Разработка технологического процесса получения и исследование металлокерамических электродов на основе TiC-NiCrAl и TiC-NiCrAlY

Полный текст

Введение Нанесение защитных покрытий является одним из ключевых направлений современной технологии машиностроения, поскольку именноповерхностный слой в большинстве случаев определяет износостойкость, прочность, коррозионную устойчивость и общий ресурс работы деталей машин и инструмента [1-4]. В условиях интенсификации режимов эксплуатации, повышения нагрузок и ужесточения требований к надежности возрастает потребность в материалах, способных сохранять функциональные свойства при одновременном воздействии механического износа, агрессивных сред и повышенных температур [5-7]. В связи с этим разработка новых технологических подходов к модификации поверхностей и созданию эффективных защитных покрытий является актуальной научно-технической задачей [8; 9]. В настоящее время для нанесения защитных покрытий широко применяются такие методы, как газопламенное и плазменное напыление, электродуговые [1; 10] и лазерные технологии [11], ионно-плазменное осаждение и их различные модификации [12]. Однако указанные методы, как правило, характеризуются высокой стоимостью оборудования, значительными энергозатратами, ограниченной мобильностью и существенным тепловым воздействием на материал, что может приводить к структурным изменениям и ухудшению механических свойств основы, на которую наносится защитное покрытие [7; 13; 14]. На этом фоне электроискровое легирование (ЭИЛ) рассматривается как перспективная альтернатива, обладающая рядом существенных преимуществ: локальный характер обработки, минимальное тепловое влияние, отсутствие необходимости в вакууме и защитных атмосферах, возможность упрочнения труднодоступных участков, мобильность и сравнительно низкая стоимость используемого оборудования [1; 15-17]. Тем не менее эффективность ЭИЛ в решающей степени определяется свойствами электродного материала, от которого зависят интенсивность массопереноса, структура формируемого слоя, эксплуатационные характеристики покрытия и, как следствие, ресурс работы детали или инструмента. Наиболее распространенными электродными материалами для ЭИЛ являются сплавы на основе карбидов вольфрама и титана с металлической связкой (WC-Co, WC-TiC-Co и др.) [3; 7; 18]. Несмотря на относительно высокую твердость и износостойкость таких материалов, они обладают рядом недостатков, включая высокую стоимость сырья, ограниченную коррозионную стойкость, склонность к хрупкому разрушению и недостаточную адаптивность к изменению режимов легирования. Это указывает на наличие научно-технологического пробела, связанного с отсутствием универсальной методики целенаправленного проектирования электродных материалов для ЭИЛ с оптимальным комплексом свойств [19-20]. В качестве перспективного подхода к решению данной проблемы рассматривается использование метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) [21-22] с последующим сжатием (СВС-сжатие), позволяющего получать плотные металлокерамические материалы с заданным фазовым составом и контролируемой структурой [10; 23-24]. Метод СВС-сжатия отличается высокой энергоэффективностью, технологической гибкостью и возможностью варьирования компонентного состава в широких пределах, что делает его привлекательным для разработки электродных материалов нового поколения [25]. В настоящей работе объектом исследования являются металлокерамические композиты на основе системы TiC-NiCr с дополнительным легированием алюминием и иттрием, предназначенные для использования в качестве электродов для ЭИЛ. Центральной научной проблемой является отсутствие комплексной, экспериментально отработанной технологической схемы, охватывающей все стадии создания электродного материала - от подбора компонентного состава и параметров СВС-сжатия до оценки физико-механических, электрических и структурных характеристик конечного изделия. Цель исследования - разработка технологического процесса получения и исследование металлокерамических электродов на основе TiC-NiCrAl и TiC-NiCrAlY методом свободного СВС-сжатия для ЭИЛ. Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: разработка технологического способа получения электродов; исследование их механических свойств; анализ фазового состава методом рентгеноструктурного фазового анализа и исследование микроструктуры с использованием СЭМ для установления закономерностей «состав - структура - свойства». Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к проектированию и получению электродов для ЭИЛ, реализующего сквозную технологическую цепочку от синтеза до функциональной оценки. Практическая значимость состоит в возможности целенаправленного создания конкурентоспособных электродов для ЭИЛ, обеспечивающих его повышение износостойкости и долговечности машиностроительных деталей. 1. Материалы и методы В качестве исходных компонентов использовались коммерческие порошки титана, технического углерода (сажи), никель-хромового сплава (NiCr) с добавлением алюминия и иттрия (табл. 1). Добавка Al служит дополнительным экзотермическим агентом и модификатором структуры, а Y - эффективным элементом, улучшающим граничную структуру карбидных зерен и термическую стабильность композита. Компонентный состав и массовое соотношение порошков представлены в табл. 2. Предварительная подготовка компонентов (этап 2). Для исключения влияния адсорбционной влаги на точность дозировки и стабильность процесса горения все порошки подвергали изотермической выдержке в сушильном шкафу СНОЛ - 3,5 при температуре 50 ± 2 °C в течение 24 ч. Данный режим выбран для минимизации риска поверхностного окисления порошков, возможного при высоких температурах. Таблица 1. Характеристики порошков Порошок Марка порошка Чистота реагента, % Размер частиц, мкм Ti ПТС-1 99,0 45 C П-803 99,1 1 NiCr ПР-12Х18Н10Т 97,0 45 NiCrAl METCO-451 97,0 56 NiCrAlY AMDRY-962 97,0 53 И с т о ч н и к: выполнено И.А. Назарько Таблица 2. Массовое соотношение порошковых компонентов № Обозначение состава Содержание исходных реагентов, масс, % Ti C NiCr NiCrAl NiCrAlY 1 TiC-NiCr 56 14 30 - - 2 TiC-NiCrAl 56 14 - 30 - 3 TiC-NiCrAlY 56 14 - - 30 И с т о ч н и к: выполнено И.А. Назарько Методика приготовления шихты (этап 3). Расчетную массу каждого компонента взвешивали на лабораторных весах CAS MWP-1500 с точностью 0,1 %. Механическое перемешивание проводилось в шаровой мельнице в течение 4 ч. В качестве мелющих тел использовались цилиндры из стали марки 12Х18Н10Т c отношением их массы к массе порошковой смеси, равным 3,5:1. После смешивания и просеивания через сито с размером ячейки 2,5 мм для удаления мелющих тел, смесь повторно помещают в сушильный шкаф на 2 или более часов для удаления излишней влаги, внесенной в процессе смешения. Методика получения порошковых заготовок (этап 4). Изготовление шихтовых заготовок (прессовок) осуществлялось методом холодного одноосного прессования на гидравлическом прессе Геркулес-40. С целью изучения температуры и скорости горения готовили заготовки диаметром 25 мм. Давление прессования варьируется для получения заготовок с относительной плотностью в диапазоне 50-75 % от теоретической. Для получения компактов готовят шихтовые заготовки с размерами 60×90×12 мм с оптимальной относительной плотностью. Сформированные заготовки визуально контролируют на отсутствие трещин и расслоений. Методика определения температуры и скорости горения (этап 4.1). Определение температуры и скорости горения проводилось по следующей методике. В шихтовую заготовку (масса 35 г, диаметр 25 мм) помещали две вольфрам-рениевые термопары ВР5/ВР20, установленные по вертикальной оси на расстоянии 10 мм друг от друга. Их сигналы регистрировались при помощи АЦП QMBOX1-40-50. Прохождение фронта горения через каждую термопару фиксировалось по изменению температуры. Величину скорости горения вычисляли как отношение расстояния между термопарами к временному интервалу между этими событиями Методы РФА и СЭМ (этап 7.1). Для определения фазового состава синтезированных материалов был проведен рентгеноструктурный фазовый анализ на дифрактометре ДРОН-3. Качественная идентификация фаз проводилась по положению дифракционных пиков на полученных рентгенограммах, а их относительное содержание оценивалось по интенсивности отражений. Микроструктура образцов исследовалась с помощью сканирующего электронного микроскопа LEO 1450. Измерение механических характеристик (этап 7.2). С помощью динамического нанотвердомера Наноскан-4Д были определены механические характеристики полученных образцов - твердость (H), модуль упругости (E), упругое восстановление (η), работы пластической и упругой деформации. Индентирование проводили в соответствии со стандартом ISO 14577-1:2002 на полированных поперечных сечениях образцов в центральной части с нагрузкой 0,5 Н алмазным наконечником типа Берковича. Время нагружения составило 10 с, время выдержки под нагрузкой 2 с; расстояние между отпечатками не менее: x = 15 мкм и y = 12 мкм. 2. Результаты В работе проведена разработка и оптимизация технологического процесса получения электродов на основе TiC-NiCr, легированных алюминием и иттрием. Общая схема разработанного и оптимизированного многостадийного технологического процесса, отражающая последовательность операций и обратные связи для корректировки параметров, представлена на рис. 1. Рис. 1. Блок-схема процесса получения электродов методом СВС-сжатия И с т о ч н и к: выполнено И.