Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ свойств, моделей, методов получения и исследования материалов с поверхностным градиентом свойств 6
1.1. Современные инструментальные материалы с поверхностным градиентом свойств, методы их получения 6
1.2. Общие принципы конструирования инструментальных материалов с поверхностным градиентом свойств 16
1.3. Методы исследования структуры и физико-механических свойств поверхностно упрочнённых материалов 22
1 .4. Физические и математические модели градиентных матриалов 27
1.5. Выводы. Постановка задач исследования 34
ГЛАВА 2. Методы исследования упругих и прочностных характеристик слоистых материалов 36
2.1. Способ определения модуля Юнга в поверхностно-упрочненном материале и покрытии 37
2.2. Физическая постановка задачи 44
2.3. Математическая постановка задачи 47
2.4. Методика расчёта напряжённого состояния 48
2.5. Критерии прочности материала с поверхностным градиентом свойств 51
2.6. Алгоритм расчета напряженного состояния и исследова ния прочности 54
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования физико-механических свойств инструментальных материалов с поверхностным градиентом свойств 57
3.1. Фрактографическне исследования процессов разрушения материалов с поверхностным градиентом свойств 57
3.2. Исследование модуля Юнга в поверхностно-упрочненных материалах 76
3.3. Исследования напряжённого состояния и прочности материалов с покрытиями 78
3.3. Выводы 113
ГЛАВА 4. Разработка и исследование модели материала с поверхностным градиентом свойств оптимальной конструкции 115
4.1. Модель МПГС оптимальной конструкции 116
4.2. Реализация модели МПГС оптимальной конструкции 118
4.3. Выводы 124
ГЛАВА 5. Исследование эксплуатационных свойств инструментального материала с поверхностным градиентом свойств 125
5.1. Результаты и их анализ 125
5.2. Выводы 128
Общие выводы 129
Литература 131
Приложения 147
- Общие принципы конструирования инструментальных материалов с поверхностным градиентом свойств
- Физические и математические модели градиентных матриалов
- Критерии прочности материала с поверхностным градиентом свойств
- Исследование модуля Юнга в поверхностно-упрочненных материалах
Введение к работе
В связи с появлением новых труднообрабатываемых конструкционных материалов, высокой стоимостью вольфрама и сокращением его запасов, а также необходимостью повышения стойкости твердых сплавов остро стоит проблема увеличения работоспособности режущего инструмента. В настоящее время для увеличения ресурса работы инструментальных и триботехннческих изделии широко используются материалы с различными покрытиями [1-4]. Это связано с тем, что такие материалы обладают рядом комплексом свойств - это высокая прочность и ударная вязкость, обеспечиваемые основой, и высокие износо-, жаро- и коррозиостойкость, обеспечиваемые покрытиями,
В зависимости от условий эксплуатации к получаемым изделиям предъявляют высокие требования как по износо-, жаро- и коррозиостой-кости, так и по прочностным показателям. В течение последних десятилетни было разработано много подобных материалов, которые создавались но принципу: «исходное сырье —* воздействие на пего —* получение материала —* исследование физико-механических свойств, их оптимизация, исследование эксплуатационных характеристик; в результате чего получают работоспособную композицию».
Выбор составляющих и формирование нужной структуры композиционного материала (КМ) с целью получения комплекса требуемых свойств - задача сложная и трудоемкая, если поиск проводить только экспериментальным путем. Создание этих материалов и широкое их внедрение связано как с дальнейшими фундаментальными исследованиями в классических областях физики твердого тела, так и с разработкой новых междисциплинарных подходов, основанных на системном анализе, имитационном моделировании на ЭВМ. Особенности разрушения композитов, связанные с многообразием ситуаций, возникающих на структурном уровне компонентов (расслоение по границам раздела, растрескивание
5 компонентов), требует создание специализированных структурных моделей композитов, основанных на изучении упругих и прочностных характеристик материалов с покрытиями.
Цель работы
Целью данной работы является разработка нового конструкционного материала инструментального и триботехнического назначения с градиентом упругих свойств по глубине, структурные компоненты которого выбраны на основании теоретических и экспериментальных исследований.
Научная новизна
Разработаны оригинальные методы определения модуля Юнга поверхностно-упрочненных материалов и одно-, многослойных покрытий из тугоплавких соединений на основе измерения резонансных частот при продольных ультразвуковых колебаниях образна.
Определено распределение модуля Юнга и исследована его температурная зависимость в поверхностном легированном титаном слое твердого сплава группы ВК.
