У вступі викладена актуальність теми досліджень, сформульовані мета і задачі дисертаційної роботи, розкриті наукова новизна і практична цінність отриманих результатів.

У першому розділі "Аналіз сучасних методів нанесення зносо-, корозійностійких покриттів, їх властивості та застосування" представлений огляд літератури по існуючим методам нанесення покриттів, їх властивостям і дана коротка характеристика методів, класифікація електродних матеріалів і визначені критерії їх вибору. Представлено узагальнену модель процесу ЕІЛ, концепція суцільності і механізм формування покриттів у традиційному розумінні.

Зроблено висновок, що з існуючих методів нанесення зносостійких покриттів жоден не є універсальним, кожен має свої недоліки і переваги, що визначають області його застосування. Відсутність покриття, що забезпечувало б найкращі результати для всіх службових характеристик одночасно, робить актуальною задачу порівняння властивостей покриттів, одержуваних різними методами з одного матеріалу. Приведено узагальнену модель процесу ЕІЛ і закономірності електроерозії матеріалів. У рамках цієї моделі покриття являє собою складний композиційний матеріал, який утворився в результаті впливу іскрових розрядів, міжелектродного середовища і зворотнього масопереноса, при якому утворюється вторинна структура на аноді, так що власне кажучи при великому часі обробки на підложку переноситься вже не вихідний легуючий сплав, а композиційний матеріал, близький по складу до легованого шару. Відповідно до існуючих уявлень, зформоване при ЕІЛ покриття являє собою дрібнокристалічну структуру і складається з декількох шарів: "білого", що звичайно не піддається травленню реактивами, і термодифузійного чи перехідного підшару, що представляє собою зону термічного впливу іскрових розрядів. ЕІЛ-покриття є дискретними, максимальна суцільність досягається для покриттів на основі WC-Со сплавів і складає 85-90%, що можна пояснити високою змочуваністю карбіду вольфраму і сталевої підложки кобальтом, відповідальну за адгезійну і когезійну міцність зв'язку. Результати електронно-мікроскопічних досліджень сталевих зразків з покриттям на основі нітридів, карбідів і боридів перехідних металів IV-VI груп свідчать про невисоку суцільність ЕІЛ-покриттів (40-60%). Масоперенос при ЕІЛ твердими сплавами здійснюється в основному за рахунок твердої фази тугоплавкої сполуки, що утворилася в результаті крихкого руйнування матеріалу. Частки цієї фази під дією наступних іскрових розрядів відриваються від поверхні (іноді разом з матеріалом катода), що приводить до несуцільності ЕІЛ-покриттів. Узагальнена модель процесу ЕІЛ не враховує можливість модифікування металевого сплаву на непокритих ділянках поверхні і вимагає подальшого розвитку концепції суцільності і механізму формування покриттів. Розглянуто властивості ЕІЛ-покриттів (зносо-, корозійна стійкість, вплив термічної обробки) і показано, що вони залежать не тільки від фізико-хімічної природи матеріалів електродів, але і від режимів обробки. Вплив частоти імпульсів струму в літературі не висвітлюється. Не розглядається також механізм зносу ЕІЛ-покриттів і можливість регулювання трибологічними властивостями шляхом пошарового легування. Аналіз літературних даних приводить до висновку, що композиційна кераміка на основі сполук легких елементів без металевої зв`язки представляє нове покоління матеріалів електродів для одержання ЕІЛ-покриттів антифрикційного й антикорозійного призначення. Відомості про використання таких електродних матеріалів для ЕІЛ відсутні.

У другому розділі приведені методики досліджень складу, структури і властивостей електродних матеріалів і покриттів. Описано устаткування, використане для нанесення покриттів різними методами.

У першому підрозділі наведені характеристики вихідних матеріалів. У таблиці 1 представлено склад порошків і умови їх спікання (електроди синтезовані у відділі 30 ІПМ НАНУ). За даними мікрорентгеноспектрального аналізу (МРСА) легуючи електроди мали тонкодисперсну структуру з рівномірним розподілом фаз.

