автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Получение износостойких композиционных порошковых покрытий оплавлением модифицирующих обмазок лазерным лучом

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОНШРН ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

удк 621.891:621.793 ^ фд

2 2 дг:;

КРУПСКАЯ Марина Михайловна

ПОЛУЧЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВЫХ ПОКРЫТИЙ ОПЛАВЛЕНИЕМ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ОБМАЗОК ЛАЗЕРНЫМ ЛУЧОМ

Специальность 05.16.06 "Порошковая металлургия и композиционные материалы"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических иаук

Минск, 2000

Работа выполнена в Белорусской государственной политехнической академии

Научный руководитель -

член-корреспондент НАН Беларуси, доктор технических наук, профессор Дорожкин Н.Н.

Научный консультант -

кандидат технических наук Кардаполова М.А.

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор

Шелег В.К.

кандидат технических наук Кукин С.Ф.

Оппонирующая организация - Физико-технический институт

НАН Беларуси

Защита состоится "_03_"_ноября 2000 г. в 12 22 часов на заседании совета по защите диссертаций Д 02.40.01 в Белорусском государственном научно-производственном концерне порошковой металлургии по адресу: 220071, г.Минск, ул. Платонова, 41, тел. 239-98-42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного научно-производственного концерна порошковой металлургии.

Автореферат разослан "_03_"_октября_2000 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций

В.М.Горохов

© Крупская М.М., 2000

кевъ.мор№ о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Повышение требований техники и промышленности к свойствам поверхностных слоев вызывает необходимость создания износостойких композиционных покрытий, в том числе порошковых, новыми методами с использованием высококонцентрированных источников энергии таких, как лазерный луч. В первую очередь это связано с тем, что использование лазерного излучения позволяет получать износостойкие композиционные порошковые покрытия (КПП), обладающие высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами, на локальных участках крупногабаритных и длинномерных деталей, например таких, как валы нефтяных насосов. При этом высокий уровень свойств получаемых покрытий обеспечивается не только варьированием технологических режимов лазерной обработки, но и свойствами дополнительно вводимых модифицирующих веществ.

В качестве упрочняющих материалов довольно широко используются тугоплавкие соединения в виде карбидов. В лаборатории плазменной металлизации деталей нефтяного оборудования БГПА разработан ряд технологических процессов по получению покрытий методом напыления самофлюсующихся материалов на основе никеля с последующим лазерным легированием карбидами ВС, WC, TiC. Однако, существенным недостатком карбидов является их способность к образованию трещин, скалыванию и разрушению. Установлено, что твердость карбидов выше, а прочностные свойства несколько ниже, чем у нитридов. Несмотря на появление в литературе ряда работ, посвященных технологии получения покрытий оплавлением лазерным лучом обмазок, содержащих нитриды, отсутствуют данные исследований о влиянии лазерного излучения на структуру, физико-механические и эксплуатационные свойства таких покрытий.

В связи с этим тема диссертационной работы по получению износостойких КПП лазерным оплавлением модифицирующих обмазок, содержащих в качестве упрочняющих веществ нитриды и карбиды, и по исследованию их физико-механических и эксплуатационных свойств является весьма актуальной.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Научные исследования по теме диссертации проводились в рамках х/д № 62 (19981999 г. г.), Государственной научно - технической программы "Сварка" (№ 1122/3.8 1999-2000 г.г.), Государственной научно-технической программы "Новые материалы и инженерия поверхностей. Подпрограмма II. Инженерия поверхностей" (№4072/1.03 2000 г.), ГБ 00-55 (2000 г.).

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка технологии получения износостойких композиционных порошковых покрытий лазерным оплавлением модифицирующих обмазок на основе нитридов TiN, AIN и карбида NbC, нанесенных как непосредственно на поверхность детали, так и на предварительно напыленный слой самофлюсующегося сплава.

Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:

■ Исследовать процессы структурообразования КПП, содержащих подслой из самофлюсующегося материала ПН-ХН80С4Р4 и не содержащих такового.

■ Выбрать оптимальные составы и способы нанесения модифицирующих обмазок для каждого из веществ-упрочнителей.

■ Исследовать влияние основных технологических параметров лазерной обработки на фазовый состав, микротвердость, шероховатость и износостойкость получаемых КПП.

■ Выявить корреляционные зависимости между группой структурных параметров и параметрами шероховатости и износостойкости КПП.

■ Разработать и внедрить технологию восстановления быстроизнашивающихся деталей методом плазменного напыления с последующим нанесением модифицирующих обмазок и оплавлением лазерным лучом.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является износостойкое композиционное порошковое покрытие. Предметом исследования являются износостойкие КПП, полученные лазерным оплавлением обмазок, содержащих в качестве модифицирующих веществ нитриды TiN, AIN и карбид NbC, нанесенные как на предварительно напыленный слой самофлюсующегося материала, так и непосредственно на поверхность детали.

Гипотеза. Работа основана на гипотезе, что применение технологии получения износостойких КПП лазерным оплавлением модифицирующих обмазок, содержащих ряд веществ-упрочнителей, обеспечит создание покрытий, которые по комплексу физико-механических и эксплуатационных свойств превзойдут аналогичные покрытия из самофлюсующихся материалов, оплавленные без обмазок.

Методология и методы проведенного исследования. Оплавление поверхностных слоев лазерным лучом является технологической операцией, позволяющей получать покрытия с улучшенными физико-механическими характеристиками путем получения мелкокристаллической структуры и специфической морфологии поверхности. Это способствует значительному увеличению сопротивления изнашиванию.

Исследование и анализ наблюдаемых явлений были основаны на результатах экспериментов. При этом учитывалась основная особенность взаимодействия лазерного излучения с поверхностным слоем - высокий градиент температур в зоне нагрева и охлаждения локальных участков поверхности, что способ ствовало формированию структур характерного типа. Расшифровка и анали: полученных данных проводились в ходе исследований с использованием мето дов оптической микроскопии, дюрометрического, рентгеноструктурного и фа зового анализа, испытаний на изнашивание.

Научная новизиа и значимость полученных результатов:

■ Определены составы модифицирующих обмазок под последующее ла зерное оплавление, содержащие вещества-упрочнители, которые ранее с приме нением данной технологии не использовались. В качестве модифицирующих веществ предложено использовать нитриды TiN, AIN и карбид NbC,

позволяющие получать КПП с высоким уровнем физико-механических и эксплуатационных свойств. Введение нитридов, обладающих наряду с высокой прочностью еще и высокой пластичностью (в отличие от карбидов), способствует снижению пористости (до 5 %) получаемого покрытия, позволяет значительно снизить трещинообразование и повысить физико-механические и эксплуатационные свойства КПП: повысить микротвердость до 10,0 - 11,0 ГПа, снизить шероховатость до Ra = 9,5 - 15,0 мкм и величину износа до I = 4,0 - 7,0 мкм.

