DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.7(38).1.151-159
The Use of Boride and Silicide Coatings in Fire engines: Technological Aspect
About the Authors
Yuriy Dzyadykevych, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: yu.dziadykevych@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0002-3737-9347
Olena Zakharchuk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: olenaskyba8500@gmail.com
Pavlo Popovich, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: ppopovich@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-5516-852X
Ruslan Rozum, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: rozoom_ruslan@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-7812-8248
Mukola Buryak, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: burjak74@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-5332-1498
Viktor Shevchuk, Associate Professor, PhD in Medikals (Candidate of Medical Sciences), Lviv National University of Nature Management, Dublyany, Ukraine, e-mail: pr_lnau@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-8260-2165
Abstract
The main regularities of the process of forming on refractory metals the single-phase, multi-phase, multi-layer composite coatings with high heat resistance and durability are examined in the article.
A study of boride coating on refractory metals was conducted, which showed that a single-phase coating is formed on metals that possesses good adhesion to the base. Based on the results of X-ray phase and micro-X-ray spectral methods of analysis, the formation of a monoboride phase on molybdenum and tungsten and a boride phase on niobium and tantalum was revealed. A study of the effect of temperature on the process of diffusion silicification of refractory metals was carried out, which showed that in the range of 950–1100 0С, a single-phase coating is formed, which consists of disilicides of МеSi2 metals. A further increase in the temperature of the saturation process was found to lead to a sharp increase in the thickness of the silicide layer. It was proved that an effective diffusion barrier is the boride phases of refractory metals, which ensure the stability of the diffusion part of the multicomponent coating. The boride phases were determined to be more stable than silicide phases in relation to the metal base. Due to the formation of silicoboride phases at the border of boride and silicide layers, high stability of the borosilicide coating is ensured. The presence of penetrating impurities in the metal matrix leads to poor protection of the oxide film of the diffusion coating and, as a result, to low durability. A mechanism for the transfer of penetrating impurities from the depth of the metal to the boundary of the powder medium is proposed.
The obtained borosilicate-saturated metal technological parameters allow forming a diffusion coating with a fine-grained structure on refractory metals. To ensure high protective characteristics, the formation of the layered part of the coating should be further researched.
Keywords
engines, metal silicification process, metal boronization process, diffuse layer
Full Text:
PDF
References
1. Afanasievaб O.V. (2016). Materialoznavstvo ta konstruktsiini materialy [Materials science and construction materials]. Kharkiv: KhNURE [in Ukrainian].
2. Kytskai, L.I. (2020). Formuvannia bahatosharovoho pokryttia na niobii i tantali dlia zakhystu yikh vid okyslennia [Formation of a multilayer coating on niobium and tantalum to protect them from oxidation autoref]. Extended abstract of candidate's thesis. Kyiv [in Ukrainian].
3. Pohrebova, I.S. & Yantsevych, K.V. (2021). Vplyv vysokotemperaturnoho okyslennia na koroziinu stiikist khromosylitsiiovanoi stali 45 I. [The effect of high-temperature oxidation on the corrosion resistance of chromosilicized steel 45 I]. Visnyk KrNU imeni Mykhaila Ostrohradskoho – Bulletin of Mykhailo Ostrogradsky KrNU, Issue 6, 92-97 [in Ukrainian].
4. Buriak M. V. R. I. Rozum, O. P. Zakharchuk, P. B. Prohnii, P. V. Popovych, O. S. Shevchuk (2022) . Otsinka dovhovichnosti metalokonstruktsii avtotransportnykh zasobiv [Assessment of durability of metal structures of motor vehicles]. Visnyk mashynobuduvannia ta transportu : zb. nauk. st. – Bulletin of mechanical engineering and transport: coll. of science, Vol. (15), 11-16 [in Ukrainian].
5. Karakurkchi, H.V., Ved, M.V., Yermolenko, I.Iu. & Sakhnenko, M.D. (2017). Elektrolitychni pokryttia splavamy zaliza dlia zmitsnennia i zakhystu poverkhni [Electrolytic coatings with iron alloys to strengthen and protect the surface] . Kharkiv : FOP Panov A.N. [in Ukrainian].