Таблиця 1. Склад композиційних порошків, матеріалів електродів і режими їх одержання

Другий підрозділ присвячений опису устаткування і методам нанесення покриттів. ЕІЛ здійснювали на установці "Елитрон-21" у режимі: струм короткого замикання 0,9 А, частота імпульсів струму 1200 і 1600 Гц, енергія в імпульсі 0,08 Дж, питомий час обробки 1-8 хв/см². Для газопорошкового лазерного наплавлення використовували СО₂-лазер ПО "Більшовик" потужністю 3 кВт із Гаусовим розподілом потужності в плямі нагрівання. Щільність потужності складала 25 кВт/см², швидкість переміщення проміня лазера - 0,5 м/хв. Магнетронні покриття наносили на підложки оксиду алюмінію Al₂O₃ (110) й арсеніду галію GaAs (100) методом радіочастотного магнетронного розпилення в середовищі очищеного Аr на установці Держпідприємства "Оріон".

Для аналізу складу і структури робочих поверхонь застосовували металографічний, рентгенофазовий (РФА), МРСА аналізи, просвічуючу і скануючу електронну мікроскопію (ПЕМ і СЕМ) з використанням приладів ПМТ-3, ДРОН-3М (у CuК-випромінюванні), Camebax SX-50, ПЕМ-У і СЕМ фірми “Tracor” із приставкою для МРСА. Електролітична поведінка легованих зразків досліджувалась при температурі 22⁰С в 3%-розчині NaCl потенціодинамічним методом при використанні потенціостата П5848. Стійкість зразків до високотемпературного окислення досліджували методом безупинного зважування з автоматичною реєстрацією зміни маси на стенді тривалих корозійних досліджень (до 500 годин) Інституту матеріалів для енергосистем (м. Юлих, Німеччина) та вивчали термогравіметричним методом на приладі Q-1500 у неізотермічному режимі. Мікромеханічні характеристики зміцненого шару визначали методом мікровдавлення (кінетичної мікротвердості) та оцінювали по показнику пластичності - відновленої мікротвердості Н. Вивчення адгезії металевих сплавів до композиційної кераміки проводили по відомому методу "лежачої" краплі з наступним аналізом складу зони взаємодії. Трибологічні характеристики (коефіцієнт тертя f і інтенсивність зношування I, мкм/км) досліджували на машині тертя МТ-68 ІПМ НАНУ за схемою вал-вкладка при коефіцієнті взаємного перекриття, близькому нулю, у режимі сухого тертя в контакті з термообробленою сталлю 65Г (HRC 58...62) у діапазоні швидкостей ковзання 5-15 м/с і питомих навантаженнях Р_уд=2-2,56 МПа. Кінетику масопереноса при ЕІЛ вивчали гравіметричним методом з точністю 10^-4 м, вимірюючи питомий (k) та сумарний ( ) приріст ваги катода і питому (a) та сумарну ерозію () анода через щохвилини обробки 1 см² поверхні.

Третій розділ присвячений дослідженню складу, структури і трибологічних властивостей ЕІЛ-покриттів, отриманих із використанням композиційної кераміки AlN-TiВ₂ (1:1). Проведено якісний термодинамічний аналіз хімічних процесів при ЕІЛ Ni-Cr сплаву матеріалом AlN-TiВ₂ (1:1) до температур 1800 К з використанням програми АСТРА, який в цілому погодиться з результатами РФА. Аналіз складу парогазової фази призводить до висновку, що фазові перетворення протікають не в плазмовому струмені, а переважно на робочій поверхні електродів.

