fwjТрение и и износTitle in english0000-00000000-0000AGU10.32864/0202-4977-2025-46-4-301-311fwj-61Research ArticleСтатьиТриботехнические характеристики МДО-покрытий, модифицированных квазикристаллами Al–Cu–FeTribological Characteristics of MAO-Coatings Modified with Al–Cu–Fe QuasicrystalsТорскаяЕ. В.TorskayaE. V.

просп. Вернадского, д. 101, корп. 1, г. Москва 119526 

Prospekt Vernadskogo, 101-1, Moscow 119526 

torskaya@mail.ruМорозовА. В.MorozovA. V.

просп. Вернадского, д. 101, корп. 1, г. Москва 119526

Prospekt Vernadskogo, 101-1, Moscow 119526 

МалышевВ. Н.MalyshevV. N.

просп. Ленинский, д. 65, корп. 1, г. Москва 119991 

Leninski Prospect, 65-1, Moscow 119991 

ЩербаковаО. О.ShcherbakovaO. O.

просп. Вернадского, д. 101, корп. 1, г. Москва 119526 

Prospekt Vernadskogo, 101-1, Moscow 119526 

МуравьеваТ. И.MuravyevaT. I.

просп. Вернадского, д. 101, корп. 1, г. Москва 119526 

Prospekt Vernadskogo, 101-1, Moscow 119526 

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАНРоссияIshlinsky Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences (IPMech RAS)Russian FederationРоссийский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина»РоссияNational University of Oil and Gas “Gubkin University”Russian Federation202529092026464301311Copyright © AGU, 20262026AGUAGUhttps://fwj.ejournal.by/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://fwj.ejournal.by/jour/article/view/61

Модифицирование керамических покрытий, разработанных для узлов трения, является важным направлением исследований с целью улучшения их триботехнических характеристик. В данной работе представлены керамические покрытия, сформированные на алюминиевых сплавах В95 и Д16 методом микродугового оксидирования (МДО) в одностадийном технологическом процессе с включениями квазикристаллов Al–Cu–Fe. Также использовалась технология втирания квазикристаллов в поверхность покрытия при финишной полировке. Испытания на трение и износ проводились согласно стандарту ASTM G99 в паре с шариком из карбида вольфрама. Анализ поверхности и поперечных сечений методом СЭМ-микроскопии показал, что модифицирование влияет на структуру покрытия. Квазикристаллы концентрируются в порах и участвуют в процессе трения. Добавление небольшого количества модификатора в электролит, а также технология втирания позволяют снизить коэффициент трения и скорость износа по сравнению с чисто керамическими покрытиями, полученными на сплаве В95. Большее количество модификатора даёт отрицательный результат. Добавление модификатора в электролит при формировании покрытий на сплаве Д16 приводит к увеличению коэффициента трения и падению износостойкости.

Modification of ceramic coatings developed for friction units is an important area of research aimed at improving their tribological characteristics. This paper presents ceramic coatings formed on aluminum alloys B95 and D16 by the microarc oxidation (MAO) method in a single-stage technological process with inclusions of Al–Cu–Fe quasicrystals. The technology of rubbing quasicrystals into the coating surface during final polishing was also used. Friction and wear tests were carried out according to the ASTM G99 standard paired with a tungsten carbide ball. Analysis of the surface and cross sections by the SEM microscopy method showed that the modification affects the coating structure. Quasicrystals are concentrated in the pores and participate in the friction process. Addition of small amount of modifier to the electrolyte, as well as the rubbing technology, make it possible to reduce the friction coefficient and wear rate compared to purely ceramic coatings obtained on the B95 alloy. A larger amount of modifier gives a negative result. Adding a modifier to the electrolyte when forming coatings on D16 alloy leads to an increase in the friction coefficient and a decrease in wear resistance.

