Технологічні процеси нанесення покриттів із модифікацією поверхонь виробів потоками компресійної плазми

Ввод в пределах локальных участков поверхности значительных дополнительных порций энергии позволяет создавать условия для фазовых и структурных преобразований в материале, а в случае применения специальных рабочих сред – изменять и химический состав поверхностного слоя обрабатываемого материала. Введение дополнительной энергии осуществляется путем использования пульсирующей дуги, которая формируется между одним из электродов генератора основного потока плазмы и поверхностью изделия. В случае перемещения плазменного устройства относительно поверхности в поверхностном слое создаются периодически размещенные участки модифицированного материала, который отличается от исходного своими физико-механическими характеристиками. По результатам исследований связи между режимными параметрами ведения процесса и показателями качества полученного продукта разработаны и изготовлены плазменные устройства, которые реализуют предложенную технологию. Определены основные энергетические характеристики разработанных генераторов плазмы и критериальные их зависимости от режимных параметров генерации плазмы. Предложены технологические рекомендации относительно применения процесса обработки материала. Показано, что применение импульсной вспомогательной дуги позволяет на два порядка увеличить значение удельной энергии на локальных участках поверхности, что приводит к фазовым изменениям на этих участках. Исследованы эксплуатационные характеристики полученных покрытий – прочность сцепления с основой, пористость, стойкость к изнашиванию. Показано, что интегральное значение прочности сцепления покрытия с основой достигает (130 – 160) МПа.

Обработка поверхностей соединения потоками компрессионной плазмы (потоками высокоэнергетических ионов) изменяет структурное состояние и повышает плотность дислокаций в поверхностном слое, что способствует установлению прочных связей между покрытием и основой. Установлено, что в процессе обработки в среде активных газов возникает упрочняющая фаза (например, нитриды в среде азота), которые повышают интегральную твердость материала покрытия и стойкость к изнашиванию. По результатам исследований установлены закономерности влияния режимных параметров обработки на процесс формирования модифицированного слоя, в частности на формирование упрочняющей фазы, как в материале основы, так и в коррозионностойких покрытиях на основе кобальта, а также теплобарьерных покрытиях на основе оксида циркония. Установлена связь между структурой и эксплуатационными характеристиками полученных поверхностей. На основе проведенных исследований разработаны технологические рекомендации относительно применения разработанных методов обработки материалов для повышения эксплуатационных свойств изделий.