Вивчено мікроструктуру ЕІЛ-покриттів на жароміцному нікелевому сплаві ЭП-202 та сталі 45. Участь рідкої фази призводить в обох випадках до утворення на поверхні глобул майже сферичної форми розміром до декількох десятків мкм. Глобули представляють ділянки тонкодисперсного спеченного шару часток із продуктів електроерозії електрода, що займає ~35% площі поверхні. Розмір часток у глобулі 1-2 мкм. Відповідно до даних РФА та МРСА, у процесі ЕІЛ Ni-Cr сплаву і сталі 45 матеріалом AlN-TiВ₂ нітрид алюмінію частково окислюється з утворенням Al₂O₃, який локалізується переважно в глобулах. Диборид титана здебільшого розподілений на міжглобульній поверхні в диспергірованому стані. Причиною такого розходження в розподілі AlN і TiB₂ на поверхні може бути низький контактний кут змочування диборида титана металами Fe і Ni (И=39^о і 24^о, відповідно) і відсутність змочуваності ними AlN. Це обумовлює значно більш інтенсивний конвективний масоперенос TiВ₂ у розплав, при якому процес його окислювання на поверхні не встигає завершитися, на відміну від AlN.

Розподіл елементів у структурних складових спеченого шару глобули відрізняється від такого матеріалу електрода високим вмістом кисню і накладенням концентраційних максимумів Ti, Al і O за рахунок міжфазної взаємодії і високотемпературного окислення в процесі ЕІЛ. Це підтверджує участь кисню у формуванні покриття та вказує на можливість існування обмежених твердих розчинів Al₂O₃-TiO₂ та -тіаліту Al₂TiO₅. При цьому кисень у легованому шарі знаходиться переважно в складі глобули. Масоперенос матеріалу підложки в глобули з утворенням у них Ni-Cr та Fe-Ti - сплавів при ЕІЛ сплаву ЭП202 і сталі 45, відповідно, свідчить про те, що при відсутності металевої зв'язки в матеріалі електрода її роль може відіграти метал підложки за рахунок його масопереноса в глобулу в результаті мікрометалургійних процесів у мікрованні розплаву.

Для порівняння вивчена структура покриттів, одержуваних при лазерній газопорошковій наплавці матеріалу AlN-Ti₂ на сталь 40Х в середовищі Ar. Встановлено формування легованого шару товщиною до 1 мм, армованого твердофазними включеннями майже сферичної форми у виді глобул розміром до декількох десятків мкм. Спільність у структурі електроіскрових і лазерних покриттів, що виявляється у виникненні глобул з тонкодисперсного спеченного композита, пояснюється участю рідкої фази у формуванні покриттів і мікропроцесами спікання в умовах термомеханічного впливу концентрованих потоків енергії. За даними МРСА, розподіл елементів у глобулі лазерного покриття, а також її мікротвердість практично збігаються з такими вихідного електрода через відсутність окислювання.

Показано, що ЕІЛ конструкційних сплавів (сталі Р18, 45, сплав WC-6%Co) матеріалом AlN-TiВ₂ приводить до істотного підвищення рівня їх трибологічних характеристик в умовах сухого тертя, що наближається до такого керамічного електроду: значення коефіцієнта тертя f0,02 і інтенсивності зношування I0,5 мкм/км складають для електрода, відповідно, 0,24 і 7, для сталі 45 з покриттям - 0,15 і 13,1 (у режимі тертя v=14 м/с і Р=2МПа). У рамках концепції утворення вторинних структур у процесі трибоокислення цей результат пояснюється формуванням екрануючих вторинних плівок, які містять тверді розчини Al₂O₃-TiО₂, що адгезійно міцно зв'язані з матеріалом електрода/покриття і практично не взаємодіють зі сталевим контртілом. Тверді розчини оксидів утворюються безпосередньо в процесі ЕІЛ (переважно в глобулах) та відіграють роль твердого мастила в умовах тертя ковзання. Найбільший ефект у зниженні величин f та I отримано при ЕІЛ сталі 45, що особливо важливо для проблеми заміни складнолегованих сталей більш дешевими. Наявність в усіх випадках зменшення коефіцієнта тертя з ростом швидкості ковзання (при незначному підвищенні зносу) підтверджує утворення вторинних плівок. Показано, що введення металевої зв'язки на основі Ni-Cr у матеріал електрода AlN-TiВ₂ приводить при великих швидкостях ковзання до зниження величини f електрода на 60%, тоді як коефіцієнт тертя покриття при ЕІЛ електродами зі зв'язкою і без її практично однаковий.

