Actual Problems in Machine Building 2017 Vol. 4 No. 3

Актуальные проблемы в машиностроении . Том 4. № 3. 2017 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 101 сравнению с внешним покрытием вязко-пластическими свойствами [6-11], что приводит к значительному замедлению проходящих микрочастиц. Методика С целью повышения прочности поверхностного керамического слоя покрытия, который в первую очередь взаимодействует с налетающей микрочастицей, в работе предложено проводить его обработку компрессионными плазменными потоками с энергиями, обеспечивающими плавление приповерхностного слоя. Предполагается, что в результате такой модификации за счет процессов, связанных со скоростной кристаллизацией расплава, будет осуществляться формирование мелкокристаллической структуры, обладающей повышенными механическими свойствами. Структурно-фазовое состояние приповерхностного модифицированного слоя регулировалось параметрами самого компрессионно-плазменного воздействия, в частности, плотностью поглощенной энергии, давлением газа остаточной атмосферы, числом последовательных импульсов воздействия и др. Оптимизация напыления подслоя на основе NiCr проводилась по методике, описанной в источниках [12]. Исследования микроструктуры поперечных сечений сформированных покрытий проводили с использованием растровой электронной микроскопии (РЭМ). Результаты и обсуждение В процессе плазменного напыления действует большое число факторов, оказывающих влияние на свойства получаемых покрытий. Важнейшими из них при прочих равных условиях являются: расход плазмообразующего и транспортирующего газов, расход распыляемого порошка, ток электрической дуги (подводимая мощность), дистанция напыления, скорость перемещения подложки [12]. На первом этапе проводилась оптимизация процесса напыления вязкого металлического слоя на основе никель-хрома на основании получения максимального коэффициента использования материала. Вначале коэффициент использования порошка (КИП) определяли при различных значения тока (300 – 650 А, с интервалом 50А) и расходах плазмообразующего газа (азота) R N2 (45; 50; 55) л/мин, но с постоянной дистанцией напыления L=110 мм (рис. 1). На следующем этапе оптимальные значения дистанции напыления определялись с постоянными значениями тока и величины расхода плазмообразующего газа (I=550 A; R N2 =50 л/мин) для различных фракций порошка (рис. 2). Очевидно, что увеличение силы тока и расхода плазмообразующего газа (рис. 1) до определенных значений приводят к увеличению КИП, т.к. эти параметры влияют на степень проплавления порошка [1-4]. Дальнейшее их увеличение приводит к тому, что частицы перегреваются и при ударе о подложку разбрызгиваются, следовательно, КИП уменьшается. При увеличении расхода N 2, происходит уменьшение значений тока для максимального КИП. Похожая тенденция сохраняется и при изменении дистанции напыления (рис. 2) при оптимизации значения расхода N 2 и тока (в нашем случае R N2 =50 л/мин, I=550 А). При малых дистанциях напыления частица не успевает достаточно нагреться и достигает подложки с температурой <t пл . Максимальный КИП наблюдается при L=110 мм, дальнейшее увеличение дистанции напыления приводит к тому, что частица из–за длительного нахождения в струе переплавляется и при ударе о подложку разбрызгивается, соответственно КИП падает [5]. Таким образом, на оптимальных режимах для NiCr (расход плазмообразующего газа азота – 50 л/мин, сила тока – 550А, дистанция напыления -110 мм, фракция порошка 40-63 мкм, расход порошка 4,5 кг/час) получены покрытия с максимальным КИП – 85%.