Влияние высокоэнергетических воздействий на микроструктуру СВС металлокерамических порошков и газотермических покрытий «карбид титана – нихром»

Исходя из результатов проведенного цикла экспериментов по
формированию высокопрочных многоуровневых структур в СВС
металлокерамических порошках и газотермических покрытиях при
контролируемых высокоэнергетических воздействиях можно
сформулировать следующие выводы.
1. Показано, что механическая обработка, в экспериментально
установленном режиме, обеспечивающем максимальное значение удельной
поверхности и минимальное среднее счетное значение размеров частиц,
порошков титана (ПТОМ­2) и никельхромового сплава (ПХ20­Н80) в
порошковой смеси с ламповой сажей (П803) позволяет формировать в
металлокерамическом сплаве однородную структуру с высокодисперсными
включениями карбида титана сфероподобной формы и размером не более
500 нм, обеспечивающую повышение твердости сплава с 56 до 67 HRc.
2. Выполненный цикл модельных экспериментов по влиянию объемной
доли инертного металлического связующего NiCr на микроструктуру
металлокерамических компактов TiC­n%об.NiCr (n=15, 30, 40, 50),
синтезированных, при прочих равных условиях, как в свободном режиме
горения, так и под давлением, позволил впервые установить, что увеличение
объемной доли связующего в СВС компактах приводит к уменьшению
размеров карбидных включений. При этом, их средний размер в
металлокерамическом компакте, синтезированном в свободном режиме
горения, уменьшается с 0,87 мкм до 0,3 мкм, а в компакте, синтезированном
под давлением, ­ с 0,86 мкм до 0,21 мкм. Дано физическое обоснование
обнаруженному явлению в зависимости от объемного содержания инертной
металлической связки и режима проведения СВ­синтеза.
3. Экспериментально показано, что последующее механическое
воздействие на СВС компакты позволяет получать порошковые продукты с
размером частиц от 20 до 90 мкм, наследующие микроструктуру
синтезированных компактов. При этом, измельчение компактов,
синтезированных в свободном режиме горения, позволяет получать
композиционные частицы с пористостью до 10%, в то время как, частицы,
полученные измельчением компактов, синтезированных под давлением,
являются плотными (беспористыми).
4. Установлено, что плазменные покрытия, полученные напылением
металлокерамических порошков TiC­n%об.NiCr (n=30, 40, 50) фракций 45­56,
56­71 и 71­90 мкм, характеризуются достаточно высокой шероховатостью (Ra
~ 100 мкм) и пористостью (до 30%). Показано, что последующая обработка
импульсным электронным пучком, позволяет полностью устранить
пористость покрытий толщиной до 70 мкм, и существенно уменьшить их
шероховатость вплоть до зеркальной, которая достигается при обработки
покрытия, полученного из частиц размерами 71­90 мкм после 50 импульсов
воздействия пучка электронов, генерируемого при использовании инертного
газа аргона.
5. Выполнено сравнение внутренней микроструктуры и физических
свойств, как плотных, так пористых, СВС порошковых частиц TiC­
n%об.NiCr (n=30, 40, 50) фракции 20­45 мкм с частицами аналогичной
фракции коммерческого порошка Cr3C2­21%об.NiCr (марка 1375VM,
производитель Praxair, США), широко используемого при газотермическом
напылении. Показано, что износостойкость детонационного покрытия Cr3C2­
21%обNiCr, измеренная по стандарту ASTM G65, равна 5 мм3/1000 об., в то
время как износостойкость детонационных покрытий, полученных, при
прочих равных условиях, из синтезированного в свободном режиме горения
порошка TiС­30%об.NiCr составляет 4 мм3/1000 об.