Це служить додатковим підтвердженням участі металевого сплаву підложки у формуванні вторинних плівок у процесі трибоокислення. Проведено зіставлення зносостійкості розробленого покриття AlN-TiВ₂ з аналогом TiВ₂-FeCr. Покриття-аналог при підвищених швидкостях ковзання (10 м/с) випробує катастрофічний знос і практично є непрацездатним.

В четвертому розділі досліджено ЕІЛ титанового сплаву і сталей (45, 40Х) композиційним матеріалом AlN-ZrВ₂-ZrSi₂, вивчена кінетика масопереносу, склад, структура, трибологічні, корозійні властивості покриттів і запропонована модель формування керамічного покриття.

Отримано дані по змочуванню сталлю 45 електродного матеріалу AlN-ZrВ₂-ZrSi_2. Показано наявність інтенсивної адгезійної взаємодії заліза з дисиліцидом цирконію, що знаходиться в складі твердого розчину ZrВ₂-ZrSi₂, яка підтверджує конвективний масоперенос переважно боридної компоненти в розплав при ЕІЛ. Розподіл елементів у поперечному розрізі глобули на сплаві ВТ6 свідчить, що Ti знаходиться у внутрішньому шарі, який примикає до підложки, тоді як зовнішній шар являє собою кераміку на основі Al₂O₃ і твердого розчину ZrВ₂-ZrSi₂. Градієнтна структура глобули підтверджується зменшенням мікротвердості по глибині керамічного шару від 22 ГПа до ~5 ГПа в напрямку до основи. Аналіз спектрів МРСА поверхні глобули і її поперечного розрізу вказує на можливість існування твердих розчинів Al₂O₃-SiО₂, Al₂O₃-TiО₂, Al₂O₃-Fe₂O₃ і відповідних сполук муліту, -тіаліту й алюмінату заліза.

На основі результатів досліджень (розділи 3 і 4) запропонована модель формування керамічного ЕІЛ-покриття. Найбільш активна фізико-хімічна взаємодія має місце в мікрованні розплаву. Тому ведуча роль у формуванні покриття належить змочуванню продуктів електроерозії електрода матеріалом підложки. Боридна компонента Ti(Zr)B₂, адгезійно-активно взаємодіюча з металом основи, захоплюється конвективними потоками, не встигаючи цілком окислитися, і в основному модифікує поверхню металевого сплаву. За формування керамічної глобули відповідальна нитридна компонента AlN, що не змочується матеріалом підложки, тому слабко утягується в конвективні потоки розплаву, проходячи стадію часткового окислювання. Таким чином, ЕІЛ-покриття має дискретну структуру, у якій глобули тонкодисперсної кераміки на основі Al₂O₃ із градієнтною структурою армують поверхню, модифіковану переважно боридною компонентою.

Показано вплив матеріалу підложки на параметри масопереноса і трибологічні характеристики ЕІЛ-покриттів. Коефіцієнт масопереноса (К) і суцільність покриттів (С) зростають, а тертя і знос зменшуються у ряді підложок сталь45-сталь 40Х-сплав ВТ6, що пояснюється збільшенням у цьому напрямку змочуваності металевим сплавом підложки легуючого композита. Трибологічна поведінка покриттів обговорюється з погляду екрануючих вторинних плівок твердих розчинів оксидів Al₂O₃-SiО₂, Fe₂O₃-Al₂O₃, Al₂O₃-TiО₂, що утворюються в процесі як формування покриття, так і трибоокислення. На прикладі ЕІЛ сталі 45 та композиційного електролітичного покриття КЕП (Ni-B)/ст.45 уперше показана можливість підвищення зносостійкості поверхні шляхом пошарового ЕІЛ з використанням на одному з етапів ЕІЛ інтерметаліду TiAl, відповідального за утворення на поверхні твердих розчинів Al₂O₃-TiО₂.

