Multiphase Cu-Ti Coatings coated by Plasma Vacuum-Arc deposition on Cu-Be Alloy С17200

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 4 2020 138 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ аэрокосмической , нефтехимической и машино - строительной области для производства упругих элементов , зубчатых колес , опор скольжения , диафрагм , электрических контактов и т . д . [1]. В промышленных сплавах системы CuBe, как и в большинстве материалов с эффектом дисперси - онного упрочнения , концентрационная область располагается возле границы максимальной рас - творимости основного легирующего элемента в твердом растворе и соответствует примерно 2 % содержания Be. При дальнейшем увеличении содержания бериллия прочностные свойства повышаются незначительно , а пластичность становится чрезмерно малой . Необходимые экс - плуатационные свойства сплава обеспечивают - ся деформационной и термической обработкой , эффект упрочнения при термической обработке у них максимальный среди всех сплавов на мед - ной основе . Они подвергаются закалке и после - дующему старению [2]. В зависимости от вида термообработки ( за - калки или закалки и старения ) структура этого сплава может представлять собой как гомоген - ный твердый раствор бериллия в меди , так и двухфазную структуру , состоящую из обеднен - ного бериллием α - твердого раствора и зон пре - рывистого распада в виде ультрадисперсных частиц γ ´- фазы (CuBe). В результате старения в интервале температур 300…400 ° С бериллиевая бронза приобретает наиболее высокие значе - ния твердости и прочности . Бериллиевая бронза ( БрБ 2) обладает существенно более высокими триботехническими свойствами по сравнению с другими видами бронз ( например , кремнистыми бронзами ), однако ее износостойкость все - таки недостаточна для работы в узлах трения , где преобладающим механизмом изнашивания яв - ляется адгезионный износ [3]. С целью улучшения износостойкости этого сплава применяют метод модифицирования по - верхности , т . е . получения твердых интерметал - лических покрытий за счет диффузии отдельных элементов в поверхностные слои . К числу наи - более широко применяемых твердых покрытий относятся покрытия на основе нитридов метал - лов [4, 5]. Имеющиеся в литературе данные ука - зывают на способы получения покрытий титана , хрома , железа методом магнетронного распыле - ния [6] с последующим плазменным азотирова - нием или посредством лазерной наплавки [7]. В результате такой обработки на поверхности сплава образуются твердые многофазные слои , обеспечивающие заметное повышение трибо - логических свойств бериллиевой бронзы и дру - гих медных сплавов . К этому следует добавить , что высокая износостойкость интерметалличе - ских соединений обусловлена химическим по - глощением атмосферных газов на поверхности скольжения , особенно во время процесса изна - шивания [8]. Химическое поглощение молекул кислорода в области контакта вызывает образо - вание тонкой оксидной пленки на поверхности скольжения , что обеспечивает повышение из - носостойкости покрытия . Вместе с тем суще - ствуют ограничения использования твердых по - крытий , формируемых на относительно мягких подложках . Это обусловлено действием высоких микронапряжений на границе раздела « покры - тие – металл », вызывающих отслоение покры - тия при значительных внешних воздействиях [9]. Проблема совместимости твердых покры - тий с пластичным металлом обычно решается путем предварительного упрочнения поверх - ности металла . Например , авторы работы [10] добились повышения механических и триболо - гических свойств многофазных покрытий CrN / CrTiAlSiN / WCrTiAlN, нанесенных на сталь AISI 4140 после предварительной нитроцемен - тации стальной подложки , обеспечившей отри - цательный градиент твердости диффузионного карбонитридного слоя . Сравнительные исследования процесса тре - ния покрытий TiN и TiAlN, нанесенных на медь , быстрорежущую сталь и твердый сплав , выяви - ли зависимость характера изнашивания от моду - ля упругости покрытий и твердости подложки [11]. Данные покрытия на подложках из меди и быстрорежущей стали растрескиваются при трении и отслаиваются , что может быть вызвано контактными растягивающими напряжениями и пластической деформацией подложки . При на - несении этих покрытий на подложку из твердо - го сплава трещины при трении не наблюдались , что указывает на положительное влияние более твердой подложки на характеристики износа ионно - плазменных покрытий . Подтверждают данный вывод результаты исследований адге - зии и разрушения покрытия CrN на различных видах подложек [12], которые свидетельствуют о более высокой адгезии и несущей способно -