Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3

441 / 530

Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3 Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
441
алюминия и титана, а также порошков флюса. Затем методом электронно-лучевой наплавки
формировались интерметаллидные покрытия. Образцы были получены в Институте ядерной
физики им. Г.И. Будкера СО РАН на ускорителе электронов ЭЛВ-6. Режимы электронно-
лучевой наплавки представлены в табл.1.
Таблица 1
Режимы электронно-лучевой наплавки
Плотность
насыпки, г/см2
Ток
пучка, мА
Энергия
пучка, МэВ
Скорость
перемещения
столика, мм/с
Расстояние от
выпускного
отверстия, мм
Частота
сканиро-
вания, Гц
0,45 16 1,4 10 90 50
18
Структурные исследования были выполнены методом растровой электронной
микроскопии на микроскопе Carl Zeiss EVO 50 XVP в режиме обратно-рассеянных
электронов. Элементный состав покрытий определялся с помощью энергодисперсионного
анализатора INCAX-ACT. Для исследования фазового состава использовался рентгеновский
дифрактометр ARLX’TRAX-ray с медной трубкой в качестве источника рентгеновского
излучения. Съемка дифракционных картин осуществлялась в пошаговом режиме с размером
шага 0,05о и временем накопления на точку, равным 6 секундам.
Для оценки механических свойств использовался полуавтоматический прибор Wolpert
Group 402 MVD. При измерениях микротвёрдости нагрузка на алмазный индентор
составляла равна 0,1 кг. Триботехнические испытания материалов в условиях трения
скольжения проводились на машине трения ИИ 5018 по схеме «диск – плоскость» в
соответствии с ГОСТ 23.204-78. Для определения износостойкости интерметаллидных
покрытий использовали образцы размерами 20х10х10 мм. Поверхность наплавленного
покрытия перед испытаниями шлифовалась на плоскошлифовальном станке и полировалась
до шероховатости Ra 0,32. В качестве контртела в паре трения использовали диски из
закаленной стали 45 внешним диаметром 50 мм и шириной 10 мм. Скорость вращения диска
составляла 15,7 м/мин, нагрузка на образец была равна 100 Н. Суммарное время испытаний
составило 10 минут. Контроль размеров лунки износа осуществлялся с помощью лупы
Бринелля каждые 60 секунд. Объем изношенного материала определялся по результатам
испытаний.
Результаты исследований
Структуры поверхностных слоёв образцов при различных режимах электронно-
лучевой наплавки, зафиксированные методами оптической и растровой электронной
микроскопии представлены на рисунках 1 и 2. Структурные исследования показали, что
толщина покрытий, полученных наплавкой при токе пучка16 мА составила 900 мкм, а
при 18 мА - 1200 мкм, в связи с тем, что с увеличением тока пучка растет величина
энергии, вводимой в материал, и увеличивается толщина зоны переплава. При
одинаковых исходных концентрациях элементов в порошковых насыпках ток пучка
может играть решающую роль в формировании структуры и фазового состава покрытий,
поскольку увеличение указанного параметра приводит к более существенному
разбавлению легирующего порошка материалом основы. Об этом свидетельствуют
результаты анализа элементного состава покрытий. Среднее содержание алюминия и
титана в образцах, сформированных при токе пучка 16 мА составляет 48 Al–52 Ti, а при
18 мА - 35 Al–65 Ti (ат. %). Результаты микроскопий позволяют отметить, что в
наплавленных слоях отсутствуют дефекты в виде крупных пор или трещин. Методом