Obrabotka Metallov 2013 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (61) 2013 14 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ в этих сплавах. Нагрев выше 800 °C ( T = 840°C, 6 ч, охлаждение с печью) приводит к постепен- ному растворению и, как следствие, уменьше- нию содержания γ′-фазы в сплавах. Использование Ni–Al-сплавов для создания жаростойких покрытий накладывает ряд требо- ваний к составу, структуре и свойствам получае- мых материалов, так как в большинстве случаев теплонагруженные детали ГТД и ГТУ входят в состав наиболее ответственных узлов. Среди та- ких требований: высокие показатели жаростой- кости в условиях циклических температурных нагрузок; минимальная скорость диффузии по- крытия к основе для сохранения первоначаль- ного химического и фазового состава; высокие значения твердости для обеспечения высокой эрозионной стойкости; достаточные значения толщины и сплошности покрытий и др. В связи с этим в данной работе особое внимание уделя- лось качеству покрытий (отсутствие пор, тре- щин и т. п.), образованию в составе слоя фазы NiAl и γ′-фазы, высоким значениям твердости и жаростойкости. Фазы NiAl и Ni 3 Al были идентифицированы в покрытиях, полученных с помощью сплавов № 3 и 4 (рис. 2). На дифрактограмме обнаружены рефлексы сверхструктуры γ′-фазы ((100), (110), (210), (211)), при этом общий характер спектра указывает на отсутствие внутренних дефектов в структуре покрытий и остаточных напряжений. Положение пиков γ′-фазы указывает на иголь- чатую структуру фазы Ni 3 Al, так как несоответ- ствие параметров решетки с твердым раствором составляет ∆a ≈ 1…1,5 % [23]. На рис. 3 показана структура покрытий по- сле испытаний на жаростойкость (термоцикли- рование при температурах 600, 700, 800, 900 °С, выдержка 6 ч, охлаждение с печью). Наиболее качественные покрытия получены при исполь- зовании сплавов № 3 и 4 (рис. 3, сплав 3 и 4): толщина покрытий составляет 50...150 мкм, от- мечено практически полное отсутствие попереч- ных трещин и оксидного слоя после термооб- работки. Покрытие из сплава № 1, содержащее большое количество алюминия, после испыта- ний на жаростойкость практически наполовину состоит из сплошного равномерного коррозион- ного слоя (рис. 3, сплав 1). Покрытие из сплава № 2 имеет глубокие продольные и поперечные трещины, из-за чего проникающее действие кор- розии отрицательно сказывается на показателях жаростойкости (рис. 3, сплав 2). Относительно тонкое покрытие из сплава № 5 (рис. 3, сплав 5) после испытаний покрыто практически сплош- ным неравномерным коррозионным слоем, что не позволяет сохранять стойкость при высоких температурах длительное время. Значения микротвердости полученных по- крытий указывают на достаточнуюоднородность их структуры. Исследование микротвердости (γ + γ′)-областей в покрытиях показало, что при температурах термообработки до 700 и 770 °С наблюдается увеличение средней микротвердо- сти при использовании в качестве анодных ма- териалов сплавов № 3 и 4 (рис. 4). Полученные данные свидетельствуют о влиянии объемного содержания γ′-фазы на микротвердость [28]. Од- нако при T = 840 °С значения микротвердости падают, что указывает на частичное растворе- ние фазы Ni 3 Al. Эти данные согласуются с ре- зультатами рентгенофазового анализа, который Рис. 1. РЭМ-изображение поверхности сплава № 4 (термообработка T = 770 °С, 6 ч) Рис. 2. Дифрактограмма покрытия, полученного при ЭИЛ сплавом № 4 на подложке из стали 20Х13