Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 88 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП зультате пропускания через проводник тока большой плотности при разряде накопителя [5]. ЭВН проводили с использованием композиционно- го электрически взрываемого материала для нанесения покрытий, представляющего собой двухслойную мед- ную фольгу с заключенными в ней навеской диборида титана, масса которой, также как и фольги, составляла 110 мг. Обработке подвергали образцы электротехни- ческой меди М00 с размерами 20×20×2 мм при погло- щаемой плотности мощности 4,5 ГВт/м 2 . Полученные ранее экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при значении поглощаемой плотности мощ- ности в процессе ЭВН меди ниже 4,5 ГВт/м 2 не проис- ходит оплавления поверхности, что приводит к низкой адгезии покрытия и его отслаиванию. При значении поглощаемой плотности мощности выше 4,5 ГВт/м 2 происходит перерасход электрической энергии, что способствует повышению себестоимости таких по- крытий. При этом на поверхности формируется сильно развитый рельеф, обусловленный течением расплава под действием неоднородного давления многофазной плазменной струи продуктов взрыва на облучаемую поверхность. В связи с этим исследования структуры зоны электровзрывного напыления композиционных покрытий TiB 2 -Cu проводили при значениях погло- щаемой плотности мощности, равной 4,5 ГВт/м 2 , что обеспечило предплавильное состояние поверхности. В режиме 1 обработку проводили однократно. В режиме 2 и 3 формирование покрытия происходило при после- довательном напылении двух и трех единичных слоев. Режим термосилового воздействия на облучаемую поверхность задавали выбором зарядного напряжения емкостного накопителя энергии установки. Поглоща- емую плотность мощности рассчитывали так, чтобы она обеспечивала предплавильное состояние поверх- ности основы, используя при этом соотношение [5] π = λ χτ 4 q Т , где Т – температура плавления металла; χ и λ – сред- ние значения температуро- и теплопроводности ме- талла в интервале температур от комнатной до тем- пературы плавления; τ – время импульса. Исследования топографии поверхности прово- дили, используя оптический интерферометр Zygo NewViewTM 7300. Сканирующую электронную микроскопию (СЭМ) осуществляли с помощью рас- трового электронного микроскопа Carl Zeiss EVO50. Перед микроскопическими исследованиями шлифы подвергали химическому травлению раствором сле- дующего состава: FeCl 3 – 3 г, HCl – 2,5 мл, С 2 H 5 OH – 100 мл. Определение массы фольг и навесок по- рошков выполняли с помощью аналитических ве- сов Shimadzu AUX 120. Результаты исследований и их обсуждение Формирующееся при ЭВН покрытие характери- зуется более развитыми параметрами шероховатости по сравнению с исходной (см. таблицу). После одно-, двух- и трехкратной обработки параметр шерохова- тости Ra составляет 2,5…2,7 мкм для базовой по- верхности и 2,6…2,7 для базовой длины. Полученные значения параметров шероховато- сти обусловлены тем, что поверхностные слои были получены при электровзрывной обработке, для ко- торой характерно осаждение на поверхность преи- мущественно жидких частиц продуктов взрыва из тыла струи с последующей самозакалкой [5]. Полу- ченные параметры шероховатости не препятствуют практическому использованию электровзрывных по- верхностных слоев, поскольку известно [6], что при эксплуатации средне- и тяжелонагруженных выклю- чателей в неизменных условиях работы происходит приработка и создается стабильная шероховатость поверхности. Параметры шероховатости образцов электро- технической меди М00 после электровзрывного напыления Исследуемый образец Параметры шероховатости для базовой поверхности для базовой длины Ra R max Ra R max Подготовка для ЭВН 1,5 21,5 1,5 13,8 ЭВН единичного слоя 2,5 32,4 2,7 18,8 ЭВН двух единичных слоев 2,6 35,4 2,6 18,7 ЭВН трех единичных слоев 2,7 30,9 2,6 18,8 На рис. 1 приведены характерные изображения структуры поверхности покрытия, формирующего- ся при ЭВН трех единичных слоев композиционных покрытий TiB 2 -Cu. Видно, что формирующееся при ЭВН покрытие характеризуется развитым рельефом и низким уровнем шероховатости. На поверхности формируются структуры трех типов. К структуре первого типа отнесем сравнительно гладкие области неправильной формы, располагающиеся на поверх- ности покрытия хаотическим образом. Суммарная площадь структуры первого типа на поверхности по- крытия, сформированного при ЭВН одного, двух и трех единичных слоев, составляет 20 %. Микрорент- геноспектральный анализ дает основание заключить, что области структуры первого типа имеют сложный химический состав; основными элементами являют- ся медь и титан. Опираясь на эти результаты, можно предположить, что данные области сформировались в результате перемешивания диборида титана и меди при электрическом взрыве композиционного электри- чески взрываемого материала и имеют сложный фа-