ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 138 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Химический состав, структура и микротвердость многослойных высокотемпературных покрытий Наталия Пугачева 1, а, *, Юрий Николин 2, b, Татьяна Быкова 1, с, Лариса Горулева 1, d 1 Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук, ул. Комсомольская, 34, г. Екатеринбург, 620049, Россия 2 Общество с ограниченной ответственностью «Солид Флэйм», пр. Ленина, 54, корп. 5, г. Екатеринбург, 620075, Россия a https://orcid.org/0000-0001-8015-8120, nat@imach.uran.ru, b https://orcid.org/0000-0003-1070-2076, sf.ekb@mail.ru, с https://orcid.org/0000-0002-8888-6410, tatiana_8801@mail.ru, d https://orcid.org/0000-0001-8635-5213, sherlarisa@yandex.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 4 с. 138–150 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-138-150 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Плазменное напыление является одним из современных и эффективных методов нанесения покрытий различного назначения и состава. С помощью потоков термической плазмы можно ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.017.16 История статьи: Поступила: 29 июля 2022 Рецензирование: 29 августа 2022 Принята к печати: 15 сентября 2022 Доступно онлайн: 15 декабря 2022 Ключевые слова: Плазменное напыление Порошки Покрытие Микроструктура Дендриты Микротвердость Финансирование: Работа выполнена на оборудовании ЦКП «Пластометрия» ИМАШ УрО РАН в соответствии с государственным заданием по теме № АААА-А18-118020790145-0. АННОТАЦИЯ Введение. Плазменное напыление является одним из современных и эффективных методов нанесения покрытий различного назначения и состава. С помощью потоков термической плазмы можно напылять практически любые порошковые материалы (металлические, керамические, металлокерамические). Плазменное напыление многослойных защитных покрытий может быть успешно применено для повышения стойкости прошивных оправок, являющихся основным инструментом при производстве полых заготовок. Целью данной работы являлось изучение химического состава, структуры и микротвердости многослойных высокотемпературных покрытий двух разных составов, нанесенных методом плазменного напыления, предполагаемых к использованию для повышения долговечности прошивных оправок. Материалы и методы исследования. Нанесение многослойных покрытий двух составов осуществляли на установке плазменно-порошкового напыления с контактным возбуждением дугового разряда УПН-60КМ ТСП2017. Покрытия были получены последовательным наплавлением трех слоев разными порошковыми составами. После напыления всех трех слоев покрытия проводили окислительный отжиг при температуре 900 °С для создания плотного слоя окалины FeO + Fe2O3 + Fe3O4 на поверхности. Химический состав покрытий исследовали методом микрорентгеноспектрального анализа на сканирующем электронном микроскопе TESCAN с приставкой OXFORD. Микроструктуру покрытий исследовали на металлографическом микроскопе NEOPHOT. Фазовый рентгеноструктурный анализ выполняли на дифрактометре SHIMADZU в Kα-излучении хрома. Микротвердость измеряли на твердомере LEICA при нагрузке 50 г. Результаты и обсуждение. Установлен характер распределения химических элементов по толщине покрытия, состоящего из четырех слоев: внутреннего металлического слоя, обеспечивающего защиту от высокотемпературной коррозии; переходного металлического слоя, предназначенного для выравнивания теплофизических свойств между слоями; металлооксидного слоя α-Fe и оксидов железа и внешнего термобарьерного оксидного слоя FeO + Fe2O3 + Fe3O4. Покрытия характеризуются неоднородным распределением структурных составляющих и микротвердости по его толщине. Микротвердость внутреннего слоя достигает 1400 HV 0,05, переходного слоя – 800 HV 0,05, металлооксидного слоя – 300 HV 0,05. Для цитирования: Химический состав, структура и микротвердость многослойных высокотемпературных покрытий / Н.Б. Пугачева, Ю.В. Николин, Т.М. Быкова, Л.С. Горулева // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 4. – С. 138–150. – DOI 10.17212/1994-6309-2022-24.4-138-150. ______ *Адрес для переписки Пугачева Наталия Борисовна, д.т.н., доцент, главный научный сотрудник Институт машиноведения УрО РАН, ул. Комсомольская, 34, 620049, г. Екатеринбург, Россия Тел.: 8 (343) 362-30-23, e-mail: nat@imach.uran.ru напылять практически любые порошковые материалы (металлические керамические, металлокерамические и т. д.) [1–3]. Наиболее широкое применение нашла технология плазменного напыления для нанесения самофлюсующихся порошков [4, 5]. Процесс самофлюсования заключается в самопроизвольном удалении оксидов с поверхности частиц при их оплавлении. Для этого оксиды должны иметь невысокую температуру плавления, небольшую плотность и высокую жидкотекучесть. Наиболее часто для этих
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1