лазера / А.А. Митрофанов, Е.А. Чащин, С.А. Балашова, А.Х. Харахашев // Advanced Engineering Research. – 2014. – Т.14. – №3(78). – С.103-110.
- Митрофанов, А.А. Обработка газотермических покрытий с использованием лазерного излучения / А.А. Митрофанов, Е.А. Чащин, С.А. Балашова // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2011. – №1. – С.103-105.
- Laser-induced periodic structure formation in AlN ceramic / N.N. Nedyalkov, A. Dikovska, R. Nikov et al. // Opt. Laser Technol. – 2021. – Т.144. – С.107402.
- Surface modifi cation of ceramic matrix composites induced by laser treatment / S. Costil, S. Lukat, C. Langlade, C. Coddet // Applied Surface Science. – 2008. – Т.255. – №5. – С.2425-2432.
- Спиридонов, Н.В. Влияние лазерной обработки на структурно-фазовый состав напыленных Ni-Cr- B-Si-покрытий / Н.В. Спиридонов, И.О. Сокоров, А.В. Кудина // Наука и техника. – 2007. – №3. – С.22-25.
- Девойно, О.Г. Исследование износостойких покрытий из диффузионно-легированной аустенитной стали, полученных плазменным напылением и последующей лазерной обработкой / О.Г. Девойно, А.Ф. Пантелеенко // Наука и техника. – 2017. – № 3. – С.249-255.
- Балашова, С.А. Повышение эксплуатационных характеристик керамических покрытий / С.А. Балашова, Е.А. Чащин, И.В. Шилов и др. // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2009. – Т.2. – №1. – С.73-80.
- Погребняк, А.Д. Характеристики и свойства защитных покрытий на основе Ni-Cr и Co-Cr после обработки концентрированными потоками энергии / А.Д. Погребняк, Ш.М. Рузимов, О.П. Кульментьева и др. // Физическая инженерия поверхности. – 2005. – Т.3. – № 3-4. – С.158-189.
