Исследование дефектной структуры многослойных покрытий на основе с возможностью самовосстановления для защиты металлов и сплавов от водородной коррозии.

  • Mitrofanov, Andrey (PI)

Project: Grant fulfilmentTotal grant fulfilment

Project Details

Description

Согласно литературным данным даже небольшая концентрация водорода в сплаве может привести к разрушению материала. Таким образом, разработка покрытий, устойчивых к проникновению водорода, обладающих хорошими механическими и трибологическими свойствами, имеет важное значение.

Исследование литературы, а также экономические расчеты технологий нанесения покрытий показывают, что наиболее эффективные и экономически выгодные покрытия основаны на нитридах переходных металлов. Такие покрытия наряду с хорошими физико-механическими свойствами, температурной и эрозионной стойкостью позволяют достичь минимальных значений скорости проникновения водорода в структуру сплава. Формирование многослойных структур может значительно повысить устойчивость покрытий к растрескиванию и образованию дефектов, а также вызвать самовосстановление после механических повреждений. Тем не менее, взаимодействие водорода с многослойными структурами на основе Me/MeN (Me/MeON) и их механизмы самовосстановления недостаточно изучены.
Изучение литературы показало, что для многослойных покрытий не проводилось подобных экспериментов, представленных в данном исследовании. Особенно важно понимать механизмы взаимодействия водорода с многослойными покрытиями, динамику его накопления, механизмы самовосстановления, эволюцию дефектных структур, а также деградацию физико-механических свойств покрытий. Результаты могут быть использованы для описания основных процессов взаимодействия водорода с многослойными структурами на основе Me/MeN (Me/MeON), а также для промышленного использования покрытий для защиты конструкционных деталей, работающих в водородосодержащих средах.

В предварительном совместном исследовании было исследовано влияние рабочего давления и напряжения смещения на микроструктуру, механические и трибологические свойства покрытий CrxN до и после высокотемпературного воздействия водорода.

Key findings for the project

1. Образцы сплава AD730 были подвергнуты оксидированию в коррозионной установке при температурах 800 и 900 ºC в течение 100, 200, 300, 400 и 500 часов.

2. Метод рентгенофазового анализа было установлено присутствие четырех новых фаз, по сравнению с образцами, не подвергнутыми оксидированию.

3. С помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии был установлен элементный состав исследуемых проб. Было показано наличие двух зон с отличающимся химическим составом. Толщина зоны, соответствующей оксидированному слою составляет 5 микрометров.

4. Была исследована кинетика процессов окисления поверхности образцов сплава AD730. Исходя из прибыли массы после оксидирования были построены кривые и установлены уравнения, которым они подчиняются. Квазипараболический закон окисления свидетельствует о характере и механизме процесса окисления данного сплава. Также была рассчитана энергия активации и получено расчётное уравнение данного процесса.



AcronymD. Mendeleev 2018
StatusFinished
Effective start/end date1/10/1831/03/19