Исследование и разработка порошковых катодных материалов Al-Cr, Al-Cr-Si для ионно-плазменного синтеза износостойких покрытий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Коржова, Виктория Викторовна

• Коржова, Виктория Викторовна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Коржова, Виктория Викторовна

Введение

1. Обзор литературы

1.1. Порошковые технологии получения материалов

1.1.1. Традиционные технологии порошковой металлургии

1.1.2. Горячая деформационная обработка порошковых материалов

1.1.3. Технологии на основе СВС

1.1.4. Технологии получения многокомпонентных катодных материалов

1.2. Многокомпонентные ионно-плазменные покрытия

1.2.1. Физико-механические свойства износостойких покрытий

1.2.2. Основные методы нанесения износостойких покрытий

1.2.3. Свойства многокомпонентных покрытий

2. Постановка задачи. Материалы, методы и оборудование

2.1. Постановка задачи

2.2. Применяемые порошки и порошковые объекты исследования

2.3. Приборы и методы исследования порошковых материалов и покрытий

2.4. Оборудование и методы нанесения покрытий

3. Формирование структуры и объемные изменения при спекании порошковых композиций системы А1-Сг-8ьТ1

3.1. Композиции состава А170Сгз0

3.1.1. Порошковые смеси (СВС-интерметаллид + металл)

3.1.2. Объемные изменения при спекании СВС - порошков

3.1.3. Фазовый состав

3.1.4. Микроструктура и элементный состав

3.2. Трехкомпонентные системы А1-Сг-81 (ТГ)

3.2.1. Фазовый состав

3.2.2. Микроструктура и элементный состав

3.3. Заключение по разделу 3

4. Структура и свойства порошковых композиций А1-Сг и А1-Сг-

Si, подвергнутых термосиловой обработке

4.1. Окисление и структурные превращения в порошковых прессовках

на основе алюминия при нагреве на воздухе

4.1.1. Прессовки из смесей алюминий - хром

4.1.2. Прессовки из алюминиевого порошка

4.1.3. Прессовки из смесей алюминий - хром - кремний

4.2. Влияние температуры на структурные превращения в порошковых композитах

4.2.1. Прессовки состава А170Сгз0

4.2.2. Прессовки состава Al65Cr25Siio

4.3. Структура, прочность и разрушение порошковых композитов

Al-Cr, Al-Cr-Si

4.3.1. Пористость и макроструктура

4.3.2. Микроструктура и фазовый состав

4.3.3. Твердость

4.3.4. Прочность и пластичность

4.3.5. Характер разрушения

4.4. Заключение по разделу 4

5. Опыт применения порошковых катодов алюминий - хром (кремний) в технологиях нанесения ионно-плазменных покрытий

5.1. Структурные превращения на рабочей поверхности катодов

А1 - Cr, А1 - Cr - Si под действием вакуумной дуги

5.1.1. Катод А170Сгз0

5.1.2. Катод Al65Cr25Si,о

5.1.3. Катод Al6oCr2oSi2o

5.2. Структура поверхностного слоя катода Al65Cr25Siio после магне-тронного распыления

5.3. Исследование покрытий, полученных вакуумно-дуговым испарением порошковых катодов Al-Cr, Al-Cr-Si в различных газовых сре-

дах

5.3.1. Микроструктура покрытий

5.3.2. Фазовый состав покрытий

5.3.3. Элементный состав покрытий

5.4. Заключение по разделу 5

Выводы

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка порошковых катодных материалов Al-Cr, Al-Cr-Si для ионно-плазменного синтеза износостойких покрытий»

ВВЕДЕНИЕ

• Актуальность проблемы

Современный уровень развития машиностроения характеризуется применением новых инструментальных материалов и технологий, позволяющих существенно повысить работоспособность режущего инструмента. Из большого многообразия методов повышения работоспособности режущих инструментов следует выделить методы нанесения износостойких покрытий, которые в последние годы находят все более широкое применение [1]. Использование металлорежущего инструмента с предварительно нанесенными тонкими (1—5 мкм) износостойкими покрытиями обеспечивает ряд важных преимуществ: повышение производительности обработки резанием на 20— 200%, увеличение срока службы инструмента до 1,5—10 раз при обработке конструкционных сталей, до 4 раз — при резании корозионностойких и жаропрочных сталей, в 1,5—2,5 раза — при обработке титановых и никелевых сплавов. Кроме того, достигается снижение расхода сложнопрофильного инструмента вследствие уменьшения количества его переточек [2].

Одним из первых пленочных покрытий на режущий инструмент использован нитрид титана, имеющий удачное сочетание высокой твердости с отсутствием схватывания с обрабатываемым материалом при трении. Однако, в настоящее время TIN - покрытия имеют ограниченное применение из-за низкой устойчивости к окислению при температурах выше 500°С, которые обычно достигаются в процессе резания. Другие покрытия из простых тугоплавких соединений также уже не отвечают современным требованиям, и почти полностью заменены многокомпонентными покрытиями, представляющими собой сложные нитриды, карбиды, бориды, а также еще более сложные комплексные соединения: карбонитриды, карбосилициды, боросидициды и т.д.

С начала 90-х годов прошлого века и по настоящее время наиболее широко применяются сложные нитриды Al-Ti и Al-Ti-Si в качестве покрытий на металлорежущий инструмент. Позднее на рынок вышел инструмент с покры-

тиями А1-Сг и А1-Сг-8ь Эти хромсодержащие сложные нитриды значительно превосходят другие нитриды, в том числе АШЫ и АП^Ы по стойкости к окислению при высоких температурах, что обеспечивает повышение ресурса работы инструмента с покрытиями.

Покрытия сложного элементного состава наносят из многокомпонентной плазмы, для получения которой можно использовать одновременное испарение нескольких катодов различного элементного состава (метод совмещенных пучков). Недостатки этого метода - конструктивно более сложное оборудование и пространственная неоднородность элементного состава плазмы, генерируемой из разных источников. Использование многокомпонентных катодов позволяет существенно упростить конструкцию оборудования для нанесения покрытий, повысить надежность его работы и однородность генерируемой плазмы.

В настоящее время используют многокомпонентные катоды трех типов: сплавные, мозаичные и композиционные. Для получения композиционных катодов широко используют порошковые технологии: самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), спекание и горячее прессование. Эти технологии позволяют получать самые разнообразные по составу многокомпонентные и многофазные материалы, которые трудно или невозможно получить другими методами.

На сегодняшний день основным методом получения порошковых композиционных катодов является СВС-компактирование. Этим методом сотрудники Московского института стали и сплавов (Е.А. Левашов, Д.В. Штан-ский и др.) получают мишени для магнетронного распыления сложных составов. Работы по получению катодов методом СВС-компактирования ведутся также в Самарском государственном техническом университете. Недостатком СВС метода является то, что он может быть реализован в ограниченном диапазоне концентраций компонентов мишеней, поскольку инициирование реакции горения возможно только при составах порошковых смесей, имеющих достаточную термичность. Кроме этого существенным недостат-

ком катодных материалов, получаемых методом СВС - компактирования, является высокий уровень внутренних напряжений, которые иногда приводят к самопроизвольному разрушению мишеней. Поэтому в настоящее время задача разработки способов изготовления многокомпонентных порошковых катодов альтернативных СВС является актуальной.

С учетом вышеизложенного основной целью работы является исследование структуры и свойств композитов, полученных твердофазным спеканием СВС - порошков и горячим уплотнением холоднопрессованных смесей из порошков алюминия, хрома, кремния, и разработка способов получения многокомпонентных порошковых катодов для ионно-плазменного нанесения покрытий.

В соответствии с этой целью были поставлены задачи:

1. Исследовать объемные изменения при вариации температуры и времени твердофазного спекания СВС - порошков системы А1-Сг(81,Т1).

2. Исследовать изменения массы, объема, структуры и фазового состава порошковых прессовок из смесей алюминия, хрома и кремния при нагреве на воздухе.

3. На основе результатов исследований отработать технологические режимы получения плотных катодных материалов из смесей элементарных порошков методом горячего уплотнения холоднопрессованных заготовок.

4. Исследовать структурные превращения в поверхностном слое порошковых композиционных катодов под действием вакуумной дуги и ионной бомбардировки.

5. Провести исследования и испытания покрытий, полученных вакуум-но-дуговым испарением экспериментальных катодов.

Научная новизна

1. Впервые исследованы объемные изменения и формирование структуры при твердофазном спекании СВС - порошков системы А1-Сг(81, Тл) и показана возможность получения плотных спеченных материалов с содержанием хрома до 30 ат.%.

2. Исследована структура и физико-механические свойства горячеуплотненных порошковых композитов А1-Сг(81) и установлена ведущая роль алюминиевой матрицы в обеспечении необходимой прочности и пластичности полученных катодных материалов

3. Исследованы структурные превращения при вакуумно-дуговом нагреве на рабочей поверхности катодов А1-Сг(81), изготовленных горячим уплотнением порошковых смесей из элементарных порошков. Установлено образование сплошного оплавленного слоя толщиной до 80 мкм на поверхности катодов при токах дуги более 90А.

• Практическая ценность

1. Отработаны режимы спекания интерметаллидных порошков А1-Сг(81,Т1), обеспечивающие получение катодных материалов с пористостью менее 10 %, что является достаточным для их использования в ионно-плазменных технологиях нанесения покрытий.

2. Разработан способ получения порошковых катодных материалов на основе алюминия методом горячего уплотнения холоднопрессованных заготовок из элементарных порошков. Подана заявка на патентование способа. Экспериментальные катоды, изготовленные по этому способу, прошли испытания на вакуумно-дуговом оборудовании предприятия «СКИФ-М» (г. Белгород). По результатам испытаний получен заказ на изготовление катодов А1-Сг и А1-Сг-81 в объеме годовой потребности предприятия для их использования при нанесении покрытий на металлорежущий инструмент (Приложение № 1).

3. Проведены испытания покрытий, полученных вакуумно-дуговым испарением в различных газовых средах экспериментальных катодов А1-Сг и А1-Сг-81 в условиях воздействия абразивных частиц, окислительной и химически агрессивной среды. По результатам испытаний рекомендовано использование разработанных катодов для нанесения износостойких покрытий на детали авиационных двигателей (Приложение № 2).

• Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Результаты исследования материалов, полученных спеканием СВС-порошков системы Al-Cr(Si,Ti), и разработанные на основе этих результатов режимы спекания, которые позволяют получить катодные материалы с плотностью достаточной для их практического применения.

2. Способ и технологические режимы изготовления горячеуплотненных катодных заготовок из смесей порошков алюминия, хрома и кремния.

3. Результаты исследования эффектов модификации поверхностного слоя горячеуплотненных катодов Al-Cr, Al-Cr-Si под действием вакуумной дуги и ионной бомбардировки, которые позволяют дать рекомендации по оптимизации процесса нанесения покрытий.

• Апробация работы и публикации

Основные результаты диссертации представлены и обсуждены на следующих научных мероприятиях:

■ 8-ая Международная научно-технической конференция «Инженерия поверхности и реновация изделий» (г. Ялта, май 2008 г.).