При пошаровому ЕІЛ у поперечному шарі КЕП (Ni-B) формується градієнтна структура, у якій основу зовнішнього шару (товщиною h10 мкм) складають, очевидно, борид/оксид цирконію і циркон з домішкою TiAl, внутрішній шар (h7-10 мкм) представляє суміш фаз TiAl і Ni. Тугоплавкі фази обумовлюють високу твердість поверхні 22 ГПа, а інтерметалід TiAl приводить до утворення в процесі трибоокислення -тіаліту, що пояснює підвищення зносостійкості. Мікротвердість по глибині перехідної зони монотонно знижується, забезпечуючи адгезійну міцність легованого шару.

Встановлено механізми підвищення стійкості сталі 40Х до високотемпературної корозії на повітрі до 700⁰С та анодного окислювання в 3% - розчині NaCl при ЕІЛ. На підставі кількісного МРСА, металографічного і електронномікроскопічного вивчення поверхні до і після окислювання показано, що головним фактором, який сповільнює корозійний процес, є утворення в окалині на міжглобульної поверхні твердого розчину Fe₂O₃-Al₂O₃-Cr₂O₃. Для вихідної сталі 40Х відшарування окалини спостерігається через 100 год. відпалу при 600^оС, тоді як зразок з покриттям при цій температурі має значно менший приріст маси без ознак відшарування.

В п'ятому розділі встановлені закономірності масопереносу, склад, структура, трибологічні і корозійні властивості ЕІЛ-покриттів систем Ti-Al і TiN-AlN з різним співвідношенням компонентів (на сталях і сплаві ВТ6), а також вплив на ці параметри частоти імпульсів струму.

Залежності коефіцієнта масопереноса К від співвідношення компонентів у матеріалі електрода і від матеріалу підложки обговорені з обліком даних РФА і МРСА з погляду змочуваності металевим сплавом підложки легуючих компонентів. При ЕІЛ сплаву ВТ6 композитами TiN-AlN максимальна величина К відповідає складу з найбільшим змістом TiN унаслідок його високої змочуваності титаном. Основою покриття на сталі 45 є фаза FeAl₂O₄. У цьому випадку максимальній величині К відповідає склад електрода з найбільшим змістом AlN, відповідального за утворення в покритті алюмінату заліза.

Встановлено, що структурою керамічного покриття і його властивостями можна керувати зміною такого параметра термомеханічного впливу іскрового розряду, як частота імпульсів струму . На прикладі ЕІЛ сталі 40Х матеріалами системи Ti-Al-N показано, що навіть у вузькому діапазоні частот =1200-1600 Гц із ростом поверхня збагачується інтерметалідними фазами на основі Fe з одночасним зменшенням коефіцієнта масопереносу, шорсткості поверхні і розміру зерна. Тенденція зниження мікромеханічних характеристик покриття може бути зв'язана зі збільшенням як відносини Ti/Al у покритті за рахунок селективности електроерозії, так і змісту Fe унаслідок його масопереносу з основи.

У "нітридному" та "інтерметалідному" покриттях із ростом кількості Al-вмістної фази в матеріалі електрода збільшується коефіцієнт масопереносу, а також кількість зносостійкої фази Al₂O₃ і твердих розчинів на її основі. Це приводить до зниження зносу в "нітридних" покриттях, тоді як у "інтерметалідних" превалює негативний вплив адгезійноактивного Al, відповідального за збільшення зносу в цьому ж напрямку.

Найкращими трибологічними параметрами відзначаються електродні матеріали TiN-AlN через відсутність на їх поверхні адгезійно-активних ділянок металевого сплаву, як це має місце в ЕІЛ-покриттях і електродах-інтерметалідах Ti-Al.