Установлено, что нитриды (TiN и A1N) после лазерного оплавления наилучшим образом сохраняются в покрытиях, содержащих модифицирующее вещесто и Ni в равных соотношениях (50% TiN (AIN) + 50%Ni), a NbC - в покрытиях, содержащих 66% NbC + 33% Ni. При этом объемная доля модифицирующих веществ, сохранившихся в покрытии после лазерной обработки, составляет: NbC -12%, TiN - 10%, AIN - 6-7%.

■ Определены способы нанесения модифицирующих обмазок для каждого из веществ-упрочнителей (TiN, AIN, NbC ) с учетом результатов рентгенострук-турного и фазового анализа, дюрометрических характеристик получаемых покрытий, их шероховатости и износостойкости. Предложено наносить модифицирующие обмазки как непосредственно на основу детали, та к и на предварительно напыленный слой самофлюсующегося материала.

Установлено, что модифицирующие обмазки, содержащие нитриды TiN и A1N, следует наносить послойно с Ni, a NbC - в виде механической смеси с Ni на предварительно напыленный слой самофлюсующегося материала ПН-ХН80С4Р4. По сравнению с другими исследованными вариантами, покрытиям, полученным данным способом, соответствуют наибольшие значения микротвердости (для обмазок с TiN, AIN и NbC соответственно): 10,0 ГПа; 10,5 ГПа; 11,0 ГПа; наименьшая пористость и шероховатость (Ra = 15,0 мкм; Ra= 9,5 мкм; Ra= 20,0 мкм), наименьшая величина износа (1= 4,0 мкм, I = 6,0-7,0 мкм, I = 7,0-8,0 мкм).

■ Установлены зависимости между основными технологическими параметрами лазерного оплавления ( V, мм/с - скорость перемещения лазерного луча, d, мм - диаметр лазерного луча и к - коэффициент перекрытия лазерных дорожек) и параметрами структуры, фазового состава, микротвердости, шероховатости и износостойкости КПП, что дало возможность определить оптимальные режимы лазерной обработки (для обмазок с TiN: V = 1,33 мм/с, d = 3,0 мм, к = 1,5; для обмазок с AIN: V = 1,33 мм/с, d = 3,0 мм, к = 1,5; для обмазок с NbC: V = 1,33 мм/с, d = 1,0 мм, к = 0,5), позволяющие получать покрытия с повышением износостойкости в 4-5 раз при включении в обмазку TiN и в 2-3 раза при включении в обмазку A1N и NbC по сравнению с оплавленными покрытиями из самофлюсующегося сплава на основе Ni без обмазок.

Определены корреляционные зависимости между группой структурных параметров и параметрами шероховатости и износостойкости получаемых покрытий, что позволило оценить степень влияния того или иного параметра структуры (количества у-раствора на основе Ni, степени легированности

у-раствора на основе количества упрочняющих фаз в покрытии, коли чества окислов в покрытии, количества боридов Сг и N1, количества си лицидов Сг и №, количества алюминидов № в покрытии) на шерохова тость и износостойкость. Использование полученных зависимостей дает возможность получать КПП с требуемым комплексом физико-механических и экс плуатационных свойств.

Практическая и экономическая значимость полученных результатов Практическая значимость полученных результатов заключается в разработю технологии получения износостойких КПП оплавлением лазерным лучом модифицирующих обмазок, содержащих легирующие компоненты, что далс возможность получать на поверхностях деталей нефтезаводского оборудова ния слои, обладающие высокой износостойкостью и повышенной долговечностью.

Износостойкость покрытий возрастает в 4-5 раз при оплавлении обмазок содержащих ТШ и в 2-3 раза при оплавлении обмазок с АГМ и ЫЬС по сравнению с оплавленными покрытиями из самофлюсующихся материалов на основ« N1 без модифицирующих обмазок.

Разработан технологический процесс восстановления вала нефтяной насоса (ЛПМ № 0120100043). По разработанной технологии в ОАО «Мозыр ский нефтеперерабатывающий завод» восстановлена опытная партия вало! нефтяного насоса 812-03-120-01 (акт внедрения от 19.01.99 г.). Годовой эконо мический эффект составляет 371224,0 руб. (расчет фактического экономическо го эффекта от 19.01.99 г. выполнен по состоянию на сентябрь 1998 г.). Приме нение при восстановлении шеек валов обмазки, содержащей ТШ, позволилс снизить уровень трещинообразования, уменьшить пористость (до 5%) и ше роховатость (до Яа = 14,0-15,0 мкм), увеличить износостойкость восстановлен ной поверхности в 4 раза.

Результаты работы можно рекомендовать к использованию в учреждению и на предприятиях, занимающихся вопросами упрочнения и восстановлена деталей машин, работающих в условиях граничного трения со смазкой; в неф теперерабатывающей промышленности, сельскохозяйственном машинострое нии для получения износостойких защитных покрытий на поверхностях круп негабаритных и длинномерных деталей.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту. На защит выносятся:

■ Закономерности структурообразования КПП, содержащих различны! модифицирующие вещества, при лазерном нагреве.

■ Результаты определения оптимального состава и способа нанесения мо дифицирующих обмазок на поверхность детали.

■ Результаты исследования физико-механических и эксплуатационны; свойств полученных КПП.

■ Результаты определения корреляционных зависимостей между основ ными технологическими параметрами лазерной обработки и параметрам! фазового состава, микротвердости, шероховатости и износостойкости КПП,

а также между группой структурных параметров и параметрами шероховатости и износостойкости КПП.

Личный вклад соискателя. Основные научные и практические результаты диссертации, положения, выносимые на защиту, разработаны и получены лично соискателем или при его непосредственном участии.

Автором лично выполнены исследования физико-механических и эксплуатационных свойств оплавленных КПП на базе металлографического, рентгено-структурного, фазового и дюрометрического анализа, позволяющие обосновать и разработать технологию оплавления модифицирующих обмазок с использованием лазерного излучения. Совместно с соавторами публикаций проведены исследования по установлению корреляций и оптимизации режимов лазерной обработки для получения покрытий требуемого качества.