■ 9th International conference on modification of materials with particle beam and plasma flows (Tomsk, 2008).

■ Международные конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов (г. Томск, сентябрь 2009 г.; сентябрь 2011 г.).

■ V Международная научно-практической конференция «Новые материалы и технологии их получения» (Новочеркасск, ноябрь 2011г.)

■ 3rd International Congress on Radiation Physics and Chemistry of Condensed Matter, High Current Electronics and Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. (Tomsk, 2012)

■ 8-ой Международный симпозиум «Порошковая металлургия: инженерия поверхности, новые порошковые композиционные материалы, сварка» (Минск, апрель 2013г.)

■ Международная конференция «Иерархически организованные системы живой и неживой природы» (Томск, сентябрь 2013г.)

Результаты работы изложены в 18 публикациях, в том числе в 9 статьях в журналах, входящих в перечень ВАК.

Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается комплексным подходом к решению поставленных задач, использованием апробированных методов и методик исследования, согласованием полученных результатов с данными других исследователей.

• Объем и структура работы.

Текст диссертации состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 196 страницах, содержит 86 рисунков и 37 таблиц. Библиографический список состоит из 185 наименований.

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определена цель исследований, сформулированы положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая ценность, представлена структура диссертации.

В первом разделе приведен обзор литературных данных о физико-механических свойствах износостойких покрытий. Рассмотрены основные методы нанесения многокомпонентных нитридных покрытий. Обоснована перспективность применения Al-Cr, Al-Cr-Si покрытий. Показана перспективность использования порошковой металлургии для изготовления композиционных катодов, рассмотрены традиционные технологии порошковой металлургии, а также методы горячей деформационной обработки порошковых материалов.

Во втором разделе сформулирована постановка задачи, описаны используемые материалы и объекты исследования, способы их получения. Описаны методы и методики экспериментальных исследований порошковых материалов и покрытий, а также используемые приборы и оборудование.

Третий раздел посвящен исследованию структурных превращений при твердофазном спекании порошковых лигатур А1-Сг, А1-Сг-81, А1-Сг-Тл, полученных реакционным спеканием смесей элементарных порошков, дроблением полученных спеков и отсевом мелкой фракции. Исследованы объемные изменения при спекании, их зависимость от давления прессования, температуры спекания и состава порошковых смесей. Представлены результаты структурных исследований спеченных материалов методами металлографии, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализа.

В четвертом разделе изложены результаты структурных исследований катодных материалов, полученных холодным прессованием и последующим горячим уплотнением. Исследованы влияние температуры и продолжительности нагрева, степени деформации на свойства горячеуплотненных композитов. Определены оптимальные технологические режимы получения катодных материалов.

В пятом разделе приведены результаты исследования структурных превращений на поверхности горячеуплотненных катодов алюминий-хром, алюминий-хром-кремний под действием вакуумной дуги и ионной бомбардировки. Исследованы покрытия, осажденные при вакуумно-дуговом испарении разработанных катодов в различных газовых средах.

• Место проведения работы, проекты и программы

Работа выполнялась в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) в соответствии с планами госбюджетной тематики, а также по планам НИР в рамках следующих проектов и программ: проект РФФИ № 06-08-00349-а (2006 - 2008 гг.), проект РФФИ № 08-08-99139 р_офи (2008 г.), проект ФЦП «Создание многослойных и градиентных термически стабильных покрытий в едином технологическом цикле» (государственный контракт № 02.513.1.3432, 2008 -2009 гг.), проект РФФИ № 09-08-12061 офи_м (2009 - 2010 гг.), проект

РФФИ № 09-08-00225-а (2009 - 2011 гг.), проект РФФИ № 12-08-00785-а (2012-2014 гг.)

• Вклад автора

Проработка литературы по теме диссертации и участие в обсуждении планов экспериментальных исследований. Изготовление и подготовка опытных образцов для экспериментальных исследований. Проведение металлографических исследований, механических испытаний, измерение твердости и микротвердости объектов. Обработка результатов рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов. Участие в обсуждении полученных результатов экспериментальных исследований, оформление и подготовка их к публикации.

Автор выражает благодарность В.А. Богомолову, A.B. Богомолову, П.Б. Гринберг (Омский НИИД), A.A. Андрееву и В.М. Шулаеву (ННЦ ХФТИ HAH Украины), А.И.Маслову и А.А.Москвитину (Белгород, «СКИФ-М»), А.Д. Коротаеву (ТГУ) за участие в проведении испытаний горячеуплотненных катодов, A.A. Нейману (ИФПМ СО РАН) за помощь при проведении микрорент-геноспектральных исследований; Ю.П. Миронову (ИФПМ СОР АН) за помощь при проведении рентгеноструктурных исследований. Автор выражает большую признательность и благодарность научному руководителю д.т.н. Г.А. Прибыткову за помощь в организации и проведении исследований, замечания, пожелания, сделанные при обсуждении и написании диссертационной работы.

1.0бзор литературы 1.1. Порошковые технологии получения материалов

Порошковая металлургия историческими корнями уходит в глубокую древность. Археологи датируют возникновение металлургии железа серединой второго тысячелетия до нашей эры. Однако становлением порошковой металлургии в том виде, в каком она существует в настоящее время, следует считать начало XIX века, когда русские ученые П.Г.Соболевский и В.В.Любарский в 1826 г. впервые получили изделия из платины прессованием порошков и спеканием [3].

Быстрое развитие порошковой металлургии с конца XIX и начала XX веков связано с потребностями практики, в частности, с получением в промышленных масштабах вольфрамовых нитей для электрических ламп накаливания. С этого времени порошковая металлургия является признанной технологией изготовления изделий из тугоплавких материалов, а также из особо чистых металлов. Интересно отметить, что уже почти сто лет технология производства тугоплавких металлов продолжает совершенствоваться, и сегодня еще далеко не все ясно в этом очень сложном и в физическом и в химическом отношениях процессе [4].

Значителен вклад в развитие порошковой металлургии советских ученых Г. И. Аксенова, А. Б. Альтмана, Р. А. Андриевского, В. Н. Анциферова, М. Ю. Балыиина, Б. А. Борока, Я. Е. Гегузина, Ю. Г. Дорофеева, В. П. Елютина, В. Н. Еременко, С. С. Ермакова, Г. М. Ждановича, В. А. Ивенсена, С. С. Кипарисова, М. С. Ковальченко, В. И. Костикова, Г. С. Креймера, А. И. Манохина, Г. А. Меерсона, Б. С. Митина, Б. Я. Пинеса, И. Д. Радомысельского, В. С. Раковского, О. В. Романа, Г. В. Самсонова, А.П. Савицкого, В. В. Скорохода, В. И. Трефилова, И. М. Федорченко, И. Н. Францевича и др. Активно над разработкой теории и технологии процессов порошковой металлургии работали и работают зарубежные ученые Ф. Айзенкольб, X. Хауснер, В. Джонс, Р. Герман, Г. Кучинский, Ф. Ленел, М. Петрдлик, М. Ристич и др. [312].

1.1.1. Традиционные технологии порошковой металлургии

Порошковая металлургия является одним из наиболее перспективных направлений развития современного производства, находящегося на стыке металлургии и машиностроения. Основными операциями традиционной порошковой металлургии являются [3-9]:

• получение исходных металлических порошков;

• формование порошков или их смесей;

• спекание.

Получение исходных металлических порошков возможно двумя основным способами: механическим и физико-химическим. К механическим способам получения порошков относят: 1) дробление и размол; 2) распыление и грануляция жидких металлов; 3) обработка металлов резанием; 4) грануляция. К физико-химическим методам получения порошков относят: 1) восстановление оксидов и солей; 2) электролиз; 3) диссоциация карбонилов; 4) гидрометаллургический способ.

Формование порошков или их смесей представляет собой технологическую операцию, в результате которой образуется порошковая прессовка. Формование включает следующие операции: отжиг, рассев, смешивание и прессование [3].

- Отжиг порошков представляет нагрев порошков в защитной среде (восстановительной, инертной или вакууме) при температуре 0,4...0,6 абсолютной температуры плавления металла порошка. Его применяют с целью повышения пластичности и прессуемости порошка за счет снятия наклепа. Наиболее часто отжигают порошки, полученные механическим измельчением, электролизом и разложением карбонилов.

- Рассев порошков представляет процесс разделения порошков по величине частиц. Порошки с различной величиной частиц используют для составления смеси, содержащей требуемый процент каждого размера. Рассев частиц размером более 40 мкм производят на проволочных ситах. Если свободный просев затруднен, то применяют протирочные сита.

- Смешивание порошков есть одна из важных операций и задачей ее является обеспечение однородности смеси, так как от этого зависят конечные свойства изделий. Смешивание может осуществляться в основном двумя путями: механическим и химическим. Наиболее часто применяют механическое смешивание компонентов в шаровых мельницах и смесителях.

- Прессование. В результате этой операции порошки или их смеси превращаются в более или менее прочные спрессованные брикеты, форма и размеры которых близки или полностью совпадают с таковыми для готовых изделий. Давление прессования зависит в основном от требуемой плотности изделий, вида порошка и метода его производства. Варианты процесса прессования: гидростатическое прессование, шликерное литье, горячее прессование, прокатка металлических порошков, мундштучное прессование.

Спекание представляет термическую обработку заготовок при температуре ниже точки плавления всего металла или основной его части. Спекание является одним из наиболее важных технологических процессов порошковой металлургии и в решающей степени определяет конечные свойства получаемых материалов и изделий. К настоящему моменту не удалось разработать единой, универсальной теории спекания, даже для наиболее простого случая - спекания однокомпонентных систем. Механизмы изменений, происходящие в спекаемом теле, до конца не ясны [13-15]. Так для спекания порошковых тел с усадкой (уменьшением объема при спекании) есть феноменологическая теория - модель В.А. Ивенсена [14]. Эта теория основана на обобщении экспериментальных данных, она не рассматривает механизмы и движущие силы усадки в порошковых телах. Но с ее помощью можно с достаточной точностью описать кинетику усадки, определить температуру и время выдержки при спекании.

Практической целью спекания является достижение определенного уровня требуемых свойств. Именно с этих позиций дана трактовка спекания в ГОСТ 17359-82: спекание есть нагрев и выдержка порошковой формовки

при температуре ниже точки плавления основного компонента с целью обеспечения заданных механических и физико-химических свойств.

Важно отметить зафиксированное в этом определении отсутствие расплавления основы при спекании. Однако это не означает, что в процессе нагрева вообще не должно происходить расплавление какой-либо составляющей в случае многокомпонентных материалов. В связи с этим возможны две основные разновидности процесса спекания: твердофазное, т.е. без образования жидкой фазы, и жидкофазное, при котором легкоплавкие компоненты смеси порошков расплавляются [3-9].

Твердофазное спекание.

