Problem. Alloys of the NiCrBSi system are widely used for gas-thermal spraying of protective coatings due to their low melting point. However, coatings formed by high-velocity gas-thermal spraying are characterised by residual porosity and a layered structure, which limits their strength properties. A literature review revealed a lack of systematic data on the influence of subsequent high-temperature annealing on the transformation of the structural-phase composition, continuity, and the complex of micromechanical characteristics of such coatings. Aim. To evaluate the effect of vacuum annealing at 1050 °C on the structural-phase composition, continuity, and micromechanical properties (microhardness, Martens hardness, contact elastic modulus) of NiCrBSi coatings produced by high-velocity gas-thermal spraying. Methods. NiCrBSi alloy coatings were deposited by high-velocity gas-thermal spraying. The samples were subjected to vacuum annealing at 1050 °C with an isothermal hold of 2 h and subsequent furnace cooling. The study of structural-phase changes was carried out using scanning electron microscopy, X-ray phase analysis, and energy-dispersive X-ray microanalysis. Micromechanical properties were evaluated by measuring microhardness (recovered indentation method) and instrumented microindentation. Results. It was experimentally confirmed that annealing at 1050 °C leads to the formation of a dense homogeneous structure without layering. The formation of large strengthening phases – carbides (Cr7C3 and Cr23C6) and CrB chromium borides – was recorded, which increases the strength characteristics of the coating during indentation by 25–30 %. It was found that the contact elastic modulus increases from 130 to 228 GPa due to the elimination of discontinuities. Additional heating to 900 °C does not cause changes in the structure and hardness, which confirms the high thermal stability of the coating subjected to high-temperature (at 1050 °C) annealing. Conclusions. Hightemperature vacuum annealing at 1050 °C is an effective post-treatment method for sprayed NiCrBSi coatings, providing a 1.3-fold increase in hardness and a 1.7-fold increase in the elastic modulus due to the formation of larger strengthening phases and a reduction in the number of discontinuities.
Проблема. Сплавы системы NiCrBSi широко используются для газотермического напыления защитных покрытий благодаря низкой температуре плавления. Однако покрытия, сформированные высокоскоростным газотермическим напылением, характеризуются остаточной пористостью и слоистой структурой, что ограничивает их прочностные свойства. Анализ научной литературы выявил отсутствие систематических данных о влиянии последующего высокотемпературного отжига на трансформацию структурно-фазового состава, сплошность и комплекс микромеханических характеристик таких покрытий. Цель. Оценить влияние вакуумного отжига при температуре 1050 °C на структурно-фазовый состав, сплошность и микромеханические свойства (микротвердость, твердость по Мартенсу, контактный модуль упругости) NiCrBSi покрытий, полученных методом высокоскоростного газотермического напыления. Методы. Покрытия из сплава NiCrBSi наносили методом высокоскоростного газотермического напыления. Образцы подвергали вакуумному отжигу при 1050 °C с изотермической выдержкой 2 ч и последующим охлаждением в печи. Исследование структурно-фазовых изменений проводили методами сканирующей электронной микроскопии, рентгенофазового и микрорентгеноспектрального анализов. Микромеханические свойства оценивали путем измерения микротвердости (метод восстановленного отпечатка) и инструментального микроиндентирования. Результаты. Экспериментально подтверждено, что отжиг при 1050 °C приводит к формированию плотной гомогенной структуры без слоистости. Зафиксировано образование крупных упрочняющих фаз – карбидов (Cr7C3 и Cr23C6) и боридов хрома CrB, что увеличивает прочностные характеристики покрытия при индентировании на 25–30 %. Установлено, что контактный модуль упругости возрастает со 130 до 228 ГПа за счет устранения несплошностей. Дополнительный нагрев до 900 °C не вызывает изменений структуры и твердости, что подтверждает высокую термическую стабильность покрытия, подвергнутого высокотемпературному (при 1050 °C) отжигу. Выводы. Высокотемпературный вакуумный отжиг при 1050 °C является эффективным методом постобработки напыленных NiCrBSi покрытий, обеспечивающим повышение твердости в 1,3 раза и модуля упругости в 1,7 раза за счет формирования более крупных упрочняющих фаз и уменьшения количества несплошностей.