Отчет о научно-исследовательской работе Получение защитных гетерофазных покрытий методами импульсной плазменной и электроискровой обработки (промежуточный, 1 этап)

Показана перспективность создания жаро- и износостойких покрытий на основе силицидов и боридов переходных металлов, объёмных материалов и покрытий, в том числе содержащих МАХ- и МАВ-фазы. Проведён научно-обоснованный выбор составов разрабатываемых материалов. Методом СВС получены образцы гетерофазных порошков и заготовок в системе MeSiB (Me: Zr, Hf, Mo). Изучено влияние начальной температуры и состава реакционной смеси на характеристики горения. Исследованы состав, структура и свойства продуктов синтеза. Сочетанием методов СВС и ГП получены электроды и мишени из сплавов ZrSi2-MoSi2-ZrB2, HfSi2-MoSi2-HfB2, обладающих стойкостью к термоциклированию в процессах ЭИО и ВИМР. Плотность электродов составляла 5,5 и 6,4 г/см3, пористость от 1,4 % до 2,5 %, H до 12 ГПа, теплопроводность до 65 Вт/(м∙К), удельное электросопротивление 106 Ом∙см. При проведении ЭИО в сочетании с высокомощным магнетронным распылением (ВИМР) на подложках Nb, Mo, Cr получены двухслойные покрытия из электродов ZrMoSiB и HfMoSiB. Верхний ВИМР слой позволил залечить трещины и дефекты подслоя, в результате чего двухслойные покрытия превзошли однослойные в 1,8 раза по окислительной стойкости при 1000 °С. Методом закалки расплава получены электроды околоэвтектического состава Al-6Ca-0,7Si-1,5Y, которые были использованы при осаждении покрытий на Nb при варьировании параметров импульсных разрядов. Найден оптимальный низкочастотный режим ЭИО, позволивший получить бездефектное покрытие толщиной 75 мкм на основе твердого раствора Al с равномерным распределением зёрен Nb2(CaAl20). Магнетронным распылением мишеней ZrSi2-MoSi2-ZrB2 и HfSi2-MoSi2-HfB2 на режимах HIPIMS, DCMS получены покрытия на подложках Nb, Mo, Cr, Si и Al2O3. Переход от режима DCMS к HIPIMS для покрытий ZrSiMoB позволил получить высокие значения H = 14 ГПа, E = 210 ГПа, W = 42 %.