Obrabotka Metallov. 2017 no. 3(76)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (76) 2017 44 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ утоненных заготовках вышлифовывали сфери- ческие лунки с использованием абразивных паст зернистостью от 5 до 1 мкм и суспензии оксида алюминия зернистостью 0,05 мкм. Ионное уто- нение полученных углублений фольг выполняли на установке Gatan PIPS model 659. Фазовый со- став порошка и покрытий был изучен с исполь- зованием рентгеновского дифрактометра ARL X’TRA в CuKα-излучении. Дифрактограммы регистрировали в режиме времени t = 3 с с ша- гом Δ2θ = 0,05º. Объемную долю частиц карбида бора в покрытиях оценивали при помощи про- граммного обеспечения Axio Vision Multiphase (Carl Zeiss). Микротвердость структурных со- ставляющих определяли на приборе Wolpert Group 402MVD при нагрузке 50 г. Результаты и обсуждение Фазовый состав частиц исходного порош- ка и покрытий приведен на рис. 2. Видно, что основными фазами порошкового материала яв- ляются карбид бора (В 4 С) и Ni (рис. 2, а ). Уши- рение пиков никеля на рентгенограмме порошка свидетельствует об его аморфном состоянии. Кроме того, наблюдаются рефлексы оксида бора (B 2 O 3 ). На рентгенограмме покрытий (рис. 2, б ) присутствуют рефлексы боридов никеля (Ni 3 B, NiB и Ni 4 B 3 ), Ni и карбида бора (В 4 С). Наличие оксидов никеля (NiO) и бора (B 2 O 3 ) может сви- детельствовать о недостаточной защите порош- ка в плазменной струе. Изображение поперечного сечения покрытий представлено на рис. 3. Видно, что плазменное напыление композиционного порошка B 4 C-Ni-Р позволяет сформировать плотные покрытия (пористость ~ 1 %) толщиной около 1200 мкм. Граница раздела «покрытие–основной металл» выявляется в виде тонкой линии, отслоений не наблюдается (рис. 3, а ). Более детальное изображение материала по- крытий приведено на рис. 3, б-г . Отчетливо вид- но, что темно-серые включения произвольной формы размерами до 30 мкм (рис. 3, б ) равно- мерно распределены в металлической матрице. Согласно данным микрорентгеноспектрального анализа (таблица, участок 1) указанные вклю- чения являются нерасплавившимися до конца в плазменной струе частицами В 4 С. Объемная доля карбида бора в покрытиях – около 24 %. Карбид бора разлагается по реакции: В 4 С→4В(тв)+С(тв). Высокие скорости пере- мешивания и охлаждения материала покрытий способствуют неравномерному распределению химических элементов в металлической ма- трице, о чем свидетельствуют результаты ми- крорентгеноспектрального анализа (таблица, участки 2–4). Согласно полученным данным в результате взаимодействия Ni и B в материале покрытий формируются бориды никеля c раз- личным химическим составом. При избытке кислорода кар- бид бора окисляется по реакции В 4 С+4О 2 →СО 2 (г)+2В 2 О 3 (тв). Оксид- ная пленка В 2 О 3 , образующаяся на поверхности частиц В 4 С, остается в покрытии вместе с карбидным ядром. В свою очередь, никель окисляется по реакции 2Ni+O 2 →2NiO(тв). Образо- вавшиеся оксиды остаются в металли- ческой матрице покрытий (отмечены стрелками на рис. 3, г ). В результате травления поверх- ности покрытий было выявлено, что рядом с частицами В 4 С располагают- ся области с округлыми включениями размерами менее 500 нм (рис. 3, в , г , область 5 ), химический состав кото- рых указан в таблице (участок 5). По- вышенное содержание Ni, P и В в этих Рис. 2 . Рентгенограммы порошка ( а ) и покрытия ( б ) Fig. 2. XRD patterns of the powder ( a ) and coating ( б ) a б