Исследования влияния лазерного излучения на свойства ионно-плазменных покрытий

Ионно-плазменные покрытия, нанесенные на металлы, обеспечивают улучшение их механических и трибологических характеристик и их эксплуатационных свойств. Воздействия лазерного излучения на ионно-плазменное покрытие приводит к количественным и качественным изменениям химического состава и внутренней структуры покрытия, что приводит к изменению физических, трибологических и эксплуатационных свойств покрытий.

В работе рассмотрено влияние лазерного излучения на механические свойства многоэлементных покрытий. Покрытия получали ионно-плазменным методом при распылении катодов Zn-Cu-Al, Al-Fe, Zn-Al, Zn-Cu-Al, Zr, Cu в атмосфере аргона и азота.

После того, как было произведено напыление, все образцы просматривались на микроскопе для анализа поверхности до и после лазерного облучения. Образцы до лазерного облучения, полученные через микроскоп на расстоянии 50 мкм, представлены на рисунке 1.

а) б)

в) г)

Рисунок 1 – Образцы без лазерного облучения металла

Рассматривая полученные образцы без облучения можно четко понять, что металл имеет достаточно прочную структуру и пятна практически все маленьких диаметров и большого количества.

Были также получены данные микроскопических исследований образцов без облучения в атмосфере аргона и азота, сделанных на расстоянии 10 мкм. При помощи микротвердомера измерены диаметры пятен (рисунок 2).

а) б)

Рисунок 2 – Образцы без облучения: а) в аргоне; б) в азоте

На рисунке 2 видно, что образец в аргоне имеет более четкие и большие пятна в отличие от образца в азоте.

Полученные образцы с напылением обстреливали с помощью лазера. Лазерное облучение производилось на расстояниях от 10 до 30 мм с промежутком в 5 мм. Образец с распыленным катодом Al-Fe, подвергнувшийся лазерному облучению на различных расстояниях представлен на рисунке 2.

а) б) в)

г) д)

Рисунок 3 – Образец Al-Fe с лазерным облучением, полученном на расстоянии: а) 10 мм; б) 15 мм; в) 20 мм; г) 25 мм; д) 30 мм

Образцы были получены на расстоянии от 200 до 500 мкм. Из рисунка 3 можно сделать вывод, что производя обстрел на различных от лазера расстояниях меняется размер лазерных пятен. При увеличении расстояния уменьшается лазерное пятно и становится практически невидимым.

а) б)

Рисунок 3 – Образцы с облучением: а) в азоте; б) в аргоне

По полученным рисункам 4 можно увидеть, что количество пятен и их структура изменилась. Это доказывает, что лазерное облучение влияет на микроструктуру ионно-плазменных покрытий. А именно, уменьшается его микротвердость примерно в 2 раза.

Список использованной литературы

1. М.Н. Либенсон, Е.Б. Яковлев, Г.Д. Шандыбина. Взаимодействие лазерного излучения с веществом / Санкт–Петербург, 2008