А. Назарько. На первоначальных этапах технологического процесса (этапы 1-3 на рис. 1) осуществляется приготовление и подготовка исходных порошковых реагентов в соответствии с их массовыми соотношениями, приведёнными в табл. 2. Из порошковой смеси готовят заготовки заданных формы и размеров для проведения изучения характеристик горения и получения компактов в условиях свободного СВС-сжатия. Критическим фактором, определяющим пригодность синтезированного материала для пластической деформации после прохождения волны горения, являются температурно-временные условия его получения, которые напрямую зависят от параметров горения шихтовой заготовки. На эти параметры существенное влияние оказывает уровень относительной плотности шихтовой заготовки, который предварительно подбирается экспериментальным путем перед самим процессом СВС-сжатия. Для выбора оптимальной плотности в работе были проведены исследования по изучению характеристик горения (этап 4.1). В настоящей ра-боте экспериментально исследовались заготовки на основе систем TiC-NiCrAl (относительная плотность 0,68-0,76) и TiC-NiCrAlY (0,69-0,77). Для каждого состава на основе полученных экспериментальных термограмм были определены максимальная температура (Tmax) и скорость горения (V). Сводные графики зависимостей этих параметров от относительной плотности приведены на рис. 2. После выбора оптимальных параметров заготовки проводят получение компактов методом свободного СВС-сжатия (этап 5). Заготовка (рис. 3) с оптимальной плотностью с торца инициируется вольфрамовой спиралью для запуска процесса горения. В момент, когда фронт горения проходит весь объем, но продукт еще находится в пластичном высокотемпературном состоянии, к нему прикладывают давление плунжером пресса. Температура, °C Относительная плотность, отн.ед.Температура горения Скорость горения Скорость горения, мм/сТемпература, °C Относительная плотность, отн.ед.Температура горения Скорость горения Скорость горения, мм/сИзображение выглядит как текст, График, снимок экрана, линия Автоматически созданное описание а б Рис. 2. Графики зависимости температуры и скорости горения от относительной плотности заготовки для составов: а - TiC-NiCrAl; б - TiC-NiCrAlY И с т о ч н и к: выполнено И.А. Назарько. hнhкОбечайкаАсбестЗаготовкаМеталлическая подложка Рис. 3. Схема заготовки перед свободным СВС-сжатием И с т о ч н и к: выполнено П.М. Бажиным. Ключевыми оптимизируемыми параметрами являются величина приложенного давления и время задержки между временем прохождения волны горения по всему образцу и началом сжатия. Правильный выбор этих параметров позволяет устранить макропоры, получить высокую плотность. Сразу после прессования для снятия термических напряжений образец подвергают низкотемпературному воздействию при 500 °C с последующим медленным охлаждением (~12 ч). После остывания печи, полученные компакты подвергают черновой механической обработке (этап 6) на плоскопараллельном шлифовальном станке для устранения поверхностных дефектов. С целью получения необходимых габаритов полученный компакт подвергается электроэрозионной резке на следующем этапе. Далее полученные образцы были подвергнуты всестороннему анализу для оценки их структуры и свойств. В рамках данного исследования был выполнен структурно-фазовый анализ и с помощью СЭМ-анализа была изучена структура, установлены распределение и размеры основных фаз и легирующих элементов (Al, Y). В работе были также проведены испытания механических свойств, полученных материалов. Ключевыми параметрами являются микротвердость, модуль упругости и др. Этот этап является решающим для всего оптимизационного цикла. Если результаты не соответствуют целевым показателям, процесс возвращается назад на предыдущие этапы, как показано на блок-схеме (см. рис. 1) пунктирными стрелками. Корректировка может идти по двум направлениям: сначала возврат к изменению режимов синтеза (изменение давления и времени задержки) или же возврат к начальной корректировке исходного состава порошковой смеси, включая изменение процентного