Rendimiento de erosión de recubrimientos TiAlSiN preparados por pulverización catódica de magnetrón pulsado de alta potencia
Autores: Li, Hua; Li, Liuhe; Li, Duoduo; Tang, Ling; Luo, Yang; Li, Guang; Wu, Yuehan; Li, Guodong; Xu, Yi; Han, Mingyue; Gu, Jiabin; Huang, Kai; Feng, Pengbo; Xu, Xiaolei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Erosión
Aleación de titanio
Recubrimientos TiAlSiN
Voltaje de descarga
Dureza
Resistencia a la erosión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
La erosión amenaza seriamente la seguridad de los componentes mecánicos rotativos de alta velocidad en entornos de servicio muy severos, particularmente para materiales de matriz de aleación de titanio ligeros. Con el fin de mejorar la resistencia a la erosión de la aleación de titanio, se depositan recubrimientos de TiAlSiN con diferentes composiciones de fase sobre la aleación de titanio TC6 utilizando un sistema de descarga de magnetrón pulsado de alta potencia (HPPMS) bajo varios voltajes de descarga. La evolución composicional y microestructural, así como las propiedades mecánicas de los recubrimientos de TiAlSiN, se evalúan mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y nanoindentación, respectivamente. El rendimiento de erosión en relación con la aleación de titanio se investiga mediante un probador de chorro de arena. Con el aumento del voltaje de descarga de -500 a -600 V, el pico de la corriente de descarga aumenta de 105 a 225 A. Los recubrimientos de TiAlSiN preparados muestran un cambio en la orientación cristalográfica preferida de (220) a (200), pero todos ellos tienen una estructura nanocompuesta densa. Su dureza (H) y módulo elástico (E) aumentan gradualmente antes de disminuir, alcanzando valores máximos de 35.34 y 360.5 GPa a -570 V. La resistencia a la erosión de los recubrimientos de TiAlSiN, dependiente del voltaje de descarga, es consistente con el cambio en la relación H/E. Los recubrimientos de TiAlSiN preparados a -560 V exhiben la resistencia a la erosión óptima, que es 15 veces mayor que la del sustrato TC6. El comportamiento de erosión de los recubrimientos está correlacionado positivamente con su dureza y tenacidad. Ajustar el voltaje de descarga del pulso HPPMS se demuestra finalmente como una forma efectiva de adaptar las composiciones de fase del recubrimiento para mejorar la resistencia a la erosión de la aleación de titanio.
Descripción
La erosión amenaza seriamente la seguridad de los componentes mecánicos rotativos de alta velocidad en entornos de servicio muy severos, particularmente para materiales de matriz de aleación de titanio ligeros. Con el fin de mejorar la resistencia a la erosión de la aleación de titanio, se depositan recubrimientos de TiAlSiN con diferentes composiciones de fase sobre la aleación de titanio TC6 utilizando un sistema de descarga de magnetrón pulsado de alta potencia (HPPMS) bajo varios voltajes de descarga. La evolución composicional y microestructural, así como las propiedades mecánicas de los recubrimientos de TiAlSiN, se evalúan mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y nanoindentación, respectivamente. El rendimiento de erosión en relación con la aleación de titanio se investiga mediante un probador de chorro de arena. Con el aumento del voltaje de descarga de -500 a -600 V, el pico de la corriente de descarga aumenta de 105 a 225 A. Los recubrimientos de TiAlSiN preparados muestran un cambio en la orientación cristalográfica preferida de (220) a (200), pero todos ellos tienen una estructura nanocompuesta densa. Su dureza (H) y módulo elástico (E) aumentan gradualmente antes de disminuir, alcanzando valores máximos de 35.34 y 360.5 GPa a -570 V. La resistencia a la erosión de los recubrimientos de TiAlSiN, dependiente del voltaje de descarga, es consistente con el cambio en la relación H/E. Los recubrimientos de TiAlSiN preparados a -560 V exhiben la resistencia a la erosión óptima, que es 15 veces mayor que la del sustrato TC6. El comportamiento de erosión de los recubrimientos está correlacionado positivamente con su dureza y tenacidad. Ajustar el voltaje de descarga del pulso HPPMS se demuestra finalmente como una forma efectiva de adaptar las composiciones de fase del recubrimiento para mejorar la resistencia a la erosión de la aleación de titanio.