Исследование физико-механической и морфологической стабильности покрытий ZRCN для стали 65Г (на казахском языке)

PDF файл (Скачать)

МРНТИ 29.19.16

№4-2025
https://doi.org/10.53939/1560-5655_2025_4_130

Мусахан Н.П., Курбанбеков Ш.Р., Балтабаева Д.Э., Камбарбеков С.Х.

Аннотация. В данной статье представлены результаты исследования физико-механической и морфологической устойчивости покрытий на основе ZrCN, нанесённых на сталь 65Г. Результаты исследования показали, что керамические покрытия на основе ZrCN обладают высокой термической стабильностью и устойчивостью к физико-химическим воздействиям, что делает их эффективным защитным покрытием для металлических деталей и режущих инструментов, работающих в экстремальных условиях. Целью исследования является изучение структурно-фазовых и трибологических свойств покрытий ZrCN, полученных методом высокоскоростного кислородно-топливного напыления (ВСКТН), с целью повышения износостойкости деталей из стали 65Г, применяемых в пильных дисках хлопкоочистительных машин. На сталь 65Г были нанесены покрытия ZrCN в трёх различных режимах, после чего
были определены их микротвёрдость и коэффициент трения. В результате среднее значение микротвёрдости трёх образцов с нанесённым покрытием составило 1661,7 HV, что примерно в 3,5 раза выше по сравнению с исходной сталью. С помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) была охарактеризована морфология, плотность покрытия и структура переходного слоя, при этом подтверждена низкая пористость. Испытания на износ по схеме «шар–диск» показали высокую износостойкость покрытия и его способность эффективно защищать основной материал. Данное исследование доказывает, что покрытия ZrCN, полученные методом HVOF, представляют собой перспективное решение для увеличения срока службы деталей,
используемых в сельскохозяйственной технике.
Ключевые слова: микротвёрдость, ВСКТН, коэффициент трения, трибология, покрытие ZrCN, сканирующая электронная микроскопия

