ЗНОСОСТІЙКІ ПОКРИТТЯ З КОМПОЗИТІВ TiN–TiB ТА TiN–Si3N4, ОТРИМАНІ МЕТОДОМ ЕЛЕКТРОІСКРОВОГО ЛЕГУВАННЯ ТА ЛАЗЕРНОЮ ОБРОБКОЮ

  
О.М.Мисливченко,
        

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України , вул. Омеляна Пріцака, 3, Київ, 03142, Україна
rovalit@ukr.net
Порошкова металургія - Київ: ІПМ ім.І.М.Францевича НАН України, 2023, #09/10
http://www.materials.kiev.ua/article/3636

Анотація

Виконано електроіскрове легування сталевої підкладки нанокомпозитами TiN–20% (мас.) TiB2 і TiN–20% (мас.) Si3N4, спеченими в мікрохвильовому полі частотою 2,45 ГГц за температур 1400–1500 °С у середовищі азоту. На режимах осадження покриттів з енергією одиночних імпульсів 0,2–0,75 Дж отримано змінені поверхневі шари, які складаються з покриття товщиною 50–90 мкм та зони термічного впливу підвищеної твердості товщиною 40–60 мкм на підкладці. Для частини зразків виконано додаткову поверхневу обробку періодичним лазерним опроміненням для підвищення щільності та гомогенності нанесених шарів. Зафіксовано значний вплив електроіскрового масопереносу на фазовий склад перенесеного матеріалу. За даними рентгенофазового аналізу, більш стабільним є композит TiN–TiB2, всі компоненти якого присутні у покритті. У випадку TiN–Si3N4 відбувається повна дисоціація нітриду кремнію та утворення сполук титану Ti5Si3 і Ti2N. При легуванні обома композитами у нанесеному шарі фіксується залізо, яке потрапляє до покриття з підкладки. Твердість покриттів складає 14–15 ГПа (TiN–TiB2) та 11–12 ГПа (TiN–Si3N4). У результаті порівняльних триботехнічних тестів покриттів у парі зі сферичним контртілом із твердого сплаву ВК6, проведених у квазістатичному та динамічному режимах, виявлено високу ефективність комбінації електроіскрового легування та наступної лазерної обробки композитом TiN–TiB2. Лінійний знос цього покриття при триботехнічних випробуваннях склав 0,5 мкм, що відповідає дванадцятикратному підвищенню зносостійкості порівняно з покриттям TiN–Si3N4 для тесту динамічного тертя. Осадження композита TiN–Si3N4 дозволило удвічі підвищити зносостійкість підкладки на динамічному режимі випробувань, при цьому додаткова лазерна обробка цього покриття виявилася неефективною.


ЕЛЕКТРОІСКРОВЕ ЛЕГУВАННЯ, ЗНОСОСТІЙКІ ПОКРИТТЯ, КОМПОЗИЦІЙНА КЕРАМІКА, ЛАЗЕРНА ОБРОБКА, НІТРИД БОРУ, НІТРИД КРЕМНІЮ