Actual Problems in Machine Building 2020 Vol. 7 No. 1-2

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 7. № 1-2. 2020 Материаловедение в машиностроении __________________________________________________________________ 123 материала. Решением обозначенной проблемы может являться формирование композиционных покрытий, в которых частицы карбида бора распределены в матрице из материала, пластичность и теплопроводность которого выше, чем у В 4 С [3, 4]. Кроме того, ранее авторами работы было показано, что технология воздушно-плазменного напыления с кольцевым вводом порошка обеспечивает более эффективный нагрев и ускорение частиц по сравнению с точечным вводом, что способствует значительному повышению качества керамических и металлических покрытий [13-15]. Таким образом, целью данной работы являлось сравнение структуры и свойств композиционных покрытий Ni-B4C и покрытий из «чистого» карбида бора, полученных при помощи технологии воздушно-плазменного напыления с кольцевым вводом порошка. Методика экспериментального исследования Нанесение покрытий осуществляли в Институте теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН на установке плазменного напыления порошковых покрытий «Термоплазма 50-01». Установка создана на базе электродугового плазматрона «ПНК-50», оснащенного узлом кольцевого ввода порошка с газодинамической фокусировкой. В работе были использованы две конфигурации плазмотрона: «Керамика» и «Металл». Конфигурация «Керамика» обеспечивает более низкую скорость и высокую температуру плазмы и предназначена для напыления тугоплавких материалов. Конфигурация «Металл» обеспечивает более высокую скорость потока и предназначена для напыления металлических покрытий. В качестве плазмообразующего и транспортирующего газа использовали воздух. Смесь воздуха и пропан-бутана подавали на завесу анода плазматрона для защиты анода от эрозии. В качестве материалов для формирования покрытий использовали коммерческие порошки чистого и плакированного 30 мас. % Ni карбида бора (B 4 C-30Ni). Размеры частиц порошка B 4 C-30Ni находились в диапазоне 40…100 мкм. Размер частиц порошка чистого карбида бора составлял 20 мкм (B 4 C-20) и 40 мкм (B 4 C-40). Порошки напыляли на пластины из стали 20. Перед напылением поверхность пластин подвергали пескоструйной обработке. Режимы плазменного напыления представлены в таблице 1. Таблица 1 Режимы плазменного напыления покрытий Порошок Конфигурация плазматрона Выходной диаметр сопла, мм Ток/напряжение дуги, А/В Дистанция напыления, мм B 4 C-30Ni «Металл» 8 180/265 170 B 4 C-20 «Керамика» 8 200/220 100 B 4 C-40 «Керамика» 10 200/228 140 Для проведения металлографических исследований использовали оптический микроскоп Axio Observer A1m (Carl Zeiss) и растровый электронный микроскоп EVO50 XVP (Carl Zeiss), оснащенный микроанализатором EDS X-Act. Микротвердость структурных составляющих покрытий оценивали на твердомере 402MVD (Wolpert Group) при нагрузке 25 г. Объектами исследования служили образцы, вырезанные из пластин с покрытиями в перпендикулярном покрытиям направлении. Микрошлифы подготавливали по стандартной методике: шлифование на шкурках и полирование с использованием суспензии, содержащей частицы оксида алюминия. Травление поверхности покрытий B 4 C-30Ni осуществляли раствором 10 мл HCl, 0,1 мл HNO 3 и 10 г FeCl 3 . Результаты и обсуждение На рис. 1, а представлено изображение покрытий B 4 C-30Ni. Их толщина составляет