ПОКРАЩЕНІ ТРИБОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОКРИТТІВ CRN НА УЩІЛЬНЕНИХ ПОВЕРХНЯХ ПОРИСТИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ЗАЛІЗА, ОТРИМАНИХ МЕТОДАМИ ПОРОШКОВОЇ МЕТАЛУРГІЇ ТА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЗМІЦНЕННЯ

Анотація

Вироби із заліза (сталі), виготовлені методом порошкової металургії (ПМ), все ще є вразливими до стирання і втоми, що скорочує їхній термін служби. Метод фізичного осадження з парової фази (PVD) може значно підвищити зносостійкість і густину поверхонь. З іншого боку, ультразвукове зміцнення (USSP) є новою й ефективною технологією, також здатною підвищити міцність поверхні й покращити поверхневу густину, особливо для виробів, виготовлених методами ПМ. Очікується, що після подвійної обробки (ультразвукового зміцнення та осадження покриттів) зразки з Fe (сталі) матимуть відмінні механічні властивості та тривалий термін служби. В цій роботі зразки на основі Fe (сталі) (ρ = 6,9), виготовлені методами ПМ, були підготовлені як підкладки для CrN-покриттів із подальшим ультразвуковим зміцненням або без нього. У CrN-покриттях, нанесених на підкладки без обробки, спостерігалися порожнини розміром близько 35 мкм, тоді як CrN-покриття на підкладках після ультразвукового зміцнення, не мали вказаних дефектів. Згідно з результатами сканувальної електронної мікроскопії (СЕМ), рентгеноструктурного аналізу (РСА), рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФС) і просвітлювальної електронної мікроскопії (ПЕМ), кристалічна структура і хімічні зв'язки покриттів CrN на різних підкладках є однаковими. Однак було виявлено, що на спечених підкладках CrN-покриття несуцільне через наявність порожнин на поверхні. Під час випробувань на тертя такі специфічні структури утворювали багато “нашарувань” у покритті, збільшуючи залишкові напруження, внаслідок чого відбувалося фрагментування покриття з подальшим абразивним зносом. Крім того, швидкість зносу зростала зі збільшенням навантаження. Тим не менш, ультразвукове зміцнення сприяє утворенню щільного шару завтовшки близько 700 мкм, що забезпечує зміцнення CrN-покриттів. Отже, коефіцієнт тертя і швидкість зносу покриття CrN на підкладках після ультразвукового зміцнення були нижчими та більш стабільними. Це в цілому є простим методом підвищення поверхневої міцності та щільності виробів із заліза (сталі). Крім того, пропонується новий спосіб подовження терміну служби виробів із заліза (сталі), виготовлених методами ПМ, шляхом подвійної обробки за допомогою ультразвукового зміцнення (USSP) та осадження покриття з парової фази (PVD).