MULTILAYER ION-PLASMA COATING CR-AL-CO-Y AND ITS PHASE COMPOSITION
DOI:
https://doi.org/10.32014/2021.2518-1483.73Ключевые слова:
Ключевые слова: покрытие, структурно-фазовое состояние, лопатки газо-турбинных двигателей, трибология, ионно-плазменное напылениеАннотация
Аннотация: Как известно, поиск новых жаропрочных покрытий связан, прежде всего, с оптимизацией химического состава новых составов с разработкой и освоением новых технологических процессов, а также с использованием вновь созданных покрытий [1]. Основная система термостойких покрытий - Me-Cr-Al, где в качестве Me могут выступать Fe, Co, Ni и др. [2].
В данной работе разработаны технологические режимы ионно-плазменного нанесения покрытия из состава Co-Cr-Al-Y с контролируемой концентрацией составляющих элементов. В результате использования технологии плазменного напыления с помощью магнетронной системы с двойными магнетронами был разработан метод нанесения многослойных покрытий с контролируемой концентрацией Co-Cr-Al-Y. Благодаря применению этого метода образуются плотные покрытия толщиной 2 ± 0,2 мкм.
Основным лимитирующим фактором было то, что кобальт, являясь ферромагнетиком, замыкает линии магнитной системы магнетрона, переводя его в диодный режим работы, что делает невозможным использование дисковой кобальтовой мишени. Для решения этой проблемы использовалась составная мишень.
В зону эрозии алюминиевого диска (матрица) вставлялись диски металлов, количество (кобальт 6 шт и иттрий 1 шт) и диаметр которых выбирался пропорционально коэффициенту распыления данного элемента и требуемой концентрации его в итоговом покрытии. В результате частичного замыкания магнитных линий магнетрона разряд не переходил в диодный режим, что позволяло регулировать плотность мощности на мишени и управлять составом получаемого итогового покрытия.
По результатам исследований видно, что система Co-Cr-Al-Y формирует плотные покрытия без ярко выраженной столбчатой структуры, характерной для металлических покрытий. Толщина всех синтезированных Co-Cr-Al-Y покрытий равна 2±0,2 мкм. Согласно данным энергодисперсионного анализа концентрация хрома в покрытии растет с увеличением количества слоев, с пропорциональным уменьшением количества кобальта, что связано с влиянием слоя типа 2 с увеличенной концентрацией хрома.
Проведенные исследования структурно-фазового состояния композиционного покрытия позволили также констатировать формирование аморфной матрицы Co/Al с распределенными в толще покрытия наноразмерных кристаллитов Cr и Y.
