Научные основы формирования многофункциональных композиционных покрытий с термоупругими фазовыми превращениями

В современном мире в условиях острой конкуренции как на российском, так и мировом рынках к изделиям предъявляются повышенные требования: по структуре металла, его химическому составу, механическим свойствам, геометрическим размерам, наличию дефектов с учетом качества, срокам изготовления и стоимости изделий. В этих условиях, учитывая решающую роль композиционных покрытий в накоплении повреждений и разрушении, повышение эксплуатационных характеристик, увеличение надежности и ресурса могут быть успешно решены на финишном этапе обработки на основе технологий, базирующихся на принципах послойного синтеза с использованием комбинированных, функционально-ориентированных макро-, микро- и нанотехнологий. Широкое распространение в разных отраслях промышленности получили материалы с поверхностным градиентом свойств. Их отличие от конструкционных композиционных материалов состоит в том, что практически вся композиция сосредоточена в поверхностных слоях. Существующие материалы с многослойными композиционными покрытиями хорошо зарекомендовали себя в ряде технических применений, в частности в упрочнении металлорежущего инструмента. Однако большая часть изделий, работающих в условиях многофакторных воздействий (силовых, температурных, эксплуатационных), требует новых подходов для обеспечения прочностной надежности. Перспективным направлением при реализации технологий формирования композиционных покрытий методом послойного синтеза является функционализация изделий с использованием материалов с ТУФП, связанная с их исключительно широкими функционально-механическими возможностями: уникальными эффектами термомеханической памяти, высокими прочностными и демпфирующими свойствами, термомеханической надежностью и долговечностью, износо- и коррозионной стойкостью. Исследования, выполненные рядом отечественных и зарубежных научных коллективов, показали, что проблемы повышения надежности и ресурса изделий в условиях многофакторных воздействий могут быть решены за счет создания интеллектуального композиционного покрытия из материала с ТУФП. В работе приоритет отдан разработке комплексной технологии формирования многофункциональных композиционных покрытий сталь – соединительный слой – функциональные слои из материалов с ТУФП, реализуемой в условиях высокоэнергетических воздействий, включающей подготовку поверхности, диспергирование и МА наносимого многокомпонентного материала с ТУФП, ВГН адгезионного, функциональных, упрочняющих и защитных слоев в определенной последовательности в едином или раздельном технологическом цикле, термомеханическую обработку, осуществляемую на запатентованном оборудовании. Перспективность и актуальность использования комплексных методов для формирования композиционных покрытий из многокомпонентных материалов с ТУФП определяется: значительным повышением механических свойств, характерным для ряда материалов с ТУФП; экономией дефицитных и дорогостоящих легирующих элементов (Ti, Ni, Zr, Co, Mo, V, Nb, Hf, Ta), являющихся составляющими многокомпонентных сплавов с ТУФП; возможностью создания покрытий, обладающих сверхэластичностью, обеспечивающей повышение надежности и увеличение жизненного цикла изделий за счет торможения или блокирования распространяющихся трещин. Поэтому разработка научно обоснованных технологий формирования многофункциональных композиционных покрытий из материалов с ТУФП, обеспечивающих повышение надежности и ресурса изделий, является актуальной задачей.