OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 4 2023 245 MATERIAL SCIENCE лические стекла обладают высокой эластичностью, сравнимой с полимерами, повышенными модулем Юнга [1–3], магнитными свойствами [4], каталитической активностью [5–7], устойчивостью к воздействию радиации и др. Производство объемных МС с толщиной более 10 мм на сегодня затруднительно из-за требования высокой скорости охлаждения материала. Поэтому перспективно наносить МС-покрытия для придания свойств исполнительным поверхностям массивных деталей. МС и упрочняющие покрытия, сформированные из МС на основе железа, имеют повышенную твердость [8], повышенную износостойкость [1, 9, 10], более низкие коэффициенты трения [11], жаростойкость [12, 13], коррозионную стойкость [2, 14–16] и другие свойства [17, 18] относительно материала основы. Для получения МС-покрытий необходимо достижение высоких скоростей охлаждения расплава. Композиция FeWCrMoBC содержит элементы c существенно различающимися атомными радиусами, благодаря этому такой расплав обладает высокой вязкостью, что затрудняет перемещение атомов для выстраивания кристаллической структуры и поэтому не требует экстремально высоких скоростей охлаждения для формирования МС в отличие от чистых металлов. Электроискровое легирование (ЭИЛ) обеспечивает достаточно высокие скорости охлаждения (105–107 К/с) [19, 20] подобных материалов в микрованне расплава для фиксации аморфного состояния. ЭИЛ основано на явлении полярного переноса материала с анода на катод при протекании микросекундных низковольтных электрических разрядов [21], вследствие чего при ЭИЛ можно использовать кристаллический электроданод для одностадийного осаждения аморфного покрытия [22]. Ранее мы получали аналогичные покрытия, используя электроды (аноды), изготовленные методом порошковой металлургии. Цель настоящей работы: одностадийное осаждение аморфного покрытия методом ЭИЛ с использованием кристаллического анодного материала FeWCrMoBC, приготовленного методом литья с большей концентрацией железа, а также исследование смачиваемости, жаростойкости и трибологических свойств покрытий. Методика исследований В лабораторных условиях ХФИЦ ИМ ДВО РАН методом литья был создан анодный материал композиции Fe31W10Cr22Mo7B12C18 из смеси порошков (табл. 1). Порошки смешивались и засыпались в корундовый тигель, который помещался в муфельную печь, разогретую до 1200 °С. После выдержки в течение 15 минут тигель вынимался из печи и расплав выливался на стальную плиту при комнатной температуре. Полученный материал разрезался на прямоугольники 4×4×30 мм3, которые служили анодами. В качестве силового генератора импульсов при ЭИЛ использовали установку ИМЭИЛ со следующими режимами обработки: длительность разрядных импульсов tр = 50 мкс; рабочий ток Iр = 195 ± 10 А; напряжение 40 ± 5 В; скважность S = T/τ = 50…450, где S – скважность, T – период импульсов, τ – длительность импульса (табл. 2). Покрытия осаждали на поверхность образцов-катодов из стали 35 в форме цилиндра высотой 5 мм и диаметром 12 мм методом ЭИЛ в течение 6 мин/см2 в среде воздуха. Величины эрозии анода и привеса катода определялись гравиметрическим методом на электронных весах BSM-120 с точностью 0,1 мг. Для исследования структуры образцов использовали рентгеновский дифрактометр ДРОН-7 в CuKα-излучении. Твердость покрытий измеряли на микротвердомере ПМТ-3М при нагрузке 0,5 Н по методу Виккерса. Износостойкость и коэффициент трения покрытий исследовали по стандарту ASTM G99-17 при сухом трении скольжения с применением контртела в виде Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Состав порошковой шихты для приготовления анода Composition of the powder mixture for the anode preparation Концентрация, вес.% B4C W Mo Fe Cr C 2,97 32,82 11,4 29,8 19,95 3,06
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1