vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2019-64-1-35-43vestift-418Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYПлазменные покрытия, содержащие высокобарные фазыPlasma coatings containing high-baring phasesРуденскаяН. А.RudenskayaN. A.

Доктор технических наук, главный научный сотрудник.

Партизанский пр., 77, 220107, Минск.

 D. Sc. (Engineer), Chief Researcher.

77, Partizansky Ave., 220107, Minsk.

rugraf2000@mail.ruШвейкинГ. П.ShveykinG. P.

Академик Российской академии наук, доктор технических наук, главный научный сотрудник.

ул. Первомайская, 91, 620990, Екатеринбург.

 Academician of the Russian Academy of Sciences, D. Sc. (Engineer), Chief Researcher.

91, Pervomayskaya Str., 620990, Yekaterinburg.

shveikin@ihim.uran.ruРуденскаяМ. В.RudenskayaM. V.

Инженер.

ул. Политехническая, 13-15, 194100, Санкт-Петербург.

Maria V. Rudenskaya – Еngineer.

13-15, Polytechnicheskaya Str., Saint Petersburg, 194100.

rudenskaya90@mail.ruФилиал Белорусского национального технического университета «ИПКиПК».Branch of the Belarusian National Technical University “IPK and PC”.Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук.Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences.Санкт-Петербургское открытое акционерное общество «Красный Октябрь».“Krasny Octiabr” St.-Petersburg Open Joint-Stock Company.2019270320196413543Copyright © Руденская Н.А., Швейкин Г.П., Руденская М.В., 20192019Руденская Н.А., Швейкин Г.П., Руденская М.В.Rudenskaya N.A., Shveykin G.P., Rudenskaya M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/418

Представлены результаты сравнительных исследований исходных и обработанных в плазменном потоке оксидных микрокомпозитов, состоящих из TiO2, SiO2, Al2O3, ZrO2, и плазменных покрытий из них – материалов, характеризующихся аморфно-кристаллической структурой и упрочненных ультрадисперсными фазами стишовита. Показано влияние вида, состава и способа обработки материала (исходный порошок различной дисперсности; порошок, полученный в плазменном потоке при различных режимах и с обычным и ускоренным охлаждением; плазменный слоевой композит) на содержание оксидов кремния, алюминия и титана; на вид полиморфных превращений (анатаз обнаружен и в порошках, и в покрытиях; ускоренное охлаждение сфероидов приводит к росту его содержания в микрокомпозитах), а также на особенности формирования в керамических материалах высокобарной фазы – стишовита (стишовит обнаружен только в покрытиях). Установлено, что повышение мощности плазменного генератора приводит к увеличению степени аморфизации плазменных слоевых композитов. В структуре слоевых композитов обнаружено три группы включений, объединенных по составу: две группы алюмосиликатов и включений на основе диоксида циркония. Включения третьей группы характеризуются двумя видами структур: однородной, состоящей из циркона, и плакированной (с ядром диоксида циркония и оболочкой из циркона). Разработанные слоевые композиты отличаются высокими износостойкостью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. В условиях низкотемпературной плазмы при атмосферном давлении стишовит-содержащие материалы получены впервые.

Results of comparative researches of the initial and processed in a plasma flow oxidic microcomposites, consisting of TiO2, SiO2, Al2O3, ZrO2, and plasma coverings from them – the materials which are characterized by amorphous and crystal structure and strengthened by ultradispersed phases of the stishovit, are presented. It is shown the influence of a type, structure and a way of processing of material (initial powder of different dispersion; the powder obtained in a plasma flow at the different modes and with the normal and accelerated cooling; a plasma layered composite) on the content of silicon oxides, aluminum and titanium, on the type of polymorphic transformations (anatase is found both in powders, and in coverings; the accelerated cooling of spheroids leads to growth of its contents in microcomposites) and also on feature of forming in ceramic materials of a high-bar phase – the stishovit (stishovit it is found only in coverings). It is established that increase in power of the plasma generator leads to increase in extent of amorphicity of plasma-layered composites. In the structure of layered composites three groups of the inclusions, combined by the composition, are revealed: two groups of aluminosilicates and inclusions on the basis of zirconium dioxide. Inclusions of the third group are characterized by two types of structures: homogeneous, consisting of zircon, and plated (with a kernel of dioxide of zirconium and a cover from zircon). The developed layered composites are characterized by high wear resistance, corrosion resistance and antifriction properties. In the conditions of low-temperature plasma at atmospheric pressure the stishovit-containing materials are obtained for the first time.

