OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 3 2024 287 MATERIAL SCIENCE сплавы системы Ni-Al, будучи высокотемпературными материалами, имеют низкую пластичность и вязкость разрушения при комнатной температуре [6], и это ограничивает их применение в качестве объемных деталей. В свою очередь, использование алюминидов никеля как функциональных покрытий является хорошим решением этой проблемы. На сегодняшний день среди методов нанесения Ni-Al-покрытий особое место занимают высокоскоростное кислородно-топливное напыление (HVOF) [7–9], высокоскоростное воздушно-топливное напыление (HVAF) [9, 10] и атмосферное плазменное напыление (APS) [11–14], а также его модификация – метод HV-APS, для которого характерна сверхзвуковая скорость плазменного потока. В системе Ni-Al возможно образование восьми стабильных и метастабильных интерметаллидов [15], наиболее перспективными из которых являются алюминиды, расположенные в богатой никелем части фазовой диаграммы, такие как γ′-Ni3Al и β-NiAl (рис. 1) [3, 16, 17]. Твердые растворы β-NiAl имеют широкую область гомогенности (43–70 ат. % Ni при температуре 1400 °C), которая сужается до 45–60 ат. % Ni при комнатной температуре [3, 16]. В диапазоне высоких концентраций Ni охлаждение β-фазы сопровождается образованием смеси β- и γ′-фаз, при этом зёрна фазы β-NiAl часто имеют разный химический состав. В кристаллах β-фазы с содержанием более 62,3 ат. % Ni протекает мартенситное превращение B2→L10, температура начала которого (Ms) изменяется согласно разным источникам от –200 до ~ 650 или 900 °C [17–19] в зависимости от концентрации Ni. Последующий нагрев сплавов с 62,5–68,0 ат. % Ni способствует выделению фазы Ni5Al3 или метастабильной фазы Ni2Al [20–22]. Отметим, что покрытия подобного состава часто используются в качестве связующего слоя между основным материалом и керамическим теплозащитным покрытием (YSZ) [23]. Авторами работы [24] показано, что мартенситное превращение, происходящее в металлическом подслое, может являться причиной разрушения керамического покрытия из-за изменений объема при превращении β-фазы в мартенсит, которые могут вызывать деформацию. Таким образом, исследование структурно-фазового состояния, а также понимание структурных превращений являются приоритетными задачами при получении Ni-Al-покрытий, поскольку от этого будут зависеть как функциональные и механические, так и технологические свойства. Цель настоящей работы: исследовать особенности мартенситной структуры Ni-Alпокрытий, полученных методом HV-APS. Для достижения цели решались следующие задачи: ● исследование структуры, формирующейся в покрытиях; ● изучение особенностей мартенситного строения в зависимости от размера зёрен; ● изучение поведения мартенситных пластин при столкновении с другими структурными составляющими; ● исследование влияния температуры нагрева на структуру полученных покрытий. Методика экспериментального исследования В качестве объекта исследований выступали покрытия толщиной 500…600 мкм из порошка ПН85Ю15 (75 ат. % Ni и 25 ат. %Al) крупностью 40…100 мкм, нанесенные на диски из стали 20 диаметром 20 мм и толщиной 8 мм. Для нанесения покрытий использовали установку плазРис. 1. Часть диаграммы состояния Ni-Al Fig. 1. Part of Ni-Al phase diagram
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1