Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 3 2018 86 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ностные свойства титанового сплава могут быть улучшены с помощью технологий модификации поверхности, таких как азотирование и цемента- ция [17–18, 19], газопламенное напыление [11], физическое осаждение из паровой фазы [14, 20], химическое осаждение из паровой фазы [21], ла- зерная наплавка [6, 8], плазменно-электролити- ческое оксидирование [10, 12], электроискровое легирование [22] и т.д. Электроискровое легирование является наи- более простой, эффективной и перспективной технологией модификации поверхности. При электроискровом легировании материал анода подвергается электрической эрозии в условиях воздействия электрических разрядов, перено- сится на катод, перемешивается и образует по- крытие, металлургически связанное с подлож- кой [23]. Эффективные износостойкие покрытия на сплаве Ti6Al4V удается получить за счет использования тугоплавких соединений [5–6]. В связи с этим целью настоящей работы стало исследование состава и свойств покрытий на основе карбида кремния со связкой из интерме- таллидов титана-алюминия, устойчивых к воз- действию высоких температур и агрессивных сред [24–25]. Методика исследований Электродные материалы (аноды) были изго- товлены в виде стержней с размерами 5×5×25 мм методом порошковой металлургии. Для этого была приготовлена смесь из алюминиевой пу- дры ПАП-1 со средним диаметром частиц около 25 мкм и титанового порошка марки ПТОМ-1 (Ti – 99 %, H – 0,37 %, N – 0,079 %, Si – 0,09 %, Ca – 0,065 %) с диаметром частиц менее 45 мкм в мольных долях 3:1, к которой был добавлен по- рошок карбида кремния SiC в количестве 5, 10 и 15 вес.%. Перемешивание порошковых сме- сей осуществлялось в шаровой мельнице Retsch РМ400 в течение четырех часов в аргоне при ско- рости вращения 250 об/мин, после чего они были спрессованы и спечены при температуре 1400  С в течение трех часов в вакуумной печи Carbolite STF. Механические испытания показали, что предел прочности на изгиб спеченных электро- дов увеличивается с 79±9 ГПа до 151±5 ГПа по мере роста концентрации SiC c 5 вес% до 15 вес.%. Покрытия были нанесены с помощью электро- искровой установки IMES-40, разработанной в Институте материаловедения ХНЦ ДВО РАН, ос- нащенной ручным электродом-инструментом с ви- броприводом. Частота следования разрядных им- пульсов прямоугольной формы составляла 1 кГц, а длительность разрядов – 100 мкс. Амплитуда импульсов тока была 110±10 А; межэлектродное напряжение – 30±5 В, частота колебаний вибра- тора – 100 Гц. Покрытия осаждали на поверхно- сти подложек в форме цилиндров диаметром 12 и высотой 5 мм из титанового сплава Ti6Al4V. Для защиты материалов от окисления в ходе нанесения покрытий область контакта электродов обдавалась защитным газом – аргоном. Количество перене- сенного с анода на катод вещества контролировали посредством взвешивания электродов через каж- дую минуту электроискровой обработки на весах Vibra HT с точностью 0,1 мг. Обозначения электро- дов и соответствующих им покрытий показаны в табл. 1. Фазовый состав полученных покрытий изу- чали с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН-7 в Cu-Kα излучении. В целях идентифи- кации линий рентгенограмм применялся про- граммный пакет PDWin (НПП «Буревестник») Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Обозначения электродов и покрытий в зависимости от состава исходной смеси Electrode and coatings identification depending on the composition of the initial mixture Доля фаз в исходной смеси, вес.% Обозначение Ti 3 Al SiC Электрод Покрытие 95 5 Э5 П5 90 10 Э10 П10 85 15 Э15 П15