High temperature oxidation of double carbide based hard alloys

Бодрова, Людмила Гордіївна; Крамар, Галина Михайлівна; Коваль, Ігор Володимирович; Мариненко, Сергій Юрійович; Муль, Олена Владленівна; Ковальчук, Ярослав Олексійович; Прокопів, Микола Михайлович; Bodrova, Lyudmyla; Kramar, Halyna; Koval, Ihor; Marynenko, Serhii; Mul, Olena; Kovalchuk, Yaroslav; Prokopiv, Mykola; Babiak, Denys; Баб’як, Денис Андрійович

doi:https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2023.01.005

Použijte tento identifikátor k citaci nebo jako odkaz na tento záznam: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/42071

Název:	High temperature oxidation of double carbide based hard alloys
Další názvy:	Високотемпературне окиснення твердих сплавів на подвійній карбідній основі
Autoři:	Бодрова, Людмила Гордіївна Крамар, Галина Михайлівна Коваль, Ігор Володимирович Мариненко, Сергій Юрійович Муль, Олена Владленівна Ковальчук, Ярослав Олексійович Прокопів, Микола Михайлович Bodrova, Lyudmyla Kramar, Halyna Koval, Ihor Marynenko, Serhii Mul, Olena Kovalchuk, Yaroslav Prokopiv, Mykola Babiak, Denys Баб’як, Денис Андрійович
Affiliation:	Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, Україна Інститут надтвердих матеріалів імені В. М. Бакуля НАН України, Київ, Україна Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ukraine V. Bakul Institute for Superhard Materials of NAS of Ukraine, Ukraine
Bibliographic description (Ukraine):	High temperature oxidation of double carbide based hard alloys / Lyudmyla Bodrova, Halyna Kramar, Ihor Koval, Serhii Marynenko, Olena Mul, Yaroslav Kovalchuk, Babiak Denys, Mykola Prokopiv // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2023. — Vol 109. — No 1. — P. 5–15.
Bibliographic description (International):	Bodrova L., Kramar H., Koval I., Marynenko S., Mul O., Kovalchuk Y., Babiak D., Prokopiv M. (2023) High temperature oxidation of double carbide based hard alloys. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 109, no 1, pp. 5-15.
Is part of:	Вісник Тернопільського національного технічного університету, 1 (109), 2023 Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 1 (109), 2023
Journal/Collection:	Вісник Тернопільського національного технічного університету
Issue:	1
Volume:	109
Datum vydání:	21-bře-2023
Submitted date:	3-led-2023
Date of entry:	5-čer-2023
Nakladatel:	ТНТУ TNTU
Place of the edition/event:	Тернопіль Ternopil
DOI:	https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2023.01.005
UDC:	669.018.25 (621.762)
Klíčová slova:	тверді сплави карбіди титану і ванадію високотемпературне окиснення кінетика окалина hard alloy titanium and vanadium carbide high temperature oxidation kinetic scale
Number of pages:	11
Page range:	5-15
Start page:	5
End page:	15
Abstrakt:	Встановлено взаємозв’язок між кінетикою окиснення на повітрі твердих сплавів на основі карбіду титану і ванадію з нікель-хромовою зв’язкою в інтервалі температур 800–1100 ̊С та структурою, фазовим та хімічним складом утвореної окалини. Ваговим методом встановлено закономірності процесу окиснення, на їх основі розраховано кінетичні характеристики – констанут швидкості окиснення й ефективну енергію активації. Мікроструктурні дослідження окалини та мікрорентгеноспектральний аналіз проводили з допомогою електронного мікроскопа. Морфологію окалини сплавів досліджували металографічним методом аналізу. Рентгенівський фазовий аналіз продуктів окиснення проводили на дифрактометрі ДРОН-4 у монохроматичному CuKα випромінюванні. Показано, що при обох температурах окиснення сплав на основі карбіду титану, порівняно із сплавом з 5 (мас.)% VС, має більший питомий приріст маси – при температурі 800 ̊С в 2,2 рази, а при температурі 1050 ̊С – в 1,33 раза. При температурах до 1000 ̊С на початковій стадії кінетика окиснення всіх сплавів добре описується логарифмічним рівнянням. При температурі 1100 ̊С відбувається інтенсифікація процесу окиснення логарифмічний закон змінюється на лінійний після 95 хвилин (для 24 (мас.)% нікель-хромової зв’язки) і 125 хвилин (для 10 і 18 (мас.)% зв’язки. Константа швидкості окиснення має найменші значення при усіх температурах для сплаву з 5 (мас.)% VC і 24 (мас.)