При твердофазном спекании протекают следующие основные процессы: поверхностная и объемная диффузия атомов, усадка, рекристаллизация, перенос атомов через газовую среду. Температурный интервал спекания разделяют на три этапа. На первом этапе (температура до 0,2...0,3 Тпл) плотность почти не изменяется, здесь удаляются пластифицирующие присадки и адсорбированные поверхностью частички газа, частично снимаются остаточные напряжения (1-го и частично 2-го рода), ослабляется физическое взаимодействие между частицами порошка. На втором этапе (температура около 0,5 Тпл) развиваются процессы восстановления окислов и удаления газообразных продуктов. Плотность может несколько снижаться. Третий - высокотемпературный этап (температура около 0,9 Тпл) этап интенсивного спекания, характеризуется значительным увеличением скоростей диффузионных процессов, рекристаллизации, развитием полностью металлических контактов, существенным увеличением плотности материала.

Уплотнение порошкового тела при твердофазном спекании происходит неравномерно. На начальном периоде нагрева происходит расширение порошкового тела, которое может быть связано с упруго - пластическим последействием в период снятия наклепа прессованного порошкового тела.

Затем начинается усадка, которая также зависит от разных факторов: скоростей диффузии компонентов порошкового тела, возможности образования твердых растворов, влияния газовой среды и т.д. [14].

Жидкофазное спекание.

При жидкофазном спекании в случае смачивания жидкой фазой твердой фазы увеличивается сцепление твердых частичек, а при плохой смачиваемости жидкая фаза тормозит процесс спекания, препятствуя уплотнению. Смачивающая жидкая фаза приводит к увеличению скорости диффузии компонентов и облегчает перемещение частиц твердой фазы. При жидкофазном спекании можно получить практически беспористые изделия. Жидкофазное спекание можно разделить на 3 стадии:

• вязкое течение жидкости - перегруппировка частиц;

• растворение - осаждение;

• срастание частиц и образование жесткого скелета.

В своих работах Савицкий А.П. отмечает, что теория трехстадийного жидкофазного спекания применима, прежде всего, к «невзаимодействующим» системам, обладающим пренебрежимо малой или ограниченной растворимостью компонентов в твердой и жидкой фазах. По его мнению, основной вклад в объемные изменения двухкомпонентных порошковых тел при спекании взаимодействующих компонентов вносит диффузионный массопе-ренос, обусловленный сплавообразованием [13]. Этот вывод сделан на основе исследования спекания двойных металлических систем с широкими областями твердых растворов и интерметаллидами на равновесных диаграммах. Такой тип равновесных диаграмм характерен в частности, для подавляющего большинства систем «алюминий - переходный металл». Интенсивное межфазное взаимодействие в смесях элементарных порошков алюминия и переходного металла начинается при образовании жидкой фазы вследствие плавления алюминия или образования легкоплавкой эвтектики А1-Ме. При растекании расплава по поверхности порошинок более тугоплавкого переходного

металла резко увеличивается удельная межфазная поверхность, на которой протекают экзотермические реакции образования твердых и жидких растворов и интерметаллических соединений. Поэтому в большинстве систем алюминий - переходный металл при нагреве прессовок из смесей элементарных порошков происходит саморазогрев, приводящий к тепловому взрыву с образованием рыхлого спека, состоящего из интерметаллидов [16-19]. Именно такие процессы, приводящие к сильному объемному росту, происходят при спекании смесей элементарных порошков в системе А1-Сг, которая представляет особый интерес в связи с проблемой получения распыляемых катодов для нанесения ионноплазменных покрытий. В системе А1-Сг усадка при спекании наблюдается при содержании хрома до 7,5 ат.% [19]. При содержании хрома 10 ат.% и более усадка сменяется ростом - рисунок 1.1. При содержании хрома в интервале 12-20 ат.% пористость спеченных материалов составляет 50-60%.

50-

■ ч

о

о

<3 40 -

о.

о

5 »X

§ 20-

■о

О ю-

о Ц—,---1-1.........1........1-1-1.........Г........>.........!""■.....Г-.......г—'—I---1-......]"'.....т.......-)

2 4 6 8 10 12 и 16 1« го 22 Содержание Сг, ат %

Рис. 1.1. Зависимость пористости сплавов А1-Сг, спеченных при 700 °С, от содержания

хрома [19].

Так как с точки зрения свойств осаждаемых покрытий интерес представляют катодные материалы А1-Сг с содержанием алюминия 40 - 70 ат.%, то получение плотного материала жидкофазным спеканием смесей элементарных порошков невозможно.

Для лучшего понимания процессов межфазного взаимодействия в многокомпонентных порошковых смесях, рассмотрим двойные и тройные равновесные диаграммы систем, исследованных в настоящей работе.

Равновесные диаграммы систем А1-Сг-8г-Т1

Двойная система алюминий - хром имеет диаграмму состояния типичную для систем с интерметаллическими соединениями (рис. 1.2). В данной системе образуются твердые растворы на основе алюминия и хрома, а также шесть промежуточных соединений: СгА17, Сг2А11Ь СгАЦ, Сг4А19, Сг5А18, Сг2А1 [20]. Фаза Сг2А1 образуется конгруэтно при 910°С из твердого состояния. Остальные фазы образуются по перитектическим реакциям. Фаза СгА17 имеет узкий интервал гомогенности. Фаза Сг2А1ц находится в области концентраций 14,07 -15,75 ат.%. Фаза Сг4А19 стабильна при температурах 1060-1075°С, в интервале концентраций 30,8-33,5 ат.%. Фаза Сг5А18 имеет интервал гомогенности 36,0-42,0 ат.% хрома при температуре 1125°С. Кристаллографические параметры основных фаз сведены в таблице 1.1.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Коржова, Виктория Викторовна, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.П.Табаков. Формирование износостойких ионно-плазменных покрытий.

- М.: Машиностроение, 2008. - 311 е.; ил.

2. В.Титов. Покрытия для режущего инструмента. Состояние вопроса и перспективы. // НМ-оборудование. - 2004. - №1. - С.26-29.

3. Г.А.Либенсон. Основы порошковой металлургии./ 2-е изд., перераб. и доп.

- М.: Машиностроение, 1987. - 208с.

4. В.В.Скороход, С.М.Солонин. Физико - металлургичесике основы спекания порошков. - М: Металлургия, 1984. - 159с.

5. И.М.Федорченко, Р.А.Андриевский. Основы порошковой металлургии. -Киев: Изд-во Академии наук Украинской ССР, 1963. - 420с.

6. Балыпин М.Ю., Кипарисов С.С. Основы порошковой металлургии. - М.: Металлургия, 1978.- 184с.

7. Балыпин М.Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна. - М.: Металлургия, 1972. - 335с.

8. P.A. Андриевский. Введение в порошковую металлургию. - Фрунзе: Изд. Илим, 1988. - 172с.

9. Гегузин Я.Е. Физика спекания. - М.: Наука, 1984. - 310с.

10. Порошковая металлургия и напыленные покрытия./ Под ред. Б.С.Митина.

- М: Металлургия, 1987. - 792с.

11. German R.M. Powder Metallurgy Science. /Ed. MPIF - T.P. Industries Federation Neujersey, 1984. - 280p.

12. Актуальные проблемы порошковой металлургии./ Под ред. Романова О.В., Аруначалама B.C. - М.: Металлургия, 1990. - 232с.

13. Савицкий А.П. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами. - Новосибирск: Наука, 1991. - 184с.

14. В.А. Ивенсен. Феноменология спекания и некоторые вопросы теории. М.: Металлургия, 1985.-247с.

15. М.С. Ковальченко. О механических свойствах спеченных материалов. // Порошковая металлургия. - 1991. -№3. - С. 101-106.

16. Русин Н. М. Закономерности спекания и свойства сплавов на основе алюминия с добавками переходных металлов. // Автореф. дисс. канд. техн. наук. -Томск. - 1996.-27с.

17. Романов Г.Н., Тарасов П.П., Дьячковский П.К., Савицкий А.П. Дилатометрические исследования жидкофазного реакционного спекания системы А1-Сг. // Известия ВУЗов. Цветная Металлургия. - 2005. - № 5. - С. 60-65.

18. Романов Г.Н., Тарасов П.П., Дьячковский П.К., Савицкий А.П., Марцуно-ва Л.С. Дилатометрические исследования жидкофазного спекания системы А1-Ti. // Известия ТПУ. - 2006. - т.309. - №1. - С. 114-119.

19. Тарасов П.П. Автореферат диссертации. Процессы жидкофазного спекания и получение порошковых материалов на основе алюминия.// Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Пермь. - 2012. - 17с.

20. Н.П.Лякишев. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник. Al-Si -т.1, М: Маш-е, 1996. - 992с., ил., с.212 ; А1-Сг - т.1, М:Маш-е, 1996. - 992с., ил., с.131-134; Cr-Si - т.2 М: Маш-е, 1997. - 1024с., ил, с. 179-181

21. V. Raghavan.x Al-Cr-Si (Aluminum-Chromium-Silicon).// Journal of Phase Equilibria and Diffusion. - 2008. - Vol. 29. - No. 2. - P. 176-178.

22. Robinson K. The structure of f*(AlCrSi)-Cr4Si4Ali3.// Acta Crystallographica. -1953. - V.6. - P.854

23. J.N. Pratt, G.V. Raynor. The Intermetallic Compounds in the Alloys of A1 and Si with Cr, Mn, Fe, Co, and Ni. // Journal of the Institute of Metals. - 1951. -V.79. -P. 211-232.

24. S.P. Gupta. Formation of intermetallic compounds in the Cr-Al-Si ternary system.// Materials Characterization. - 2004. - V.52. - P.355- 370

25. Franz Weitzer, Hailin Chen, Yong Du, Julius C. Schuster. The crystal structure of a new triclinic ternary phase: t3-Cr4(Al, Si)n.// Intermetallics. - 2006. - V.14. -P. 224-226.

26. Hai-Lin Chen, F. Weitzer, J.C. Schuster, Y. Du, Honghui Xu. The isothermal section of the Al-Cr-Si system at 800 °C and the crystal structure of т2 (Cr3Al9Si).//

Journal of Alloys and Compounds. - 2007. - V. 436. - P. 313-318.

27. Yu Liang, Cuiping Guo, Changrong Li, and Zhenmin Du. A Thermodynamic Description of the Al-Cr-Si System. // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. -2009. - Vol. 30. - No. 5. - P. 462-479.

28. V. Raghavan. Al-Cr-Ti (Aluminum-Chromium-Titanium).// Journal of Phase Equilibria and Diffusion. - 2005. -Vol. 26. - No. 4. - P. 349-356.

29. N.Bochvar, T. Dobatkina, O. Fabrichnaya, V. Ivanchenko, D.M. Cupid. Aluminium -chromium-titanium. // MSIT, Landolt-Britain. - 2009. - P. 1^46.

30. T.J. Jewett, B. Ahrens, and M. Dahms, Stability of TiAl in the Ti-Al-Cr System. // Mater. Sei. Eng. A. - 1997. - Vol. A225. - P. 29-37.