Апробация результатов диссертации. Основные положения работы были доложены на межгосударственных семинарах «Защитные покрытия» (1993 - 2000 г.г., г.Минск), на 1-й и 2-й Республиканской научно-технической конференции «Современные материалы, оборудование и технологии упрочнения и восстановления деталей машин» ( 1993 г. и 1995 г., г.Новополоцк), на международной научно-технической конференции «Отделочно-упрочняющая технология в машиностроении» ( 1994 г., г. Минск), на международной конференции «Композиционные материалы в промышленности» (1998 г., п. Славское) в отраслевой научно-исследовательской лаборатории плазменной металлизации деталей нефтяного оборудования БГПА, на кафедре "Порошковая металлургия" БГПА.

Опубликованность результатов. Основное содержание диссертации опубликовано в 15 научных работах, в том числе 4 статьях в научных журналах и сборниках и 11 тезисах докладов на конференциях. Общее число страниц опубликованных материалов - 42.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Полный объем диссертации 158 страниц. Работа содержит 81 страницу машинописного текста, 26 рисунков на 26 страницах, 33 таблицы на 16 страницах, 6 приложений на 22 страницах и список использованных источников из 169 наименований на 13 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор темы диссертации, представлена оценка состояния проблемы, показана ее значимость и пути решения.

В первой главе на основании литературных данных проанализированы способы получения износостойких КПП различных типов, указаны преимущества и недостатки, оценена возможность и целесообразность применения для восстановления и упрочнения различных деталей оборудования, работающих в условиях граничного трения со смазкой.

Для обеспечения направленного улучшения комплекса свойств рабочих поверхностей, вызывает существенный интерес получение износостойких КПП

оплавлением модифицирующих обмазок лазерным лучом. Метод дает возможность достаточно точно предопределить количество того или другого компонента в покрытии, при этом число компонентов может быть таким, какое необходимо для обеспечения требуемых свойств. Приведено обоснование выбора модифицирующих веществ с учетом данных литературных источников об их физико-механических и эксплуатационных свойствах, термодинамических характеристиках.

Во второй главе дано краткое описание технологических схем получения КПП, применяемого оборудования и методик проведения исследований.

КПП получали по следующим схемам (Сх):

Сх 1 - нанесение модифицирующей обмазки непосредственно на основу детали (Ст 3, сталь 45, сталь 40Х) с последующим оплавлением лазерным лучом;

Сх 2 - нанесение модифицирующей обмазки на предварительно напыленный слой самофлюсующегося материала ПН-ХН80С4Р4 с последующим оплавлением лазерным лучом (толщина напыленного слоя - 0,6 ± 0,05 мм).

Модифицирующие обмазки наносили двумя способами (Сп):

Сп 1 - обмазка механической смесью модифицирующего вещества с Ni в различных соотношениях;

Сп 2 - послойная обмазка:

а) модифицирующее вещество под слоем Ni;

б) модифицирующее вещество между слоями Ni.

В состав обмазок вводилось небольшое количество (до 9%) связующего (раствор клея "AGO" в ацетоне).

Толщина обмазок (0,2 ± 0,05 мм) контролировалась магнитным толщиномером МТ-40 НЦ.

В качестве технологического оборудования использовались серийная установка для плазменного напыления УПУ-ЗД с плазмотроном ПП-25, который обеспечивает напыление порошковых материалов, и лазерная установка непрерывного действия ЛГН-702 мощностью 800 Вт. В качестве плазмообразую-щего газа при напылении был выбран азот, как наименее дефицитный и обеспечивающий качественное напыление самофлюсующихся сплавов.

При проведении экспериментальных исследований использовались стандартные и специально разработанные методики. Микроструктура покрытий исследовалась до и после травления на макро- и микроуровнях в световом микроскопе MeF-3 Reichert (Швейцария). Замер микротвердости производился на микротвердомере Micromet-2 фирмы Buehler-Met (Швейцария) индентором Виккерса на нетравленных поперечных микрошлифах в покрытиях, переходной зоне и материале-подложке. По результатам замеров проводилась графическая обработка результатов на ПЭВМ. Фазовый состав поверхностного слоя образцов определялся с использованием рентгеновского дифрактометра ДРОН-3 и специально разработанного для ПЭВМ пакета прикладных программ «ARSANAL». Величины остаточных напряжений первого рода определялись с использованием ПЭВМ. Испытания на изнашивание упрочненных образцов

проводились методом торцового трения. Величина износа определялась профи-лографированием, для чего использовался профилограф-профидометр модели 252. За величину износа на данном образце принималось среднее значение пяти замеров по периметру протертой канавки.

Исследование влияния технологических параметров лазерной обработки на структуру, некоторые физико-механические и эксплуатационные свойства КПП проводилось по методу полного факторного эксперимента. В качестве входных параметров были приняты основные технологические параметры лазерной обработки: X] - V, скорость перемещения лазерного луча (основной уровень - 3,16 мм/с, интервал варьирования- 1,83 мм/с); Хг - с1, диаметр луча лазера в месте соприкосновения с поверхностью материала (основной уровень - 2,0 мм, интервал варьирования - 1,0 мм); Хз - к, коэффициент перекрытия лазерных дорожек, то есть отношение шага поперечной подачи (расстояния между средними линиями дорожек) к диаметру пятна (основной уровень - 1,0 , интервал варьирования - 0,5). Для оценки достоверности результатов и адекватности модели повторные опыты проводились трижды на основном уровне.

Математические модели рассчитывались для следующих параметров оптимизации (серия 1 - для ТШ, серия 2 - для АПЧ):

У] - количество твердого раствора на основе N1, % по объему;

Уг - степень легированности твердого раствора на основе N1 в пересчете на концентрацию Сг, % атомарный;

У3 - количество упрочняющих фаз в покрытии, % по объему: для серии 1- количество фаз ТлМ и ТЪМ, для серии 2 - количество А1Ы;

У4 - количество окислов в покрытии, % по объему: для серии 1 - количество окислов Сг и Тт, для серии 2 - количество окислов М, Сги А1;

У5 - количество боридов Сг и М, % по объему;

У6- количество силицидов Сг и % по объему;

- для серии 2 - количество №3А1 в покрытии, % по объему;

УКа - степень шероховатости поверхности (амплитуда высот неровностей, мкм, по данным профилографирования);

Уиз„ - величина износа (глубина лунки, мкм).