% Ni-Cr зв’язки. У сплавах виявлено двошарову окалину, основною фазою зовнішнього шару є рутил TiO2. У внутрішньому шарі виявлено хром, який перешкоджає дифузії кисню в основу сплаву, а також NiTiO.3. Досліджувані сплави є більш жаростійкими порівняно зі сплавами на основі карбіду вольфраму та карбіду/карбонітриду титану. Їх можна використовувати для роботи в у мовах окиснення на повітрі до температури 1100 ̊С. Dependences of the oxidation kinetics in air of titanium and vanadium carbide based hard alloys with a nickel-chromium binder and the structure, phase and chemical composition of the formed scale in the temperature range 800–1100 ̊С were found. The regularities of the oxidation process were determined by the weight method, the main kinetic characteristics were calculated.
URI:	http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/42071
ISSN:	2522-4433
Copyright owner:	© Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2023
URL for reference material:	https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.06.078 https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2013.06.008 https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2018.05.005 https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.002 https://doi.org/10.1088/2053-1591/abc2a1 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.02.138 https://doi.org/10.1515/HTMP.1997.16.4.243 https://doi.org/10.33577/2312-4458.17.2017.27-31 https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2007.07.029 https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.05.006 https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2008.12.009 https://doi.org/10.1016/0263-4368(96)00009-1 https://doi.org/10.1007/s11085-013-9392-0 https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2014.01.005 https://doi.org/10.3390/met7020043 https://doi.org/10.1002/adem.201700948 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.02.034 https://doi.org/10.1016/j.wear.2014.06.025 https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.07.083 https://doi.org/10.1007/s40145-016-0213-1
References (International):	1. Rajabia A., Ghazalia M. J., Syarifa J., Daudb A. R. Development and application of tool wear: A review of the characterization of TiC-based cermets with different binders. Chemical Engineering Journal. 2014. Vol. 255. P. 445–452. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.06.078 2. Compton B. C., Zok F. W. Impact resistance of TiC-based cermets. International Journal of Impact Engineering. 2013. Vol. l. No. 62. P. 75–87. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2013.06.008 3. Sean R. Agnew, Liang Dong, Jasmine I. Keene, Haydn N.G. Wadley. Mechanical properties of large TiC-Mo-Ni cermet tiles. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2018. Vol. 75. P. 238–247. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2018.05.005 4. Koval I. V., Bodrova L. G., Kramar H. M., Marynenko S. Yu., Kovalchuk Ya.O. Influence of nano-Ni on the microstructure of multicarbide based alloys. Procedia Structural Integrity. 2022. Vol. 36. P. 51–58. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.002 5. Min Chen, Xuefeng Zhang, Xuan Xiao and Haiquan Zhao. Effect of VC additions on the microstructure and mechanical properties of TiC-based cermets. Materials Research Express. 2020. Vol. 7. No. 10. P. 106527. https://doi.org/10.1088/2053-1591/abc2a1 6. Lee Y. H, Ko S, Park H., et al. Effect of TiC particle size on high temperature oxidation behavior of TiC reinforced stainless steel. Applied Surface Science. 2019. Vol. 480. P. 951. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.02.138 7. Voitovich V. B. Mechanism of the High Temperature Oxidation of Titanium Carbide. High Temperature Materials and Processes. 1994. Vol. 16. No. 4. P. 243–253. https://doi.org/10.1515/HTMP.1997.16.4.243 8. Pelekh M. P., Verkhola I. I. Vplyv rezhymiv vysokotemperaturnoho okyslennia tverdykh splaviv WC-Co na yikh ekspluatatsiinu i probyvnu zdatnist. Viiskovo-tekhnichnyi zbirnyk. 2017. No. 17. P. 27–31. [In Ukrainian]. https://doi.org/10.33577/2312-4458.17.2017.27-31 9. Shi X., Yang H., Shao G., Duan X., Wang S. Oxidation of ultrafine-cemented carbide prepared from nanocrystalline WC–10Co composite powder. Ceramics International. 