Список литературы / References
1 Wang X., & Li J. (2023). Experimental investigation of 65Mn processed by equal channel angular pressing. Results in Engineering, 18. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101222
2 Wang Y., Li D., Nie C., Gong P., Yang J., Hu Z. & Ma M. (2023). Research progress on the wear resistance of key components in agricultural machinery. Materials, 16(24), 7646.
3 Ndumia J. N., Kang M., Gbenontin B. V., Lin J., Liu J., Li H. & Nyambura S. M. (2023). Optimizing Parameters of Arc-Sprayed Fe-Based Coatings Using the Response Surface Methodology. Journal of Thermal Spray Technology, 32(7), 2202–2220. https://doi.org/10.1007/s11666-023-01621-2
4 Ndumia J. N., Kang M., Gbenontin B. V., Lin J., Liu J. & Nyambura S. M. (2023). Evaluation of thermal shock failure mechanism of arc-sprayed Fe-based coatings deposited on different substrates. Surface and Coatings Technology, 474, 130081.
5 Huang K., Wu K., Li S., Zhang Z., Li M., Wang L.,Yi X. (2023). Microstructure and properties evaluation of vacuum and laser cladding Ni-base composite coatings. Applied Physics A: Materials Science and Processing, 129(2). https://doi.org/10.1007/s00339-023-06411-9
6 Fang Y. & Chen X. (2023). Effect of Nano-La2O3 and Mo on Wear Resistance of Ni60a/SiC Coatings by Laser Cladding. Processes, 11(3). https://doi.org/10.3390/pr11030850
7 Padamata S. K., Yasinskiy A., Yanov V. & Saevarsdottir G. (2022, February 1). Magnetron Sputtering High-Entropy Alloy Coatings: A Mini-Review. Metals. MDPI. https://doi.org/10.3390/met12020319
8 Musil J. & Vlček J. (2001). Magnetron sputtering of hard nanocomposite coatings and their properties. Surface and Coatings Technology, 142–144, 557–566. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(01)01139-2
9 Рахадилов Б.К., Муктанова Н., Журерова Л.Г. Применение технологии hvof для получения износостойких покрытий на основе wc – обзор. Вестник НЯЦ РК. 2023;(1):4-14. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-1-4-14. [Rakhadilov B.K., Muktanova N., Zhurerova L.G. Рrimenenie tekhnologii hvof dlya polucheniya iznosostoykikh pokrytiy na osnove wc – obzor. Vestnik NYaTs RK. 2023;(1):4–14. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-1-4-14]
10 Nie H., Li Z., Zhou H., Wu J., Wen G. & Li Y. (2024). Study on the wear resistance and mechanism of HVOF-sprayed WC10Co4Cr coatings. Surface and Coatings Technology, 494, 131368.
11 Guzanová A., Brezinová J., Draganovská D. & Maruschak P. O. (2019). Properties of coatings created by HVOF technology using micro-and nano-sized powder. Koroze a Ochrana Materialu, 63(2), 86–93. https://doi.org/10.2478/kom-2019-0011
12 Berger L. M. (2015). Application of hardmetals as thermal spray coatings. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 49(1), 350–364. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2014.09.029
13 He J. & Schoenung J. M. (2002, October 25). Nanostructured coatings. Materials Science and Engineering: A. Elsevier BV. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(01)01986-4
14 Silva E., de Figueiredo M. R., Franz R., Galindo R. E., Palacio C., Espinosa A., & Carvalho, S. (2010). Structure–property relations in ZrCN coatings for tribological applications. Surface and Coatings Technology, 205(7), 2134-2141.
15 Braic M., Braic V., Balaceanu M., Zoita C. N., Kiss A., Vladescu, A. & Ripeanu, R. (2011). Structure and properties of Zr/ZrCN coatings deposited by cathodic arc method. Materials Chemistry and Physics, 126(3), 818-825.
16 Kudapa S., Narasimhan K., Boppana P. & Russell W. C. (1999). Characterization and properties of MTCVD TiCN and MTCVD ZrCN coatings. Surface and Coatings Technology, 120, 259-264.
17 Frank F., Tkadletz M., Czettl C., & Schalk N. (2021). Microstructure and Mechanical Properties of ZrN, ZrCN and ZrC Coatings Grown by Chemical Vapor Deposition. Coatings, 11(5), 491. https://doi.org/10.3390/coatings11050491
18 Акула И. П., Чекан Н. М., Хома М. Ю., & Онысько С. Р. (2024). Композиционное покрытие AlCr (C) N/Zr (C) N. Перспективные направления инновационного развития и подготовки кадров, 2(Часть 1), 6-16. [Akula, I. P., Chekan, N. M., Khoma, M. Yu., & Onysko, S. R. (2024). Kompozitsionnoe pokrytie AlCr(C)N/Zr(C)N. Perspektivnye napravleniya innovatsionnogo razvitiya i podgotovki kadrov, 2(Chastʹ 1), 6–16.]
19 Ul-Hamid A. Deposition, microstructure and nanoindentation of multilayer Zr nitride and carbonitride nanostructured coatings. Sci Rep 12, 5591 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-09449-6
20 Lu Y., Peng Y. & Shi, Z. (2024). Plasma nitrided 65Mn steel: microstructure, tribocorrosion and electrochemical properties and DFT calculation. Wear, 544, 205319.
21 Kurbanbekov S., Rakhadilov B., Kakimzhanov D., Seitov B., Katpaeva K., Kurmantayev A. & Kengesbekov A. (2024). Research on the Structural–Phase and Physical–Mechanical Characteristics of the Cr3C2-NiCr Composite Coating Deposited by the HVOF Method on E110 Zirconium Alloy. Coatings, 14(8), 1030.
22 Goldstein J. I. et al. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis. – springer, 2017.
23 Echlin P., Fiori C. E., Goldstein J., Joy D. C. & Newbury D. E. (2013). Advanced scanning electron microscopy and X-ray microanalysis. Springer Science & Business Media.Coating Deposited by the HVOF Method on E110 Zirconium Alloy. Coatings, 14(8), 1030.

