Улучшенные демпфирующие свойства новых сталей Cr-Ni-V с металлокерамическим наноструктурным покрытием TiN-Cu

Аннотация

В данной статье проведены исследования впервые разработанных составов сталей марки ЭО5, легированных Cr, Ni, V, обладающими повышенными демпфирующими свойствами и предложен подход по дальнейшему повышению их демпфирующих свойств за счет осаждения на их поверхность покрытий. Приведены результаты исследований процессов формирования структуры и фазообразования в покрытиях (TiN)-Cu полученных методом ионно-плазменного вакуумно-дугового напыления на подложки из выплавленных сталях ЭО5.  Излом покрытия имеет признаки вязкого разрушения и сопровождается образованием ямок волокнисто-полосчатого излома в микрорельефе. Исходя из характера отслоений при скратч-тестировании, можно предположить, что основной вклад в разрушения вносят сдвиговые напряжения. При увеличении нагрузки покрытия основном разрушаются по краю царапины, то есть при большем вдавливании покрытия в материал подложки существенную роль в разрушении начинают играть сжимающие и растягивающие напряжения по краям царапины. Это объясняется нанокомпозиционной структурой исследуемых покрытий, способствующей сдерживанию распространения трещин за счет разветвленной сети границ, а также сохранения вязкости. По микродифракционному анализу и полученным темнопольным изображениям методом ПЭМ можно заключить, что кристаллиты в покрытии являются нитридом титана δ–TiN, кристаллографической текстуры в покрытиях обнаружено не было. Размер кристаллитов фазы для TiN составляет амплитудные зависимости внутреннего трения образцов сталей с покрытиями TiN-Cu. Наличие демпфирующих характеристик обусловлено композиционной микроструктурой покрытия, состоящей из керамической основы и пластичной фазы меди по границам наноразмерных зерен TiN. Кроме внутренних демпфирующих характеристик, присущих самим покрытиям и подложке по отдельности, реализуются дополнительные демпфирующие механизмы на границах раздела «покрытие-основа».