Электроискровое осаждение твердых, износостойких и антифрикционных покрытий на подложки из сплава γ-TiAl в контролируемой газовой среде

Замулаева Е.И., Купцов К.А., Петржик М.И., Муканов С.К., Логинов П.А., Левашов Е.А.

Abstract

УДК 621.9.048

Изучено влияние среды осаждения Аr, C₂H₂, N₂ на структуру, механические и трибологические свойства покрытий, полученных по технологии импульсной электроискровой обработки интерметаллидного сплава 4822 циркониевым электродом. В среде Ar образуется сплошное однородное покрытие на основе твердого раствора β-Zr с низким модулем упругости 83 ГПа, твердостью 6,2 ГПа и толщиной ~ 50 мкм. В среде C₂H₄ формируется покрытие с матрицей β-Zr, в которой распределены зерна карбидной фазы (Zr, Ti)C и фазы Лавеса h-Zr₂Al, характеризующееся твердостью 10,6 ГПа и модулем Юнга 144 ГПа. В среде N₂ образуется двухслойное покрытие на основе зерен (Ti, Zr)N с матрицей TiAl во внутреннем и TiAl₃ в верхнем ее слое покрытия. Доля мелких зерен (Ti, Zr)N на глубине до 5–7 мкм от поверхности больше и плотность их распределения выше, чем в глубине покрытия. Покрытие обладает низкими значениями износа и коэффициента трения (0,12), твердостью 14,6 ГПа, модулем Юнга 240 ГПа. Толщина покрытий, осажденных в средах C₂H₄ и N₂, составляет ~ 25–35 мкм.

Ключевые слова: электроискровое осаждение, газовая среда, сплав γ-TiAl; Zr электрод, механические и трибологические свойства.

The development of hard, wear-resistant and anti-friction Ti-Zr-Al-based coatings via electrospark for the protection of Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy using a Zr electrode in controlled gaseous environments was carried out. In the Ar atmosphere, a 50 µm thick coating based on a β-Zr solid solution with a low Young's modulus (E = 83 GPa) and hardness (H = 6.2 GPa) values was formed. In C₂H₄, a coating with a β-Zrss matrix, in which (Zr, Ti)C grains (20–400 nm) of the carbide phase and the Laves phase h-Zr₂Al are uniformly distributed, was formed, characterized by moderate hardness (H = 10.6 GPa) and Young's modulus (E = 144 GPa) values. In the N₂ atmosphere, a bilayer coating based on (Ti, Zr)N grains with a TiAl matrix in the lower and TiAl₃ in the upper layer of the coating was formed. The upper layer is characterized by a higher content of (Ti, Zr)N grains, with the grain size being smaller than in the bottom layer. The coating had high wear resistance, low friction coefficient (0.12), and high hardness (H = 14.6 GPa) and Young's modulus (E = 240 GPa). The thickness of the coatings deposited in C₂H₄ and N₂ atmospheres was 25–35 μm.

Keywords: electrospark deposition; gas environment, TiAl alloy, Zr electrode, tribological properties, mechanical properties, Zr-Ti-Al-based coatings.

Download full-text PDF. 80 downloads

Menu

Vol. 60 (2024), Issue 4, p. 1-13

Электроискровое осаждение твердых, износостойких и антифрикционных покрытий на подложки из сплава γ-TiAl в контролируемой газовой среде

Abstract