ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 3 2023 88 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Введение Интенсивный износ изделий, работающих в условиях трения, повышенных температур и агрессивных сред является одной из проблем эксплуатации машиностроительного оборудования. Для обеспечения долговременной работы материалы, эксплуатирующиеся в подобных условиях, должны обладать высокой износостойкостью, жаростойкостью, коррозионной стойкостью, а также вязкостью разрушения. Традиционно применяемые материалы на основе металлических сплавов, керамик или интерметаллидов не всегда могут обеспечить необходимый уровень эксплуатационных свойств. В последние 15 лет активно исследуется новый подход, основанный на сплавлении нескольких элементов с концентрацией каждого 5–35 ат. % [1, 2]. Такие материалы за счет высокой конфигурационной энтропии получили название высокоэнтропийных сплавов (ВЭС). Подобный подход приводит к практически безграничному количеству возможных композиций сплавов. В исследованиях [3–6] отмечается, что ВЭС могут обладать комплексом высоких физических и механических свойств, таких как большая прочность при повышенных и криогенных температурах, высокая пластичность, хорошая коррозионная стойкость и износостойкость. В то же время следует отметить, что в состав ВЭС входит большое количество дорогостоящих элементов, что приводит к высокой стоимости сплавов. Эффективным решением проблемы стоимости и одновременного повышения эксплуатационных характеристик изделий является формирование на их поверхностях защитных слоев, свойства которых выгодно отличаются от свойств основного материала. Отмеченные выше особенности ВЭС позволяют рассматривать их в качестве перспективных материалов для создания защитных покрытий [7, 8]. Для создания конструкционных покрытий из высокоэнтропийных сплавов могут применяться различные технологии, такие как лазерная наплавка [9–11], плазменное напыление [12, 13] и другие [7]. В настоящей работе для формирования покрытий был использован метод вневакуумной электронно-лучевой наплавки [14], который ранее успешно применялся для формирования защитных покрытий на нержавеющих сталях [15, 16], титане [17] и низкоуглеродистых сталях [18–20]. Одним из хорошо изученных высокоэнтропийных сплавов является сплав состава CoCrFeNiMn [21–26], также известный как сплав Кантора. Он характеризуется высокой пластичностью [27], сохраняющейся как при повышенных, так и при криогенных температурах, а также высокой термической стабильностью, но низкими прочностными характеристиками. Для повышения комплекса механических свойств сплава CoCrFeMnNi могут применяться различные подходы, основанные на холодной пластической деформации [28], термомеханической обработке, оптимизации элементного состава сплава [29] и введении дополнительных элементов, например алюминия или ванадия [30, 31]. Другой подход к повышению свойств заключается в получении сплавов или покрытий с композиционной структурой, состоящей из высокоэнтропийной матрицы, упрочненной керамическими частицами. В настоящее время опубликованы работы, в которых в качестве упрочняющих частиц использованы карбиды TiC [9, 10, 32], SiC [33], WC [34], оксиды и нитриды [35]. В отмеченных работах показано, что создание композиционной структуры позволяет эффективно повышать прочностные и триботехнические свойства высокоэнтропийных сплавов. Еще одним типом частиц, позволяющих повысить твердость и износостойкость материалов, являются бориды [36, 37]. Однако следует отметить, что вопрос влияния борсодержащих соединений на структуру и свойства высокоэнтропийных сплавов исследован не так обширно. Цель работы заключается в изучении структурно-фазового состояния покрытий на основе высокоэнтропийного сплава состава CoCrFeNiMn, упрочненного частицами CrB, а также влияния боридов на уровень износостойкости упрочненных слоев. Методика исследований Образцы с покрытиями были получены методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки на промышленном ускорителе электронов ЭЛВ-6М в ИЯФ СО РАН. В качестве материала основы были взяты заготовки из стали 20 размером 100×50×10 мм. Для формирования
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1