соотношения основных компонентов и количества легирующих добавок. Таким образом, цикл синтеза, обработки и анализа повторяется до достижения оптимального комплекса свойств. После подтверждения оптимальных характеристик образец переходит к финальной механической обработке для придания рабочей формы (этап 8). Получение электрода заданного размера для нанесения покрытий методом ЭИЛ или готовой детали более сложной конфигурации выполняется на электроэрозионном станке. Таким образом, представленный на рис. 1 технологический процесс и описанные методики позволяют целенаправленно управлять процессом свободного СВС-сжатия для получения металлокерамических электродов на основе TiC-NiCr с модифицированной структурой и заданными функциональными свойствами. 3. Обсуждение Анализ графиков зависимости температуры и скорости горения от относительной плотности (см. рис. 2) показал, что наблюдается немонотонная зависимость: при начальном увеличении плотности температура и скорость горения растут вследствие улучшения контакта между частицами, но после прохождения экстремума начинают снижаться из-за интенсификации теплоотвода. Таким образом, для каждого состава были установлены оптимальные плотности, соответствующие максимальному тепловыделению: 0,74 для TiC-NiCrAl и 0,73 - для TiC-NiCrAlY, при которых синтезированные материалы будут дольше находиться в пластичном состоянии при последующем сдвиговом деформировании, что является ключевым фактором для улучшения их структуры и свойств. С целью оптимизации процесса свободного СВС-сжатия были проведены эксперименты по варьированию времени задержки и давления прессования. Установлено, что давление прессования существенным образом влияет на пористость получаемых компактов. Так, при его значении менее 10 МПа пористость полученных компактов максимальна и составила до 10 %. С увеличением этого параметра пористость снижается и достигается менее 2 % при давлении прессования 30 МПа. Дальнейшее увеличение давления не приводит к существенному изменению пористости, а при превышении его значения более 100 МПа приводит к разрушению получаемых компактов. Был определен оптимальный интервал времени задержки перед приложением давления, который составил 2-4 с после прохождения волны горения по всему образцу. При приложении давления сразу после прохождения волны горения и менее 2 с в материале процессы фазо- и структурообразования протекают не в полной мере, что сказывается на формировании неравновесных и промежуточных фаз. При увеличении этого параметра более 4 с материал теряет свои пластичные свойства и способность к получению компактных материалов. На основе проведенного РФА (параметры элементарной ячейки образцов представлены в табл. 3) установлено, что все электроды состоят из карбида титана и нихромовой матрицы (рис. 4). При добавлении алюминия в синтезированном материале обнаружен интерметаллид со стехиометрией Al1,1Ti0,9, что можно отнести к нестехиометрической модификации γ-TiAl. Отклонение от стехиометрии создает в кристаллической решетке дефекты (атомы алюминия замещают атомы титана), которые создают внутренние напряжения, мешающие движению дислокаций, что приводит к дополнительному упрочнению нихромовой матрицы. При этом небольшой избыток алюминия в полученном интерметаллиде улучшает смачиваемость частиц TiC при синтезе и последующем деформировании, что уменьшает пористость в полученных электродах. Введение дополнительно иттрия в исходную смесь за счет его высокой химической активности способствует образованию в результате синтеза сложных алюминатов иттрия. Образование интерметаллидов благоприятно будет сказываться при дальнейшем нанесении покрытий методом ЭИЛ при использовании полученных электродов, так как они снижают температуру плавления электродного материала и улучшают его смачиваемость по отношению к стальной подложке. Это увеличит коэффициент переноса электродного материала и обеспечит повышенную адгезию получаемого покрытия. К тому же в процессе работы покрытия под нагрузкой избыточный алюминий из нестехиометрической фазы будет легче вступать в реакцию с кислородом из окружающего воздуха, образуя нанослои оксида алюминия, что создаст эффект самосмазывания, за счет чего произойдет снижение адгезионного износа пары трения. , град , град , градИнтенсивность, имп/секИнтенсивность, имп/секИнтенсивность, имп/секИзображение выглядит как линия, График, диаграмма, текст Автоматически созданное описание а б в Рис. 4. Результаты РФА электродов: a - TiC-NiCr; б - TiC-NiCrAl; в - TiC-NiCrAlY И с т о ч н и к: выполнено И.