Исследовано влияние упругих характеристик на напряженное состояние и прочность твердосплавных материалов с тонкими (6 ... 10 мкм) одно-, многослойными покрытиями из тугоплавких соединений с помощью метода конечных элементов при комплексном воздействии температури ых и силовых факторов. Показано, что во всех случаях в начальной стадии первым разрушается покрытие.
Предложена модель инструментального материала слоистой структуры для процессов резания, состоящего из трех основных слоев: верхнего слоя, обладающего высокой износостойкостью и коррозиостойкостыо при повышенных температурах (из TiN, АЬОз); нижнего слоя, обеспечивающего прочную связь с основой (из ТІС); промежуточного слоя, играющего роль барьерного слоя и имеющего высокие трещи постой кость и теплостойкость (из TiCN). При этом для обеспечения плавного изменения упругих характеристик вводятся дополнительные переходные слои.
Общие принципы конструирования инструментальных материалов с поверхностным градиентом свойств
На протяжении почти всей истории развития науки о трении Ф твёрдых тел основной тенденцией являлось увеличение твёрдости ма териалов или их поверхностных слоев. Эта тенденция соответствовала законам трения и эмпирическим закономерностям [46-51]. Увеличе ние твёрдости контактирующих поверхностей приводит к уменьше нию площади фактического контакта трущихся материалов и сниже нию макроскопических напряжений сопротивления относительному перемещению. Вместе с тем, напряжение и энергия, рассеиваемая на отдельных микронеровностях, могут возрастать, что может повлиять Щ на прочность и разрушение материалов. В последние годы исследование и оптимизация физико-механических свойств МПГС ведётся по многим параметрам: прочности на изгиб, твёрдости, стойкости к окислению и т.д. [52-61]. Естественно, что большинство исследований носят экспериментальный характер. В частности, много работ связано с увеличением износостойкости и работоспособности путём варьирования материалами (соединениями) для покрытий, режимами поверхностного упрочнения и т.д. [18, 62-68]. То есть в этих работах получают материалы с различным содержанием, количеством компонентов, слоев и т.п. Потом проводят исследование интересующих физико-механических свойств. Л затем проводят эксплуатационные испытания, тем самым устанавливая зависимость служебных характеристик материалов различного состава от их структуры, состава и свойств. В результате, по наилучшим эксплуатационным свойствам выбирают соответствующие композиции. Основным недостатком таких работ является проведение большого количества трудоёмких экспериментальных работ. В последние десятилетия появились работы, в которых используются физические методы контроля, в частности метод акустической эмиссии [69, 72], основанный на регистрации упругих волн колебаний, генерируемых в материале при его нагружении и разрушение. Но в основном эти исследования отражают только механику и кинетику разрушения, в частности исследуются адгезия покрытий с подложкой. Ниже рассмотрены некоторые методы исследования структуры, состава и физико-механических свойств материалов с покрытиями.
Развитие теоретических представлений о структуре, свойствах и механизмах разрушения инструментальных материалов с поверхност ным градиентом свойств, во многом зависит от уровня экспериментальных исследований в данной области. Так как исследуемые материалы в исходном состоянии гетеро-гепны, а также неадекватность в структуре и свойствах триботехниче-ских поверхностей и объёмов, формируемых различными способами упрочнения, получение полной информации об инструментальных материалах требует различные аппаратные средства для исследования и диагностики структуры и свойств материалов с поверхностным градиентом свойств. В основном применяются следующие методы исследования поверхностно упрочнённых материалов: металлографический контроль, растровая электронная микроскопия, рентгенофазный анализ, измерение твёрдости, микротвёрдости, предела прочности на изгиб, а также исследование стойкостных характеристик [53]. Растровая электронная микроскопия широко используется для анализа шлифов, изломов и поверхностей образцов [72-73]. Преимущество РЭМ состоит в том, что возможно исследовать непосредственно поверхности излома без использования реплик и фолы (как в просвечивающей электронной микроскопии [74]), высокая прицель-ность и получение объёмных изображений. Растровые микроскопы обладают большой глубиной фокуса и обеспечивают разрешающую способность. РЭМ позволяет: проводить морфологический анализ шлифов и изломов различных материалов, используя контраст электронного изображения, обусловленный различием в атомных массах химических элементов, оценить фазовый состав, структурную неоднородность сплава у поверхности; выявить микроструктуру слоев градиентных материалов; по характерной отражательной способности излома
Физические и математические модели градиентных матриалов
