Actual Problems in Machine Building 2016 No. 3

Actual Problems in Machine Building. 2016. N 3 Materials Science in Machine Building ____________________________________________________________________ 462 16] показано, что при легировании танталом формируется карбид тантала (ТаС), который способствует уменьшению количества C в расплаве и карбид хрома (Cr 7 C 3 ) не выделяется. Добавка оксида ванадия (V 2 O 5 ) позволяет сформировать бориды ванадия (VB, VB 2 , V 2 B 3 и V 3 B 4 ), вместо хрупких боридов хрома (CrB 2 и CrB) [5]. Кроме того, образование боридов ванадия является основной причиной измельчения микроструктуры, что снижает восприимчивость к растрескиванию. В работе [17] показано, что измельчения частиц борида хрома CrB можно достичь легированием до 10 вес. % Nb. Целью данной работы является исследование структурных особенностей плазменных покрытий системы Ni-Cr-Si-B дополнительно легированных ниобием. Методика проведения экспериментов В качестве материала для нанесения покрытий использовали самофлюсующийся порошок на основе никеля (основа – Ni, 0,4 % C, 15 % Cr, 2 % Si, 2 % В, 3 % Fe), размерами 40…100 мкм и порошок ниобия (93,6 % Nb, 6,4 % Ta), размерами 5…40 мкм. Смесь порошков (98 мас. % ПР-Н77Х15С3Р2 + 2 мас. % Nb) получали перемешиванием исходных компонентов в стальном стакане объёмом 250 мл в планетарной шаровой мельнице Fritsch Pulverisette 6. В качестве мелющих тел использовали стальные шары диаметром 10 мм. Соотношение масс шаров и порошковой смеси было равным 3:1. Режимы перемешивания: время измельчения – 30 мин., частота вращения опорного диска – 100 мин -1 . Порошок указанного состава напыляли на трубы из низкоуглеродистой стали 20 с внутренним диаметром 25 мм и толщиной стенки 3 мм. Напыление покрытий проводили в Институте прикладной и теоретической механики СО РАН на установке плазменного напыления порошковых материалов «Термоплазма 50-01» с кольцевым вводом порошка. В качестве плазмообразующего и транспортирующего газа использовали воздух, в качестве защитного – смесь воздуха и пропан-бутана. Режимы напыления: сила тока – 140 А, напряжение – 265 В, дистанция напыления – 170 мм. Непосредственно перед напылением поверхность труб подвергали пескоструйной обработке. Образцы с покрытиями оплавляли в лабораторных электрических печах камерного типа (СНОЛ-1,6.2,5.1/11-И3). Режимы оплавления: температура нагрева – 1100 °С, выдержка – 10 мин., среда охлаждения – воздух. Для сравнения проводили оплавление образцов с покрытиями только из самофлюсующегося порошка на тех же режимах. Для проведения металлографических исследований использовали оптический микроскоп Carl Zeiss AxioObserver A1m и растровый электронный микроскоп Carl Zeiss EVO 50 XVP с микроанализатором EDS X-Act. Образцами для структурных исследований выступали поперечные микрошлифы, запрессованные в полимерную матрицу и подготовленные по стандартной методике (шлифование абразивными бумагами и полирование суспензией, содержащей частицы оксида хрома). Для травления микроструктуры покрытий использовали раствор, состоящий из 10 мл HCl, 0.1 мл HNO 3 и 10 г FeCl 3 . Микротвердость структурных составляющих в покрытиях оценивали на приборе Wolpert Group 402MVD при нагрузках 10 и 25 г. Результаты исследований В результате микроструктурных исследований было выявлено, что толщина полученных покрытий составляет 1200…1300 мкм. Ранее было показано, что материал самофлюсующихся плазменных покрытий характеризуется наличием слабо- и сильнодеформированных частиц порошка, а также оплавленных частиц, которые в процессе