Разработка композиционных газотермических покрытий из материалов, на основе сталей аустенитного класса и керамики

Abstract

Объектом исследований являются композиционные порошки для плазменного нанесения покрытий, изготовленные способом диффузионного легирования из материалов на основе сталей аустенитного класса с добавлением твердых частиц керамики и свойства полученных покрытий до и после высокоэнергетической модификации. Цель исследований – получение нового вида эффективных самофлюсующихся порошковых материалов на базе аустенитных сталей, изготовленных способом диффузионного легирования с добавлением твердых частиц керамики и разработка из этих материалов плазменных износостойких покрытий с улучшенными эксплуатационными характеристиками, а так же исследование технологических характеристик разработанных покрытий до и после высокоэнергетической модификации. Проведен обзор современного применения и особенностей самофлюсующихся покрытий на основе железа. Разработаны композиционные материалы на базе аустенитных сталей, изготовленных способом диффузионного легирования с добавлением твердых частиц керамики для формирования газотермических покрытий на их основе с повышенными эксплуатационными характеристиками. Исследовано влияние температуры и атмосферы на микроструктуру и трибологические свойства покрытий из порошков на базе диффузионнолегированных аустенитных сталей нанесенных плазменным напылением. Из порошковых материалов на базе аустенитных сталей ПР-Х18Н9 без Мо и с 3-7 мас.% добавлением Мо и 1% Мо S2, соответственно нанесены плазменные покрытия на сталь. Покрытия на основе аустенитных сплавов с 0 мас.% и 3 мас.% Мо и 1-1,5 мас.% МоS2 имеют гипоэвтектическую структуру. При увеличении добавления Мо до 5 мас.% и 7 мас.% может быть получена гиперэвтектическая структура. Обобщены результаты исследований с разработкой технологических рекомендаций по нанесению методом плазменного напылению разработанных композиций износостойких покрытий. Оптимизированы технологические параметры APS - плазменного напыления на воздухе для разработанных материалов (ПР–Х18Н15-WC; ПР–Х18Н15-WC-NiAl; ПР–Х18Н15–(WC-Ni)-NiAl-(Cr2C3-Ni)). Основным критерием оптимизации являлся максимальный КИМ-коэффициент использования материала. Рассмотрено влияние характеристик плазменной струи (ток и напряжение дуги плазмотрона, дистанция при напылении, скорость перемещения плазмотрона, расходы плазмообразующего газа (азота), фракционный состав используемого порошка) на полученные характеристики покрытий из разработанных материалов. Определено влияние дистанции напыления и наплавки на эксплуатационные характеристики плазменных износостойких покрытий из порошка на основе ПР-Х18Н15-Мо-МоS2; ПР–Х18Н15-WC; ПР-Х18Н15-WC-NiAl. Подробно рассмотрены современные способы высокоэнергетического модифицирование структуры с последующим улучшением свойств полученных покрытий из самофлюсующихся порошков на основе железа. Исследованы плазменные износостойкие покрытия из материалов на базе сталей аустенитного класса, изготовленные способом диффузионно-легированния с последующей модификацией при помощи лазерного излучения. Микроструктура обработанных плазменных покрытий характеризуется рядом особенностей, при высокоэнергетической обработке происходит переплавление сформировавшихся плазменных покрытий (в значительной степени переплавление корелируется с величинами параметров лазерного воздействия), сформированные покрытия имеют после обработки более гомогенную структуру и мелкодисперсное строение. Проведенны исследования по распределению микротвердости нанесенного покрытия по глубине оплавленного слоя. Для анализа поведения обработанных лазером покрытий при эксплуатации, исследовали процессы деформации и внутренние напряжения в них. Изучены вопросы упрочнения износостойких плазменных покрытий при обработке комрессионной плазмой материалов на основе порошков на базе диффузионно-легированных аустенитных сталей с добавлением молибдена и дисульфида молибдена и оптимизированы технологические параметры упрочняющей высокоэнергетической обработки напыленных покрытий.