31. Y. Nakayama and H. Mabuchi. Formation of Ternary L12 Compounds in Al3Ti Based Alloys. // Intermetallics. -1993. - Vol. 1. - P. 41-48.

32. Mario J. Kriegel, Dmytro Pavlyuchkov, Damian M. Cupid, Olga Fabrichnaya, Dietrich Heger, David Rafaja, Hans J. Seifer. Phase equilibria at 1473 K in the ternary Al-Cr-Ti system. // Journal of Alloys and Compounds. - 2013. - V.550. - P. 519-525.

33. H. Xu, Z. Jin, and R. Wang, Study on the Phase Equilibria of the Al-Cr-Ti System at 1050°C. // Scripta Materialia. -1997. - Vol. 37. -№ 10. - P. 1469-1473.

34. Le-Yi Chen, Ai-Tao Qiu, Lan-Jie Liu, Ming Jiang, Xiong-Gang Lu, Chong-He Li. Thermodynamic modeling of the Ti-Al-Cr ternary system. // Journal of Alloys and Compounds. -2011. - V.509. - P. 1936-1946.

35. R. Kainuma, I. Ohnuma, K. Ishikawa, and K. Ishida. Stability of B2 Ordered Phase in the Ti-Rich Portion of Ti-Al-Cr and Ti-Al-Fe Ternary Systems. // Intermetallics. - 2000. - Vol. 8. - P. 869-875.

36. H. Mabuchi, H. Tsuda, T. Matsui, and K. Morii, Microstructure and Mechanical Properties of Ternary L12 Intermetallic Compound in Al-Ti-Cr System. // Materials Transactions. JIM. - 1997. - Vol.38. - № 6. - P. 560-565.

37. T.J. Jewett, B. Ahrens, and M. Dahms, Phase Equilibria Involving the t-Z12 and TiA12 Phases in the Ti-Al-Cr System. // Intermetallics. - 1996. - Vol. 4. - P. 543-556.

38. С.Н.Сергеенко. Методы горячего компактирования порошковых материалов (обзор). // Технология металлов. - 2009. - №9. - С.52-56.

39. С.Н.Сергеенко. Методы горячего компактирования порошковых материалов (обзор). // Технология металлов. - 2009. - №10. - С.45-54.

40. Ю.Г. Дорофеев. Динамическое горячее прессование пористых порошковых заготовок. - М: Мет-гия, 1977. - С.216.

41. М.С. Ковальченко. Теоретические основы горячей обработки пористых материалов давлением. - Киев: Наукова думка, 1980. - 240с.

42. Г.В. Самсонов, М.С. Ковальченко. Горячее прессование. - Киев: Гос. Изд-во тех. Лит-ры УССР, 1962. - 212с.

43. В.Ю. Дорофеев, С.Н.Егоров. Механизмы межчастичного сращивания. // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. - 2004. - Приложение №8 «Порошковая металлургия на рубеже веков». - С.5-9.

44. В.Ю. Дорофеев, С.Н.Егоров. Межчастичное сращивание при формировании порошковых горячедеформированных материалов. - М: Мет-гия, 2003. -151с.

45. Ю.Г. Дорофеев, Л.Г. Мариненко, В.И. Устименко. Конструкционные порошковые материалы и изделия. - М.: Металлургия, 1986. - 145с.

46. В.Ю. Дорофеев, А.Ч. Эркенов. Обеспечение требуемого уровня межчастичного сращивания как условие достижения оптимальных демпфирующих характеристик порошковых материалов. // Изв. ВУЗОВ. Северо-Кавказский регион. - 2004. - Приложение №8 «Порошковая металлургия на рубеже веков». -С. 87-91.

47. Ю.Г. Дорофеев, В.Ю.Дорофеев, С.Н.Егоров, С.А.Горшков. Сращивание на контактных поверхностях при различных технологических вариантах горячей обработки давлением порошковых материалов. // Порошковая металлургия. -1986.-№10.-С.31-34.

48. В.Ю. Дорофеев. Структура и свойства порошкового материала, формируемого при горячей штамповке с элементами выдавливания. // Порошковая металлургия. - 1985. -№ 7. - С.23-27.

49. Ю.Г. Дорофеев. Становление, формирование и перспективы развития Новочеркасской научной школы в области изучения функциональных порошковых материалов. // Изв. ВУЗОВ. Порошковая металлургия и функциональные покрытия,-2008.-№ 1.-С. 50-55.

50. В.Ю. Дорофеев, В.И.Лозовой. Поверхностнолегированные горячештампо-ванные порошковые материалы. // Порошковая металлургия. - 1989. - № 4. -С.11-15.

51. Ю.Г. Дорофеев, А.И. Малеванный, С.Н. Сергеенко, Б.М. Симилейский. Закономерности уплотнения при горячей штамповке пористых порошковых формовок. I. Технологическая смазка для поперечной горячей штамповки. // Порошковая металлургия. - 1987. -№ 1. - С. 22-25.

52. Ю.Г. Дорофеев, С.Н. Сергеенко, Н.В. Бабец, С.Ю. Чернокнижников, A.B. Ганшин, С.А. Дебеева. Особенности процессов формирования механических свойств порошковых материалов Fe-Al. // Изв. ВУЗОВ. Северо-Кавказский регион. - 2004. - Приложение №8 «Порошковая металлургия на рубеже веков». - С.41-44.

53. Ю.Г. Дорофеев, Ю.В.Дыбов, С.Н.Егоров. Исследование процесса сращивания конструкционных углеродистых сталей. // Порошковая металлургия. -1990. - № 4. - С.69-72.

54. Б.Ю. Дорофеев, В.Ю.Дорофеев, Ю.Н.Иващенко. Формирование свойств и межчастичного сращивания горячедеформированных порошковых материалов. 4.1 // Порошковая металлургия. - 1990. -№10. - С.32-38.

55. Б.Ю. Дорофеев, В.Ю.Дорофеев, Ю.Н.Иващенко. Формирование свойств и межчастичного сращивания горячедеформированных порошковых материалов. 4.2 // Порошковая металлургия. - 1990. -№12. - С. 18-21.

56. Ю.Г. Дорофеев, А.В.Плющев. Особенности структурообразования порошковых материалов при горячей штамповке // Порошковая металлургия. -1989. -№9. - С. 19-22.

57. Б.А. Арефьев, В.В.Кулешов, В.М.Пановко. Особенности образования соединения при обработке давлением порошковых систем. // Изв. ВУЗОВ. Чер-

ная металлургия. -1988. - № 5. - С. 147-152.

58. Б.А. Арефьев, В.В.Кулешов, В.М.Паиовко. Закономерности соединения порошковых частиц при пластической деформации. // Порошковая металлургия.- 1990.-№ 8.-С. 15-20.

59. Б.А. Арефьев, В.И.Бакаринова, А.В.Ребров, З.С.Сямиуллин. Особенности уплотнения алюминиевых порошков при холодном прессовании. // Порошковая металлургия. - 1988. - № 3. - С.33-38.

60. Б.А. Арефьев, В.В.Кулешов, В.М.Пановко. Влияние температуры и деформации на соединение в твердой фазе порошковых материалов при их обработке методами ОМД. // Физика и химия обработки материалов. - 1989. - №1. - С.112-116.

61. Б.А. Арефьев, В.В.Кулешов, В.М.Пановко. Особенности образования твердофазного соединения при пластической деформации порошковых систем. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1989. - № 6. - С.35-38.

62. Б.А. Арефьев, В.М.Пановко. Формирование механических свойств порошковых материалов. // Проблемы прочности. - 1990. - № 8. - С.64-67.

63. В.А.Павлов, М.И.Носенко. Влияние горячей деформации на формирование структуры и свойств порошковых металлов. // Порошковая металлургия. -1988. - № 2. - С.16-20.

64. В.А.Павлов, А.П.Ляшенко, В.А.Богуслаев. Технологическая пластичность заготовок из порошков титана, меди, алюминия в нагретом состоянии. // Порошковая металлургия. - 1985. - № 7. - С.20-23.

65. В.А.Павлов, М.И.Носенко, Б.В.Попов, С.Н.Якунин. Изменение деформационных характеристик пористых заготовок из порошков титана, меди и алюминия. // Порошковая металлургия. - 1987. - № 9. - С.20-24.

66. В.А.Павлов, М.И.Носенко. Влияние деформированного состояния на уплотнение порошковых металлов при горячей штамповке. // Порошковая металлургия. - 1992. -№ 2. - С.8-12.

67. В.А.Павлов, М.И.Носенко. Исследование процессов горячей деформации пористых заготовок из порошков титана, меди, алюминия и их оптимизация //

Порошковая металлургия. - 1993. -№ 9/10. - С.23-28.

68. Э.С.Каракозов. Сварка металлов давлением. - М: Машиностроение, 1986.

- 276с.

69. Шоршоров М.Х, Дрюнин С.С. Кинетика соединения материалов в твердой фазе. // Физика и химия обработки материалов. -1981. - №1. - С.75-85.

70. А.П. Амосов, И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов. - М.: Маш-е, 2007. - 567с.

71. Мержанов А.Г, Боровинская И.П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений.// Доклады Академии наук СССР. - 1972. - т.204. - № 2.

72. Е.А. Левашов, А.С.Рогачев, В.И.Юхвид, И.П.Боровинская. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. - М.: Бином, 1999. - 176с.

73. А.Г. Мержанов. Процессы горения и синтез материалов. - Черноголовка: Изд-во ИСМАН, 1998. - 512с.

74. В.В. Евстигнеев. СВС. Современные проблемы. // Ползуновский вестник.

- 2005.-№ 4-1.-С.21-35.

75. Концепция развития самораспространяющегося высокотемпературного синтеза как области научно-технического прогресса. - Черноголовка: Изд-во «Территория», 2003. - 368с.

76. Коваль H.H. , Иванов Ю.Ф. , Гончаренко И.М. , Крысина О.В, Колубаева Ю.А, Кошкин К.А.. Структура и свойства нанокристаллических покрытий Ti-Si-N, синтезированных в вакууме электродуговым методом. // Изв. ВУЗОВ. Физика. - 2007. - № 2. - С. 46-51.

77. E.H. Решетняк, В.Е. Стрельницкий. Синтез упрочняющих наноструктур-ных покрытий. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (92). - 2008. - № 2. -С. 119-130.

78. В. П. Табаков, А. В. Чихранов. Износостойкие покрытия режущего инструмента, работающего в условиях непрерывного резания. - Ульяновск: Ул-ГТУ, 2007.-255с.

79. Е.А.Левашов, Б.Р. Сенатулин, A. Leyland, A. Matthews. Получение композиционных мишеней в системе Ti-B-Si-Al методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза: материал технической информации// Изв. ВУЗОВ. Цветная металлургия. - 2006. - №1. - С. 66-72.

80. D.V. Shtansky, Ph.V. Kiryukhantsev-Korneev, I.A. Bashkova, A.N. Sheveiko, E.A. Levashov. Multicomponent nanostructured films for various tribological applications. // Int. Journal of Refractory Metals & Hard Materials. - 2010. - V.28. -P.32-39.

