Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:
С. К. Муканов, аспирант, инженер Научно-учебного центра (НУЦ) самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) МИСиС – ИСМАН
А. Е. Кудряшов, вед. науч. сотр. НУЦ СВС МИСиС – ИСМАН, канд. техн. наук
Е. А. Наумова, доцент каф. обработки металлов давлением, канд. техн. наук
М. И. Петржик, проф. кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий (ПМиФП), вед. науч. сотр. НУЦ СВС МИСиС – ИСМАН, докт. техн. наук, эл. почта: petrzhik@shs.misis.ru
Опробованы способ приготовления легкоплавких структурно однородных электродов путем закалки расплава и режим электроискровой обработки (ЭИО), обеспечивающие поверхностное упрочнение и выглаживание поверхности никелевого сплава ЭП741НП. Электроды эвтектического (Al – 12Si) и доэвтектического (Al – 9Si) состава были специально приготовлены с использованием закалки расплава для измельчения структуры и гомогенизации химического состава и применены для модифицирования поверхностных слоев сплава ЭП741НП, износостойкость которых была оценена при трибо логических испытаниях. Показано, что реализация реакционного фазообразования, т. е. синтеза фаз, которых нет ни в электроде, ни в подложке, возможна в случае режима ЭИО с меньшей частотой и большей длительностью импульсных разрядов, при которых образуются интерметаллидные фазы (Ni3Al, AlCo), а поверхность характеризуется низкой шероховатостью Ra = 1,98 мкм благодаря искровому плазменному выглаживанию выступов и заполнению впадин расплавом. Анализ результатов трибологических испытаний показал, что более гладкие электроискровые (ЭИ) слои обладают большей износостойкостью, а более интенсивный износ контртела свидетельствует об их повышенной твердости. Использование высокочастотного режима ЭИО с меньшей длительностью импульсных разрядов способствует безреакционному массопереносу пластичного ГЦК твердого раствора на основе Al, что приводит к полному истиранию модифицированных слоев в ходе трибоиспытаний.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 19-58-18022) в части улучшения качества поверх ностей, полученных с помощью аддитивных технологий, а также при поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания (проект № 0718-2020-0034) в части микроскопии структурно-фазовых превращений.
1. Ломберг Б. С., Моисеев С. А. Жаропрочные деформируемые сплавы для современных и перспективных ГТД // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2007. № 6. С. 2–5.
2. Каблов Е. Н. Жаропрочные конструкционные материалы // Литейное производство. 2005. № 7. С. 2–7.
3. Базылева О. А., Аргинбаева Э. Г., Луцкая С. А. Методы повышения коррозионной стойкости жаропрочных никелевых сплавов (обзор) // Труды ВИАМ. 2018. № 4. С. 3–8.
4. Пугачева Н. Б. Современные тенденции развития жаростойких покрытий на основе алюминидов железа, никеля и кобальта // Diagnostics, resource and mechanics materials structures. 2015. № 3. С. 51–82.
5. Darolia R. Ductility and fracture toughness issues related to implementation of NiAl for gas turbine applications // Intermetallics. 2000. Vol. 8, Iss. 9. P. 1321–1327.
6. Kaplanskii Yu. Yu., Zaitsev A. A., Levashov E. A., Loginov P. A., Sentyurina Zh. A. NiAl based alloy produced by HIP and SLM of pre-alloyed spherical powders. Evolution of the structure and mechanical behavior at high temperatures // Materials Science and Engineering. A: 2018. Vol. 717. P. 48–59.
7. Carter L. N., Martin Ch., Withers Ph. J., Attallah M. M. The influence of the laser scan strategy on grain structure and cracking behaviour in SLM powder-bed fabricated nickel superalloy // Journal of Alloys Compounds. 2014. Vol. 615. P. 338– 347.
8. Enrique P. D., Marzbanrad E., Mahmoodkhani Y., Jiao Z., Toyserkani E. et al. Surface Modification of Binder-Jet Additive Manufactured Inconel 625 via Electrospark Deposition // Surf. Coat. Technol. 2019. Vol. 362. P. 141–149.
9. Николенко С. В., Верхотуров А. Д. Новые электродные материалы для электроискрового легирования. — Владивосток : Дальнаука, 2005. — 219 с.
10. Levashov E. A., Zamulaeva E. I., Kudryashov A. E., Vakaev P. V., Petrzhik M. I. Materials science and technological aspects of electrospark deposition of nanostructured WC-Co coatings onto titanium substrates // Plasma Processes and Polymers. 2007. Vol. 4. P. 293–300.
11. Petrzhik M., Molokanov V., Levashov E. On conditions of bulk and surface glass formation of metallic alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 707. P. 68–72.
12. Молоканов В. В., Петржик М. И., Михайлова Т. Н. Влияние термической обработки расплава на свойства и стекло образующую способность магнитомягкого сплава Fe76,6Ni1,3Si8,6B13,5 // Расплавы. 2000. № 4. С. 40–48.
13. Penyashki T., Kostadinov G., Kandeva M. Examination of the wear of non-tungsten electro-spark coatings on high speed steel // Agricultural Engineering. 2017. Vol. 49. P. 1–7.
14. Кудряшов А. Е., Замулаева Е. И., Вакаев П. В., Левашов Е. А., Свиридова Т. А. и др. Особенности формирования покрытий на основе TiC, NiAl, TiAl в процессе термореакционного электроискрового упрочнения // Цветные металлы. 2002. № 9. С. 73–79.
15. Pyachin S. A., Burkov A. A. Formation of intermetallic coatings by electrospark deposition of titanium and aluminum on a steel substrate // Surface engineering and applied electrochemistry. 2015. Vol. 51, Iss. 2. P. 118–124.
16. Heard D. W., Brochu M. Development of a nanostructure microstructure in the Al – Ni system using the electrospark deposition process // Journal of Materials of Processing Technology. 2010. Vol. 210. P. 892–898.
17. Пячин С. А., Бурков А. А., Комарова В. С. Формирование и исследование электроискровых покрытий на осно ве алюминидов титана // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2013. № 6. С. 16–24.
18. ГОСТ Р 52802–2007. Сплавы никелевые жаропрочные гранулируемые. Марки (с Изм. № 1, 2). — Введ. 01.07.2008.
19. ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна (с Изм. № 1). — Введ. 01.01.1983.