ЗНОСОСТІЙКІ ПОКРИТТЯ З КОМПОЗИТІВ TiN–TiB₂  ТА TiN–Si₃N₄, ОТРИМАНІ МЕТОДОМ ЕЛЕКТРОІСКРОВОГО ЛЕГУВАННЯ ТА ЛАЗЕРНОЮ ОБРОБКОЮ

Анотація

Виконано електроіскрове легування сталевої підкладки нанокомпозитами TiN–20% (мас.) TiB₂ і TiN–20% (мас.) Si₃N₄, спеченими в мікрохвильовому полі частотою 2,45 ГГц за температур 1400–1500 °С у середовищі азоту. На режимах осадження покриттів з енергією одиночних імпульсів 0,2–0,75 Дж отримано змінені поверхневі шари, які складаються з покриття товщиною 50–90 мкм та зони термічного впливу підвищеної твердості товщиною 40–60 мкм на підкладці. Для частини зразків виконано додаткову поверхневу обробку періодичним лазерним опроміненням для підвищення щільності та гомогенності нанесених шарів. Зафіксовано значний вплив електроіскрового масопереносу на фазовий склад перенесеного матеріалу. За даними рентгенофазового аналізу, більш стабільним є композит TiN–TiB₂, всі компоненти якого присутні у покритті. У випадку TiN–Si₃N₄ відбувається повна дисоціація нітриду кремнію та утворення сполук титану Ti₅Si₃ і Ti₂N. При легуванні обома композитами у нанесеному шарі фіксується залізо, яке потрапляє до покриття з підкладки. Твердість покриттів складає 14–15 ГПа (TiN–TiB₂) та 11–12 ГПа (TiN–Si₃N₄). У результаті порівняльних триботехнічних тестів покриттів у парі зі сферичним контртілом із твердого сплаву ВК6, проведених у квазістатичному та динамічному режимах, виявлено високу ефективність комбінації електроіскрового легування та наступної лазерної обробки композитом TiN–TiB₂. Лінійний знос цього покриття при триботехнічних випробуваннях склав 0,5 мкм, що відповідає дванадцятикратному підвищенню зносостійкості порівняно з покриттям TiN–Si₃N₄ для тесту динамічного тертя. Осадження композита TiN–Si₃N₄ дозволило удвічі підвищити зносостійкість підкладки на динамічному режимі випробувань, при цьому додаткова лазерна обробка цього покриття виявилася неефективною.