Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

Одной из основных проблем, возникающих при разработке технологических процессов пролучения покрытий методом погружения в расплав, является необходимость строгого контроля степени взаимодействия алитируемой заготовки с жидким алюминием поскольку высокая скорость диффузионных процессов, происходящих в присутсвиии жидкой фазы [8-10], может обусловливать значительное изменение формы и размеров изделия. Оптимальные температурно-времнные условия процесса алитирования должны обеспечить формирование на поверхности заготовки покрытия с требуемыми толщиной, составом и структурой при минимальном времени воздействия высоких температур расплава на подложку. Однако литературные данные, касающиеся процессов, происходящих при взаимодействии никелевых сплавов (например, нихромов с алюминием в условиях жидкостного алитирования), недостаточны. Целью настоящей работы явилось исследование структуры, химического и фазового составов диффузионных алюминидных покрытий, формирующихся на поверхности нихромового сплава при его погружении в расплав алюминия, в зависимости от температурно-временных режимов процесса алитирования. Материалы и методы Механизм и кинетику взаимодействия исследовали при погружении нихрома марки Х20Н80 в расплав алюминия марки АД1. Образцы нихромового сплаваразмером 10 х 10 х 2 мм были предварительно зачищены на шлифовальной бумаге и обезжирены. Для защиты от окисления на их поверхность наносили слой флюса на основе полиэфирной смолы. В керамических тиглях в печи SNOL 8,2/1100 при температурах 700-760 °С получали расплав алюминия, в который затем с помощью специального механизма погружали образцы сплава Х20Н80 со скоростью 10 мм/с. После выдержки в течение 0,5-10 мин образцы извлекались из тигля и охлаждались на воздухе. Выбранный температурный диапазон ванны с расплавом Al был ограничен температурой плавления Al и температурой резкого повышения скорости окисления алюминиевого расплава [11]. При этом при температуре ниже 700 °С значительно повышается вероятность расслаивания покрытия. Электронно-оптические исследования и определение химического состава (ЭДС-анализ) осуществляли на растровом двухлучевом электронном микроскопе Versa 3D Dual Beam. Рентгенофазовый анализ (РФА) выполняли на дифрактометре Bruker D8 ADVANCE ECO в излучении медного анода (Я, = 1,5418 А). Результаты и их обсуждение Металлографические исследования показали, что после алитирования в течение 2 мин на поверхности сплава Х20Н80 формируется диффузионный слой (покрытие) (рис. 1), в котором отсутствуют дефекты кристаллизационного характера в виде пор и трещин. Меньшие времена выдержки позволяют сформировать очень тонкие покрытия (менее 50 мкм), однако такие покрытия были склонны к расслаиванию при охлаждении образца с температуры алитирования. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 45-49. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 45-49. Рис. 1. СЭМ-изображения структуры покрытия на поверхности сплава Х20Н80 после алитирования при 740 (а) и 760 (б) °С в течение 2 мин Структура покрытия имеет преимущественно гетерогенное строение, свойственное структурам эвтектического типа, и характеризуется значительной ликвацией. На границе раздела «покрытие — подложка» присутствуют две тонкие гомогенные сплошные прослойки. Для иллюстрации на рис. 2 приведены карты распределения Al, Cr и Ni в приконтактной зоне (см. рис. 1). © Богданов А. И., Кулевич В. П., Шморгун В. Г., Евчиц Р. Д., 2023 46