Головною причиною близькості трибологічних параметрів "нітридного" та "інтерметалидного" покриттів при різних значеннях , є їх близький фазовий склад, що визначає склад вторинних шарів, що формуються на поверхні в процесі трибоокислення.

Наявність у складі обох покриттів інтерметалідів та алюмінату заліза, а також існування на їх поверхні твердих розчинів Al₂O₃-TiО₂, Fe₂O₃-Al₂O₃ дає підставу припустити, що вторинні плівки для обох покриттів при великих навантажувально-швидкістних параметрах будуть близькі по складу. Становлять інтерес подальші дослідження в більш широкому діапазоні зміни з метою установити можливість використання частотного фактору, як інструменту, що контролює властивості ЕІЛ-покриттів.

В шостому розділі дані практичні рекомендації із застосування розроблених покриттів.

Таблиця 2. Вплив частоти імпульсів струму на властивості ЕІЛ-покриттів на сталі 40Х

У першому підрозділі показана можливість підвищення в 7,5 разів величини відносного рівномірного подовження Е_од (при температурі 1150^оС) молібденового сплаву ЦМ-10, використовуваного як обшивання вузлів апаратів аерокосмічної техніці. Ефект досягається при пошаровому ЕІЛ із застосуванням нових електродів на основі AlN та дісиліциду MoSi₂ (на другому етапі ЕІЛ). Причиною є утворення боридів і боросиліцидів MeВ₂, (Me, Mo)B₂, (Me, Si)B₂ (Me - Ti, Zr) у глобулах легованого шару, що мають градієнтну структуру і твердість ~26 ГПа.

В другому підрозділі показана можливість використання ЕІЛ-покриттів в умовах вакууму. Утворення твердих розчинів оксидів як в об`ємі, так і на поверхні покриттів у процесі їхнього формування важливо з трибологічної точки зору для експлуатації в умовах, де відсутнє трибоокислення.

У третьому підрозділі представлені результати іспитів мікромеханічних властивостей магнетронних покриттів, одержуваних розпиленням мішеней AlN+50TiCrB₂, що були проведені разом з Державним підприємством НДІ “Оріон”. На основі вивчення мікроструктури, складу, твердості і тріщиностійкості магнетронних покриттів на сапфірі й арсеніді галію і впливу на них відпалу на повітрі до 1000^оС було показано, що покриття є ультрадисперними, надтвердими (Н=30 ГПа), термостабільними до температур 900^оС, мають досить високий коефіцієнт тріщиностійкості (К_1з=3,3-4,7 МН/м^3/2) і можуть бути рекомендовані для зміцнення що ріже інструмента.

На заводі 410 ГА пройшли випробування детонаційні покриття на сталі 30ХГСНА, отримані з використанням композиційного порошку AlN-TiВ₂ (1:1). Показано можливість підвищення зносостійкості сталі вдвічі в порівнянні з покриттям WC-15%Co. На заводі “Херсонські комбайни” випробувані токарські різці з твердого сплаву ВК8-К30 з ЕІЛ-покриттями з матеріалу AlN-TiВ₂. Ресурс роботи різців збільшується на 20%.

На підставі результатів досліджень, отриманих у розділі 4, розроблені покриття можуть бути рекомндовані для нанесення на деталі із сталі 40Х для підвищення їх службових характеристик.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ПРАЦЬ, ЩО ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Подчерняева И.А., Панасюк А.Д., Тепленко М.А., Подольский В.И. Защитные покрытия на жаропрочных никелевых сплавах (обзор)// Порошковая металлургия. -2000.-№ 9/10.-С. 12-27.

2. Подчерняева И.А., Панасюк А.Д., Каташинский В.П., Тепленко М.А. Формирование, структура и свойства покрытий на основе TiB₂-AlN, полученных электроискровым и лазерным методами// Порошковая металлургия. - 2000. - №11/12.- С. 39-46.