По полученным математическим моделям проводилась оптимизация на ПЭВМ. При оценке корреляций между группой структурных параметров (У] - У7) и шероховатостью и износостойкостью полученных КПП для каждой пары факторов рассчитывались коэффициенты парной корреляции.

В третьей главе рассмотрены способы получения КПП под последующее лазерное оплавление с использованием модифицирующих обмазок различного состава.

Проведен термодинамический анализ возможных химических превращений нитридных частиц при высоких температурах. Данные термодинамического анализа использовались для формирования сценария рас-

шифровки при проведении фазового анализа, что значительно облегчило работу и сократило время исследований.

Проведен рентгеноструктурный и фазовый анализ оплавленных КПП, полученных в отсутствии прослойки самофлюсующегося сплава на основе Ni (Сх 1, Сп 1-2), с целью исследования влияния подслоя на фазовый состав, микроструктуру и износостойкость покрытий.

Установлено, что основу полученного таким образом покрытия составляют твердый у-раствор Ni, входящий в состав модифицирующей обмазки, и a-раствор Fe, поскольку при лазерном оплавлении происходит частичное под-плавление материала-основы. По данным фазового анализа количество твердого у - раствора на основе Ni в покрытиях в 1,5 - 2,0 раза больше, чем a-Fe (обычно 20-25%), тогда как количество твердого раствора на основе Fe не превышает 10% от объема покрытия. Причем Ni, значительно окисляясь, играет для компонентов покрытия защитно-восстановительную роль раскислителя. Окислы элементов, входящих в состав покрытия, концентрируются в приповерхностных объемах.

Модифицирующие вещества (TiN, A1N и NbC) составляют в покрытии от 10% до 20% его объема. Однако, существенных отклонений объемов кристаллических ячеек от табличных значений в покрытиях не обнаруживается, как для твердых растворов на основе металлов (a-Fe и y-Ni), так и для интерметаллических и металлоподобных соединений. Это свидетельствует о том, что в покрытиях, полученных в отсутствие прослойки из самофлюсующегося сплава, не наблюдается значительного легирования.

Микротвердость КПП составляет: 6,0 ГПа для покрытий с TiN, 3,0 ГПа для покрытий с A1N, 6,5 ГПа для покрытий с NbC . Такое существенное снижение микротвердости, в частности, для нитридов TiN и A1N, микротвердости которых в обычном состоянии равны соответственно 20,0 ГПа и 12,0 ГПа, обусловлено образованием твердого у-раствора Ni, не легированного в значительной степени вводимыми добавками и имеющего низкую твердость (6,0 ГПа), а также ожелезнением покрытий при проплаве основы. Покрытия обладают высокой пористостью, высокой шероховатостью поверхности ( от Ra = 32,0 мкм для A1N и Ra = 40,0 мкм для TiN, до Ra = 45,0-47,0 мкм для NbC). Величина износа покрытий колеблется от 1=17,0 мкм до 1 = 5,0 мкм.

На следующем этапе исследовались КПП, полученные по Сх2, Сп1-2, Определялись оптимальные составы обмазок и способы их нанесения для каждого из модифицирующих веществ с учетом результатов рентгеноструктурного и фазового анализа, дюрометрических характеристик, шероховатости и износостойкости покрытий. Технологические режимы плазменной и лазерной обработки на данном этапе исследований не варьировались. Плазменное напыление осуществлялось при I = 250 A, U = 880 В, ра = 6 Атм. Лазерное оплавление - при мощности N = 750 Вт, V = 3,3 мм/с, d = 3,0 мм, S = 2,0 мм. Толщина напыленного слоя - 0,6 ± 0,05 мм, толщина обмазки - 0,2 ± 0,05.

Согласно данным фазового анализа основой полученных покрытий является легированный у-раствор Ni, закристаллизовавшийся при высоких скоростях

нагрева и охлаждения в виде дендритов с осями 2-го и 3-го порядка. Между осями дендритов кристаллизуется тонкодисперсная боридная эвтектика (у-№ -№зВ). Основным элементом, активно участвующим в реакциях структурообра-зования исследованных покрытий, является Сг, который проявляет более высокую химическую активность при взаимодействии со всеми элементами системы (В, и 02) с образованием соединений СгВ2, Сг58)3 и Сг203. Покрытия содержат значительную объемную долю №зВ, а также окиси № .

Установлено, что модифицирующие вещества, входящие в состав обмазок легируют у-№ матрицу и увеличивают количество упрочняющих фаз в покрытии. После лазерного оплавления ИМ, АПЧ и №С сохранились в покрытиях в различной степени. По этому показателю их, в порядке уменьшения, можно расположить в ряд (в скобках - объемная доля добавки, %): КЬС (12-15), "ПЫ (10), АМ (6-7). Твердый у-раствор N1, составляющий основу покрытия, легируется металлами, входящими в состав модифицирующих добавок, в тем большей степени, чем больше количество добавки в обмазке. В зависимости от вида модифицирующей добавки и способа ее нанесения на поверхность микротвердость оплавленных покрытий колеблется в пределах 7,0-10,0 ГПа (для ТО!), 7,5-10,5 ГПа (для А1Ы), 10,0-11,0 ГПа (для КЬС). Наибольшие значения микротвердости соответствуют покрытиям, полученным послойной обмазкой (Сх 2, Сп 2, а): 50% ПК + 50% № и 50% АМ + 50% № (соответственно 10,0 ГПа и 10,5 ГПа) и покрытиям, полученным обмазкой механической смесью (Сх 2, Сп 1): 33% КЬС + 66% № и 66% МЬС + 33% N1 (соответственно 10,0 ГПа и 11,0 ГПа). Разброс значений микротвердости для обмазок с Т1Ы и АПЧ объясняется тем, что модифицирующие вещества, не «прикрытые» слоем N1 интенсивно выгорают, а большое количество № в покрытии способствует образованию твердого у-раствора на его основе, микротвердость которого не превышает 6,0-7,0 ГПа.

Качество полученных покрытий с подслоем из самофлюсующегося материала гораздо выше, чем у аналогичных без подслоя: пористость снижается на 10% для всех видов обмазок; легкоплавкая эвтектика у№ - №зВ и пластичные нитриды способствуют «залечиванию» образовавшихся трещин; уровень остаточных напряжений 1-го рода в никелевой матрице весьма низок. Шероховатость у покрытий с ТОЧ колеблется отЯа=15,0мкм до 11а = 20,4 мкм, у покрытий с А1И от Ка = 9,5 мкм до 11а = 13,0 мкм и у покрытий с МЬС - от Яа = 24,0 мкм до 11а = 31,5 мкм для различных способов нанесения обмазок. Наименьшие значения (Яа = 15,0 мкм и Яа = 9,5 мкм) были получены при послойном нанесении обмазок 50% ТхИ (А1Ы) + 50% №.