А. Назарько. Таблица 3. Результаты РФА и параметры элементарной ячейки Состав электрода Фаза Тип решетки PDF-2 группа Размер решетки, Å TiC-NiCr TiC Кубическая (Fm-3m) 10-89-3828 a = 4,3178 Cr1,12Ni2,88 30-65-5559 a = 3,54 TiC-NiCrAl TiC Кубическая (Fm-3m) 32-1383 a = 4,3274 Cr1,12Ni2,88 30-65-5559 a = 3,54 Al1,1Ti0,9 Тетрагональная (P4/mmm) 55-0252 a = 3,9885 , c = 4,0808 TiC-NiCrAlY TiC Кубическая (Fm-3m) 30-65-8804 a = 4,322 Cr2Ni3 30-65-6291 a = 3,579 Al1,1Ti0,9 Тетрагональная (P4/mmm) 55-0252 a = 3,9885 , c = 4,0808 И с т о ч н и к: выполнено И.А. Назарько. На основе проведенного СЭМ анализа установлено, что полученные электроды состоят из округлых частиц карбида титана, расположенных в матрице из смеси интерметаллидов. На основе полученных микрофотографий (рис. 5) установлено, что средний размер частиц TiC с добавлением алюминия и иттрия снижается с 4,4 (TiC-NiCr) [26] до 3,4 (TiC-NiCrAl) и 3,1 (TiC-NiCrAlY) мкм соответственно. При этом максимальный размер частиц TiC составил 9 мкм для электрода TiC-NiCr, 6 мкм - TiC-NiCrAl и 5 мкм - TiC-NiCrAlY. В результате синтеза образованные интерметаллидные соединения с алюминием располагаются на поверхности растущих карбидных зерен, что создает барьер для диффузии углерода и титана к зерну TiC. Добавление алюминия и иттрия вызывает синергетический эффект, который приводит к еще большему измельчению частиц TiC, чем при их раздельном использовании. Образованные сложные алюминаты иттрия также располагаются на границе зерен TiC, что препятствует диффузии атомов титана и углерода к ним. а б в Рис. 5. Изображения микроструктуры электродов, полученные методом СЭМ: а - TiC-NiCr; б - TiC-NiCrAl; в - TiC-NiCrAlY И с т о ч н и к: выполнено П.М. Бажиным. Глубина внедрения, нмНагрузка, Н Рис. 6. Зависимости нагружение/разгрузка для электродов: TiC-NiCr; TiC-NiCrAl; TiC-NiCrAlY И с т о ч н и к: выполнено А.П. Чижиковым. На рис. 6 приведены характерные зависимости при индентировании электродов трех изучаемых составов, которые имеют вид для упругопластических тел, но с явным смещением в сторону упругости по мере легирования алюминием и иттрием. Для электрода TiC-NiCr наблюдается наибольшая площадь между линиями нагруженияи разгрузки, что соответствует наибольшей работе пластической деформации, равной 181,4 нДж (табл. 4). Для электрода TiC-NiCrAl кривая нагружения становится заметно круче за счет роста твердости до 15,4 ГПа, а кривая разгрузки более «вертикальная» (смещается правее), что свидетельствует о росте модуля упругости. Для электрода TiC-NiCrAlY кривая нагружения самая крутая, что говорит о максимальном сопротивлении материала внедрению индентора. Полученные кривые нагружения плавные, без выраженных скачков, что подчеркивает об отсутствии микрорастрескивания или наличии пор в изучаемых электродах. Таблица 4. Средние значения механических характеристик электродов Электрод Твердость (H), ГПа Модуль упругости (Е), ГПа Упругое восстановление (η), % Работа упругой деформации, нДж Работа пластической деформации, нДж H H3 TiC-NiCr 13,0 305 34,8 94,8 181,4 0,042 0,023 TiC-NiCrAl 15,4 365 33,8 87,8 162,5 0,042 0,028 TiC-NiCrAlY 16,9 395 34,7 84,7 156,5 0,043 0,031 И с т о ч н и к: выполнено А.П. Чижиковым На основе экспериментальных зависимостей по индентированию были измерены механические характеристики полученных электродов. Установлено, что дополнительное легирование алюминием и иттрием приводит к их изменению за счет формирования дополнительных фаз и изменению размера карбидных зерен (табл. 3). Как видно из табл. 4, дополнительное легирование алюминием и иттрием приводит не только к повышению твердости, модуля упругости полученных материалов, но и к снижению работ упругой и пластической деформации. При этом упругое восстановление практически не изменяется для всех изучаемых электродов и находится на уровне 34-35 %. В процессе формирования структуры атомы иттрия образуют дисперсные фазы с иттрием, которые локализуются на границах зерен TiC, препятствуя их миграции. Это будет обеспечивать сохранение мелкозернистой структуры даже в условиях термического воздействия при электроискровых разрядах. На основе закона Холла - Петча можно утверждать, что рост твердости и модуля упругости говорит об измельчении структурных составляющих в электродах. При этом высокая плотность межзеренных границ и наличие хрупких интерметаллидных фаз ограничивают свободный пробег дислокаций, что закономерно ведет к снижению работы пластической