микродуговое оксидированиекерамикапокрытиеквазикристаллыкоэф-фициент тренияизносостойкостьструктура поверхности тренияmicroarc oxidationceramicscoatingquasicrystalscoefficient of frictionwear re-sistancestructure of the friction surfaceReferencesМалышев В.Н. Зорин К.М. Формирование ке-рамических покрытий методом микродугового оксидирования в электролитах-суспензиях // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2006 (11), 34—39Malyshev V.N., Zorin K.M. Formation of ceramic coatings by microarc oxidation in electrolyte sus-pensions // Hardening technologies and coatings. — 2006 (11), 34—39 (in Russian)Летягин Н.В., Акопян Т.К., Сокорев А.А., Цы-денов А.Г., Мусин А.Ф., Палкин П.А. Структу-ра и свойства покрытий, формируемых методом плазменного электролитического оксидирова-ния на литых Al-Ca сплавах // Металлург. — 2023 (10), 43—49Letyagin N.V., Akopyan T.K., Sokorev A.A., Tsydenov A.G., Musin A.F., Palkin P.A. Structure and properties of coatings formed by plasma elec-trolytic oxidation on cast Al-Ca alloys // Metallur-gist. — 2023 (10), 43—49 (in Russian)Злотников И.И., Шаповалов В.М. Повышение антифрикционных свойств керамических по-крытий, полученных методом МДО на алюми-ниевых сплавах // Трение и износ. — 2019 (40), № 5, 468—472Zlotnikov I.I. and Shapovalov V.M. Improving the Antifriction Properties of Ceramic Coatings Ob-tained by the MAO Method on Aluminum Alloys // Friction and Wear. — 2019 (40), no. 5, 468—472 (in Russian)Lu X., Mohedano M., Blawert C., Matykina E., Arrabal R., Kainer K.U., Zheludkevich M.I. Плазменно-электролитические оксидные по-крытия с добавками частиц - обзор // Поверх-ность и покрытия [Coatings Technology]. — 2016 (307), 1165—1182Lu X., Mohedano M., Blawert C., Matykina E., Arrabal R., Kainer K.U., and Zheludkevich M.I. Plasma Electrolytic Oxidation Coatings with Parti-cle Additions – A Review // Surface and Coatings Technology. — 2016 (307), 1165—1182. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2016.08.055Криштал М.М., Ивашин П.В., Растегаев И.А., Полунин А.В., Боргардт Е.Д. Влияние легиро-вания электролита наноразмерным диоксидом кремния на трибологические характеристики оксидных слоев, сформированных микродуго-вым оксидированием на алюминиево-кремниевом сплаве // Вектор науки ТГУ. — 2014 (1), 48—52Krishtal M.M., Ivashin P.V., Rastegaev I.A., Polunin A.V., Borgardt E.D. Effect of alloying the electrolyte with nanosized silicon dioxide on the tribological characteristics of oxide layers formed by microarc oxidation on an aluminum-silicon al-loy // Vector of Science TSU. — 2014 (1), 48—52 (in Russian)Pakhomov M.A., Stolyarov V.V., Mezrin A.M., and Torskaya E.V. Effect of Graphene and Tem-perature on Friction Coefficient of Nanocomposite Al2O3 / Graphene Journal of Physics: Conference Series. — Bristol, UK: IOP Publishing. — 2021 (1967), 012028Pakhomov M.A., Stolyarov V.V., Mezrin A.M., and Torskaya E.V. Effect of Graphene and Tem-perature on Friction Coefficient of Nanocomposite Al2O3 / Graphene Journal of Physics: Conference Series. — Bristol, UK: IOP Publishing. — 2021 (1967), 012028Qi X., Li J., He Y., Liu Y., Liu R., and Song R. Study on the Wear Resistance and Corrosion Be-haviour of Self-Sealed MAO/ZrO2 Coatings Pre-pared on 7075 Aluminium Alloy // Journal of Al-loys and Compounds. — 2023 (969), 172436Qi X., Li J., He Y., Liu Y., Liu R., and Song R. Study on the Wear Resistance and Corrosion