Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 82 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП наблюдаются множественные кратеры (рис. 2, а ). Образование таких кратеров обусловлено ударом по поверхности больших по размерам агломератов напыляемого материала. О том, что они образованы ударом крупных частиц, свидетельствует наличие большого количества кратеров, заполненных части- цами смеси. При более высоких увеличениях на по- верхности покрытий и внутри кратеров видны части- цы как сферической формы, так и бесформенные в виде чешуек. На поверхности образцов присутствует до- вольно большое число микроскопических трещин (рис. 2, б ). На периферийных участках покрытия наблюдаются следы растекания расплавленного материала, сформированные газовыми струями в кумулятивном потоке, они имеют вид объемных жгутов сложного строения. Следы растрескивания и наличие микротрещин свидетельствуют о про- цессах быстрой кристаллизации расплава на по- верхности и возникновении больших внутренних напряжений. Четкая граница между покрытием и подложкой на поверхности шлифа отсутствует. Здесь можно го- ворить только о переходной зоне, где зерна титановой подложки перемешаны с материалом покрытия. По- добные участки встречаются на значительном протя- жении границы. Смешение материалов подложки и покрытия дает право предполагать о высоких адгези- онных свойствах покрытия. Рентгенограммы исследуемых покрытий показа- ны на рис. 3. Рентгенограммы всех трех образцов идентич- ны. Их расшифровка (см. рис. 3.) показала, что в процессе кумулятивного синтеза образуется кар- бидная фаза TiC х нестехиометрического состава, х = 0.35…0.4, а сам титан представлен двумя мо- дификациями – исходным ГПУ-титаном и высо- котемпературным ОЦК-титаном, который обра- зовался вследствие быстрой закалки от высокой температуры в кумулятивной струе. Средний раз- мер кристаллитов, оцененный по формуле Шерера, составил для TiC – 30 нм, для ГПУ-титана – 22 нм и ОЦК-титана – 11 нм. Измерение микротвердости проводили по раз- ным направлениям: от поверхности с покрытием в глубь образца; вдоль поверхности покрытия в непо- средственной близости от края. Все измерения про- водились в виде дорожек с шагом уколов не больше двух длин диагоналей. На рис. 4 показан результат изменения микро- твердости вдоль оси шлифа от края поверхности Рис. 3. Участки дифрактограмм покрытий на титановых подложках: a – образец № 1; б – образец № 2 ; в – образец № 3 Рис. 4 . Изменение величины микротвердости вдоль оси шлифа образца Рис. 2. Микрофотография участка покрытия: а – кратер; б – микротрещины; в – расплавленный механокомпозит; г – пора образца с покрытием в сторону поверхности без покрытия. Исходная микротвердость материала подложки (титановый сплав ВТ1-0) составляет 1,84 ГПа. Величина микротвердости покрытия, измеренная на шлифе при максимальном прибли- жении к краю, равна 4,4…4,7 ГПа. При удалении от поверхности твердость сначала резко падает до 2,5 ГПа, а затем на глубине 1,5 мм наблюдается небольшой максимум до 3,0 ГПа, после чего твер- дость уменьшается практически до исходного со- стояния.