81. D.V. Shtansky, Ph.V. Kiryukhantsev-Korneev, A.N. Sheveyko, B.N. Mavrin, C. Rojas, A. Fernandez, E.A. Levashov. Comparative investigation of TiAlC(N), TiCrAlC(N), and CrAlC(N) coatings deposited by sputtering of MAX-phase Ti2-xCrxAlC targets. // Surface & Coatings Technology. - 2009. - V.203. - P. 3595-3609.

82. Штанский Д.В., Левашов E.A., Шевейко A.H. и др. Состав, структура и свойства Ti-Al-B-N покрытий, полученных вакуумным реактивным распылением СВС-мишеней// Цветные металлы. - 2000. - Т.4. - С. 116-120.

83. Левашов Е.А., Курбаткина В.В., Рогачев A.C., Кочетов H.A., Пацера Е.И., Сачкова Н.В. Особенности горения и структурообразования в системе Ti-Ta-C // Изв. ВУЗОВ. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. -2008. -№2.-С. 25-35.

84. С.И. Алтухов, A.A. Ермошкин, К.С. Сметанин, А.Ф. Федотов, В.Н. Лавро, Е.И. Латухин, А.П. Амосов. Исследование процесса СВС-прессования многокомпонентных катодов на основе системы Ti-B для нанесения вакуумно-дуговых покрытий. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Физика и электроника. - 2011. — т. 13. - №4. - С.77-83.

85. А.А.Ермошкин. Исследование состава и структуры многокомпонентных СВС-прессованных катодов вакуумно-дуговых испарителей Ti-C-Al. // Вестн.

Самар. Гос. Техн. Ун-та. Сер. Технические науки (Материаловедение). - 2012. -Т.34. -№ 2. - С.97-101.

86. Фирсина И.А. Разработка способов получения порошковых катодов Ti-Al, Ti-Al-Si для ионно-плазменного синтеза нитридных покрытий. // Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Томск. - 2012. - 18с.

87. Савицкий А.П, Бурцев H.H. Дилатометрические исследования роста прессовок Ti-Al при жидкофазном спекании // Порошковая металлургия. -1983.-№3.-С. 24-29.

88. Верещака A.C. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиям. - Москва: Машиностроение, 1993. - 336с.

89. A.B. Белый, Г.Д. Карпенко, Н.К. Мышкин. Структура и методы формирования износостойкий поверхностных слоев. - М.: Машиностроение, 1991. -208с.

90. В. П. Табаков. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями на основе сложных нитридов и карбонитридов титана / В. П. Табаков. - Ульяновск: УлГТУ, 1998. - 123с.

91. А. В. Чихранов. Исследование влияния технологических параметров нанесения покрытий на основе нитрида титана и кремния на его свойства // Тезисы докладов XXXVIII научно-технической конференции УлГТУ «Вузовская наука в современных условиях». 2004. 4.1. - Ульяновск, Россия. - 44с.

92. A.C. Верещака, B.C. Кушнер. Резание материалов. - М.: Высшая школа, 2009.-536с.

93. Д.Л. Алонцева, С.Н. Братушка, А.Д. Погребняк, Н.В. Прохоренкова, В.Т. Шабля. Структура и свойства покрытий и модифицированных слоев, полученных с помощью плазменных потоков.// Физическая инженерия поверхности. -2007. - Т.5.- № 3-4. - С.124-139.

94. Погребняк А.Д, Шпак А.П, Азаренков H.A., Береснев В.М. Структура и свойства твёрдых и сверхтвёрдых нанокомпозитных покрытий // Успехи физических наук. - 2009. - Т. 179. -№ 1.-С. 35 - 64.

95. А.Д. Погребняк, В.М. Береснев, О.В. Соболь, Д.А. Колесников, П.В. Турбин. Свойства нанокомпозитных нитридных покрытий. // Физическая инженерия поверхности. - 2011. - Т. 9. - № 4. - С.284-321.

96. Д.Локтев, Е.Ямашкин. Методы и оборудование для нанесения износостойких покрытий. // Наноиндустрия. - 2007. - № 4. - С. 18-24

97. А.Иванов. Технология напыления тонких пленок.// Современная светотехника. - 2010. - № 1. - С.45-48.

98. Никитин М.М. Технология и оборудование вакуумного напыления. - М.: Металлургия, 1992. - 112с.

99. Азаренков H.A., Береснев В.М., Погребняк А.Д., Маликов Л.В., Турбин П.В. Наноматериалы, нанопокрытия. / Нанотехнологии: Учебное пособие -Х.:ХНУ им.В.Н.Каразина, 2009. - 209с.

100. И.И. Аксенов. Вакуумная дуга в эрозионных источниках плазмы. - Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005. - 212с.

101. И.И.Андреев, Л.П.Саблев, В.М.Шулаев, С.Н.Григорьев. Вакумно-дуговые устройства и покрытия. - Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005. - 236с.

102. Ильичев Л.Л., Клевцов Г.В., Рудаков В.И., Насыров Ш. Г., Клевцова H.A. Использование технологий нанесения ионно-плазменных покрытий для повышения износостойкости и коррозионной стойкости режущего, штампового инструмента и деталей машин. // Фундаментальные исследования. - 2005. - № 4. - С.71-72.

103. A.A. Андреев. В.М. Шулаев. Субмикрослоистые композиционные покрытия TiN-CrN на стали. // Физическая инженерия поверхности. - 2005. - Т. 3. -№ 1-2. - С.40-42.

104.Х. Wang, L.S. Wang, Z.B. Qi, G.H. Yue, Y.Z. Chen, Z.C. Wang, D.L. Peng. Investigation on the structure and properties of AlxCri-xN coatings deposited by reactive magnetron co-sputtering. // Journal of Alloys and Compounds. - 2010. -Vol. 502.-P. 243-249.

105. С.Н. Григорьев, В. П. Табаков, М. А. Волосова. Технологические методы повышения износостойкости контактных площадок режущего инструмента. -Старый Оскол: Тонкие Наукоемкие Технологии, 2011. - 378с.

106. J. Musil, М. Sasek, P. Zeman, R. Cerstvy, D. Herman, J.G. Han, V. Satava. Properties of magnetron sputtered Al-Si-N thin films with a low and high Si content. // Surface & Coatings Technology. - 2008. - Vol. 202. - P. 3485-3493.

107. P. Holubar, M. Jilek, M. Sima. Present and possible future application of super-hard nanocomposite coating. // Surface and Coating Technology. - 2000. - Vol.133 - 134. - P. 145- 151.

108. Parlinska-Wojtan, A. Karimi, O. Coddet, T. Cselle, M. Morstein. Characterization of thermally treated TiAlSiN coating by ТЕМ and nanoindentation. // Surface and Coating Technology. - 2004. - Vol.188 - 189. - P. 344- 350.

109. Tanaka, Т. M. Gur, M. Kelly, S.B. Hagstrom, T. Ikeda, K. Wakihira, H. Satoh. Properties of (Ti].x Alx )N coatings for cutting tools prepared by the cathodic arc ion plating method. // J. Vac. Sci. Technol. A. - Jul/Aug. 1992. - Vol. 10(4). - P. 17491756.

110. Lei Wang, Shihong Zhang, Zhong Chen, Jinlong Li, Mingxi Li. Influence of deposition parameters on hard Cr-Al-N coatings deposited by multi-arc ion plating. // Applied Surface Science. - 2012. - Vol. 258. - P. 3629- 3636.

111. M.W. Kim, K.H. Kim, M.C. Kang, S.H. Cho, K.T. Ryu. Mechanical properties and cutting performance of CrAIN hybrid coated microtool for micro high-speed machining of flexible fine die. // Current Applied Physics. -2012. - Vol. 12. - Supp. 2.-P. S14-18.

112.M. Pohler, R. Franz, J. Ramm, P. Polcik, C. Mitterer. Cathodic arc deposition of (А1,Сг)2Оз: Macroparticles and cathode surface modifications. // Surface & Coatings Technology.-2011.-Vol. 206.-P. 1454-1460.

113. H. Najafi, A. Karimi, M. Morstein. Microstructure of Al95.5Cr2.5Si2(N,-xOx) thin films covering from nitrides to oxides. // Surface & Coatings Technology. - 2011. -Vol. 205.-P. 5199-5204.

114.Tomas Polcar, Albano Cavaleiro. High-temperature tribological properties of CrAIN, CrAlSiN and AlCrSiN coatings. // Surface & Coatings Technology. - 2011. -Vol. 206.-P. 1244-1251.

115.H. Najafi, A. Karimi, P. Dessarzin, M. Morstein. Correlation between anionic substitution and structural properties in AlCr(OxNi_x) coatings deposited by lateral rotating cathode arc PVD. // Thin Solid Films. - 2011. - Vol. 520. - P. 1597-1602.

116. Xiaolu Pang, Huisheng Yang, Xuelian Liu, Kewei Gao, Yanbin Wang, Alex A. Volinsky, Alexandr A. Levin. Annealing effects on microstructure and mechanical properties of sputtered multilayer Cr(i-X)A1XN films. // Thin Solid Films. - 2011. -Vol. 519,- P. 5831-5837.

117. M. Stueber, D. Diechle, H. Leiste, S. Ulrich. Synthesis of Al-Cr-O-N thin films in corundum and f.c.c. structure by reactive r.f.magnetron sputtering. // Thin Solid Films. -2011. - Vol. 519. - P. 4025^031.

118.Chi-Lung Chang, Chi-Song Huang. Effect of bias voltage on microstructure, mechanical and wear properties of Al-Si-N coatings deposited by cathodic arc evaporation. // Thin Solid Films. - 2011. - Vol. 519. - P. 4923-4927.

119. Hsien-Wei Chen, Yu-Chen Chan, Jyh-Wei Lee, Jenq-Gong Duh. Oxidation behavior of Si-doped nanocomposite CrAlSiN coatings. // Surface & Coatings Technology. - 2010. - Vol. 205. - P. 1189-1194.

120. Yin-Yu Chang, Chi-Pang Chang, Da-Yung Wang, Sheng-Min Yang, Weite Wu. High temperature oxidation resistance of CrAlSiN coatings synthesized by a cathodic arc deposition process. // Journal of Alloys and Compounds. - 2008. - Vol. 461.-P. 336-341.

121. J.J.Endrino,G.S. Fox-Rabinovich, A.Reiter, S.V.Veldguis, R.Escobar Galindo, J.M.Albella, J.F.Marco. Oxidation turning in AlCrN coatings. // Surface and Coatings Technology. - 2007. - Vol.201. - Iss.8. - P. 4505-4511.

122. Park L.-W., Kang D.S., Moore J.J., Kwon S.C. Microstructures, mechanical properties, and tribological behaviors of Cr-Al-N, Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating system // Surface & Coatings Technology. - 2007. -Vol. 201. -P. 5223-5227.

123. Chung Wan Kim, Kwang Ho Kim. Anti-oxidation properties of TiAIN film prepared by plasma-assisted chemical vapor deposition and roles of Al. // Thin Solid Films. - 1997. - Vol. 307. - P.l 13-119.