6. Kovbashyn, V.I. & Bochar, I. (2022). Sklad sumishi dlia sylitsiiuvannia ta boruvannia vyrobiv iz karbidu kremniiu ta dysylitsydu molibdenu [The composition of the mixture for silicification and boronization of products made of silicon carbide and molybdenum disilicide] . Strengt1h and durability of modern materials and structures : Mizhnarodna naukovo-tekhnichna konferentsia (10-11 lystopada 2022 roku) – International science and technology conf. (pp. 18-20). T. : FOP Palianytsia V. A. [in Ukrainian].
7. Rozum, R.I., Buriak, M. V. & Zakharchuk, O.P. (2021). Innovative engines in the history of automobile building. Modern engineering and innovative technologies. Sergeieva&Co Karlsruhe (Germany). Issue 18. Part 2, P. 64 – 67 [in English].
Citations
- Афанасьєва О.В. Матеріалознавство та конструкційні матеріали: навч. посіб. Харків: ХНУРЕ, 2016. 188 с.
- Кицкай Л.І. Формування багатошарового покриття на ніобії і танталі для захисту їх від окислення : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.16.01 / Національний технічний університет україни “київський політехнічний інститут” . Київ, 2020. 16 с.
- Погребова І.С., Янцевич К.В. Вплив високотемпературного окислення на корозійну стійкість хромосиліційованої сталі 45 І. Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського. 2021. Вип. 6. С. 92-97.
- Буряк М. В. Оцінка довговічності металоконструкцій автотранспортних засобів / М. В. Буряк та ін. Вісник машинобудування та транспорту: зб. наук. 2022. Том 15, №1. С. 11-16.
- Електролітичні покриття сплавами заліза для зміцнення і захисту поверхні: монографія / Г.В. Каракуркчі, М.В. Ведь, І.Ю. Єрмоленко, М.Д. Сахненко. Харків : ФОП Панов А.Н., 2017 . 200 с.
- Ковбашин В.І., Бочар І. Склад суміші для силіціювання та борування виробів із карбіду кремнію та дисиліциду молібдену . Міцність і довговічність сучасних матеріалів та конструкцій: матеріали Міжнар. наук.-техн. конф. (Тернопіль, 10-11 листопада 2022 р.) . Т. : ФОП Паляниця В. А., 2022. С. 18–20.
- Rozum R.I., Buriak M. V., Zakharchuk O. P. Innovative engines in the history of automobile building. Modern engineering and innovative technologies. Sergeieva&Co Karlsruhe (Germany) 2021. Issue 18. Part 2. P. 64 – 67.
Copyright (c) 2023 Yuriy Dzyadykevych, Olena Zakharchuk, Pavlo Popovich, Ruslan Rozum, Mukola Buryak, Viktor Shevchuk
The Use of Boride and Silicide Coatings in Fire engines: Technological Aspect
About the Authors
Yuriy Dzyadykevych, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: yu.dziadykevych@wunu.edu.ua, ORCID ID: 0000-0002-3737-9347
Olena Zakharchuk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: olenaskyba8500@gmail.com
Pavlo Popovich, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: ppopovich@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-5516-852X
Ruslan Rozum, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: rozoom_ruslan@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-7812-8248
Mukola Buryak, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Western Ukrainian National University, Ternopil, Ukraine, e-mail: burjak74@ukr.net, ORCID ID: 0000-0001-5332-1498
Viktor Shevchuk, Associate Professor, PhD in Medikals (Candidate of Medical Sciences), Lviv National University of Nature Management, Dublyany, Ukraine, e-mail: pr_lnau@ukr.net, ORCID ID: 0000-0002-8260-2165
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Afanasievaб O.V. (2016). Materialoznavstvo ta konstruktsiini materialy [Materials science and construction materials]. Kharkiv: KhNURE [in Ukrainian].
2. Kytskai, L.I. (2020). Formuvannia bahatosharovoho pokryttia na niobii i tantali dlia zakhystu yikh vid okyslennia [Formation of a multilayer coating on niobium and tantalum to protect them from oxidation autoref]. Extended abstract of candidate's thesis. Kyiv [in Ukrainian].
