Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 4 2019 24 ТЕХНОЛОГИЯ где V аmor – это объемная доля аморфной фазы; A сryst и A аmor – это площади кристаллических пи- ков и аморфных гало соответственно. Из расче- та следует, что с ростом объемной доли порош- ка в смеси гранул (см. табл. 2) возрастала доля аморфной фазы в покрытиях от 78 до 95 об. %. Растровые изображения поперечного сече- ния покрытий МG 2,5 и МG 9,3 в режиме фазо- вого контраста показаны на рис. 4 а , в . Из них следует, что в структуре покрытий имеются поперечные трещины, возникшие в результате многократных циклов нагрева/охлаждения мате- риала. МРС-сканирование поперечного сечения покрытий показало, что их состав был одноро- ден по толщине (рис. 4, б , г )). Светлые пятна в структуре покрытий соответствуют вольфраму ( рис. 4, д ), который не полностью растворился в смеси элементов из-за высокой температуры плавления. На рис. 5 показаны средние значения концен- трации элементов по данным MPC-анализа, сня- тые с разных участков покрытий. Он показывает, что концентрация железа в покрытиях достигала ~60 ат. %. Это означает, что железо переносилось в покрытия со стальных гранул и подложки, при- чем его количество уменьшалось с увеличением содержания порошковой шихты в смеси гранул. Концентрация других элементов увеличивалась до содержания порошка 7,1 об. %, но дальше Рис. 5. Средний состав поперечного сечения по- крытий MG по данным МРС анализатора Fig. 5. Average cross section composition of MG coatings according to EDS data практически не изменялась. Это свидетельству- ет о приближении к максимальному значению содержания порошка в смеси гранул. Соотноше- ние элементов в порошковой шихте (см. табл. 1) и осажденных покрытиях было одинаковым, что говорит о равномерном участии частиц порош- ков разного сорта в формировании наносимого слоя. Данные МРС-анализа позволяют вычислить массовую долю порошка, участвующую в фор- мировании покрытия. Поскольку энергодиспер- сионный спектрометр не учитывал бор, но с до- статочной четкостью фиксировал молибден, то можно оценить содержание бора в покрытиях через отношение концентраций бора и молиб- дена в шихте. Вычисленное значение содержа- ния бора в покрытиях находится в диапазоне от ~ 6 до 9 ат. %. С учетом этого приближения была оценена доля порошка в составе покрытия, кото- рая составила от ~ 40 до 60 вес. %. Средние значения коэфициента трения по- крытий находились в диапазоне 0,96…0,99 при нагрузке 25 Н и 0,77…0,89 при нагрузке 70 Н (рис. 6, а ). Коэффициент трения стали 35 без по- крытий был близок к покрытиям – 0,9 и 0,83 со- ответственно. Результаты испытания покрытий из металлических стекол и стали 35 на износ в условиях сухого скольжения показаны на рис. 6, б . Из рисунка следует, что скорость изнашивания образцов с покрытиями находилась в диапазоне 0,7…1,8 ∙ 10 –5 мм 3 /Нм, что в 2,5…6,5 раз мень- ше чем у стали 35. Характерно, что для всех об- разцов скорость изнашивания при нагрузке 70 Н была ниже, чем при 25 Н, что согласуется с дан- ными по коэффициенту трения образцов. Наи- большей износостойкотью обладало покрытие МG 2,5, которое содержало наименьшую долю аморфной фазы и соответственно было наиме- нее хрупким. На рис. 7 показана кинетика изменения мас- сы образцов с МG-покрытиями и стали 35 при температуре 700 о С. Прирост массы образцов обусловлен фиксацией кислорода на поверх- ности образцов в виде оксида железа(III) в мо- дификации гематита (рис. 7). За 100 часов ис- пытаний образцы с покрытиями в 15…30 раз меньше подверглись окислению, чем сталь 35 вследствие ограничения контакта кислорода с подложкой. На вставке к рис. 7 изображена рентгеновская дифрактограмма поверхности