Разработка физических и технологических основ плазменного синтеза высокотвердых композиционных слоев на основе соединений тугоплавких металлов на поверхности твердосплавного деревообрабатывающего инструмента, работающего в условиях интенсивного износа : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. М. Анищик

Abstract

Объектом исследования является твердый сплав в виде ножей для фрезерного деревообрабатываюшего инструмента, состоящий из карбида WC и связующего Co (концентрация кобальта составляет 3 процента). Цели исследования: фазово-структурное состояние, изменения элементного состава и микроструктуры по глубине шлифа образцов твердосплавного инструмента, механических свойств (твердости, адгезии и износа поверхностных слоев твердого сплава с покрытиями, полученными при вариации режимов их вакуумно-дугового осаждения состоящего в увеличении времени ионной обработки ионами ниобия, молибдена изменения и варьировании соотношения токов горения дуг катодов металлов ниобия и меди при напуске метана). В результате установлено, что ионные потоки Nb, создаваемые мощным дуговым источником Nb, в результате применения более длительной ионной обработки (40 секунд – 1 минута), чем при вакуумно-дуговом синтезе известных нитридных соединений TiN, CrN, MoN и др., позволяют создавать значительный разогрев (1100 - 1250 °С) поверхностных слоев WC - Co твердого сплава, инициируя в поверхностном слое синтез покрытия из (Nb,W)C0,7 в результате одновременных процессов внедрения и осаждения Nb на кристаллиты WC, диффузии W из зерен WC в растущее NbС покрытие. В режиме плазменного осаждения в среде метана происходит плазмо-химический синтез однофазных слоев NbC на создаваемые предварительно длительной ионной обработкой ниобия слои из (Nb,W)C0,7. Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что слоистые карбидные покрытия NbC + (Nb,W)0,7C имеют более высокую твердость (до 60 - 70 ГПа) чем наиболее твердые известные слоистые покрытия, полученные различными способами вакуумного осаждения из известных сложных по составу нитридов, в том числе имеющих нанокристаллическую структуру с включениями нитрида кремния ((Ti,Сr,Al)N, TiN/Si3N4 и др,). В то же время уровень макро- и микронапряжений в NbC + (Nb,W)0,7 покрытиях не превышает 1 ГПа, критическая нагрузка появления трещин в этих покрытиях, без их отслоения или разрушения, составляет не менее 120 Н. Основные результаты опубликованы в 15 научных работах.