Structure and properties of HEA-based coating reinforced with CrB particles

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 3 2023 87 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Структура и свойства композиционного покрытия на основе высокоэнтропийного сплава, упрочненного частицами CrB Алексей Руктуев 1, a,*, Александр Юргин 1, b, Владислав Шикалов 2, c, Арина Ухина 3, d, Иван Чакин 4, e, Евгений Домаров 4, f, Глеб Довженко 5, g 1 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия 2 Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, ул. Институтская, 4/1, г. Новосибирск, 630090, Россия 3 Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, ул. Кутателадзе, 18, г. Новосибирск, 630090, Россия 4 Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, пр. Академика Лаврентьева, 11, г. Новосибирск, 630090, Россия 5 Центр коллективного пользования «СКИФ», Институт катализа им Г.И. Борескова СО РАН, Никольский пр., 1, Кольцово, 630559, Россия a https://orcid.org/0000-0002-1325-1533, ruktuev@corp.nstu.ru, b https://orcid.org/0000-0003-0473-7627, yurgin2012@yandex.ru, c https://orcid.org/0000-0002-0491-2803, v.shikalov@gmail.com, d https://orcid.org/0000-0003-1878-0538, auhina181@gmail.com, e https://orcid.org/0000-0003-0529-2017, chak_in2003@bk.ru, f https://orcid.org/0000-0003-2422-1513, domarov88@mail.ru, g https://orcid.org/0000-0003-0615-0643, g.d.dovjenko@srf-skif.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2023 Том 25 № 3 с. 87–103 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.3-87-103 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.793.79 История статьи: Поступила: 07 апреля 2023 Рецензирование: 25 апреля 2023 Принята к печати: 11 мая 2023 Доступно онлайн: 15 сентября 2023 Ключевые слова: Электронно-лучевая наплавка Борид хрома CoCrFeNiMn Высокоэнтропийный сплав Покрытие Финансирование Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-79-00189, https://rscf.ru/ project/22-79-00189/. Благодарности Микроструктурные исследования проведены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (НГТУ), испытания на износостойкость проведены в ЦКП «Механика» (ИТПМ СО РАН). АННОТАЦИЯ Введение. В настоящее время активно ведутся исследования такого нового класса материалов, как высокоэнтропийные сплавы. Одно из направлений их применения – создание защитных покрытий с высоким комплексом эксплуатационных свойств. Высокоэнтропийный сплав состава CoCrFeNiMn обладает высокой пластичностью, сохраняющейся как при повышенных, так и при криогенных температурах, а также высокой термической стабильностью и может рассматриваться в качестве перспективного для создания защитных покрытий. Однако его недостатки – низкая твердость и низкие прочностные характеристики. Известно, что введение упрочняющих частиц является эффективным способом повышения механических свойств покрытий. Предполагается, что введение упрочняющих частиц на основе боридов окажет положительное влияние на механические характеристики высокоэнтропийного сплава CoCrFeNiMn. Целью работы является изучение структурно-фазового состояния и износостойкости покрытий на основе высокоэнтропийного сплава состава CoCrFeNiMn, упрочненного частицами CrB. В работе исследованы покрытия, полученные методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошковых смесей с различным соотношением массы металлических порошков CoCrNiMn и массы порошка CrB (100:0, 95:5, 90:10, 80:20, 70:30). Для изучения структурно-фазового состава покрытий использовались следующие методы исследования: оптическая микроскопия, растровая электронная микроскопия и рентгенофазовый анализ. Для изучения элементного состава применялся метод микрорентгеноспектрального энергодисперсионного анализа. Механические свойства оценивались по результатам измерения микротвердости покрытий. Износостойкость покрытий определяли в условиях сухого трения скольжения при возвратно-поступательном движении. Результаты и обсуждение. Введение порошка CrB в состав наплавляемой смеси приводит к формированию эвтектических структур. При введении в наплавочную смесь 5 масс. % CrB в покрытии формируется доэвтектическая структура. Увеличение количества CrB приводит к формированию покрытий с заэвтектической структурой, содержащей первичные бориды. Основными фазами, выявляемыми в составе покрытий, являются ГЦК-твердый раствор, бориды типа (Cr,Mn,Fe)2B, (Ni,Co,Mn)2B, а также CrB. Для всех исследуемых покрытий характерен адгезионный механизм изнашивания. Введение в состав порошковой смеси 20 и 30 % CrB приводит к повышению износостойкости покрытия на основе высокоэнропийного сплава в 3,6 и 6,1 раза соответственно. Для цитирования: Структура и свойства композиционного покрытия на основе высокоэнтропийного сплава, упрочненного частицами CrB / А.А. Руктуев, А.Б. Юргин, В.С. Шикалов, А.В. Ухина, И.К. Чакин, Е.В. Домаров, Г.Д. Довженко // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 25, № 3. – С. 87–103. – DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.3-87-103. ______ *Адрес для переписки Руктуев Алексей Александрович, к.т.н., доцент Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск, Россия Тел.: +7 (383) 346-06-12, e-mail: ruktuev@corp.nstu.ru

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1