Трибологічні властивості композиційного покриття Ni–Cr–B–Si–боровмісні дисперсні фази, одержаного дуговим натоплюванням, за абразивної дії та тертя ковзання

Abstract

Проведено порівняльну аналізу структурно-фазового стану, мікротвердости, зносостійкости та механізмів зношування при випробуваннях по закріпленому абразиву і нежорстко закріплених абразивних частках, а також в умовах тертя ковзання, натоплених дуговим способом покриттів композиційним матеріялом (КМ) на основі порошкового матеріялу системи Ni–Cr–B–Si, модифікованого матеріялом, що містить бориди Титану, Хрому, і одержаного з застосуванням процесу самопоширюваного високотемпературного синтезу. Встановлено, що в умовах зношування по закріплених абразивних частках зносостійкість КМ (10% модифікувального композиційного матеріялу (МКМ) + 90% ПГ-10Н-01) в 1,5 рази, а КМ (20% МКМ + 80% ПГ-10Н-01) в 1,7 разів перевищує показник в порівнянні із стопом ПГ-10Н-01. Це обумовлено введенням МКМ, який сприяє утворенню нових центрів кристалізації при натоплюванні і в результаті призводить до подрібнення структури. Пластична матриця на основі Ніклю ПГ-10Н-01 перерозподіляє напруги, забезпечуючи умови, в яких тверді складові займають сприятливе положення. Завдяки цьому усувається локальне підвищення контактного тиску і знижується ймовірність відриву твердих зносостійких частинок. Встановлено, що при терті в умовах впливу нежорстко закріплених абразивних частинок підвищена зносостійкість (в 1,2 рази при вмісті 10% МКМ та в 1,4 рази при 20% МКМ більше в порівнянні зі стопом ПГ-10Н-01) обумовлена більш високою здатністю КМ чинити опір процесам мікрорізання за рахунок формування структури на основі ніклевої матриці, в якій містяться рівномірно розподілені тверді включення у вигляді дибориду Титану (TiВ2), боридів Ніклю (Ni3B) і Хрому (CrB), оксидів Титану (TiO) та Феруму (Fe3O4). На основі одержаних експериментальних результатів зроблено висновок, що наявність в натопленому покритті дибориду Титану (TiВ2), боридів Хрому (CrB) і Ніклю (Ni3B), оксидів Титану (TiO) та Феруму (Fe3O4) призводить до зниження інтенсивности зношування в різних умовах тертя. A comparative analysis of the structural-phase state, microhardness, wear resistance and wear mechanisms is carried out during tests on fixed abrasive and non-rigid fixed abrasive particles, as well as in sliding friction conditions, arc-deposited coatings with a composite material (CM) based on the powder material of the Ni–Cr–B–Si system, modified with a material containing titanium and chromium borides and obtained using the selfpropagating high temperature synthesis. It is found that under wear condi tions for fixed abrasive particles, the wear resistance of CM (10% modifying composite material (MCM) + 90% ПГ-10Н-01) is 1.5 times higher, and CM (20% microns + 80% ПГ-10Н-01) is 1.7 times higher than that of the ПГ10Н-01 alloy. This is due to the introduction of MCM, which contributes to the formation of new crystallization centres during surfacing and as a result leads to grinding of the structure. The ПГ-10Н-01 nickel-based plastic matrix redistributes stresses, providing conditions in which solid components occupy a favourable position. This eliminates the local increase in contact pressure and reduces the probability of separation of solid wear-resistant particles. It is found that under friction under the influence of non-rigid abrasive particles, the increased wear resistance (1.2 times at a content of 10% MCM and 1.4 times at 20% MCM more compared to the ПГ-10Н-01 alloy) is due to the higher ability of CM to resist micro-cutting processes due to the formation of a structure based on a nickel matrix, which contains evenly distributed solid inclusions in the form of titanium diboride (TiB2), nickel borides (Ni3B) and chromium (CrB), titanium (TiO) and iron (Fe3O4) oxides. Based on the obtained experimental results, it is concluded that the presence of titanium diboride (TiB2), chromium borides (CrB) and nickel (Ni3B), titanium oxides (TiO) and iron (Fe3O4) in the deposited coating leads to a decrease in the intensity of wear under various friction conditions.