Швидке збільшення обсягів промисловості та науково технічний прогрес потребують створення нових конструкційних та функціональних матеріалів. Одними з таких сплавів є багатокомпонентні високоентропійні сплави (ВЕС), які відзначаються стабільністю їх складу та високими експлуатаційними властивостями, що робить їх перспективним матеріалом для отримання покриттів різноманітного призначення [1], [2]. Одним з перспективних методів отримання багатокомпонентних металевих покриттів є метод холодного газодинамічного напилення (ХГН), оскільки даний метод дає можливість зберегти вихідні властивості ВЕС та навіть покращити їх [3].

Метою роботи було дослідження впливу температури потоку стисненого повітря в процесі холодного газодинамічного напилення покриттів з високоентропійних сплавів.

Високоентропійний AlNiCoFeCrTi сплав для покриття було отримано методом короткочасного механічного легування протягом 3 годин з наступним ізотермічним відпалом при температурі 1200 °С та розмелом [4], який напилювали на сталеву підкладку методом холодного газодинамічного напилення при тиску 0,8 МПа та температурі потоку стисненого повітря 300 ºС, 400 ºС та 550 ºС.

На рисунку 1 наведено СЕМ зображення поперечного перерізу AlNiСоFeCrTi покриттів. Мікроструктура покриттів складається зі світлої та темної фаз, причому більшу частину складає фаза темного кольору. Покриття мають ледве помітну пористість, значно менше 1 %. Між покриттям і сталевою підкладкою присутні включення карбіду кремнію, який використовували для підготовки поверхні сталевої підкладки до напилення. Також слід відмітити досить значну дефектність покриття, отриманого при 300 ºС (рис. 1, а), а саме, розшарування в покритті та тріщини на границі між покриттям та підкладкою. Покриття, отримані при 400 ºС (рис. 1, б) та 550 ºС (рис. 1, в) теж мають незначну, практично непомітну, дефектність на границі між покриттям та підкладкою, а саме поблизу частинок карбіду кремнію. Проте в цілому ці два покриття мають досить міцне зчеплення з підкладкою.

а - 300 ºС; б - 400 ºС; в - 550 ºС;

Рисунок 1 - СЕМ зображення мікроструктури AlNiCoFeCrTi покриттів при різній температурі потоку стисненого повітря

Мікротвердість покриттів HV визначали методом Віккерса на приладі ПМТ-3 за стандартною методикою при навантаженні на індентор 1 Н. За результатами вимірювання мікротвердості побудовано криві розподілу мікротвердості за товщиною для AlNiCoFeCrTi покриттів при різних температурах потоку стисненого повітря (рис. 2).

Мікротвердість покриттів, отриманих при температурах потоку стисненого повітря 300 ºС, 400 ºС та 550 ºС становить 6,91±0,27 ГПа, 7,52±0,28 ГПа та 7,66±0,31 ГПа, відповідно. Слід відмітити, що при підвищенні температури потоку стисненого повітря від 300 ºС до 400 ºС збільшується мікротвердість як самого покриття, так і зони поблизу границі з підкладкою (від 3,58±0,13 ГПа до 6,05±0,61 ГПа, відповідно), що підтверджує дані мікроструктурного аналізу (рис. 1) про утворення більш міцного зчеплення між покриттям і підкладкою. В той час як подальше підвищення температури потоку стисненого повітря до 550 ºС не впливає на мікротвердість покриття та перехідної зони покриття-підкладка.

Рисунок 2 - Розподіл мікротвердості за товщиною AlNiCoFeCrTi покриттів при різних температурах потоку стисненого повітря

Отримані результати свідчать про те, що підвищення температури потоку стисненого повітря до 400 ºС  в процесі холодного газодинамічного напилення AlNiCoFeCrTi покриттів призводить до утворення більш міцного металевого зв’язку між частинками і хорошої адгезії до сталевої підкладки, а також до підвищення мікротвердості покриття та збільшення його товщини. Подальше підвищення температури до 550 ºС не має впливу на мікроструктуру та властивості покриття.