Obrabotka Metallov 2011 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (51) 2011 49 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ молибдена, средний размер частиц которого состав- лял 1…10 мкм. Подготовка порошковой смеси перед напылением заключалась в механическом перемеши- вании анализируемой марки порошка с частицами ди- сульфида молибдена в количестве 5 и 10 вес. % MoS 2 от общего объема. Напыление покрытий производили на пластины из стали марки Ст 3 толщиной 3 мм, подвергнутые предварительной пескоструйной обработке. Фор- мирование покрытий осуществляли на установке детонационно-газового напыления, разработанной в Институте гидродинамики СО РАН. В качестве дето- нирующего газа применяли смесь ацетилена с кис- лородом. Основным параметром, изменяемым при создании покрытий, являлся объем детонирующего газа, который, в свою очередь, определял скорость и температуру напыляемых частиц [3, 4]. Выбор режимов напыления подготовленных по- рошковых смесей был произведен на основании данных предварительных экспериментов по изме- рению массы покрытия, сформированного после 50 выстрелов, произведенных в одну точку мишени при использовании различного объема детонирующего газа. Проведенные эксперименты показали, что для исследуемой порошковой смеси оптимальный объ- ем детонирующего газа составляет 28 % от объема ствола пушки. Увеличение объема газа свыше 28 % не приводило к существенному повышению массы напыляемого слоя. Помимо «нормального» режима в работе были также исследованы образцы с покрыти- ями, сформированными на «холодном» и «сверххо- лодном» режимах, характеризующихся уменьшени- ем массы покрытия на 30 % (18 % заполнения объема детонирующим газом) и на 60 % (13 % заполнения объема детонирующим газом) от веса покрытия, сформированного на «нормальном» режиме. В работе было проведено исследование морфоло- гии, химического и фазового состава как исходных по- рошковых материалов, так и сформированных покры- тий. Анализ химического состава и морфологических особенностей строения частиц порошковых материа- лов, а также поверхностного слоя покрытий проводи- ли на растровом электронном микроскопе Carl Zeiss ULTRA 55, оснащенном приставкой для проведения микрорентгеноспектрального анализа. Фазовый со- став порошков в состоянии поставки, а также иссле- дование особенностей фазового состава покрытий анализировали с использованием рентгеновского θ – θ дифрактометра Philips X’Pert . Съемку дифракционных картин осуществляли с использованием в качестве ис- точника полихроматичного излучения рентгеновской трубки с медным анодом и полупроводникового Si(Li) детектора для регистрации дифрагированного пучка. Анализ поперечных микрошлифов производили с использованием растрового электронного микроско- па, оснащенного микроанализатором химического со- става, и на оптическом микроскопе Olympus BX51M. Качественную оценку механических свойств по- крытий проводили на основании данных по измере- нию микротвердости покрытий на микротвердомере Shimadzu HMV-2000 при нагрузке 200 грамм. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ На первом этапе экспериментальных исследова- ний образцов после напыления была проведена оцен- ка влияния режима детонационной обработки и кон- центрации MoS 2 в напыляемой порошковой смеси на морфологию, химический и фазовый состав поверх- ности покрытий. На представленных снимках (рис. 1) наглядно продемонстрировано, что увеличение объ- ема детонирующего газа при напылении приводит к повышению объемной доли расплавленных частиц на поверхности покрытия. Данное явление объясняется повышением температуры газового потока частиц при увеличении объема детонирующего газа. В то же вре- мя влияния концентрации MoS 2 напыляемой смеси на морфологические особенности строения поверхности покрытия зафиксировано не было. а б Рис. 1. Изменение морфологии поверхности WC/Ni покрытия с добавкой 5 вес.% MoS 2 при увеличении объема детонирующего газа: а – «сверххолодный» режим; б – «нормальный» режим