В настоящее время имеется множество работ, в которых приводятся физические, математические и физико-математические модели градиентных материалов в процессе их деформации и разрушения. Например, в монографии Овчинского [79] приводятся структурно-дискретные модели материалов и алгоритмы имитации на ЭВМ процессов разрушения при кратковременных и при длительных постоянных и циклических нагрузках. В работе других исследователей [80] рассмотрены модели материалов с металлической матрицей (влияние структуры границы раздела между компонентами и их объёмного содержания на прочность и механизмы разрушения), на основе которых даны рекомендации по оптимизации структуры и свойств КМ для различных условий их службы. В другой работе [81] приведены принципы оптимизации строения материалов, конструкций изделий, параметров деформационных процессов на основе математических моделей деформации рассматриваемых КМ и крите иквх встречается множество публикаций [82-84], в которых исследуются роль строения и свойств межфазного слоя в напряжённом состоянии композиционных материалов. Имеется большое количество математических моделей напряжённого и деформированного состояния [21-25, 85], в которых рассматриваются процессы деформации и разрушения материалов с включениями, тонких прослоек и т.д. Ыо эти модели являются частным случаем и практически редко находят своё практическое применение. В общем же все работы, связанные с теоретическими исследованиями материалов с покрытиями, можно разделить на несколько основных направлений: 1) Расчет и исследований остаточных напряжений в покрытиях [25,55,86-89]. Эти работы прежде всего связаны с технологией получения покрытий. В них производится либо расчет остаточных напряжений аналитическим путем, либо экспериментальным путем (например, методом утонения образца). 2) Контактные задачи для тел с покрытиями [23, 24, 49, 90-92]. Этот класс задач был достаточно распространен в 80-90 годах прошлого столетия и применялся в основном для триботехнических материалов (например, для зубчатых колес) и штамповых инструментов. Основной результат таких работ, как правило - это нахождение взаимосвязей между твердостью, коэффициентом трения и контактными давлениями. 3) Расчет и исследование напряженного состояния и прочности слои стых материалов и материалов с покрытиями [21, 93-112]. В последние годы появилось много подобных работ. Это связано с тем, что модели, получаемые в этих исследованиях наиболее полно отражают картину поведения материала с покрытием под нагрузкой. Здесь же рассматривается влияние упругих характеристик, трения и нагрузки на напряженное состояние, прочность и разрушение покрытий. Но в основном эти модели получены для абстрактных или конструкционных материалов с однослойными покрытиями (в частности, для жаростойких и защитных покрытий), но применительно к инструментальным материалам с поверхностным градиентом свойств теоретические исследования практически отсутствуют или не нашли практического применения в промышленности. 1.4.1.Выбор инвариантного параметра для проектирования материалов с поверхностным градиентом свойств.
При создании специализированных моделей важно выбрать такой параметр, управляя которым можно получить работоспособный многослойный материал инструментального и триботехнического назначения. Как показывает анализ работ по исследованию прочностных характеристик различных материалов [77, 102, 113, 114], в задачах подобного класса основными варьируемыми параметрами являются упругие характеристики. Это связано с тем, что для твердых тел они играют особую роль. С одной стороны они связаны с энергией кристаллической решётки и являются мерой прочности межатомных связей, С другой стороны, они входят в аппарат механики твёрдого тела, расчётов конструкций на прочность. В отличие от показателей прочности и пластичности упругие свойства относятся к малочувствительным характеристикам. Но анизотропия твёрдых тел, наличие примесей, несплошностей и других факторов оказывает влияние на величину упругих свойств. Упругие свойства связаны также со многими теп-лофнзичсскимн характеристиками [115]. Так как упругие характеристики являются основными характеристиками сил связи в решётке материала [116], определяющими его износостойкость, то интенсивность изнашивания материала значительно зависит от модуля нормальной упругости, модуля сдвига и других упругих свойств [47]. То есть, варьируя как составом исходных веществ, так и режимами (параметрами) технологии получения материалов, можно получать любые градиенты упругих свойств. В качестве примера ниже приведены несколько соотношений, показывающих связь упругих характеристик с некоторыми физико-механическими свойствами (Е - модуль Юнга; G - модуль сдвига; v -коэфф. Пуассона): износостойкость металла, отнесённая к эталону свинцово-оловянистого сплава. .Систематизация материалов с поверхностным градиентом упругих свойств инструментального назначения. Для проведения прочностных исследований появляется необходимость систематизировать МПГС относительно упругих характеристик. Это связано с тем, что при различных условиях нагружения материалы с различными градиентами ведут себя по-разному. Анализ технической литературы показал, что существуют не сколько типов классификаций по различным характеристикам МПГС. В частности, Верещака Л.