плазмаструктурапокрытиеаморфизациястишовитвысокобарная фазаplasmastructurecoatingamorphizationstishovitgrandiloquent phaseReferencesДемиденко, Л. М. Высоко-огнеупорные композиционные покрытия / Л. М. Демиденко. – М.: Металлургия, 1979. – 216 с.Demidenko L. M. Highly-Fire-Resistant Composite Coatings. Moscow, Metallurgiyа Publ., 1979. 216 р. (in Rusian).Стеклокерамические покрытия для волокон, применяемых при конструировании армированных волокнистых материалов / Д. М. Карпинос [и др.] // Неорганические и органосиликатные покрытия: тр. VI Всесоюз. совещ. по жаростойким покрытиям. Ленинград, 20–23 марта 1973 г. – Л.: Наука, 1975. – С. 265–273.Karpinos D. M., Borisenko A. I., Listovnichnaya S. I. [et al.] Glass-ceramic coatings for fibers used in the construction of reinforced fibrous materials. Neorganicheskie i organosilikatnye pokrytiia: trudy VI Vsesoiuznogo soveshchaniia po zharostoikim pokrytiiam. Leningrad, 20–23 marta 1973 g. [Inorganic and organosilicate coatings: proceedings of the 6th All-Union Conference on Heat-Resistant Coatings. Leningrad, March 20–23, 1973]. Leningrad, Nauka Publ., 1975, рр. 265–273 (in Russian).Износостойкие покрытия с аморфно-кристаллической структурой / Н. А. Руденская [и др.] // Труды 6-й Международной конференции «Пленки и покрытия 2001». – СПб.: Изд. С.-Петерб. гос. ун-та, 2001. – с. 371–373.Rudenskayа N. A., Shveikin G. P., Kopysov V. A., Grigorov I. G. Wear-resistant coating with amorphous-crystalline structure. Trudy 6-i Mezhdunarodnoi konferentsii “Plenki i pokrytiia 2001” [Proceedings of the 6th International Conference “Films and Coatings 2001”]. St. Petersburg, Publishing House of St. Petersburg State University, 2001, pp. 371–373 (in Russian).Новые плазменные керамические покрытия / Н. А. Руденская [и др.] // Доклады Акад. наук. – 2013. – Т. 449, № 2. – С. 180–184. http://dx.doi.org/10.7868/S0869565213080148Rudenskayа N. A., Shveikin G. P., Sokolova N. V., Rudenskaya M. V., Novoselov A. V. New plasma ceramic coating. Doklady Chemistry, 2013, vol. 449, iss. 1, pp. 107–110. https://doi.org/10.1134/S0012500813030063Руденская, Н. А. Полидисперсные микрокомпозиты на основе тугоплавких соединений – новые материалы для газотермических покрытий / Н. А. Руденская, Г. П. Швейкин // Доклады Акад. наук. – 2007. – Т. 416, № 2. – С. 222–225.Rudenskayа N. A., Shveikin G. P. Polydisperse microcomposites based on refractory compounds as new materials for thermal spray coatings. Doklady Chemistry, 2007, vol. 416, iss. 1, pp. 230–233. https://doi.org/10.1134/S001250080709008XСтишов, С. М. Высокое давление / С. М. Стишов // Химия и жизнь. – 1991. – № 4. – С. 41–49.Stishov S. M. High pressure. Khimiya i zhizn' [Chemistry and Life], 1991, no. 4, pp. 41–49 (in Russian).Бенделиани, Н. А. Гидротермальное выращивание стишовита (SiO2) / Н. А. Бенделиани // Успехи физ. наук. – 2002. – Т. 172, № 4. – С. 485–486. https://doi.org/10.3367/UFNr.0172.200204h.0485Bendeliani N. A. Hydrothermal growth of stishovite (SiO2). Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences), 2002, vol. 45, iss. 4, pp. 444–445. https://doi.org/10.1070/PU2002v045n04ABEH001160Модули упругости и механические свойства монокристаллов стишовита / В. В. Бражкин [и др.] // Успехи физ. наук. – 2002. – Т. 172, № 4. – С. 488–489. https://doi.org/10.3367/UFNr.0172.200204j.0488Brazhkin V. V., Grimsditch M., Guedes I., Bendeliani N. A., Dyuzheva T. I., Lityagina L. M. Elastic moduli and the mechanical properties of stishovite single crystals. Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences), 2002, vol. 45, iss. 4, pp. 447–448. https://doi.org/10.1070/PU2002v045n04ABEH001162Швейкин, Г. П. Плазменные аморфно-кристаллические покрытия на основе оксидов TiO2, SiO2, Al2O3, ZrO2 / Г. П. Швейкин, Н. А. Руденская, М. В. Руденская // Доклады Акад. наук. – 2015. – Т. 464, № 5. – С. 578–583. https://doi.org/10.7868/S0869565215290150Shveikin G. P., Rudenskaya N. A., Rudenskaya M. V. Plasma-sprayed amorphous – crystalline coatings based on TiO2, SiO2, Al2O3, and ZrO2 oxides. Doklady Chemistry, 2015, vol. 464, iss. 2, pp. 246–251. https://doi.org/10.1134/S0012500815100031

The authors declare that there are no conflicts of interest present.