2008. Vol. 34. P. 2043–2049. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2007.07.029 10. Aristizabal M., Sanchez J. M., Rodriguez N., Ibarreta F., Martinez R. Comparison of the oxidation behaviour of WC–Co and WC–Ni–Co–Cr cemented carbides. Corrosion Science. 2011. Vol. 53. P. 2754–2760. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.05.006 11. Barbatti C., Garcia J., Brito P., Pyzalla A.R. Influence of WC replacement by TiC and (Ta,Nb)C on the oxidation resistance of Co-based cemented carbides. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2009. Vol. 27. P. 768–776. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2008.12.009 12. Voitovich V. B., Sverdel V. V., Voitovich R. F., Golovko E. I. Oxidation of WC-Co, WC-Ni and WC-Co-Ni hard metals in the temperature range 500–800°C. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 1996. Vol. 14. P. 289–295. https://doi.org/10.1016/0263-4368(96)00009-1 13. Hui, LUO Ji. Preparation and high temperature oxidation properties of TiC−NiCrCoMo steel bonded cemented carbides. Powder Metallurgy Technology. 2021. Vol. 39. No. 2. P. 147–152. 14. Bouhieda S., Rouillard F., Barnier V. & Wolski, K. Selective oxidation of chromium by O2 impurities in CO2 during initial stages of oxidation. Oxidation of Metals. 2013. Vol. 80. P. 493–503. https://doi.org/10.1007/s11085-013-9392-0 15. Gang Zhu, Ying Liu, Jinwen Ye. Early high temperature oxidation behavior of Ti(C,N)- based cermets with multi-component AlCoCrFeNi high-entropy alloy binder. Refractory Metals and Hard Materials. 2014. Vol. 44. P. 35–41. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2014.01.005 16. Shi Y., Yang B., Liaw P. K. Corrosion-Resistant High-Entropy Alloys: A Review. Metals. 2017. Vol. 7. No. 2. P. 43. https://doi.org/10.3390/met7020043 17. Chang C. H., Titus M. S., Yeh J. W. Oxidation Behavior between 700 and 1300◦C of Refractory TiZrNbHfTa High-Entropy Alloys Containing Aluminum. Advanced Engineering Materials. 2018. No. 20. P. 1700948. https://doi.org/10.1002/adem.201700948 18. Bin Huang, Xianchen Tang, Yanping Chen, Hao Cheng, Junhan Yang, Weihao Xiong. High temperature oxidation behaviors of Ni3Al-bonded cermets. Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 704. P. 443–452. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.02.034 19. Tyler L., Stewart Kevin P. Plucknett. The sliding wear of TiC and Ti(C,N) cermets prepared with a stoichiometric Ni3Al binder. Tribology International. 2014. Vol. 318. P. 153–167. https://doi.org/10.1016/j.wear.2014.06.025 20. Chen D., Colas J., Pons Michel, Mercier Frédéric, Boichot R., et al. High temperature properties of AlN coatings deposited by chemical vapor deposition for solar central receivers. Surface and Coatings Technology. 2019. 377. P. 124872. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.07.083 21. Yeh, C.T., Tuan, W.H. Oxidation mechanism of aluminum nitride revisited. Journal of Advanced Ceramics. 2017. Vol. 6. No. 1. P. 27–32. https://doi.org/10.1007/s40145-016-0213-1 22. Koval I. V., Bodrova L. G., Kramar H. M., Mul O. V. Effect of Sintering Temperature and the Content of Nanoscale Tungsten Carbide on the Mechanical Properties of Polycarbide based Hard Alloys. European Congress and Exhibition on Powder. Reims. France. 2015. 4 p. 23. Lavrenko V. A., Procenko T. G., Kudinov V. D., Lugovskaya V. S. Vysokotemperaturnoe okislenie tverdogo splava KNT16. Sverxtvyordye materialy. 1982. No.1. P. 18–21. [In Russsian]. 24. Lazaryuk V. V., Bodrova L. G., Bodrov V. P. Effect of chromium on high temperature oxidation of TiC-based cermets. Euro PM 2005: Powder Metallurgy Congress and Exhibition. Prague. 2005. P. 223–228.
Content type:	Article
Vyskytuje se v kolekcích:	Вісник ТНТУ, 2023, № 1 (109)

Soubory připojené k záznamu:

Soubor	Popis	Velikost	Formát
TNTUSJ_2023v109n1_Bodrova_L-High_temperature_oxidation_5-15_version_2.pdf		862,28 kB	Adobe PDF	Zobrazit/otevřít
TNTUSJ_2023v109n1_Bodrova_L-High_temperature_oxidation_5-15_version_2.png		265,94 kB	image/png	Zobrazit/otevřít

Zobrazit celý záznam Zobrazit statistiky

Všechny záznamy v DSpace jsou chráněny autorskými právy, všechna práva vyhrazena.