3. Pohrebova, I.S. & Yantsevych, K.V. (2021). Vplyv vysokotemperaturnoho okyslennia na koroziinu stiikist khromosylitsiiovanoi stali 45 I. [The effect of high-temperature oxidation on the corrosion resistance of chromosilicized steel 45 I]. Visnyk KrNU imeni Mykhaila Ostrohradskoho – Bulletin of Mykhailo Ostrogradsky KrNU, Issue 6, 92-97 [in Ukrainian].
4. Buriak M. V. R. I. Rozum, O. P. Zakharchuk, P. B. Prohnii, P. V. Popovych, O. S. Shevchuk (2022) . Otsinka dovhovichnosti metalokonstruktsii avtotransportnykh zasobiv [Assessment of durability of metal structures of motor vehicles]. Visnyk mashynobuduvannia ta transportu : zb. nauk. st. – Bulletin of mechanical engineering and transport: coll. of science, Vol. (15), 11-16 [in Ukrainian].
5. Karakurkchi, H.V., Ved, M.V., Yermolenko, I.Iu. & Sakhnenko, M.D. (2017). Elektrolitychni pokryttia splavamy zaliza dlia zmitsnennia i zakhystu poverkhni [Electrolytic coatings with iron alloys to strengthen and protect the surface] . Kharkiv : FOP Panov A.N. [in Ukrainian].
6. Kovbashyn, V.I. & Bochar, I. (2022). Sklad sumishi dlia sylitsiiuvannia ta boruvannia vyrobiv iz karbidu kremniiu ta dysylitsydu molibdenu [The composition of the mixture for silicification and boronization of products made of silicon carbide and molybdenum disilicide] . Strengt1h and durability of modern materials and structures : Mizhnarodna naukovo-tekhnichna konferentsia (10-11 lystopada 2022 roku) – International science and technology conf. (pp. 18-20). T. : FOP Palianytsia V. A. [in Ukrainian].
7. Rozum, R.I., Buriak, M. V. & Zakharchuk, O.P. (2021). Innovative engines in the history of automobile building. Modern engineering and innovative technologies. Sergeieva&Co Karlsruhe (Germany). Issue 18. Part 2, P. 64 – 67 [in English].
Citations
- Афанасьєва О.В. Матеріалознавство та конструкційні матеріали: навч. посіб. Харків: ХНУРЕ, 2016. 188 с.
- Кицкай Л.І. Формування багатошарового покриття на ніобії і танталі для захисту їх від окислення : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.16.01 / Національний технічний університет україни “київський політехнічний інститут” . Київ, 2020. 16 с.
- Погребова І.С., Янцевич К.В. Вплив високотемпературного окислення на корозійну стійкість хромосиліційованої сталі 45 І. Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського. 2021. Вип. 6. С. 92-97.
- Буряк М. В. Оцінка довговічності металоконструкцій автотранспортних засобів / М. В. Буряк та ін. Вісник машинобудування та транспорту: зб. наук. 2022. Том 15, №1. С. 11-16.
- Електролітичні покриття сплавами заліза для зміцнення і захисту поверхні: монографія / Г.В. Каракуркчі, М.В. Ведь, І.Ю. Єрмоленко, М.Д. Сахненко. Харків : ФОП Панов А.Н., 2017 . 200 с.
- Ковбашин В.І., Бочар І. Склад суміші для силіціювання та борування виробів із карбіду кремнію та дисиліциду молібдену . Міцність і довговічність сучасних матеріалів та конструкцій: матеріали Міжнар. наук.-техн. конф. (Тернопіль, 10-11 листопада 2022 р.) . Т. : ФОП Паляниця В. А., 2022. С. 18–20.
- Rozum R.I., Buriak M. V., Zakharchuk O. P. Innovative engines in the history of automobile building. Modern engineering and innovative technologies. Sergeieva&Co Karlsruhe (Germany) 2021. Issue 18. Part 2. P. 64 – 67.