В четвертой главе исследовано влияние основных технологических параметров лазерной обработки на структуру, фазовый состав, шероховатость, микротвердость и износостойкость оплавленных КПП; определена область рационального использования получаемых износостойких композиционных покрытий.

Характеристики полученных уравнений регрессии представлены в таблице.

Таблица

Характеристики математических моделей

Параметр оптимизации Величины коэффициентов модели по номерам факторов

во в; в2 ез «¡2 в13 в23

Для опытов с TiN

Y, 19,875 2,625 5,625 -1,375 -1,625 0,375 0,875

y2 3,462 -0,462 0,812 0,000 -1,462 1,237 -1,137

Yj 7,875 0,000 -1,625 2,125 2,125 -0,625 -1,375

y4 19,375 -4,875 -1,875 0,000 0,000 2,375 -2,125

y5 22,500 3,250 -0,750 -0,750 3,500 2,500 1,000

Yt 27,250 -1,000 -0,500 0,000 -2,750 -0,500 1,500

YR, 19,418 -0,156 2,018 7,756 -3,656 -0,868 1,656

YH3H 8,810 2,062 -3,562 -0,625 -0,812 1,375 1,975

Для опытов с A1N

Y, 2,175 -0,500 0,000 0,500 -0,500 -2,25 -2,500

y2 3,475 -1,100 0,000 -1,100 0,000 0,775 0,800

Y3 3,812 0,937 0,437 0,000 0,000 -0,437 -0,437

y4 20,312 0,000 -0,562 0,562 1,687 -1,187 -1,312

Ys 17,750 2,250 1,500 1,500 -1,000 0,500 0,000

Y6 18,125 -0,625 0,375 -0,375 0,000 0,000 1,375

y7 17,500 -1,750 -2,000 -2,000 -1,250 0,750 2,500

Y„. 18,731 0,506 9,506 6,493 2,581 3,018 3,518

YH3H 10,631 2,106 -2,918 1,768 -1,318 1,868 0,000

5 ля опытов с NbC

YR3 21,750 6,137 9,775 4,175 1,612 0,737 4,8

YmH ! 13,912 4,412 0,775 -4,862 0,000 -3,412 0,000

Анализ полученных регрессионных зависимостей показал, что в наибольшей степени изменение технологических параметров лазерной обработки влияет на количество твердого у-раствора Ni и концентрацию упрочняющих фаз в покрытии. При оплавлении обмазки с TiN и A1N уменьшение скорости перемещения лазерного луча и увеличение его диаметра (V = 1,33 мм/с, d = 3,0 мм) позволяет существенно снизить окисление поверхности, приводит к большей легированности твердого у-раствора Ni и снижению величины износа (I = 4,0 мкм для обмазок с TiN и I = 6,0 - 7,0 мкм для обмазок с A1N). В случае оплавления обмазок с NbC, снижение величины износа достигается при уменьшении скорости и диаметра лазерного луча ( I = 7,0-8,0 мкм при V = 1,33 мм/с, d = 1,0 мм).

На рисунке 1 представлены графики зависимости величины износа от скорости перемещения лазерного луча при оплавлении обмазок с TÏN, AIN и NbC.

а)

б)

30 25 20 15 10 5 0

3 V, мм/с 4

—t—

1 L-j-,

V, мм/с

4

d = 0,3 мм d = 3,0 мм

•d = 1,0 мм -d= 3,7 мм

-d = 2,0 мм

Р-Н

5

—fr-d = 0,3MM —О—d = 1,0 мм -Л-d = 2,0 мм

X d = 3,0 ми -®-d = 3,7 мм

Рис. 1. Зависимость величины износа от скорости перемещения лазерного луча при оплавлении обмазок, содержащих: а) Ш, 6) А1К в) тс

С учетом вышеизложенного, рекомендованы следующие технологические режимы для получения износостойких КПП, имеющих наибольшую микротвер-дость(10,0-11,0 ГПа), а также наименьшую шероховатость (Ra = 9,5 - 15,0 мкм) и величину износа (I = 4,0 - 7,0 мкм):

■ для обмазок с TiN: V = 1,33 мм/с, d = 3,0 мм, к = 1,5;

■ для обмазок с AIN: V = 1,33 мм/с, d = 3,0 мм, к = 1,5;

■ для обмазок с NbC: V = 1,33 мм/с, d = 1,0 мм, к = 0,5.

В ходе проведения лабораторных испытаний на изнашивание композиционных покрытий установлено, что износостойкость возрастает в 4-5 раз для обмазок с TiN и в 2-3 раза для обмазок с A1N и NbC по сравнению с оплавленными покрытиями из самофлюсующихся материалов на никелевой основе без модифицирующих обмазок.

Сравнительные величины относительной износостойкости для покрытий, полученных оплавлением на оптимальных режимах модифицирующих обмазок, содержащих TiN, AIN и NbC в качестве упрочняющих веществ, приведены на рисунке 2.

Рис. 2. Относительная износостойкость деталей с покрытиями, полученными оплавлением модифицирующих обмазок (МО) лазерным лучом (1 - МО (TiN), 2 — МО (A1N), 3 — МО (NbC), по сравнению с износостойкостью:

Ряд 1 - серийно выпускаемых деталей без покрытий (материал Сталь 40Х), Ряд 2 — покрытия, полученного напылением ПГ-СР4 с последующим оплавлением газовой горелкой без МО, Ряд 3 — покрытия, полученного напылением ПГ-СР4 с последующим оплавлением лазерным лучом без МО.

Снижение интенсивности изнашивания оплавленных покрытий обусловлено сочетанием благоприятно ориентированной текстуры в поверхностных слоях с повышенной плотностью дефектов кристаллического строения. Параметры кристаллической решетки y-Ni фазы увеличиваются за счет растворения модифицирующих веществ в кристаллической решетке Ni. Часть Ti (Al, Nb), входящего в состав TiN (AIN, NbC), легирует никелевую матрицу, тем самым препятствуя движению и скоплению дислокаций и повышая износостойкость покрытий. По данным фазового анализа при указанных режимах

оплавления в покрытиях сохранилось до 10% "ПК и 5% АНчГ, а доля примеси А1 в у - № матрице составила 2,73% ат., тогда как при оплавлении обмазок с другими модифицирующими веществами (ТШ и ЫЬС) на оптимальных для них режимах эти показатели оказались несколько ниже (1,50% ат. и 1,23% ат. соответственно). Кроме того, при оплавлении ЛШ значительная часть добавок, разлагаясь, взаимодействовала с № с образованием №зА1. Обладая высокой твердостью, №зА1 способствовал увеличению содержания в покрытии упрочняющих фаз.