3. Подчерняева И.А., Лавренко В.А., Тепленко М.А., Швец В.А., Фролов А.А. Формирование коррозионностойкого слоя на низколегированной стали при светотермической обработке композиционным материалом на основе Si₃N₄-Al₂O₃// Порошковая металлургия. - 2001. - №1/2. - С. 58-64.

4. Тепленко М.А. Массоперенос при электроискровом легировании (ЭИЛ) конструкционных сплавов композитом AlN-ZrB₂// Электрические контакты и электроды. Сб. науч. трудов. - Киев: ИПМ НАНУ. - 2001. - С. 137-143.

5. Panasyuk A.D., Podchernyaeva I.A., Andrievsky R.A., Teplenko M.A., Katashinsky V.P., Timofeeva I.I. Structure and properties of electric-spark, laser and magnetron coatings using AlN-TiB₂/ZrB₂ composite materials//Functional materials.-v.8.-1.-2001-Р. 129-134.

6. Подчерняева И.А., Панасюк А.Д., Лавренко В.А., Андриевский Р.А., Тепленко М.А. Структура и свойства композиционных электроискрових, лазерных и магнетронных покрытий из материала AlN-TiB₂// Порошковая металлургия.-2001.-№9/10-С. 69-78.

7. Panasyuk A.D., Podchernyaeva I.A., Andrievsky R.A., Teplenko M.A., Kalinnikov G.V., Isaeva L.P. Formation of fine-dispersion structures by electric-spark, laser and magnetron coating with AlN-TiB₂/ZrB₂ composite materials// Functional Gradient Materials and Surface Layers Prepared by Fine Particles Technology. - 2001. - Р. 111-118.

8. Podchernyaeva I.A., Panasyuk A.D., Teplenko M.A. Formation of fine-dispersion structures of wear- and corrosion-resistant coatings using AlN-TiB₂/ZrB₂ composites// Key Engineering Materials. - 2002. - Vols. 206-213. - Р. 499-502.

9. Тепленко М.А., Подчерняева И.А., Панасюк А.Д., Каташинский В.П., Юга А.И. Структура и износостойкость покрытий на титановом сплаве и сталях, полученных при электроискровом легировании материалом AlN-ZrB₂// Порошковая металлургия. - 2002. - №3/4. - С. 48-57

10. Подчерняева И.А., Панасюк А.Д., Тепленко М.А., Мосина Т.В., Костенко А.Д., Смирнов В.П. Трибологические свойства тонкодисперсных покрытий при электроискровом легировании материалами системы Ti-Al-N// Порошковая металлургия.-2002.-№11-12.-С.49-60.

Тепленко М.О. Структуроутворення композиційних градієнтних покриттів з підвищеною зносо - та корозійною стійкістю при електроіскровому масопереносі кераміки системи Al-Ti(Zr)-N-B - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01-матеріалознавство.-Інститут проблем матеріалознавства ім. И.Н. Францевича НАН України, Київ, 2003.

