Тихоокеанский государственный университет, кафедра «Литейное производство и технология металлов»,
Хабаровск, Россия:

Э. Х. Ри, заведующий кафедрой, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: erikri999@mail.ru
Х. Ри, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: ri@mail.khstu.ru
Е. Д. Ким, преподаватель, эл. почта: jenya_1992g@mail.ru
М. А. Ермаков, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: ermakovma@yandex.ru

Приведены результаты исследований влияния циркония в анодных сплавах Al – Ni – Zr на характер распределения элементов по сечению покрытий, полученных электроискровым легированием (ЭИЛ), при следующих режимах обработки: t_ск = 50, t_р = 40 мкс; t_ск = 25, t_р = 80 мкс (далее — режим 50/40 и режим 25/80 соответственно). При режиме обработки 50/40 в легированных покрытиях концентрируется большое количество легирующих элементов и меньшее количество вредных примесей железа и марганца. Следовательно, в структуре покрытий в большом объеме кристаллизуются упрочняющие фазы Al2Ni или Al₂(Ni,Zr), представляющие твердые растворы Ni или Ni, Zr в алюминиде никеля AlNi — β’-фазы. При режиме обработки 25/80 в покрытиях формируется структура, состоящая из β’-фазы и Al₃Fe, при использовании электрода AlNi и цирконийсодержащих Al – Ni – Zr. При режиме обработки 50/40 в этом слое образуется структура, состоящая из β’-фазы и тройного химического соединения β (Al – Si – Fe) неизвестного стехиометрического соотношения.
Установлены закономерности распределения элементов (Al, Ni, Fe, Si, Zr, Mn) по сечению покрытий в зависимости от содержания циркония в анодных сплавах Al – Ni – Zr:
– содержание железа и алюминия в покрытиях изменяется по экстремальной схеме в зависимости от концентрации циркония в анодных сплавах с минимальным значением алюминия и максимальным значением концентрации железа при 1,05 % (мас.) Zr;
– содержание кремния и циркония постоянно возрастает по мере увеличения концентрации циркония в электродных материалах до 3,52 % (мас.) Zr;
– содержание циркония в электродах практически не влияет на концентрацию марганца в покрытиях;
– при режиме обработки 25/80 содержание никеля уменьшается, а при режиме обработки 50/40, наоборот, возрастает до 3,52 % (мас.) Zr.
Режим обработки 50/40 является наиболее эффективным, так как при содержании 3,52 % (мас.) Zr в электродном сплаве наблюдается большее количество упрочняющих цирконийсодержащих алюминидов никеля.

Работа выполнена при финансовой поддержке со стороны Минобрнауки РФ в рамках ГЗ № FEME-
2020-0010 «Физико-химические и технологические основы металлотермического синтеза металлов в ионных расплавах щелочных металлов и комплексно-легированных алюминидов никеля методом СВС-металлургии». Исследования проводились в рамках НИР Стипендии Президента РФ СП-1904.2019.1 (2019–2021 г.) на оборудовании ЦКП «Прикладное материаловедение» ФГБОУ ВО «ТОГУ».

1. Durdu S., Korkmaz K., Çakir A. et al. Characterization and bioactivity of hydroxyapatite-based coatings formed on steel by electro-spark deposition and micro-arc oxidation // Surface and Coatings Technology. 2017. Vol. 326. P. 111–120.
2. Salmaliyan M., Ghaeni F. M., Ebrahimnia M. Effect of electro spark deposition process parameters on WC – Co coating on H13 steel // Surface and Coatings Technology. 2017. Vol. 321. P. 81–89.
3. Padgurskas J., Kreivaitis R., Mihailov V. Tribological properties of coatings obtained by electro-spark alloying C45 steel surfaces // Surface and Coatings Technology. 2017. Vol. 311. P. 90–97.
4. Химухин С. Н., Теслина М. А., Ри Х., Ри Э. Х. Формирование, микроструктура и свойства «белого слоя» сталей при низковольтном электроискровом легировании // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. № 4. С. 7–11.
5. Enrique P. D., Marzbanrad E., Mahmoodkhani Y. Surface modification of binder-jet additive manufactured Inconel 625 via electrospark deposition // Surface and Coatings Technology. 2019. Vol. 362. P. 141–149.
6. Cao G., Zhang X., Tang G., Ma X. Microstructure and corrosion behavior of Cr coating on M50 steel fabricated by electrospark deposition // Journal of Materials Engineering and Performance. 2019. Vol. 28. No. 7. P. 4086–4094.
7. Guangyao Z., Qiaofeng B., Changyao O. Microstructure and wear resistance of CeO₂ + Ni60A composite coating on aluminum alloys by laser cladding // Rare Metal Materials and Engineering. 2015. Vol. 44, No. 5. P. 1229–1233.
8. Mavhungu S. T., Akinlabi E. T., Onitiri M. A., Varaochia F. M. Aluminum matrix composites for industrial use: advances and trends // Procedia Manufacturing. 2017. Vol. 7. P. 178–182.
9. Singh J., Chauhan A. Characterization of hybrid aluminum matrix composites for advanced applications – A review // Journal of Materials Research and Technology. 2016. Vol. 5, No. 2. P. 159–169.
10. Amosov A. P., Luts A. P., Latukhin E. I., Ermoshkin A. A. Application of SHS processes for in situ preparation of alumomatrix composite materials discretely reinforced by nanodi mensional titanium carbide particles // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2016. Vol. 57, No. 2. P. 106–112.
11. Панфилов А. А., Прусов Е. С., Кечин В. А. Проблемы и перспективы развития производства и применения алюмо матричных композиционных сплавов // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. 2013. № 2. С. 210–218.
12. Yuan L., Han J., Liu J., Jiang Zh. Mechanical properties and tribological behavior of aluminum matrix composites reinforced with in-situ AlB₂ particles // Tribology International. 2016. Vol. 98. P. 41–47.
13. Huang G., Hou W., Shen Y. Evaluation of the microstructure and mechanical properties of WC particle reinforced aluminum matrix composites fabricated by friction stir processing // Materials Characterization. 2018. Vol. 138. P. 26–37.
14. Меднева А. В., Ри Э. Х., Ри Х., Раменский И. О. Электродные материалы из алюминидов никеля для электроискровой обработки // Ученые заметки ТОГУ. 2016. Т. 7, № 4. С. 321–324.
15. Ри Х., Гостищев В. В., Меднева А. В., Химухин С. Н., Астапов И. А. Синтез алюминида никеля, упрочненного боридом молибдена // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2016. Т. 1, № 2. С. 71–75.
16. Гуляев А. П. Материаловедение : учеб. для вузов / под ред. А. П. Гуляева. — М. : Металлургия, 1978. — 544 с.