Аннотация результатов, полученных в 2019 году
1. При использовании быстрого охлаждения в воде от температуры термообработки установлено, что нагрев NiCrBSi покрытий до температуры 800 град.С приводит лишь к незначительному изменению структуры. При дальнейшем повышении температуры термической обработки происходит значительное изменение структуры покрытий. При температуре 900-950 град.С растворяются высокопрочные бориды хрома CrB и частично растворяются бориды никеля Ni3B. Нагрев NiCrBSi покрытий, сформированных лазерной наплавкой, до 1000 град.С и выше вызывает полное диффузионное растворение частиц Ni3B. Карбиды хрома сохраняются в структуре покрытий после нагрева до 1025 град.С. 2. При скоростной кристаллизации расплава в процессе лазерной наплавки NiCrBSi покрытий формируются неравновесные структурные состояния, в которых при нагреве и последующем охлаждении активно протекают фазовые превращения, связанные с растворением и выделением фаз. Вследствие этого эффективность реализации предложенного способа получения износостойких и теплостойких NiCrBSi покрытий за счет проведения после лазерной наплавки высокотемпературного (≥1000 град.С) отжига в сильной степени определяется технологическими условиями высокотемпературной обработки, в том числе температурой нагрева и скоростью охлаждения. Для установления их влияния проведены высокотемпературные отжиги с охлаждением от разных температур (от 800 до 1075 град.С) и с различными скоростями (вода, воздух, вакуумная и муфельная печь), установлены структурно-фазовые состояния NiCrBSi покрытий после таких обработок. Последовательное замедление скорости охлаждения от 1000 град.С (по сравнению с охлаждением в воде, выполненным в п.1) при охлаждении образцов на воздухе, с муфельной печью и с вакуумной печью приводит к выделению боридов и силицидов никеля Ni3B, Ni2B, Ni3Si, Ni2Si и укрупнению наиболее твердых упрочняющих фаз CrB, Cr7C3 и Cr23C6, формирующих износостойкие структуры каркасоподобного типа. Полученная отжигом при 1050 град.С покрытия ПГ-10Н-01 «каркасоподобная» структура качественно отличается по составу от структур, формируемых в покрытии высокотемпературной обработкой при температурах 1025 град.С и 1000 град.С. По-видимому, нагрев до 1050 град.С (с подплавлением металлической основы) вызывает более полное растворение карбида хрома Сr7C3 и соответствующее насыщение твердого раствора хромом, что и приводит к выделению при охлаждении от температуры отжига соединений Cr2(B,C) и Cr2B с высоким содержанием хрома. 3. Результаты измерений микротвердости коррелируют с наличием/отсутствием в структуре покрытий упрочняющих фаз и их размером/объемной долей. Растворение упрочняющих фаз при закалке во всем диапазоне температур и после нагрева до температур 900-950 град.С с медленным охлаждением значительно снижает твердость NiCrBSi покрытий. Формирование структур каркасоподобного типа после высокотемпературного отжига с медленным охлаждением сохраняет высокую микротвердость покрытий. Термическое воздействие при температуре 800 град.С практически не влияет на микромеханические характеристики покрытий, определенные по методике Оливера и Фарра при микроиндентировании с записью диаграмм нагружения и разгружения индентора. Дальнейший нагрев до температур 900-950 град.С вызывает значительное уменьшение прочностных характеристик (твердости по Мартенсу HM и твердости вдавливания при максимальной нагрузке HIT). Нагрев до 900-950 град.С резко повышает пластическую составляющую работы по индентированию и снижает величины упругого восстановления R, а также отношений HIT/E* (удельная контактная твердость) и HIT3/E*2, что указывает на ускоренный переход при контактном нагружении покрытия к пластическому деформированию с последующим низким сопротивлением развитию пластического течения. «Каркасоподобная» структура, формируемая в NiCrBSi покрытиях высокотемпературными термическими обработками, характеризуется более высокими, чем у исходного покрытия с относительно дисперсной структурой, уровнями характеристик твердости HM и HIT, упругого восстановления R и отношения HIT3/E*2, а также минимальной пластической составляющей работы при индентировании. Это свидетельствует о повышенной способности покрытий с «каркасоподобной» структурой деформироваться в «благоприятной» упругой области, а также противостоять механическим контактным нагрузкам и после начала пластического течения. 4. Формирование структур каркасоподобного типа с крупными карбидами и боридами хрома в результате высокотемпературных отжигов (1000 град.С и выше) NiCrBSi покрытий приводит к росту износостойкости при абразивном воздействии корундом до уровней, превышающих характеристики исходных наплавленных покрытий до 1,9 раза. Максимальное повышение износостойкости (снижение интенсивности изнашивания, коэффициента трения, повышение удельной работы изнашивания) наблюдается после высокотемпературных отжигов с минимальной скоростью охлаждения (в вакуумной печи). Это связано с выделением при этом большого количества крупных упрочняющих фаз с высокой твердостью и формированием износостойкого каркаса, эффективно сопротивляющегося абразивному воздействию.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Результаты трибологических испытаний на трение скольжения со скоростями 0,2-9,3 м/с (в различных условиях фрикционного нагрева) показали, что NiCrBSi покрытия, сформированные комбинированной лазерно-термической обработкой (лазерная наплавка и высокотемпературный отжиг), во всем интервале скоростей испытания характеризуется в разы меньшими значениями интенсивности изнашивания, чем покрытия, сформированные лазерной наплавкой. Это свидетельствует о повышенной износостойкости NiCrBSi покрытий, полученных комбинированной лазерно-термической обработкой, в условиях от комнатной температуры до значительного фрикционного нагрева. Повышение износостойкости связано с формированием в процессе отжига покрытия крупных упрочняющих фаз – боридов хрома и карбидов хрома, которые ограничивают развитие процессов теплового схватывания и пластического оттеснения. Результаты испытаний на кавитационную стойкость по методу колебаний образца с ультразвуковой частотой в жидкой среде различной продолжительности показали, что комбинированная лазерно-термическая обработка приводит к снижению интенсивности разрушения NiCrBSi покрытий на начальном этапе кавитационного воздействия по сравнению с покрытиями после лазерной наплавки без отжига. Однако более продолжительное кавитационное воздействие приводит к резкому повышению скорости разрушения покрытий, сформированных комбинированной обработкой, за счет растрескивания и выкрашивания крупных упрочняющих фаз, полученных в структуре наплавленных покрытий в результате отжига.