Что касается покрытий с добавками то несколько более низкая их износостойкость обусловлена меньшей легированностью твердого у-раствора №, чем в случае обмазок с ТО^ и А1Ы.

В результате проведенных исследований выявлены корреляции между параметрами оптимизации У] - У7 и параметрами и Уи1„ (шероховатостью покрытия и величиной износа). Шероховатость коррелирует с количеством твердого у-раствора на основе № и степенью его легированности, а от содержания боридов и силицидов в покрытии почти не зависит при данных интервалах варьирования входных факторов. Установлено, что величина износа поверхностей покрытий коррелирует с количеством твердого у-раствора N1 и степенью его легированности, кроме того, существует отрицательная корреляция между величиной износа и шероховатостью покрытий при использовании каждой из модифицирующих обмазок (рисунок 3). Как правило, обнаруженные корреляции носят параболический характер.

Рис. 3. Корреляционный анализ: а) покрытия, содержащие TiN; б) покрытия, содержащие AIN

- - корреляция установлена,

----- корреляция не установлена,

' - — установлено несколько типов корреляций.

Опытно-промышленная проверка разработанной технологии осуществлялась на участке упрочняющих технологий в ОАО "Мозырский нефтеперераба-

тывающий завод". По разработанной технологии восстановлена опытная партия валов нефтяного насоса 812-03-120-01 (акт внедрения от 19.01.99 г.). Годовой экономический эффект составил 371224,0 руб.

Разработанная технология позволяет в широких пределах управлять свойствами получаемых КПП. Так, применение при восстановлени шеек валов обмазки определенного состава, содержащей ТЖ, позволило снизить уровень трещинообразования и шероховатости, снизить пористость, увеличить износостойкость восстановленной поверхности в 4 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Исследованы процессы структурообразования КПП, содержащих подслой из самофлюсующегося материала ПН-ХН80С4Р4 и не содержащих такового. Анализ показал, что в КПП, содержащих подслой, основой сплава является легированный у-раствор №, закристаллизовавшийся при высоких скоростях нагрева и охлаждения в виде дендритов с осями 2-го и 3-го порядка. Между осями дендритов кристаллизуется тонкодисперсная боридная эвтектика (у-№ -№зВ). Введенные модифицирующие вещества (НИ, АШ и КЬС) составляют в покрытии от 6% до 15% его объема. При лазерном оплавлении твердый раствор на основе № в значительной степени легируется металлами, входящими в состав модифицирующих обмазок. Наибольшая концентрация металла в решетке у - раствора № наблюдается при использовании модифицирующих обмазок, содержащих А1Ы (2,73% атомарных), несколько ниже - при использовании Т)Ы и КЬС (1,5% и 1,23% атомарных соответственно). Установлено, что в КПП без подслоя необходимые эксплуатационные свойства не могут быть достигнуты за счет взаимного легирования структурных составляющих [1,8, 11).

2. Разработаны способы нанесения и составы модифицирующих обмазок, наносимых как непосредственно на основу детали, так и на предварительно напыленный слой самофлюсующегося сплава ПН-ХН80С4Р4, для получения необходимых характеристик качества и износостойкости оплавленных покрытий. С учетом данных рентгеноструктурного и фазового анализа, а также дюрометрических и эксплуатационных характеристик полученных КПП, для каждого из веществ-упрочнителей выбран оптимальный состав и способ нанесения модифицирующих обмазок. Установлено, что наибольшие значения микротвердости (10,0 - 11,0 ГПа) и наименьшие значения шероховатости (11а = 9,5 - 15,0 мкм ) и величины износа (I = 4,0 - 7,0 мкм) соответствуют покрытиям, полученным послойной обмазкой: 50% + 50% № и 50% А1Ы + 50% №, а также покрытиям, полученным обмазкой механической смесью состава: 66% ЫЬС + 33% № [ 5, 7, 9 ].

3. Исследовано влияние основных технологических параметров лазерной обработки - скорости перемещения лазерного луча (V, мм/с), его диаметра (<1, мм) и коэффициента перекрытия лазерных дорожек (к) на фазовый состав, микротвердость и шероховатость получаемых покрытий. При анализе полученных уравнений регрессии установлено, что в наибольшей степени изменение

технологических параметров лазерной обработки влияет на количество твердого у-раствора № и концентрацию упрочняющих фаз в покрытии. Уменьшение скорости перемещения лазерного луча и увеличение его диаметра приводит к большей степени легированности твердого у-раствора № в обоих случаях обмазок, содержащих нитриды ТОТ и А1Ы. Покрытиям, полученным на данных режимах соответствуют наибольшие значения микротвердости (10,0 ГПа и 10,5 ГПа соответственно), наименьшая пористость и шероховатость (Ла = 15,0 мкм нЯа = 9,5 мкм соответственно) [3,4,10,14].

4. Установлено, что основные технологические параметры лазерной обработки оказывают влияние на износостойкость получаемых КПП за счет увеличения количества фаз высокой твердости и их равномерного распределения по объему покрытия, уменьшения доли твердого раствора, направленной ориентации кристаллов никелевой фазы, уменьшающей взаимодействие трущихся поверхностей, увеличения параметров кристаллической решетки никелевой фазы при растворении в ней модифицирующих веществ. Построенные линейные математические модели свидетельствуют о том, что изменением технологических параметров лазерной обработки можно существенно снизить величину износа (I = 4,0 мкм для обмазок с "ПЫ и I = 6,0 - 7,0 мкм для обмазок с А1К). Для этого необходимо уменьшать скорость перемещения лазерного луча и увеличивать его диаметр. При применении обмазок с МзС наименьшая величина износа (I = 7,0-8,0 мкм) достигается при уменьшении скорости и диаметра лазерного луча.