124. K.Yamamoto, T. Sato, K. Takahara, K. Hanaguri. Properties of (Ti,Cr,Al)N coatings with high Al content deposited by new plasma enhanced arc-cathode. // Surface and Coatings Technology. - 2003. -Vol. 174-175. - P. 620-626.

125.Hiroyuki Hasegawa, Masahiro Kawate and Tetsuya Suzuki. Effects of Al contents on microstructures of Cri-^Al^N and Z^^Al^N films synthesized by cathodic arc method. // Surface and Coatings Technology. - 2005. - Vol. 200. - Iss.7. - P. 2409-2413.

126. K.Ichijo, H.Hasegawa, T.Suzuki. Microstructures of (Ti,Cr,Al,Si)N films synthesized by cathodic arc method. // Surface and Coatings Technology. -2007. - Vol. 201.-P. 5477-5480.

127. Li Chen, Yong Du, S.Q. Wang, Jia Li. A comparative research on physical and mechanical properties of (Ti,Al)N and (Cr, A1)N PVD coatings with high Al content. // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. - 2007. - Vol. 25.-P. 400-404.

128. J.E. Sanche.z, O.M. Sanche.z, L. Ipaz, W. Aperador, J.C. Caicedo, C. Amaya, M.A. Herna.ndez Landaverde, F. Espinoza Beltran, J. Mun~oz-Saldan~a, G. Zam-brano. Mechanical, tribological, and electrochemical behavior of Cri.xAlxN coatings deposited by r.f. reactive magnetron co-sputtering method. // Applied Surface Science. - 2010. - Vol. 256. - P. 2380-2387.

129.0. Banakh, P.E. Schmid, R. Sanjines, F. Levy. High-temperature oxidation resistance of Cri-XA1^N thin films deposited by reactive magnetron sputtering. // Surf. Coat. Technol. - 2003. - Vol. 163-164. - P.57-61.

130.X. Wang, L.S. Wang, Z.B. Qi, G.H. Yue, Y.Z. Chen, Z.C. Wang, D.L. Peng. Investigation on the structure and properties of AlxCri_xN coatings deposited by reactive magnetron co-sputtering. // Journal of Alloys and Compounds. - 2010. -Vol. 502. - P. 243-249.

131. Bing Yang, Li Chen, Ke K. Chang, Wei Pan, Ying B. Peng, Yong Du, Yong Liu. Thermal and thermo-mechanical properties of Ti-Al-N and Cr-Al-N coatings. // Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2012. - Vol. 35. - P.235-240.

132. J. Soldán, J. Neidhardt, B. Sartory, R. Kaindl, R. Cerstvy, P.H. Mayrhofer, R. Tessadri, P. Polcik, M. Lechthaler, C. Mitterer. Structure-property relations of arc-evaporated Al-Cr-Si-N coatings. // Surface & Coatings Technology. - 2008. - Vol. 202.-P. 3555-3562.

133. T. Miyake, A. Kishimoto, H. Hasegawa. Tribological properties and oxidation resistance of (Cr,Al,Y)N and (Cr,Al,Si)N films synthesized by radio-frequency magnetron sputtering method. // Surface & Coatings Technology. - 2010. - Vol. 205. - P.290-294.

134. Yu Chunyan, Tian Linhai, Wei Yinghui, Wang Shebin, Li Tianbao, Xu Bing-she. The effect of substrate bias voltages on impact resistance of CrAIN coatings deposited by modified ion beam enhanced magnetron sputtering. // Applied Surface Science. - 2009. - Vol. 255. - P. 4033^038.

135. Yu Chunyan, Tian Linhai, Wei Yinghui, Wang Shebin, Li Tianbao, Xu Bing-she. The effect of substrate bias voltages on impact resistance of CrAIN coatings deposited by modified ion beam enhanced magnetron sputtering. // Applied Surface Science. - 2009. - Vol. 255. - P. 4033^038.

136. Xiaoying Li, Wenwen Wu, Hanshan Dong. Microstructural characterization of carbon doped CrAlTiN nanoscale multilayer coatings. // Surface & Coatings Technology. - 2011. - Vol. 205. - P. 3251-3259.

137. Sung-Kyu AHN, Se-Hun KWON, Kwang-Ho KIM. Effect of carbon on microstructure of CrAlCxNl-x coatings by hybrid coating system. // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. - 2011. - Vol.21. - P.78-82.

138. A. Karimi, M. Morstein, T. Cselle. Influence of oxygen content on structure and properties of multi-element AlCrSiON oxynitride thin films. // Surface & Coatings Technology. - 2010. - Vol. 204. - P. 2716-2722.

139. Jiirgen Ramm, Antonia Neels, Beno Widrig, Max Dobeli, Leandro de Abreu Vieira, Alex Dommann, Helmut Rudigier. Correlation between target surface and layer nucleation in the synthesis of Al-Cr-O coatings deposited by reactive cathodic arc evaporation. // Surface & Coatings Technology. - 2010. - Vol. 205. - P. 13561361.

140. J. Lin, J.J. Moore, W.C. Moerbe, M. Pinkas, B. Mishra, G.L. Doll, W.D. Sproul. Structure and properties of selected (Cr-Al-N, TiC-C, Cr-B-N) nanostruc-tured tribological coatings. // Int. Journal of Refractory Metals & Hard Materials. -2010.-Vol. 28.-P. 2-14.

141. D. Diechle, M. Stueber, H. Leiste, S. Ulrich. Combinatorial approach to the growth of a-(All-x,Crx)2+5(01-y,Ny)3 solid solution strengthened thin films by reactive r.f. magnetron sputtering. // Surface & Coatings Technology. - 2011. - Vol. 206.-P. 1545-1551

142. M. Stuber, U. Albers, H. Leiste, K. Seemann, C. Ziebert, S. Ulrich. Magnetron sputtering of hard Cr-Al-N-O thin films. // Surface & Coatings Technology. -2008. - Vol. 203. - P. 661-665.

143. H. Najafi, A. Shetty, A. Karimi, M. Morstein. Deposition and characterization of pulsed direct current magnetron sputtered Al95.5Cr2.5Si2 (Ni_xOx) thin films. // Thin Solid Films.-2010.-Vol. 519.-P.319-324.

144. A.Khatibi, J. SjoElen, G. Greczynski, J. Jensen, P. Eklund, L. Hultman. Structural and mechanical properties of Cr-Al-O-N thin films grown by cathodic arc deposition. // Acta Materialia. - 2012. - v. 60. - P.6494-6507.

145. D.V. Shtansky, K.A. Kuptsov, Ph.V. Kiryukhantsev-Korneev, A.N. Sheveiko, A. Fernandez, M.I. Petrzhik. Comparative investigation of Al- and Cr-doped TiSiCN coatings. // Surface & Coatings Technology. - 2011. - Vol. 205. - P. 4640-4648

146. T. Sato, T. Yamamoto, H. Hasegawa, T. Suzuki. Effects of boron contents on microstructures and microhardness in CrxAlyN films synthesized by cathodic arc method.//Surface & Coatings Technology. - 2006. - Vol. 201.-P. 1348-1351.

147.Chi-Lung Chang, Chi-Song Huang, Jui-Yun Jao. Microstructural, mechanical and wear properties of Cr-Al-B-N coatings deposited by DC reactive magnetron

co-sputtering.// Surface & Coatings Technology. - 2011. - Vol. 205. - P. 27302737.

148. J.F. Yang, B. Prakash, Y. Jiang, X.P. Wang, Q.F. Fang. Effect of Si content on the microstructure and mechanical properties of Mo-Al-Si-N coatings. // Vacuum. - 2012. - Vol. 86. - Iss. 12. - P.2010-2013.

149. F. Rovere, D. Music, J.M. Schneider, P.H. Mayrhofer. Experimental and computational study on the effect of yttrium on the phase stability of sputtered Cr-Al-Y-N hard coatings. // Acta Materialia. - 2010. - Vol. 58. - P. 2708-2715

150. Kenji Yamamoto, Susumu Kujime, German Fox-Rabinovich. Effect of alloying element (Si,Y) on properties of AIP deposited (Ti,Cr,Al)N coating.// Surface & Coatings Technology. - 2008. - Vol. 203. - P. 579-583.

151. Ping-Kang Huang, Jien-Wei Yeh. Effects of nitrogen content on structure and mechanical properties of multi-element (AlCrNbSiTiV)N coating. // Surface & Coatings Technology. - 2009. - Vol. 203. - P. 1891-1896.

152. X.Y. Wang, Z.S. Zhang, T. Bai. Investigation on powder metallurgy Cr-Si-Ta-A1 alloy target for high-resistance thin film resistors with low temperature coefficient of resistance. // Materials and Design. - 2010. - Vol. 31. - P. 1302-1307.

153. С.С.Горелик, Л.Н.Расторгуев, Ю.А.Скаков. Рентгенографический и электроннооптический анализ. /2-е изд. - М.: Мет-гия, 1970. - 366с.

154. Г.А. Прибытков, В.В. Коржова, Е.Н. Коростелева Твердофазное спекание порошковых СВС-лигатур системы Al-Cr(Si,Ti). // Изв ВУЗОВ. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2011. - № 2. - С. 16-24.

155. G.A. Pribytkov, V.V. Korzhova, E.N. Korosteleva. Solid-phase sintering of Al-Cr(Si,Ti) powder foundry alloys obtained by self-propagating high temperature synthesis. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. - 2013. - Vol. 54. - № 3. -P.252-260.

156. Прибытков Г.А., Андреева И.А., Коржова В.В. Объемные изменения и формирование структуры при твердофазном спекании порошковых смесей Ti -TiAl3. // Порошковая металлургия. - 2008. - № 11/12. - С. 79-86.

157. Г.А.Прибытков, М.И.Вагнер, В.В.Коржова, Е.Н.Коростелева, А.В.Гурских, И.А.Фнрсина. Спекание порошковых композиций титан-кремний, титан - силицид титана. // Порошковая металлургия. - 2013. - № 11/12.-С. 3-12.

158. Г.А.Прибытков, В.В.Коржова. Окисление и межфазное взаимодействие в прессовках из смесей порошков алюминия и хрома при нагреве на воздухе. // Материалы V Международной научно-практической конференции «Новые материалы и технологии их получения». 2011. - Новочеркасск, Россия. - С.55-64.

159. Коростелева Е.Н, Коржова В.В, Прибытков Г.А. Структурообразование и объемные изменения в порошковых прессовках из алюминия, хрома и кремния при термообработке. // Изв. ВУЗОВ. Физика. - 2011. - т.54. - №11/3. - С.201-207.

160. Г.А. Прибытков, В.В. Коржова, Д.С. Кастеров. Окисление и структурные превращения в порошковых прессовках на основе алюминия при нагреве на воздухе. // «Изв. ВУЗОВ. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2012. - №3. - с. 12-19.