деформации и общей энергоемкости разрушения материала Для полученных электродов соотношение H/Е характеризует упругость и способность материала сопротивляться износу без повреждения структуры. Этот параметр несколько выше для электрода TiC-NiCrAlY, что может характеризовать эффективность переноса материала в процессе ЭИЛ и более лучшее качество формируемого диффузионного слоя. За счет повышенного значения соотношения H/Е = 0,043 материал электрода состава TiC-NiCrAlY обладает повышенной упругой связью, из-за чего при электроискровых разрядах будут формироваться меньшие по размерам микрокапли. Это позволит получить на стальной поверхности более гладкое и плотное покрытие, что критично для защиты стали от коррозии и износа. При меньших значениях соотношения H/Е электрод будет более склонен к хрупкому выкрашиванию целыми макрочастицами, что скажется на увеличении толщины наносимого покрытия, но при этом снизит его сплошность. Соотношение Н3/Е2 определяет предельную нагрузку, которую может выдержать электрод до того, как начнет необратимо разрушаться. Как видно из табл. 4, это соотношение повышается от 0,023 до 0,031 с дополнительным легированием алюминием и иттрием. С повышением данного соотношения материал сопротивляется в большей степени образованию микрократеров, даже при экстремальных точечных давлениях. Электрод TiC-NiCrAlY имеет максимальное соотношение Н3/Е2, что указывает на работу полученного покрытия при его использовании в упругом режиме. За счет этого электрод TiC-NiCrAlY можно рекомендовать для нанесения покрытий в прецизионных парах трения, где критичен минимальный износ и требуется низкий коэффициент трения. Для этого электрода необходимо использовать низкую энергию разряда при ЭИЛ, чтобы избежать возникновения внутренних напряжений и растрескивания покрытия при кристаллизации на стальной основе. Для электрода TiC-NiCrAl соотношение Н3/Е2 = 0,028, что указывает на формирование покрытия при ЭИЛ, обладающим большей жесткостью, в отличие от использования электрода TiC-NiCr (Н3/Е2 = 0,023), но при этом оно будет менее хрупким, чем покрытие, полученное электродом с иттрием. Электрод TiC-NiCr можно рекомендовать для нанесения покрытий на стальные детали, работающие в условиях сильных ударов или изгибов, за счет формирования металлокерамического слоя, который максимально будет близок к стали по механическому поведению. Заключение Объектом данного исследования являлись металлокерамические электроды на основе TiC-NiCrAl и TiC-NiCrAlY, предназначенные для нанесения износостойких покрытий методом электроискрового легирования. В работе разработана и реализована комплексная технологическая схема, включающая приготовление порошковых шихтовых заготовок, холодное прессование заготовок, синтез и консолидацию материалов методом свободного СВС-сжатия, а также аттестацию структуры и свойств полученных образцов с использованием рентгеноструктурного анализа, сканирующей электронной микроскопии и наноиндентирования. Экспериментально определены оптимальные параметры процесса: относительная плотность шихтовых заготовок (0,74 для TiC-NiCrAl и 0,73 для TiC-NiCrAlY), давление прессования (30 МПа) и время задержки перед приложением нагрузки (2-4 с), обеспечивающие формирование беспористых компактов с равномерной мелкозернистой структурой. Полученные результаты позволяют сформулировать следующие выводы. 1. Разработан и оптимизирован технологический процесс получения электродов на основе TiC-NiCr при дополнительном легировании исходной порошковой смеси алюминием и иттрием. Установлено, что введение алюминия и иттрия в исходную порошковую смесь позволяет управлять фазовыми и структурными превращениями непосредственно в процессе формирования и консолидации материала. 2. Показано, что дополнительное легирование алюминием и иттрием приводит к образованию новых интерметаллидных фаз (Al1,1Ti0,9 и сложных алюминатов иттрия), способствующих повышению механических характеристик полученных электродов: твердости до 16,9 ГПа, модуля упругости до 395 ГПа, соотношений H/E = 0,043 и H³/E² = 0,031. Формирование указанных фаз, а также снижение температуры плавления электродного материала и улучшение его смачиваемости по отношению к стальной подложке позволят повысить коэффициент переноса материала и адгезию покрытия, наносимого методом электроискрового легирования. 3. Даны практические рекомендации по использованию полученных электродов в зависимости от их состава для нанесения защитных покрытий на металлические поверхности