Авторлар туралы мәліметтер
Мұсахан Нүркен Парсаханұлы – магистр, Қ.А. Ясауи атындағы Халықаралық қазақтүрік университеті, Жаратылыстану ғылымдары, нанотехнологиялар және жаңа материалдар ғылыми-зерттеу институтының ғылыми қызметкері, Түркістан қ., Қазақстан, nurken.mussakhan@ayu.edu.kz
Курбанбеков Шерзод Рустамбекович – PhD, қауымдастырылған профессор, Қ.А. Ясауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университеті, Жаратылыстану
ғылымдары, нанотехнологиялар және жаңа материалдар ғылыми-зерттеу институтының директоры, Түркістан қ., Қазақстан, sherzod.kurbanbekov@ayu.edu.kz
Балтабаева Дилноза Эрмахаммадқызы – магистр, Қ.А. Ясауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университеті, Жаратылыстану ғылымдары, нанотехнологиялар және жаңа материалдар ғылыми-зерттеу институтының ғылыми қызметкері, Түркістан қ., Қазақстан, dilnoza.baltabayeva@ayu.edu.kz
Камбарбеков Сардор Хуснутдинұлы – магистр, Қ.А. Ясауи атындағы Халықаралық қазақ-түрік университеті, Жаратылыстану ғылымдары, нанотехнологиялар және жаңа материалдар ғылыми-зерттеу институтының кіші ғылыми қызметкері, Түркістан қ., Қазақстан, sardor.kambarbekov@ayu.edu.kz

Сведения об авторах
Мусахан Нуркен Парсаханулы – магистр, научный сотрудник научно-исследовательского института «Естественные науки, нанотехнологии и новые материалы», Международный казахско-турецкий университет имени Х.А.Ясави, г.Туркестан, Казахстан, nurken.mussakhan@ayu.edu.kz
Курбанбеков Шерзод Рустамбекович – PhD, ассоциированный профессор, директор научно-исследовательского института «Естественные науки, нанотехнологии и новые материалы», Международный казахско-турецкий университет имени Х.А.Ясави, г. Туркестан, Казахстан, sherzod.kurbanbekov@ayu.edu.kz
Балтабаева Дилноза Эрмахаммадкызы – магистр, научный сотрудник научноисследовательского института «Естественные науки, нанотехнологии и новые
материалы», Международный казахско-турецкий университет имени Х.А.Ясави, г. Туркестан, Казахстан, dilnoza.baltabayeva@ayu.edu.kz
Камбарбеков Сардор Хуснутдинулы – магистр, младший научный сотрудник научно-исследовательского института «Естественные науки, нанотехнологии и новые материалы», Международный казахско-турецкий университет имени Х.А.Ясави, г. Туркестан, Казахстан, sardor.kambarbekov@ayu.edu.kz

Information about the authors
Mussakhan Nurken Parssakhanuly – master, researcher at the Scientific Reseach Institute «Natural Sciences, nanotechnologies and new materials», Akhmet Yassawi University, Turkestan c., Kazakhstan, nurken.mussakhan@ayu.edu.kz
Kurbanbekov Sherzod Rustambekovich – PhD, Associate Professor, Head of the Scientific Reseach Institute «Natural Sciences, nanotechnologies and new materials», Akhmet Yassawi University, Turkestan c., Kazakhstan, sherzod.kurbanbekov@ayu.edu.kz
Baltabayeva Dilnoza Ermakhammadkyzy – master, researcher at the Scientific Reseach Institute «Natural Sciences, nanotechnologies and new materials», Akhmet Yassawi University, Turkestan c., Kazakhstan, dilnoza.baltabayeva@ayu.edu.kz
Kambarbekov Sardor Khusnutdinuly – master, Junior Researcher at the Scientific Reseach Institute «Natural Sciences, nanotechnologies and new materials», Akhmet Yassawi Univer

Создатель :

Создан : 29 октября 2025