Выявление закономерностей влияния многократного воздействия релятивистских пучков электронов на структуру, твердость и износостойкость материалов с покрытиями, упрочненными керамическими частицами тугоплавких металлов

В данной работе, используя метод вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошковых смесей самофлюсующегося никелевого сплава, ниобия и аморфного бора, были сформированы материалы с защитными покрытиями повышенной толщины (1,5 мм и более). Авторами научно-исследовательского проекта были выбраны параметры процесса наплавки и последующей термической обработки, обеспечивающей формирование качественных бездефектных слоев на стальных заготовках. Установлена последовательность выделения упрочняющих фаз в процессе кристаллизации защитных слоев системы «Ni-Cr-Si-B-сплав + Nb +B». Выявлено, что карбид ниобия NbС выступает в роли центров кристаллизации, а диборид ниобия NbB2 выделяется в форме полиэдрической оболочки по внешним краям карбида ниобия NbC. Оценено влияние данных двухфазных частиц на твердость и износостойкость разработанных материалов. Наплавленные слои обладают повышенной твердостью (до 950 HV), стойки к абразивному изнашиванию. Методом компьютерной томографии в наплавленных слоях были обнаружены сплавленные агрегаты частиц «NbC-NbB2», размер которых достигал 500 мкм. С целью устранения обнаруженных агрегатов была проведена термическая обработка двумя способами: оплавление электронным лучом, выведенным в воздушную атмосферу, и в печной камере. Детально исследованы структурные особенности, фазовый состав и комплекс свойств (механических, защитных) материалов после двух типов термической обработки. Так, установлено, что уровень микротвердости после термической обработки электронным лучом и в печной камере несколько снижается (в среднем, до 500 HV), однако уровень износостойкости в условиях абразивного изнашивания остается на прежнем уровне (в 2 раза выше по сравнению с Ni-Cr-Si-B-покрытием, нанесенным методом плазменного напыления). Испытания на растяжение и ударный изгиб показали, что материалы могут работать в условиях статического и динамического воздействия. На основании проведенных исследований даны рекомендации по выбору рациональных параметров наплавки и последующей термической обработки защитных покрытий на стальных деталях, работающих в условиях абразивного воздействия.