Структурные факторы повышения кавитационной стойкости аустенитных сталей и металлокерамических композитов

Ю.С. Коробов1, А.В. Макаров1, Н.В. Лежнин1, В.А. Сирош1, Х.Л. Алван2, М.А. Филиппов3, В.И. Шумяков2, Н.Н. Соболева3

1Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург
2Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург
3Институт машиноведения УрО РАН, г. Екатеринбург

 

Разработаны оригинальная установка (патент РФ 2710480) и методика оценки кавитационной стойкости материалов при наложении ультразвука и разности электрических потенциалов. При анализе причин различий кавитационной стойкости высокохромистых материалов и покрытий выявлены структурные и технологические факторы, определяющие сопротивление эрозионному разрушению. На этой основе предложены пути повышения кавитационной стойкости аустенитных сталей и металлокерамических композитов за счет совершенствования их составов, структуры и уменьшения пористости. Впервые установлена сильная зависимость эрозионной стойкости аустенитных сталей от интенсивности развивающегося под действием кавитации мартенситного превращения, которое способствует повышению кавитационной стойкости. Для металлокерамических композитов выявлена зависимость интенсивности износа от типа матрицы (Co, Ni), дисперсности и вида упрочняющей фазы (карбиды W, Cr). Результаты приняты для использования на электростанции Дора (Багдад, Ирак), применяются при реализации международного проекта IRA-SME по программе M-ERA.NET по лазерной наплавке высокоэнтропийных сплавов.

 

Рис. 1. Слева - оригинальная схема испытаний, справа - корреляция между эрозионным износом и интенсивностью мартенситного превращения при кавитации.

 

  1. The effect of martensitic transformation on the cavitation erosion resistance of a TIG-deposited Fe-Cr-C-Al-Ti layer [Текст] / Yu.S. Korobov, H.L. Alwan, M.A. Filippov, N.N.Soboleva, I.A. Alani, S., A.V. Makarov, V.A. Sirosh // Surface and coatings technology. — 2021. — V. 421. — P. 127391 — 127403.
  2. Патент РФ № 2710480. Установка для испытания на кавитационную эрозию / В.И. Шумяков, Ю.С. Коробов, Х.Л. Алван, Н.В. Лежнин, А.В. Макаров, М.С. Девятьяров. Опубл. 26.12.2019 бюл. № 36.
  3. Comparative Analysis of Cavitation Resistance of Deposited/Sprayed Layers of Carbides, Stainless Steels and Metastable Austenite / H.L. Alwan, Yu. Korobov, D. Elkind, V. Sirosh, A. Makarov // March 2021, IOP Conference Series Materials Science and Engineering. — 2021. — V. 1079. — P. 52073 — 52078.
  4. Применение разработанной методики оценки кавитационного воздействия для анализа эрозионной стойкости металлокерамических газотермических покрытий / H.L. Alwan, A.V. Makarov, N.N. Soboleva, Yu.S. Korobov, V.I. Shumyakov, N.V. Lezhnin, and V.A. Zavalishin // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. — 2021. — V. 15. — P. 62 — 69.

 

1.3.2. Физика конденсированных сред и физическое материаловедение. Работа выполнена в рамках темы государственного задания ИФМ УрО РАН Рег.№АААА-А19-119070490049-8. Шифр «Лазер».