Рекомендованы следующие технологические режимы для получения износостойких КПП, имеющих наибольшую микротвердость (10,0 - 11,0 ГПа), а также наименьшую шероховатость (Яа = 9,5 - 15,0 мкм) и величину износа (I = 4,0 - 7,0 мкм):

■ для обмазок с "П№ V = 1,33 мм/с, (1 = 3,0 мм, к = 1,5; в для обмазок с А1№ V = 1,33 мм/с, с1 = 3,0 мм, к = 1,5; в для обмазок с №>С: V = 1,33 мм/с, ё = 1,0 мм, к = 0,5. В результате проведения лабораторных экспресс-испытаний образцов с КПП, полученными на оптимальных режимах, установлено, что по сравнению с оплавленными покрытиями из самофлюсующегося сплава на основе № без обмазок износостойкость возрастает в 4 - 5 раз для КПП с обмазкой из "ПЫ и в 2 - 3 раза для обмазок с АШ и М>С [2, 6,12,13].

5. Выявлены статистически значимые корреляции между группой структурных параметров и параметрами шероховатости и износостойкости КПП. Установлено, что шероховатость коррелирует с количеством твердого у-раствора на основе № и степенью его легированности, а от содержания боридов и силицидов в покрытии практически не зависит при данных интервалах варьирования входных параметров. На износостойкость получаемых покрытий в большей степени оказывают влияние количество твердого у-раствора на основе N1 и степень его легированности, а также количество упрочняющих фаз в покрытии. Выявлена отрицательная корреляция между величиной износа и шероховатостью. Использо-

вание полученных зависимостей дает возможность получать КПП с требуемым комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств [15].

6. Разработана и внедрена технология восстановления быстроизнашивающихся деталей методом плазменного напыления с последующим нанесением модифицирующих обмазок и оплавлением лазерным лучом. Разработан технологический процесс восстановления вала нефтяного насоса (ЛПМ № 0120100043). По разработанной технологии в ОАО «Мозырский нефтеперерабатывающий завод» восстановлена опытная партия валов нефтяного насоса 812-03-120-01 (акт внедрения от 19.01.99 г.). Годовой экономический эффект составляет 371224,0 руб. (расчет фактического экономического эффекта от 19.01.99 г. выполнен по состоянию на сентябрь 1998 г.). Применение при восстановлении шеек валов обмазки, содержащей TiN, позволило снизить уровень трещинообразования, уменьшить пористость (до 5%) и шероховатость (до Ra = 14,0-15,0 мкм), увеличить износостойкость восстановленной поверхности в 4 раза. [2,15].

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дорожкин H.H., Ивашко B.C., Крупская М.М. Получение износостойких покрытий с помощью лазерного нагрева // Материалы, технологии, инструменты. - Минск, 1997.- №3. - С.18-19.

2. Дорожкин H.H., Кардаполова М.А., Крупская М.М. Влияние технологических режимов лазерного оплавления на фазовый состав и износостойкость композиционных порошковых покрытий / АНК Инст. тепло- и массообм. им. A.B. Лыкова.- Минск, 1997.-. 13 е.- Деп. в ВИНИТИ 13.11.97. - № 3302 - В97 // Весщ АН Беларусь Сер. ф1з.-тэхн. навук. - Минск, 1998. - №1. - С. 136.

3. Дорожкин H.H., Кардаполова М.А., Крупская М.М. Металлографические и дюрометрические исследования поверхностей износа, упрочненных лазерной обработкой // Инженерно - физ. журнал.-Минск, 1998. - Т. 71, №1.-

С. 112-115.

4. Девойно О.Г., Кардаполова М.А., Крупская М.М. Влияние параметров лазерной обработки на физико-механические свойства газотермических покрытий системы Ni-Cr-B-Si-C // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Межд. сб. научн. трудов. - Донецк, 2000. - Вып.11. - С. 208-213.

5. Дорожкин H.H., Кардаполова М.А., Девойно О.Г., Крупская М.М. Оценка различных способов получения износостойких композиционных покрытий // Современные матералы, оборудование и технологии упрочнения и восстановления деталей машин: Тез. докл. республ. н.-техн. конф. - Новополоцк, 1993.-С. 19.

6. Кардаполова М.А., Крупская М.М. Трибологические свойства композиционных материалов для упрочнения деталей машин // Современная технология упрочнения, восстановления и механической обработки деталей с покрытиями: Тез. докл. межгос. н.-техн. конф.- Киев, 1993. - С. 8-9.

7. Дорожкин H.H., Кардаполова М.А., Крупская М.М. Получение износостойких композиционных покрытий с использованием лазерного излуче -ния // Тез. докл. межгос. н.-техн. конф. - Одесса, 1994.- С. 16.

8. Дорожкин H.H., Кардаполова М.А., Девойно О.Г., Панич Г.Г., Крупская М.М. Лазерная обработка плазменных покрытий системы Ni-Cr-B-Si с обмазкой, содержащей вещества-упрочнители //Отделочно-упрочняющая технология в машиностроении: Тез. докл. междун. н.-техн. конф., ч.2. - Минск, 1994.

9. Дорожкин H.H., Кардаполова М.А., Фоменко В.Т., Крупская М.М. Разработка метода лазерного получения покрытий из металлических порошков // Проблемы физики процессов припекания, наплавки защитных порошковых покрытий и теплофизики в производстве: Тез. докл. межгос. н.-техн. конф. - Таганрог, 1995. - С. 19.

10. Дорожкин H.H., Кардаполова М.А., Девойно О.Г., Крупская М.М. Варьирование структурой и свойствами самофлюсующегося сплава лазерной обработкой и введением легирующих компонентов //Современные материалы, оборудование и технологии упрочнения и восстановления деталей машин: Тез. докл. респ. н.-техн. конф. - Новополоцк, 1995. - С. 34-35.

11. Кардаполова М.А., Панич Г.Г., Крупская М.М. Рентгеноструктурный анализ лазерно-модифицированных газотермических покрытий // Современные материалы, оборудование и технологии упрочнения и восстановления деталей машин:Тез. докл. респ, н.-техн. конф. - Новополоцк, 1995. - С. 54-55.

12.Девойно О.Г., Николаенко B.JL, Крупская М.М. Формирование комплекса свойств газотермических покрытий на основе никелевых самофлюсующихся сплавов при лазерной обработке // Прогрессивная техника и технологии машиностроения: Тез. докл. междун. н.-техн. конф. - Донецк, 1995. - С. 25.

13. Дорожкин H.H., Кардаполова М.А., Девойно O.P., Крупская М.М. Износостойкость композиционных покрытий после лазерной поверхностной термообработки // Состояние и перспективы развития науки и подготовки кадров высокой квалификации в БГПА: Тез. докл. междун. н.-техн. конф. 4.2. - Минск, 1995.-С. 117.

