Формирование плазменных порошковых покрытий из металлокерамики с последующим высокоэнергетическим модифицированием

В статье представлены исследования по влиянию технологических параметров высокоэнергетической обработки на эксплуатационные свойства порошковых покрытий из металлокерамики. Как пример высокоэнергетической модификации покрытий рассматривается применение импульсно-плазменной обработки. В качестве использованных порошковых материалов покрытий выбраны различные варианты карбидосодержащей керамики с добавлением твердой смазки на железной основе. Покрытия из карбидосодержащей керамики с добавлением твердой смазки в металлической матрице на железной основе разрабатываются для замены аналогичных с матрицей на никелевой основе. Такие факторы, как трещиностойкость, износостойкость, обрабатываемость, хрупкость, а также экономические составляющие, часто ограничивают применение порошковых материалов на основе карбидной керамики с добавлением твердой смазки в матрице на никелевой основе. Когда определяющим эксплуатационный ресурс детали является только процесс изнашивания, такие порошковые материалы необходимо заменять на более дешевые порошковые материалы на основе карбидной керамики с добавлением твердой смазки в матрице на основе железа. Предлагаемые разработки повышают износостойкость плазменного покрытия благодаря введению в материал высокохромистой стали и молибдена. Формируется оптимальная пористость в исходной порошковой шихте при синтезе композиционных материалов FeCrMo–MoS₂–TiC, происходит улучшение технологических параметров порошковых материалов, возрастает их коэффициент использования при плазменном напылении, удешевляется технология нанесения износостойких плазменных покрытий. Добавка элемента Mo в связующее FeCr повышает смачивание расплавом связующего карбидов титана при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе разрабатываемого композиционного порошка. Последующая послойная обработка напыленных плазмой покрытий из порошков разработанной керамики с применением повторяющихся импульсов плазменных потоков с различными уровнями энергии дает возможность сконструировать строго определенные структуры при необходимой и регулируемой пористости, уменьшающейся в определенной последовательности от наружных обработанных слоев до основы. Такой тип обработки приводит к заметному увеличению износостойкости у обработанных поверхностей трения, повышает маслоудерживающую способность, к тому же формируется значительная адгезионная и соответственно когезионная прочность сформированных слоев, граничных с основой. В соответствии с методическими разработками при изменении технологических характеристик импульсно-плазменных воздействий варьировали дистанции обработки, общее количество воздействий. Общее количество импульсов плазмы влияет на создаваемую толщину слоев плазменного покрытия после обработки и способствует оплавлению с уплотнением полученных обработкой плазмой покрытий и созданию структуры с упрочненными характеристиками.

1. . Газотермические покрытия / В. Н. Анциферов [и др.]. Екатеринбург: Наука, Урал. издат. фирма, 1994. 324 с.

2. Нанесение покрытий плазмой / В. В. Кудинов [и др.]. М.: Наука, 1990. 244 с.

3. Газотермическое напыление композиционных порошков / А. Я. Кулик [и др.]. М.: Машиностроение, 1985. 261 с.

4. Разработка композиционного материала на основе оксидной керамики с включениями твердой смазки для газотермического напыления / Ф. И. Пантелеенко [и др.] // Наука и техника. 2012. № 4. С. 17–21.

5. Исследование структуры плазменных износостойких покрытий на основе оксидной керамики с включениями твердой смазки / Ф. И. Пантелеенко [и др.] // Наука и техника. 2013. № 6. С. 15–21.

6. Исследование процессов обработки импульсами лазерного излучения плазменных покрытий из материалов на основе многофункциональной оксидной керамики / В. А. Оковитый [и др.] // Наука и техника. 2014. № 4. С. 3–10.

7. Влияния температурного режима в системе покрытие-основание на формирование элементов неравновесных структур плазменных покрытий / В. А. Оковитый [и др.] // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: междунар. сб. тр. 2017. Т. 59, № 4. С. 43–47.

8. Пантелеенко, Ф. И. Анализ и выбор возможных вариантов напыления композиционных многослойных покрытий из порошков оксидной керамики на модели элементов экранов противометеорной защиты / Ф. И. Пантелеенко, В. В. Оковитый, В. А. Асташинский // Машиностроение и техносфера XXI века: сб. тр. XXIV Междунар. науч.-техни. конф. в г. Севастополе, 11–17 сент. 2017 г. Донецк: ДонНТУ, 2017. С. 185–190.

9. Формирование и исследование плазменных двухслойных композиционных покрытий (вязкий металлический NiCr и твердый ZrO2 слои) / В. А. Оковитый [и др.] // Наука и техника. 2018. Т. 17, № 1. С. 21–28. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-1-21-28.

10. Технологические особенности формирования плазменных порошковых покрытий из керамики с неравновесной структурой / В. А. Оковитый [и др.] // Наука и техника. 2018. Т. 17, № 3. С. 183–189. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-3-183-189.

11. Формирование и исследование плазменных порошковых покрытий из оксидной керамики, модифицированной высокоэнергетическими воздействиям / В. А. Оковитый [и др.] // Наука и техника. 2018. Т. 17, № 5. С. 378–389. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-5-378-389.

12. Способ получения композиционного керамического материала: пат. Респ. Беларусь № 21217 / В. А. Оковитый, О. Г. Девойно, Ф. А. Пантелеенко, В. В. Оковитый. Опубл. 30.08.2017.

13. Способ получения композиционного керамического материала: пат. Респ. Беларусь № 21829 / В. А. Оковитый, О. Г. Девойно, В. В. Оковитый, В. М. Асташинский. Опубл. 30.04.2018.