Be-haviour of Self-Sealed MAO/ZrO2 Coatings Pre-pared on 7075 Aluminium Alloy // Journal of Al-loys and Compounds. — 2023 (969), 172436Cai H., Zhang C., Li H., and Jiang B. Self-Lubricating Nanocomposite Coatings Using MAO to Improve Tribological Properties of 6061 Alumi-num Alloy // Citation Hailong Cai. Materials Re-search Express. — 2021 (8), 036401Cai H., Zhang C., Li H., and Jiang B. Self-Lubricating Nanocomposite Coatings Using MAO to Improve Tribological Properties of 6061 Alumi-num Alloy // Citation Hailong Cai. Materials Re-search Express. — 2021 (8), 036401Sunilraj S., Blessto B., Sivaprasad K., and Mu-thupandi V. Microstructural and Corrosion Behav-ior of MAO Coated 5052 Aluminum Alloy // Mate-rials Today: Proceedings. — 2021 (41), no. 5, 1120—1124Sunilraj S., Blessto B., Sivaprasad K., and Mu-thupandi V. Microstructural and Corrosion Behav-ior of MAO Coated 5052 Aluminum Alloy // Mate-rials Today: Proceedings. — 2021 (41), no. 5, 1120—1124Lu X., Mohedano M., Blawert C., Matykina E. et al. Plasma Electrolytic Oxidation Coatings with Particle Additions // A Review. Surface and Coat-ings Technology. — 2016 (307), 1165—1182Lu X., Mohedano M., Blawert C., Matykina E. et al. Plasma Electrolytic Oxidation Coatings with Particle Additions // A Review. Surface and Coat-ings Technology. — 2016 (307), 1165—1182Torskaya E., Shkalei I., Morozov A., Stepanov F., Malyshev V., and Svistkov A. Structure, Friction and Wear of AlZn5.5MgCu Based PEO Coatings Modified by Diamond Nanoparticles and Silver Micropowder // Tribology International. — 2025 (203), 110417Torskaya E., Shkalei I., Morozov A., Stepanov F., Malyshev V., and Svistkov A. Structure, Friction and Wear of AlZn5.5MgCu Based PEO Coatings Modified by Diamond Nanoparticles and Silver Micropowder // Tribology International. — 2025 (203), 110417Yadav T.P. and Mukhopadhyay N.K. Quasicrys-tal: a Low-Frictional Novel Material // Current Opinion in Chemical Engineering. — 2018 (19), 163—169Yadav T.P. and Mukhopadhyay N.K. Quasicrys-tal: a Low-Frictional Novel Material // Current Opinion in Chemical Engineering. — 2018 (19), 163—169Sordelet D.J, Widener S.D., Tang Y., and Bes-ser M.F. / Characterization of a Commercially Produced Al–Cu–Fe–Cr Quasicrystalline Coating // Materials Science and Engineering. — 2000 (294–296), no. 15, 834—837Sordelet D.J, Widener S.D., Tang Y., and Bes-ser M.F. / Characterization of a Commercially Produced Al–Cu–Fe–Cr Quasicrystalline Coating // Materials Science and Engineering. — 2000 (294–296), no. 15, 834—837Huttunen-Saarivirta E. Microstructure, Fabrica-tion and Properties of Quasicrystalline Al–Cu–Fe Alloys: a Review // Journal of Alloys and Com-pounds. — 2004 (363), 150—174Huttunen-Saarivirta E. Microstructure, Fabrica-tion and Properties of Quasicrystalline Al–Cu–Fe Alloys: a Review // Journal of Alloys and Com-pounds. — 2004 (363), 150—174Fleury E., Kim Y.-C., Kim J.-S., Kim D.-H., Kim W.T., Ahn H.-S., and Lee S.-M. Comparative Study of the Tribological Behavior of Thermal Sprayed Quasicrystalline Coating Layers // Journal of Alloys and Compounds. — 2002 (342), nos. 1–2, 321—325Fleury E., Kim Y.-C., Kim J.-S., Kim D.-H., Kim W.T., Ahn H.-S., and Lee S.-M. Comparative Study of the Tribological Behavior of Thermal Sprayed Quasicrystalline Coating Layers // Journal of Alloys and Compounds. — 2002 (342), nos. 1–2, 321—325

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