Структурний і фазово-елементний розподіл у імпульсному плазмовому покритті, отриманому з використанням твердосплавного катоду

Автори В.Г. Єфременко1, Ю.Г. Чабак1, К. Шимізу2, Т.В. Пастухова1, Н. Еспалларгас3, В.І. Федун1, В.І. Зурнаджі1
Приналежність

1Приазовський державний технічний університет, вул. Університетська, 7, 87555 Маріуполь, Україна

2Muroran Institute of Technology, 27-1, Mizumoto-Cho, 050-8585 Muroran-city, Japan

3 Norwegian University of Science and Technology, 7491 Trondheim, Norway

Е-mail
Випуск Том 12, Рік 2020, Номер 3
Дати Одержано 20 лютого 2020; у відредагованій формі 15 червня 2020; опубліковано online 25 червня 2020
Посилання В.Г. Єфременко, Ю.Г. Чабак, К. Шимізу, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 12 № 3, 03039 (2020)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.12(3).03039
PACS Number(s) 52.77. – j, 62.20.Qp, 61.66.Dk, 64.70.Kb
Ключові слова Імпульсно-плазмове нанесення, Покриття (61) , Твердий сплав, Мікроструктура (13) .
Анотація

Метою даної роботи є дослідження мікроструктурних особливостей покриття, одержаного імпульсно-плазмовою обробкою з використанням твердого сплаву WC-TiC-Со (Т15К6) у якості розхідного (еродуючого) електрода. Покриття наносили на низьколеговану конструкційну сталь 75Г1 за допомогою електротермічного аксіального плазмового прискорювача з потужністю дугового розряду до 20 МВт. В роботі використали мікроскопічний аналіз (за допомогою скандувальних мікроскопів Quanta FEG 650 FEI та Ultra-55 Carl Zeiss), енергодисперсійну спектроскопію (JED-2300, JEOL) та вимірювання мікротвердості (FM-300, Future-Tech Corp.) при навантаженні 20 г. Було встановлено, що після 10 плазмових імпульсів на поверхні сталі утворилось покриття товщиною 95-125 мм, а між покриттям та основою виник модифікований сталевий шар товщиною 33-40 мкм. Покриття складалось із матриці зі структурою високовуглецевого мартенситу або суміші мартенситу і залишкового аустеніту з мікротвердістю 415-977 HV (середнє значення 707 ± 113 HV). В межах матриці виявлено випадково розташовані глобулярні карбіди, збагачені вольфрамом (W,M)C або титаном (Ti,M)C діаметром 0,1-9,1 мм. Загальна об’ємна частка карбідів становила 15 %. EDS дослідження показало, що карбіди одночасно вміщували як вольфрам, так і титан, тобто вони не були «відірвані» з катоду і перенесені плазмовим потоком, а утворились in situ із рідини при кристалізації покриття. Матеріальний вклад катоду в формування покриття не перевищив 17 %, що пояснюється незначною ерозією твердого сплаву через високу температуру плавлення карбідів WC і TiC. Покриття в основному складалося з продуктів ерозії сталевого електроду (аноду) плазмового прискорювача. Матриця покриття виявилась легованою рядом елементів (W, Ti, Co, Cu), які еродували з поверхні катоду під час його плавлення та випаровування під дією високострумового розряду в камері прискорювача.

Перелік посилань