CC BY
10XVII Всероссийская с международным участием школа - семинар по структурной макрокинетике для молодых ученых имени академика А.Г. Мержанова
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОДУГОВЫХ ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВС-ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ TiB-Ti
Жидович А. О. аспирант, Бажин П.М., Константинов А.С., Столин А.М.
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения
им. А.Г. Мержанова Российской академии наук, Черноголовка,
DOI: 10.24411/9999-004A-2019-10051
Нанесение покрытий является одним из наиболее широко используемых способов повышения эксплуатационных характеристик и срока службы деталей машин различного назначения. Один из основных материалов для получения покрытий - керамика на основе боридов титана, который имеет высокую твердость среди тугоплавких соединений, выпускаемых в промышленных масштабах. Кроме того, присущие боридам титана низкий удельный вес и высокая химическая стабильность делают его одним из наиболее перспективных материалов при создании высоко износо- и термостойких покрытий. В то же время существенным его недостатком является низкая пластичность и невысокая прочность на изгиб и разрыв, что в значительной степени ограничивает область применения керамики на его основе. Данные недостатки можно компенсировать введением более пластичной связки, например, титана. В настоящее время перспективным путем создания композиционных материалов на основе боридов титана служит метод СВС-экструзии, который сочетает в себе проведение самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с последующем экструдированием горячего синтезированного материала через формующую матрицу.
В данной работе путем электродуговой наплавки (ЭДН) на подложку из ВТ1-0 наносилось покрытие электродов из материала на основе TiB-30%Ti. В зависимости от силы тока варьировалась толщина покрытия от 1,6 до 2,5 мм и качество покрытия. При силе тока 60-80 А в образцах отсутствовали поры, размер которых превышал 20 мкм.
При электродуговой наплавке образуется расплав из материала электрода и частично подложки. При проведении ЭДН в атмосфере воздуха приповерхностный расплавленный слой обогащается азотом. По причине высокой химической активности в приповерхностных слоях в расплаве образуется TiN. Бор, обладая низкой плотностью, в избытке концентрируется на поверхности расплава и, взаимодействуя с титаном, образует TiB2. На поверхности в результате окисления свободного титана образуется оксидный слой TiO2.
XVII Всероссийская с международным участием школа - семинар по структурной макрокинетике для молодых ученых имени академика А.Г. Мержанова
В формировании структуры покрытия большую роль играет направленный теплоотвод через подложку. В результате чего наблюдается образование зональной структуры, о чем свидетельствуют результаты СЭМ. При нанесении покрытия методом ЭДН происходит частичное расплавление титановой подложки при попадании на нее расплавленного материала электрода (состава ТШ-30%Т1). Вследствие градиента температуры и диффузии осуществляется миграция бора, обладающего низкой плотностью, в сторону более нагретой части капли расплавленного электрода. Таким образом поверхность обогащается бором, что способствует образованию при остывании высокотемпературного соединения ТВ2, имеющего морфологию вискеров. В процессе остывания формируется эвтектика ТШ2-ТЫ вглубь от поверхности образца.