161. Г.А. Прибытков, В.В. Коржова, E.H. Коростелева. Композиты А1-Сг, А1-Cr-Si, полученные горячим уплотнением порошковых смесей. // Технология металлов. - 2012. - №11. - С.48-54.

162. E.H. Коростелева, В.В. Коржова, Г.А. Прибытков. Структура и физико -механические свойства горячепрессованных порошковых композитов А1-Сг, Al-Cr-Si. // Изв. ВУЗОВ. Физика. - 2012. - т.55. - №5/2. - с. 156-163.

163. В.В.Коржова, Г.А.Прибытков. Объемные изменения в порошковых прессовках Al-Cr-Si при нагреве на воздухе. // Материалы международной конференции «Иерархически организованные системы живой и неживой природы». 2013. - Томск, Россия. - С.282-286

164. Фирсина И.А, Коржова В.В, Прибытков Г.А. Композиты на основе алюминия, полученные горячим уплотнением смесей из элементарных порошков.

// Материалы международной конференции «Иерархически организованные системы живой и неживой природы». 2013. - Томск, Россия. - С.357-361

165. Г.А.Прибытков, В.В.Коржова, Е.Н.Коростелева. Прочностные свойства и особенности разрушения композитов систем А1-Сг и Al-Cr-Si, полученных горячим уплотнением порошковых смесей. // Деформация и разрушение материалов. - 2013. - №8. - С.13-20.

166. Шеламов В.А., Литвинцев А.И. Физико-химические основы производства полуфабрикатов из спеченных алюминиевых порошков. - М: Мет-гия, 1970. -280с.

167. Окисление металлов. Т.2. / Под ред Бенара Ж.. Перев. С франц. - М: Мет-гия, 1969.-444с.

168. Алюминий: свойства и физическое металловедение. Справочник. Под ред. Дж.Хэтча - М:Мет-гия, 1989. - 424с.

169. И.Н. Францевич, Р.Ф. Войтович, В.А. Лавренко. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов. - Киев: Гос. Изд-во тех.лит. УССР, 1963. -324с.

170. Войтович Р.Ф., Головко Э.И. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов. Справочник. - Киев: Наук. Думка, 1980. - 296с.

171. Пацкевич И.Р., Рябов В.Р., Деев Г.Ф. Поверхностные явления при сварке металлов. -Киев: Наук.думка, 1991 - 240с.

172. Л.И.Миркин. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. Справочник. -М.: Маш-е, 1979. - 132с.

173. G.A.Pribytkov; V.V.Korjova; E.N.Korosteleva. Novel Wear Resistant Nitride Coatings for Metal Cutting Tools. // Proceedings of 9th International conference on modification of materials with particle beam and plasma flows. Tomsk. -2008.-P. 501-504

174. G.A.Pribytkov, V.V.Korzhova, E.N.Korosteleva, A.A.Andreev, I.VSerdiyk. Multicomponent Nitride Coatings Deposited at Vacuum Arc Evaporation of Powder Cathodes Al-Cr, Al-Cr-Si. // Изв. ВУЗОВ. Физика. -2012. - Том 55. - № 12/3. -С.44-47.

175. Г.А.Прибытков, В.В.Коржова, В.А.Богомолов, П.Б.Гринберг. Микроструктура, фазовый и элементный состав покрытий, полученных вакуумно-дуговым испарением порошковых катодов Al-Cr, Al-Cr-Si в различных газовых средах. // Физика и химия обработки материалов. - 2014. - №1. - с.37-44.

176. Прибытков Г.А, Андреева И.А Коржова В.В. Структурные превращения на поверхности катодов Al-Ti под воздействием вакуумной дуги // Физика и химия обработки материалов. - 2011. - №1. - С. 18-25.

177. Шулаев В.М, Андреев A.A., Столбовой В.А, Прибытков Г.А, Гурских A.B., Коростелева E.H., Коржова В.В. Вакуумно-дуговое осаждение наност-руктурных Ti-Si-N-покрытий из многокомпонетной плазмы. // Физическая инженерия поверхности. - 2008. - Т.6. - №1-2. - С. 105-113.

178. Г.А. Прибытков, A.B. Гурских, В.М. Шулаев, A.A. Андреев, В.В. Коржова. Исследование покрытий, осажденных при вакуумно-дуговом испарении спеченных порошковых катодов титан-кремний. // Физика и химия обработки материалов. - 2009. - №6. - С.34-40.

179. Н.Н.Коваль, Н. Н. Коваль, Ю. Ф. Иванов, О. В. Крысина, И. В. Лопатин, В. В. Шугуров. Особенности формирования многокомпонентных нанок-ристаллических покрытий на основе нитрида титана вакуумно-дуговым плаз-менно-ассистированным методом. // Труды IV Международного Крейнделев-ского семинара «Плазменная эмиссионная электроника». 2012. -Улан-Удэ, Россия.-С.150-156.

180. В.М.Хороших. I. Эрозия катода и расход катодного материала в стационарной дуге низкого давления. // Физическая инженерия поверхности. -2005.-Т. 2. - № 4. - С.184-199.

181. Л.И.Миркин. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. - М.:гос. изд-во физ-мат лит-ры, 1961. - 862с.

182. Казаков Л.В. Разработка рентгеновского микроанализатора для анализа легких элементов. //Диссертация канд. техн. наук. - 1984. - 142с.

183. С.Дж.Б.РИД. Электронно микрозондовый анализ и растровая микроскопия в геологии. - Кембриджский университет, 1996. - 240с.

184. А. Д. Коротаев, В.Ю.Мошков, С.В.Овчинников, Ю.П.Пинжин, В.М.Савостиков, А.Н.Тюменцев. Многокомпонентные твердые и сверхтвердые субмикро- и нанокомпозитные покрытия на основе нитридов титана и железа. // Физическая мезомеханика. - 2007. - Т. 10. - №3. - С.39-52.

185. В.А. Белоус, Ю.А. Заднепровский, Н.С. Ломино, О.В. Соболь. Роль аргона в газовой смеси с азотом при получении нитридных конденсатов системы Ti-Si—N в вакуумно-дуговых процессах осаждения. // Журнал технической физики. - 2013. - Т.83. - № 7. - С.69-76.

Indexable milling tools Фрезы со сменными пластинами

Volchanskaja, 159 308017. Belgorod Russia_ 308017 Белгород , ул.Волчанская, 159

Tel t-7 4722/213285 Fax. [phone] E-maii:[e-mail] Internet http^.'www skif-m.net

Ref No. I Ис* Nt ОЮЗОг^АИ Due/Дата C6 02 2QH

Директору Института физики прочности и материаловедения СО РАН чл.-корр.РАН Псахье С Г

Настоящим письмом сообщаем, что экспериментальные катоды А!-Сг, А1-Сг-31, изготовленные по технологии, разработанной в ИФПМ СО РАН и переданные нам заведующим лабораторией ИФПМ Прибытковым Г.А. в декабре 2013 года успешно прошли опытную эксплуатацию на оборудовании предприятия "СКИФ-М" (308017 г Белгород ул Волчанская 159)

Прошу Вас рассмотреть возможность поставки этих катодов для нанесения вакуумно-дуговых покрытий на металлообрабатывающий инструмент, выпускаемый нашим предприятием

Примерная годовая потребность в катодах составляет: А1+30 ат%Сг -10 штук; А1+25 ат%Сг+10 ат%Б1 • 10 штук.

Генеральный директор ООО "СКИФ-М" к.т.н. ДfW ' А А.Москвитин

¡¡И

Начальник лаборатории ионно-плазменного напыления к.т.н. ilj1 (у А.И.Маслое

of

В»лк SAVINGS BANK Or THE RUSSIAN FEDERATION BELGOROD BRANCH . Bwodiaow peranjmu

JUS • jccoint» 43 40702 B40 7 0700 0X0038 Рублевый Р/С Ne 40702 810 в 0700 0100204

ОМ • «ocowitt NO 4Q702 276 4 0700 020003$ ■ Белгородском отделении N» 6&W AK C6 P«

B»nk • wrr«|»nd«n! SAVINGS BANK OF THE RUSSIAN FEDERATION K/C 30101.810 1 ОООООООИЭЗ 6ИК 041403833

ITSENTRAINO-CHERNOZEMNY OfFlCE) VORONEZH

SWIFT Сове SABRRUMMVH1

UtWdNo. 312Э01М68 ИМН 3123015466

Piesdem Of -ing Ale«ar«ler Maikvttin Рукоюаитепь предприятия «т.м А А Москич»

< У1 вер клак» Ге( ] ерлл ы (ы й ди ре ¡п и р ОЛД ^ОмОтиЦШ И Да 1 ряибе'пг ПкК

/ У^У *" ,

( . / 2 г

\ V \ 4 /

У

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ КА ГОДОВ А1-Сг^и ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ПОРОШКОВЫХ смссгй НО ТЕХНОЛОГИИ ЛАБОРАТОРИИ ФИЗИКОХИМИИИ ПОРОШКОВЫХ МА 1 ЕРИАЛОВ

ИФПМ СО РАН

Шч^ьник Очде 1)851 о

Старшин научный сиф)лиик Оые.и. Я^ 10

М+)

Богомочов Л В

Ьо1омопоп В Л

ОМС К 2011

Исследовались вакуумио-дуговые покрытия, осажденные на установке ННВ 6.6.-М предприятия ОАО «Омский НИИД», по типовым технологическим процессам согласно разработанному совместно с ВИАМ ГОСТу 148011-89 с применением катодов, полученных горячим прессованием порошковых смесей состава: алюминий марки ПА-4 (60-70 ат.%); хром марки ПХ1М (20-30 ат.%); кремний (10-20 ат.%), разработанных в ЛФХПМ ИФПМ СО РАН. Для сравнения исследованы также вакуумно-дуговые покрытия, полученные с применением катода из титанового сплава ВТ5. В качестве подложек использовали образцы из сталей 20X13 и 40Х. Покрытия наносили испарением катодов в остаточных газах вакуума (воздух), в аргоне, в среде реактивных газов (N2, С02, С2Н2) или их смесей. Дуговая эрозия порошковых катодов была равномерной, без трещин и следов разрушения.

1. Покрытия в среде аргона

Режим нанесения покрытий:

1. Очистка образцов в тлеющем разряде аргона.

2. Очистка ионным травлением с разогревом образцов до 500-550 °С.

3. Покрытие в среде аргона при давлении 1,5 * 10" мм.рт.ст в течение 90 мин. Режимы нанесения покрытий и результаты исследований приведены в табл.1.

Таблица 1.

Свойства покрытий в среде аргона

№ п/п Состав катода Режим покрытия Толщина слоя, мкм Твердость катода, HV Твердость покрытия, Нц Примечание

J, а V,b

1. A165Cr25Sil0 100--60 180 ~1 144-211 458-501 Отдельные участки

2. А170Сг30 100 150 ~1 116-124 330-340 Отдельные участки

-> j. A160Cr20Si20 100 120 3-5 144-184 642-757 Равномерное светло-серое

4. A165Cr25SilO 100 60 8-10 144-211 687-788 Равномерное светло-серое

5. A170Cr30 100 60 10 116-124 713-788 Равномерное светло-серое

6. A160Cr20Si20 100 60 10-12 144-184 689-766 Равномерное светло-серое

Из анализа данных, приведенных в табл. 1, следует:

1. При осаждении покрытий испарением испытуемых катодов в среде аргона при напряжении смещения 150-180 В происходит частичное распыление покрытия. Для нормального нанесения слоя необходимо снижение напряжения смещения до 50-60 В. При понижении напряжения смещения до 60 В наблюдается повышение микротвердости покрытий, возможно, за счет увеличения его толщины (табл.1).

