Журнал технической физики, 2012, том 82, вып. 2 01;04;11 Физическое и математическое моделирование процесса формирования мезоструктурно-упорядоченных плазменных покрытий © В.А. Барвинок, В.И. Богданович Научно-исследовательский институт технологий и проблем качества при Самарском государственном аэрокосмическом университете им. акад. С.П. Королева, 443086 Самара, Россия e-mail:
[email protected] (Поступило в Редакцию 12 апреля 2011 г.) Рассмотрены особенности формирования мезоструктурно-упорядоченной структуры плазменных газотермических покрытий. Показано влияние этой структуры на обеспечение высоких эксплуатационных свойств изделий при переменных механических и термических нагружениях поверхности. На основе физического и математического моделирования процесса удара и последующего пластического деформирования напыляемой частицы получено аналитическое соотношение, устанавливающее связь степени деформации частицы и коэффициента ее объемной трансформации со скоростью частицы и механическими характеристиками для случая пластического упрочняемого материала. Сравнительный анализ структур и их влияние на работоспособность изделий Введение Известно [1,2], что плазменные газотермические покрытия нашли достаточно широкое применение для защиты поверхности ответственных деталей различных изделий машиностроения от высокотемпературной газовой коррозии (теплозащитные и термобарьерные покрытия), от повышенного износа поверхностей трения (износостойкие и антифрикционные покрытия), от повышенной газовой, пылевой или каплеударной эрозии (эрозионно стойкие покрытия) и т. д. Такое многофункциональное применение плазменных покрытий для защиты конструкционных материалов от воздействия различных внешних факторов связано с возможностью использования в этом методе очень широкой номенклатуры напыляемых порошковых материалов и возможностью выбора наиболее эффективного материала для конкретных условий эксплуатации изделий, а также связано с высокой технологичностью метода и возможностью управления эксплуатационными свойствами покрытий в процессе их нанесения [1–4]. Однако высокая эффективность плазменных покрытий в снижении мощности воздействия внешних факторов на конструкционный материал в значительной степени определяется и особенностями их структуры. В настоящей работе рассмотрены особенности формирования структуры плазменных газотермических покрытий из порошковых материалов, ее влияние на эксплуатационные свойства изделий с покрытиями и на основе результатов математического моделирования процесса пластического деформирования напыляемых частиц при ударе сформулированы рекомендации по получению мезоструктурно-упорядоченных плазменных покрытий с экстермальным комплексом эксплуатационных свойств. Характерная структура плазменного газотермического покрытия толщиной 0.3−0.6 mm имеет слоистый характер и состоит из дискообразных кристаллитов, расположенных вдоль поверхности конструкционного материала, горизонтальных и вертикальных границ между кристаллитами и микропустот (закрыты