Еволюція полігонізаційної наномасштабної субструктури плазмових покриттів з хромонікелевої сталі

Abstract

Мета. Встановлення кореляційних залежностей між параметрами деформаційно-термічної обробки (величина статичної деформації, температура та тривалість передрекристалізаційного нагріву) та еволюцією субструктурних характеристик (розмір субзерен, кути розорієнтування) у плазмових покриттях із хромонікелевої сталі для підвищення їх фізико-механічних властивостей. Методика. Покриття з порошку ПР-Х18Н9 (фракція 40–80 мкм) нанесено на установці «Київ-7». Застосовано статичне деформування (15% та 30%) та ізотермічні витримки в інтервалі 600–880 °С. Атестацію субструктури проведено методом рентгенівської дифрактометрії (ДРОН-3) з використанням апроксимаційного методу для визначення областей когерентного розсіювання (ОКР) та розрахункових методик для оцінки кутів розорієнтування субзерен. Результати. Визначено оптимальний режим обробки (статична деформація 15% + передрекристалізаційна термічна обробка при 880 °С, 20 хв), який підвищує твердість покриття на 93% (з 1,5 до 2,9 ГПа) порівняно зі станом після напилення. Це корелює з максимальним подрібненням структури (ОКР γ-Fe = 47,4 нм; ОКР α-Fe = 35,1 нм) та зростанням кутів розорієнтування субмеж (до 0,33° та 0,44° відповідно). Частка нанорозмірних субзерен сягає 15,3% в аустеніті та 18,5% у мартенситі. Наукова новизна. Вперше виявлено бімодальний вплив попередньої пластичної деформації на кінетику полігонізаційних процесів у двофазному (γ-Fe + α-Fe) покритті. Показано, що деформація на 15% блокує міграцію малокутових границь та гальмує процеси збиральної полігонізації, забезпечуючи високу термічну стабільність нанорозмірної субструктури протягом тривалих витримок. Практична значимість. Запропонована керована деформаційно-термічна обробка дозволяє подолати обмеження традиційного плазмового напилення, пов'язані з термічною нестабільністю структури, та суттєво підвищити механічні властивості покриттів. Це розширює сферу їх застосування у відповідальних вузлах машинобудування та енергетики, пропонуючи економічно ефективну альтернативу складнішим методам наноструктурування.