Мета роботи - створення керамічних покриттів з підвищеною зносо- та корозійною стійкістю на металевих сплавах за рахунок формування градієнтної структури при електроіскровому масопереносі електродних матеріалів нового покоління систем AlN-Ti(Zr)B₂ та AlN-TiN без металевої зв`язки. У роботі уперше встановлені особливості структуроутворення та фазових перетворень при електроіскровому масопереносі зазначених матеріалів, обумовлені різної змочуваністю легуючих компонентів матеріалом підложки і полягають у формуванні градієнтної по металу основи структури керамічних глобул на основі Al₂O₃, які армують модифіковану міжглобульну поверхню на основі металевого сплаву підложки. Вивчено стійкість ЕІЛ-покриттів до високотемпературної та електролітичної корозії в 3% розчині NaCl. Показано, що корозія визначається міжглобульною поверхнею за рахунок утворення в складі її окалини твердих розчинів Fe₂O₃-Al₂O₃-Cr₂O₃. Уперше проведені системні дослідження особливостей трибологічної поведінки ЕІЛ-покриттів в умовах сухого тертя ковзання в залежності від складу електрода, матеріалу підложки, режимів тертя і частоти імпульсів струму іскрового розряду. Результати обговорені в рамках концепції формування вторинних структур у процесі трибоокислення. Встановлено, що розроблені ЕІЛ-покриття в умовах сухого тертя при підвищених навантажувально-швидкісних параметрах перевершують своїх найближчих аналогів, представлених ЕІЛ-покриттями на основі TiВ₂, TiN, ZrN, TiC з металевою зв'язкою (Mo, Fe, CrNi): коефіцієнт тертя знижується від 0,21-0,38 до 0,15-0,17, знос - у 3-4 рази. Показано можливість регулювати зносостійкістю покриттів шляхом пошарового ЕІЛ за рахунок зміни складу вторинних структур у процесі трибоокислення.

Ключові слова: покриття, композиційна кераміка, електроіскрове легування, трибологічні параметри, корозійна стійкість, фазовий склад і структура.

Тепленко М.А. Структурообразование композиционных градиентных покрытий с повышенной износо - и коррозионной стойкостью при электроискровом массопереносе керамики системы Al-Ti(Zr)-N-B -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.01-Материаловедение.-Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины, Киев, 2003.

Цель работы - создание керамических покрытий с повышенной износо- и коррозионной стойкостью на металлических сплавах за счет формирования градиентной структуры при электроискровом массопереносе электродных материалов нового поколения систем AlN-Ti(Zr)B₂ и AlN-TiN без металлического связующего. В работе впервые установлены особенности структурообразования и фазовых превращений при электроискровом массопереносе указанных материалов, обусловленные разной смачиваемостью легирующих компонентов материалом под-ложки и заключающиеся в формировании градиентной по металлу основы структуры керамичес-ких глобул на основе Al₂O₃, армирующих модифицированную межглобульную поверхность на основе металлического сплава подложки. Изучена стойкость ЭИЛ-покрытий к высокотемпературной и электролитической коррозии в 3% растворе NaCl. Показано, что коррозия определяется межглобульной поверхностью за счет образования в составе ее окалины твердых растворов Fe₂O₃-Al₂O₃-Cr₂O₃. Впервые проведены системные исследования особенностей трибологического поведения ЭИЛ-покрытий в условиях сухого трения скольжения в зависимости от состава электрода, материала подложки, режимов трения и частоты импульсов тока искрового разряда. Показано, что даже в узком диапазоне частот 1200-1600 Гц с ростом поверхность обогащается интерметаллидными фазами на основе Fe с одновременным уменьшением коэффициента массопереноса, шероховатости поверхности и размера зерна. Тенденция снижения микромеханических характеристик покрытия объясняется увеличением как отношения Ti/Al в покрытии, так и содержания Fe вследствие его массопереноса из основы. Результаты трибологических исследований обсуждены в рамках концепции формирования вторичных структур в процессе трибоокисления. Установлено, что разработанные ЭИЛ-покрытия в условиях сухого трения при повышенных нагрузочно-скоростных параметрах превосходят своих ближайших аналогов, представленных ЭИЛ-покрытиями на основе TiB₂, TiN, ZrN, TiC с металлической связкой (Mo, Fe, CrNi): коэффициент трения снижается от 0,21-0,38 до 0,15-0,17, износ - в 3-4 раза. При повышенных скоростях скольжения (10 м/с) покрытия-аналоги неработоспособны. Это объясняется формированием в разработанных покрытиях градиентной структуры материала глобулы, во внешнем слое которой концентрация металлического сплава подложки минимальна или равна нулю. Показана возможность регулировать износостойкостью покрытий путем послойного ЭИЛ за счет изменения состава вторичных структур в процессе трибоокисления.