Особенности профиля периодичных объемных структур из WC/Ni и Cr3C2/NiCr, сформированных методом лазерной наплавки

Получение периодичных объемных структур из WC/Ni И Cr3C2 /NiCr, методом лазерной наплавки. Изучение особенностей профилей полученных стурктур.

В настоящее время большой интерес исследователей вызывают аддитивные методы и прототипирование 3D объектов. Одним из таких методов является лазерная наплавка, которая позволяет с высоким пространственным разрешением создавать объемные структуры из труднообратываемых металлокерамических материалов.Изучение особенностей профилей полученных стурктур. Например, в работе [1] Смуров И.Ю. с помощью лазерной наплавки получил композитный материал с высокими функциональными свойствами, представляющий собой покрытие с верхним антифрикционным слоем на основе бронзы и армирующим каркасом в виде продольных полос Co-Cr сплава Stellite. Структуры, подобные такому каркасу, упрочняют поверхность детали и служат кюветами для прирабатываемого материала в области контакта с ответной деталью. Следовательно, профиль армирующего каркаса во многом определяет его функциональные свойства, поэтому формирование такого профиля в зависимости от выбора материалов и стратегии наплавки является актуальной исследовательской задачей.

1. I. Smurov. Laser cladding and laser assisted direct manufacturing // Surface and Coatings Technology Vol. 202, 2008. P. 4496–4502.

В работе рассмотрено создание профилированной объемной структуры из порошков WC/Ni и Cr₃C₂/NiCr методом лазерной наплавки. Эксперименты по наплавке осуществлялись на лазерном технологическом комплексе "Сибирь-1", разработанном в ИТПМ СО РАН на основе непрерывного электроразрядного СО₂-лазера с максимальной мощностью излучения до 8 кВт и длиной волны 10,6 мкм [2]. На подложки из нержавеющей стали 12Х18Н10Т были наплавлены покрытия в виде сетки с размером ячейки примерно 1,6 – 1,8 мм, шириной трека 1,3 – 1,5 мм и высотой трека 100 – 280 мкм. Профили полученных объемных структур «как есть» и после пескоструйной обработки исследованы с помощью бесконтактного оптического профилометра ContourGT-K1 (Bruker, США), измерены 3D профили и 2D профили покрытий, рассчитаны параметры шероховатости.

Микроструктура треков наплавки исследована с помощью ОМ Axio Scope.A1 (Carl Zeiss, Германия) и РЭМ EVO MA 15. Представлены данные по микротвердости, средние по 4 измерениям на различных треках, и элементному составу наплавленных треков и подложки. Анализ элементного состава треков проводился с помощью энергодисперсионного детектора X-Max 80mm² (Oxford instruments, Великобритания). Микротвердость измерялась с использованием универсальной машины испытания материалов UMT-2 (Bruker, США). В треках наплавки обнаружены отдельные зерна вольфрама. Показано, что профили наплавляемых объемных объектов имеют сильную зависимость от выбора материалов и стратегии наплавки, а периодичные сеточные структуры обладают пространственной анизотропией.

 

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают благодарность профессору РАН, д.ф.-м.н. Клинкову С.В. за помощь в проведении исследований. Работа проведена при поддержке РФФИ по гранту № 16-38-00832.

 

Эксперименты по лазерной наплавке осуществлены на средства РНФ по гранту № 16-19-10300.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. I. Smurov. Laser cladding and laser assisted direct manufacturing // Surface and Coatings Technology Vol. 202, 2008. P. 4496–4502.

2. A. Tyurin, S. Nagavkin, A. Malikov, A. Orishich // Surf. Eng. Vol. 31 (1), 2015, P. 74-77.

 

Показано, что профили наплавляемых объемных объектов имеют сильную зависимость от выбора материалов и стратегии наплавки, а периодичные сеточные структуры обладают пространственной анизотропией.

Результаты исследований могут применяться при разработке и изготовлении высоконагруженных поверхностей скольжения в тяжелом машиностроении, строительной, судовой и авиационной технике.