Разработка технологических рекомендаций по формированию композиционного оксидного порошка для плазменного напыления

Abstract

В статье рассмотрены проведенные исследования по формированию композиционного порошка для плазменного напыления. Разработка новых композиций на базе известных керамических порошковых материалов связана с возрастающими требованиями по совершенствованию свойств у плазменных износостойких покрытий, поскольку только в порошковых композитах могут одновременно существовать соединения элементов с разным физическим и химическим составом, позволяющие улучшать свойства у формируемых на их базе плазменных покрытий. В технологиях создания плазменных покрытий на базе никеля для дальнейшего улучшения эксплуатационных свойств в данные системы вводят углерод и бор, способствующие образованию карбидных и боридных фаз, повышающие вязкость разрушения, время ползучести, период длительной прочности. Эти фазы более термостабильны в сравнении с γ-фазами и к тому же при температурах, превышающих границы растворимости, у высокодисперсных γ´-выделений увеличивают прочностные характеристики жаропрочных никелевых сплавов. Упрочнение карбидными включениями особенно значимо при эксплуатационных температурах, превышающих 1500 К, когда количественные показатели у γ-фазы в сплавах значительно уменьшаются. В проведенных ранее исследованиях порошок B4C наносился как отдельные покрытия или использовался в качестве усиления в композитных керамических покрытиях, которые показали улучшенные механические и термодинамические свойства. Присутствие B4C в различных композиционных покрытиях из порошков B4C – NiCrAlY – Al2O3, B4C – Al – W, Al – B4C и B4C – Ni улучшило микротвердость, устойчивость к коррозии, прочностные характеристики границы раздела карбид–металл, а также повысило износостойкость. Разработаны композиционные материалы на основе систем металл–хром–алюминий–иттрий (М-кролей), упрочненных неметаллическими фазами. На основе проведенных исследований влияния соотношения количества компонентов в порошковом композите, режимов гранулирования и сфероидизации на кинетику формирования композиционного материала разработан оптимальный состав порошка Al2O3 – TiO2 – В4С (Ni) – Ni – Cr – Al – Y – Ta, у которого при сохранении прочностных характеристик физико-механические и триботехнические характеристики по сравнению с аналогами возросли: твердость – в 1,2 раза, интенсивность износа – в 1,3 раза при трении со смазкой и в 1,4 раза при сухом трении. Таким образом, предложенный способ получения композиционного материала позволяет повысить износостойкость покрытий в условиях высокотемпературной коррозии.