14. Кардаполова М.А., Крупская М.М. Повышение качества газотермических покрытий лазерной обработкой // Новые технологии в машиностроении: Тез. докл. междунар. н.-техн. конф. - Харьков, 1995. - С. 101-102.

15. Кардаполова М.А., Девойно О.Г., Дорожкин H.H., Крупская М.М., Панич Г.Г. Влияние лазерной обработки на триботехнические свойства и структуру композиционных порошковых покрытий // Композиционные материалы в промышленности: Тез. докл. междунар. н.-техн. конф.Ч. 2 - п. Славское Львовской обл., 1998.-С. 55-58.

- С. 9-10.

РЭЗЮМЭ КРУПСКАЯ Марына Mixaforayra

"Атрыманне зносатрывалых кампазщыйных парашковых пакрыццяу аплауленнем мадыфщыйных абмазаклазерным промнем"

Ключавыя словы: трэнне, кампазщыйнае парашковае пакрыцце, мады-фщыйная абмазка, лазернае аплауленне, ттрыд, карбад, ф!зка-мехашчныя i эксплуатацыйныя уласщвасщ, тэхналапчны рэжым, М1краструктура, фазавы склад, м1крацвердасць, зносатрываласць.

Аб'ектам даследвання з'яуляецца зносатрывалае кампазщыйнае парашковае пакрыцце. Прадмет даследвання - зносатрывалыя кампазщыйныя парашко-выя пакрыцщ, атрыманныя лазерным аплауленнем мадыфщыйных абмазак, змяшчаючых штрыды TiN, AIN и карбщ NbC.

Мэта працы\ распрацаванне тэхналогп атрымання зносатрывалых кампазщыйных парашковых пакрыццяу лазерным аплауленнем мадыфщыйных абмазак, змяшчаючых нпрыды TiN, AIN и карбщ NbC, нанесеных як непасрэдна на паверхню дэташ, так i на папярэдне напылены слой самафлюсуючага сплава.

Распрацаваны спосабы нанясення i склады мадыфщыйных абмазак, дас-ледаваны мшраструктура, фазавы склад, мшрацвердасць i зносатрываласць пакрыццяу, атрыманых на розных тэхналапчных рэжымах лазернага апрацавання. Праведзена аптьамзацыя асноуных тэхналапчных параметрау лазернага апрацавання з мэтай атрымання патрэбных фiзiкa-мexaшчныx i эксплуатацыйных уласщвасцей пакрыццяу.

Прыведзены карэляцы^ пам1ж тэхнал алчным! параметрам! лазернага апрацавання i параметрам! структуры, фазавага складу, М1крацвердасщ i зносатры-валасш кампазщыйных парашковых пакрыццяу, а таксама пам1ж rpynaMi пара-метрау структуры i якасщ кампазщыйных парашковых пакрыццяу.

Распрацавана тэхналопя, па якой на AAA "Мозырсш нафтаперапрацоучы завод" атрымана партыя валоу нафтавага насоса. Выкарыстоуванне атрыманых дэталяу забяспечыла эканам^чны эффект у памеры 371224,0 рублеу за кошт па-вял1чвання ix зносатрываласщ у 4 разы.

РЕЗЮМЕ

КРУПСКАЯ Марина Михайловна

"Получение износостойких композиционных порошковых покрытий оплавлением модифицирующих обмазок лазерным лучом "

Ключевые слова: трение, композиционное порошковое покрытие, модифицирующая обмазка, лазерное оплавление, нитрид, карбид, физико-механические и эксплуатационные свойства, технологический режим, микроструктура, фазовый состав, микротвердость, износостойкость.

Объектом исследования является износостойкое композиционное порошковое покрытие. Предмет исследования - износостойкие композиционные порошковые покрытия, полученные лазерным оплавлением обмазок, содержащих в качестве модифицирующих веществ нитриды TiN, AIN и карбид NbC.

Цель работы - разработка технологии получения износостойких композиционных порошковых покрытий лазерным оплавлением модифицирующих обмазок на основе нитридов TiN, AIN и карбида NbC, нанесенных как непосредственно на поверхность детали, так и на предварительно напыленный слой самофлюсующегося сплава.

Разработаны способы нанесения и составы модифицирующих обмазок, исследованы микроструктура, фазовый состав, микротвердость и износостойкость покрытий, полученных на различных технологических режимах лазерной обработки. Проведена оптимизация основных технологических параметров лазерной обработки с целью получения требуемых физико-механических и эксплуатационных свойств покрытий.

Приведены корреляции между технологическими параметрами лазерной обработки и параметрами структуры, фазового состава, микротвердости и износостойкости композиционных порошковых покрытий, а также между группами параметров структуры и качества композиционных порошковых покрытий.

Разработана технология, по которой в ОАО «Мозырский нефтеперерабатывающий завод» восстановлена опытная партия валов нефтяного насоса. Использование восстановленных деталей обеспечило экономический эффект в размере 371224,0 руб. за счет увеличения износостойкости в 4 раза.

RESUME KROUPSKAYA Marina Michailovna "Creation of the composite powder coatings by em melting of modifying putties"

Key words: friction, composite powder coatings, modifying putty, laser em melting, nitride, carbide, physical-mechanical and operation properties, technological mode, microstructure, phase structure, microhardness, resistance to wear.

Object of research: the composite powder coating which operates in conditions of boundary friction with greasing. The subject of research is the composite powder coatings created by the laser em melting of the modified putties which contain the nitrides TiN, A1N and carbide NbC.

Purpose of the work: development of a technology of creation of resistant- to-wear composite powder coatings by laser em melting of modifying putties on the basis of nitrides TiN, A1N and carbide NbC applied directly to the surface of a workpiece or to the pre-sprayed layer of self-fluxed alloy.

The ways of depositing and the compositions of modifying putties have been developed. The microstructure, phase structure, microhardness and resistance to wear of the coatings produced at various technological modes of laser processing have been investigated. The optimization of the basic technological parameters of laser processing has been made with the aim to obtain the required physical-mechanical and operation properties of the coatings that are exploited in conditions of boundary friction with greasing.

The correlation between technological parameters of laser processing and parameters of a structure, phase structure, microhardness and resistance to wear of composite powder coatings as well as between group of parameters of a structure and quality of composite powder coatings have been presented..

A technology has been developed which gave the opportunity to the Mozirski oil refinery plant to refurbish an experimental batch of oil pump shafts. Utilizing the refurbished workpieces has provided economic effect of 371224,0 BRB due to a 4 times increase in resistance to wear.