Лоскутова Т.В. Формування багатокомпонентних покриттів за участю Ti, Cr, Al з бар’єрними шарами на сталях, титанових та твердих сплавах. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису (дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.16.01 Металознавство та термічна обробка металів (05 – Технічні науки). Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Київ, 2021).
Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми, а саме розвиткові наукових основ створення багатокомпонентних покриттів із бар’єрними шарами, до складу яких входять карбіди хрому, карбід титану, нітрид титану, інтерметаліди алюмінію, хрому та титану. Отримані покриття поєднують необхідні експлуатаційні властивості одних складових (зносостійкість, жаро- та корозійну стійкості) з бар’єрними функціями інших.
Проведено теоретичні розрахунки рівноважного складу багатокомпонентних систем за участю титану, алюмінію, хрому, заліза, вольфраму, азоту, кисню, хлору, які дозволили визначити вплив параметрів процесу (складу реакційного середовища, температури, тиску) на фазовий та хімічний склади покриттів та встановити оптимальні параметри процесу. Встановлено температурну область стабільного існування карбідів хрому, які можуть бути запропоновані в якості бар’єрів.
Встановлено, що на досліджених сплавах бар’єрні шари можуть бути отримані: хромуванням з утворенням шарів карбідів хрому (сталь У8А); фізичним осадженням із газової фази TiN (сталі У8А, 9ХС); азотуванням із подальшим титаноалітуванням (сталь У8А, твердий сплав ВК8); формуванням бар’єрного шару TiN під час хромоалітування на титановому сплаві ВТ6.
Досліджено вплив бар’єрних шарів на основі карбідів хрому, нітриду титану на структуру, фазовий та хімічний склади титаноалітованих, хроматитаноалітованих, хромоалітованих покриттів, отриманих на поверхнях досліджуваних сплавів. Запропоновано механізми їх формування.
Досліджено фізико-хімічні властивості отриманих покриттів: мікротвердість, зносостійкість, жаро- та корозійну стійкості. Встановлено високу мікротвердість отриманих покриттів, зумовлену наявністю в їх складі шарів карбідів хрому, титану, нітриду титану (13,035,6 ГПа), інтерметалідів, оксидів (1,9–12,6 ГПа).
Показано, що нанесення досліджуваних покриттів призводить до підвищення в 1,86,9 разу зносостійкості вихідних сплавів за умов сухого тертя. Різальні властивості багатоганних непереточуваних твердосплавних пластин зі сплаву ВК8 з покриттями збільшуються у 8,3 разу.
Встановлено, що отримані покриття підвищують жаростійкість сталі У8А в атмосфері повітря при 800 ºС та її корозійну стійкість у промислово важливих агресивних середовищах (технічній воді, розчинах нітратної та органічних кислот). Визначено механізми захисної дії покриттів. Показано, що нанесення хромолітованого покриття призводить до підвищення корозійної стійкості сплаву ВТ6 у розчинах органічних кислот та перекису водню.
В рамках дисертаційної роботи запропоновано нові способи отримання покриттів із бар’єрною складовою за участю карбідів хрому, нітриду титану. Покриття, нанесені на поверхню титанового сплаву ВТ6, твердого сплаву ВК8, були випробувані на низці вітчизняних підприємств.
Ключові слова: вуглецева сталь У8А, легована сталь 9ХС, титановий сплав ВТ6, твердий сплав ВК8, дифузійне насичення, бар’єрні шари, покриття, хромування, алюмохромування, хромоалітування, хромотитаноалітування, фазовий склад, хімічний склад, структура, мікротвердість, жаростійкість, корозійна стійкість, зносостійкість в умовах тертя та ковзання.