Об авторах

Иван Александрович Назарько

Российский университет дружбы народов имени; Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: nazarkovanya@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-9850-2599
SPIN-код: 9076-1357

аспирант кафедры нанотехнологий и микросистемной техники, инженерная академия, Российский университет дружбы народов; младший научный сотрудник лаборатории № 7 пластического деформирования материалов, Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6; Российская Федерация, 142432, Московская область, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 8

Андрей Павлович Чижиков

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: chij@ism.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-2793-6952
SPIN-код: 9233-6360

кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории № 7 пластического деформирования материалов

Российская Федерация, 142432, Московская область, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 8

Михаил Сергеевич Антипов

Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: m_antipov@ism.ac.ru
ORCID iD: 0000-0002-7498-428X
SPIN-код: 7261-6449

кандидат технических наук, младший научный сотрудник лаборатории № 7 пластического деформирования материалов

Российская Федерация, 142432, Московская область, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 8

Павел Михайлович Бажин

Российский университет дружбы народов имени; Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Email: bazhin@ism.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-1710-3965
SPIN-код: 8117-0070
Scopus Author ID: 35768943700

доктор технических наук, профессор кафедры нанотехнологий и микросистемной техники, инженерная академия, Российский университет дружбы народов; заместитель директора по научной работе ИСМАН, Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук

Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6; Российская Федерация, 142432, Московская область, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 8

Список литературы

Дополнительные файлы