2. В процессе покрытий соединениями Al-Cr-Si происходит образование металлидов предположительно типа AlnCrm, CrnSim и др., что подтверждается повышением твердости от HV 116-211 кг/мм2 катодов до Нц 330-788 покрытий. Необходимо подтверждение этого вывода ренгено-фазовым анализом.

2. Покрытия в среде реактивных газов

Для получения покрытий типа оксикарбидов и оксинитридов испарением катодов двух различных составов использовались реактивные газы: СО2, N2 + 12% С2Н2, а также 0,5 х10"3 N2 и воздух при давлении 2,5 * 10"3 мм.рт.ст.

Покрытие проводилось при постоянном режиме:

1. Очистка образцов в тлеющем разряде реактивного газа.

2. Очистка ионным травлением при напряжении 1000-1200 В с разогревом образцов до температуры 500-550 °С.

3. Покрытие в среде реактивного газа при токе на катоде 100 А, напряжении смещения 160-180 В в течение 90 минут.

Результаты исследований образцов из стали 20X13 с покрытием приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Свойства твердых комплексных покрытий

ТЧп/п Состав катода Реактивный газ Толщина слоя, мкм Микротвердость, Н50 Примечание

1. А160Сг208120 N2+ 12%СН4 15 1197-1253 Темно-серое

2. А165Сг258П0 N2+ 12%СН4 15 1144-1253 Темно-серое

3. АПОСгЗО N2 10 1694-1891 Темно-серое

4. ВТ5 N2+ 12%СН4 15 1694-1891 Желто-сиреневое

Из приведенных данных следует, что полученные покрытия оксикарбидов и окси-нитридов катодов рассматриваемых составов близки по микротвердости Н5о = 1144-1891 кг/мм2.

Высокой твердостью Н50 = 1694-1891 кг/мм2 отличается нитрид соединения А170Сг30, аналогичной используемому на практике карбонитриду сплава ВТ5.

С целью определения технологических возможностей покрытий, получаемых при работе катодов рассматриваемых составов, проведен комплекс исследований, характеризующих их свойства:

1. Измерение микротвердости (ГОСТ 9450-76).

1. Испытание на трение. (ГОСТ 26614-85).

2. Испытание на эрозионную стойкость (ГОСТ 23.201-78).

3. Испытания на коррозионную стойкость (ускоренная методика ВИАМ).

4. Испытания на жаростойкость (методика ВИАМ).

Испытания нанесенных покрытий 1. Испытание на трение

Проводились на специальном стенде с удельной нагрузкой 2 кг/мм2 со смазкой моторным маслом при скорости перемещения 40 м/мин. Испытывались кольцевые образцы из стали 40Х (Э = 46 мм, <1 = 36 мм, Ь = 4,6 мм) с покрытиями 10-15 мкм по стальному контртелу НЯС40 шероховатостью Ыа=0,32 мкм.

Испытывались образцы с покрытиями А165Сг258П0(СЫ), А170Сг30(М), А160Сг208120 (СИ) и Т1М. Время испытаний - 1 час. Оценка износа: визуально, по потере веса, коэффициенту трения (таблицаЗ)

Таблица 3.

Результаты испытаний на трение.

ТМп/п Покрытие Твердость Н50 Коэффициент трения Потеря веса, г Визуальная оценка.

1. А160Сг208120 (ОМ) 1250 0,029 0,0006 Засветление поверхности

2. А165Сг258П0 (СИ) 740 0,042 0,0021 Малый износ по-крытитя

3. А170Сг30 (14) 1650 0,029 0,0004 Засветление поверхности

4. ™ 1600 0,087 0,0048 Средний износ покрытия

Из результатов испытаний следует, что все испытанные покрытия хорошо работают на трение со смазкой, лучше чем "ПЫ. Наиболее стоки твердые покрытия А160Сг208120(СЫ) и А170Сг30(Ы).

2. Испытания на эрозионную стойкость

Проводились на стенде с частотой вращения п = 7800 об/мин покрытых образцов из стали 20X13 и подачей кварцевого песка фракции < 0,5 мм в количестве 250 мл в зону вращения. При этом скорость струи песка составляла -100 м/с, угол наклона образцов 70 Оценка результатов испытаний проводилась визуально и потере веса (таблица 4).

Таблица 4.

Результаты испытаний на эрозионную стойкость.

N п/п Вид покрытия Толщина слоя, мкм Твердость, Н50 -ДР, ф Визуальная оценка

1. Без покрытия — 0,0046 Матовая поверхность

2. ВТ5 (С>0 15 1800 0,0118 Частичный износ

3. А165Сг258П0 (N0) 15 1200 0,0149 Частичный износ

4. А160Сг208120 (СТО 15 1250 0,0212 Частичный износ

5. А160Сг208120 (СО) 8 880 0,0085

6. А170Сг30 (14) 12 1700 0,0161 Частичный износ

7. А165Сг258П0 10 740 0,0040 Засветление

8. А160Сг208120 15 780 0,0039 Засветление

9. А170Сг30 11 750 0,0029 Засветление

Из проведенных результатов испытаний следует, что лучшей эрозионной стойкостью обладают покрытия из чистых сплавов, нанесенных без реактивного газа.

3. Испытания на коррозионную стойкость

Проводились по методике ускоренных испытаний ВИАМ: нагрев покрытых образцов до 300 °С, охлаждение в 3 % растворе ИаС1 и последующей выдержки 24 часа во влажной камере. Всего 5 циклов. Испытывались образцы с покрытиями на подложках из стали 20X13. Толщина нанесенных покрытий 8-15 мкм. После испытаний проводилась визуальная оценка поверхности на наличие следов коррозии (табл. 5).

Таблица 5.

Результаты испытаний на коррозионную стойкость.

Ип/п Вид покрытия Толщина слоя, мкм Визуальная оценка

1. Без покрытия — Коррозии нет

2. ВТ5 (СТО 15 Коррозии нет

3. А165Сг258П0 (N0) 15 Коррозии нет

4. А160Сг208120 (СТО 15 Коррозия -5% поверхности

5. А160Сг208120 (СО) 8 Коррозия ~5% поверхности

6. А160Сг208120 15 Коррозия ~3% поверхности

7. А165Сг258П0 10 Коррозия -3% поверхности

8. А170Сг30 (Ы) 12 Коррозия -10% поверхности

9. А170Сг30 11 Коррозия ~Ю% поверхности

Из приведенных результатов испытаний следует, что лучшей коррозионной стойкостью обладает оксинитриды сплава А165Сг258П0 , а также ВТ5(С]чГ).

4. Испытания на жаростойкость

В зависимости от предполагаемых назначений покрытий все покрытые образцы из стали 20X13 были разделены на две группы:

а) Покрытия, осажденные в аргоне (для использования в качестве защитных при высоких температурах). Нагревались при 1000 °С в течение 2 часов.

б) Сложные покрытия, получаемые в результате плазмохимических реакций с С02, газом N2 + 12% С2Н2 и разреженным до 2,5 х 10"3 мм.рт.ст. воздухом. Нагревались до 750 °С в течение 6 часов.

Оценка качества покрытий проводилась по изменению веса, металлографическим анализом, изменению твердости.

После нагрева образцов, покрытых чистым составом катодов в среде аргона, они окислились до темно-серого цвета, но все сохранили гладкую однородную поверхность. Металлографическим анализом поперечного сечения установлено, что в поверхностной зоне образцов после нагрева появился ярко выраженный подслой за счет диффузии покрытий, но переходной зоны между подслоем и основным металлом нет, что свидетельствует о хороших защитных свойствах покрытий. Результаты анализа приведены в табл. 6.

Таблица 6.

Результаты испытаний на жаростойкость при 1000°С.

N11/11 Состав катода Толщина слоя, мкм Микротвердость, Н50 Изменение веса, ф

покрытия подслоя покрытия Подслоя Сердцевина

1. А160Сг208120 10 пористый 80 479-526 220-249 420-438 +0,0059

2. А165Сг258П0 10 пористый 60 526-579 234-249 420-438 +0,0078

3. АПОСгЗО 10 пористый 40 358-426 206-213 420 +0,0063

Таблица 7.

Результаты испытаний на жаростойкость при 750 °С.

1Чп/п Состав катода Реактивный газ Толщина слоя, мкм Твердость, Н50 Изменение веса, гр

После покрытия После нагрева

1. А160Сг208120 N2+ 12%СН4 15 1197-1253 1144-1314 +0,0003

2. А165Сг258П0 N2+ 12%СН4 15 1144-1253 1197-1314 +0,0002

3. А170Сг30 N2 10 1694-1891 1360-1448 +0,0008

4. ВТ5 N2+ 12%СН4 15 1694-1891 1049-1360 +0,0006

Из анализа данных, представленных в таблице 7 и дополнительного металлографического анализа поперечного сечения образцов следуют выводы:

Защитные свойства всех представленных покрытий после длительного 6 часового нагрева при температуре 750°С сохраняются. Об этом свидетельствует незначительное изменение веса и поверхностной твердости, а также отсутствие переходного слоя между покрытием и серцевиной.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Катоды, изготовленные из смесей порошков А1, Сг, по технологии лаборатории фи-зикохимии порошковых материалов ИФПМ СОР АН, в процессе работы на установке ННВ 6.6.-М показали высокую надежность, однородность состава, достаточную механическую прочность. При токе 100 А расход катода составляет 15 г/час. Шероховатость поверхности катодов после работы Яг = 20-40 мкм, эрозия равномерная. Повышенная шероховатость покрываемых образцов за счет капельной фазы отмечается при начальной работе катодов.

2. С точки зрения практического применения катодов предложенного состава для получения покрытий установлено:

• На трение со смазкой хорошо работают твердые покрытия А160Сг208120(СК) и А170Сг30(Ы).

• На эрозионную стойкость высокие свойства показали покрытия всех составов катодов, получаемых в чистом виде (в среде аргона). При этом свойства покрытий отличаются от свойств катодов, что свидетельствует об изменении фазового состава

• Хорошую коррозионную стойкость показали покрытия А165Сг258П0(>Ю).

• Покрытия всех составов в чистом виде(аргон) обладают высокими защитными свойствами при нагреве до 1000°С. Лучшее из них А170Сг30. При нагреве до 750°С отмечены хорошие защитные свойства всех комплексных покрытий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанные составы катодов А1-Сг-81 могут быть использованы для значительного повышения ресурса работы авиационных двигателей, например для деталей компрессора или для деталей турбины.