Физико-механические свойства керамических и металлокерамических покрытий, нанесенных плазменно-детонационным способом

Abstract

В обзоре представлены результаты исследований структуры и свойств покрытий из Al₂O₃ - Cr₂О₃,Cr₃C₂–Ni и WC-Co, нанесенных на подложку из металлов с помощью плазменно-детонационной технологии. Показано, что в покрытиях из Al₂O₃ образуется 60% γ-фазы Al₂O₃ , 30% α-фазы, остальное – метастабильные и аморфные фазы ( β, η, и θ-модификации Al₂O₃ ). Переходной слой состоит из интерметаллидов FeAl с размерами кристаллитов (20-40) нм. В составе покрытия из смешанной керамики образуются α-, β-, γ-Al₂O₃ , и интерметаллид AlFe. Средний размер кристаллов от 100 до 350 нм. В данном покрытии также присутствуют фазы Cr₂О₃ и CrО₃ с размерами кристаллитов от 150 до 500 нм. В покрытии их WC-Co обнаружено формирование следующих фаз: W₂C, Co₇W₆ , Co₃W, W и Co. Средний размер кристаллов WC с ГПУ-решеткой составляет 150 нм, а кобальта 25 нм. На границах кристаллитов наблюдаются частицы фаз W₃Cо₃С. В покрытии на основе металлокерамики (твердый сплав Cr₃C₂-Ni) обнаружено формирование фаз CrO, Cr₃C₂, Cr₃Ni₂, Cr₇C₃ , Cr, Ni. Твердость покрытий из твердых сплавов составляет от 10,1 (Cr₃C₂-Ni) до 19,8 ГПа для WC-Со покрытия.

В огляді представлені результати досліджень структури та властивостей покрить на основі Al₂O₃-Cr2 O3 , Cr₃C₂-Ni та WC-Co, нанесених на підкладинку з металів за допомогою плазмово- детонаційної технології. Доведено, що в покриттях із Al₂O₃ утворюється 60% γ-фази Al₂O₃ , 30 % α-фази, решта – метастабільні та аморфні фази ( β, η, та θ-модифікації Al₂O₃ ). Перехідний шар складається із інтерметалідів FeAl з розмірами кристалів (20 – 40) нм. В складі покриття зі змішаної кераміки утворюються α-, β-, γ-Al₂O₃ та інтерметалід FeAl. Середній розмір кристалів від 150 до 500 нм. В покриттях із WC-Co виявлено формування наступних фаз: W₂C, Co₇W₆ , Co₃W, W та Co. Середній розмір кристалів WC з ГЩУ- решіткою складає 150 нм, а кобальта 25 нм. На межах кристалів спостерігаються частинки фаз W₃Cо₃С. В покритті на основі металокераміки (твердий сплав Cr3 -C2 -Ni) виявлено формування фаз CrO, Cr₃C, Cr₃Ni₂ , Cr₇C₃, Cr, Ni. Твердість покриттів із твердих сплавів складає від 10,1 (Cr3 -C2 -Ni) до 19,8 ГПа для WC-Co-покриття.

The review presents the investigation results on the structure and properties of Al₂O₃ -Cr₂О₃, Cr₃C₂-Ni and WC-Co coatings which were deposited to a metal substrate using the plasma-detonation technology. It was demonstrated that 60% of Al₂O₃ γ-phase, 30% of α-phase, and metastable and amorphous phases (β, η, θ, and σ-modifications of Al₂O₃ ) as the rest were formed in Al₂O₃ coatings. The transition layer was composed of intermetalloids FeAl with crystallite dimensions 20 to 40nm. In the mixed ceramic coatings Al₂O₃ α-, β-, γ-Al₂O₃ and AlFe intermetalloid were formed. The average crystal dimensions were 100 to 350nm. In the coating phases Cr2 O3 and CrO3 phases were also present, the crystallites dimensions varying from 150 to 500 nm. The following phases were found in the coating: W₂C, Co₇W₆ , Co₃W, W and Co. The average W crystals dimension with the fcc-lattice was 150nm, and 25nm for cobalt. Near the crystallite boundaries the particles of W₃Cо₃С phases of about 15nm dimension were observed. The formation of CrO, Cr₃C₂, Cr₃Ni₂ , Cr₇C₃ , Cr, and Ni phases was found in the coatings on the metal-ceramic base (a hard Cr3 -C2 -Ni alloy). The hardness of the hard-alloy coatings was from 10.1GPa for Cr₃C₂-Ni and 19.8 GPa for WC-Co coating.