С. с Третьяковым И.П. [7] разработали классификацию относительно методов получения покрытий (ХТМ, ХОП, ФОП, плазменный и детонационный метод). В дальнейшем Ве рещака [8] классифицирует МПГС по составу (одно-, многоэлемент ные, многокомпонентные, композиционные), строению покрытий (од но-, многослойные) и по типу связи покрытия с инструментальным материалом (адгезионные, диффузионные, адгезионно диффузионные). Также существует классификация, разработанная H.HoIlek [19], по типу химической связи (ионная, ковалентная, металлическая). У данных классификаций есть свои достоинства и недостатки. Но в них не отражается то, каким образом изменяются физико-механические свойства. Поэтому в данной работе предлагается классификация МПГС по типу градиента, закону распределения свойств. По характеру изменения упругих свойств МПГС инструментального назначения и методам получения таких материалов можно разделить на три основных группы (рис. 1.10) [119]. К первой относятся МПГС с плавно изменяющимися упругими свойствами. Во вторую группу входят МПГС с дискретно изменяющимися упругими свойствами. К третьей группе относятся МПГС со смешанным градиентом свойств, которые получают комбинированными методами [20]. Далее, МПГС можно классифицировать по закону распределения упругих свойств (рис. 1.1 1) и составу покрытия. В зависимости от режимов технологии получения покрытий, поверхностного упрочнения материала можно получить распределение упругих характеристик, изменяющихся по какому-либо закону: линейному, полиномному, экспоненциальному, логарифмическому и т.д. (с — подложка, а — поверхность). Причём в переходной зоне может быть минимальный экстремум Е (minE Е„03) или максимальный экстремум Е (тахЕ Еос„). Использованием чистых пластичных металлов в качестве подслоя в покрытии можно также получить minE Егов или использованием карбидов (WC, HfC) можно получить тахЕ Еос„ для МПГС с дискретным изменением свойств. При этом необходимо отметить, что приведённые на рис. 1.11 законы распределения упругих свойств с применимы для случая МПГС, в которых в качестве подложки высту X пают твёрдые сплавы, как правило имеющие Еосн (с) Епокр (а). Для основ из быстрорежущих сталей и других материалов будем иметь, что для линейного закона и двух следующих (рис. 1.11) а Ь с, а для остальных может быть b a c,b c aw т.д.
Критерии прочности материала с поверхностным градиентом свойств
Анализ механизмов разрушения инструментальных материалов [129, 135] показывает, что в соответствии с принципами механики сплошной среды состояние материала в точке возможного его разру шения полностью определяется уровнем действующих напряжений. Так как наступление предельного состояния обусловливаются крите рием возникновения трещин, тесно связанным с касательными напря жениями, и критерием их распространения, обусловливаемого нор мальными растягивающими напряжениями, то общий критерий проч ности инструментальных материалов должен учитывать действие этих Ф обоих механизмов разрушения. При низких температурах нагрева -г наибольшее значение для разрушения инструментальных материалов имеют нормальные растягивающие напряжения, с повышением температуры увеличивается и роль касательных напряжений. Из рассмотрения механизмов разрушения твердых сплавов ясно, что ряд определяющих их разрушение факторов зависит от вида на пряженного состояния и не поддается прямому количественному рас чету, а может быть учтен лишь на основе статистических методов. В & связи с этим ряд критериев прочности, соответствующих теории Мо ра, Баландина [136], Миролюбова [137], недостаточно учитывающих статистический фактор, применимы лишь для частных случаев разрушения твердых тел. Исследования по изучению механизма разруше ния твердых тел, проводимые под руководством Писаренко Г. С, позволили создать достаточно надежные для инженерных расчетов критерии оценки прочности материалов, учитывающие, и характер их сложного напряженного состояния, и статистические аспекты прочно-сти. На основании этих исследований Лебедев А.А. [137] предложил выразить критерий предельного состояния как функцию трех параметров: где N — функция компонентов тензора напряжений, описывающих сопротивление бездефектного материала; Q и Р — функции влияния, отражающие статистические аспекты прочности (первая учитывает особенности возникновения трещин, вторая — их развитие и распространение). На зарождение трещин в твердых сплавах статистические факторы оказывают малое влияние, так как их возникновение обуславливается процессами, протекающими в субмикрообъемах, и величина Q = I. Параметр Р учитывает влияние пористости сплавов, размеры и форму зерен, действие различных карбидных включений, микротрещин и микронапряжений.
Величина Р характеризуется вероятностью накопления критического числа развивающихся трещин в инструментальном материале. Расположенные в материале режущей части инструмента микротрещины по различному сориентированы к возникающим напряжениям, в первую очередь к а \. Другие составляющие напряжений (72 и аз в зависимости от их приложения либо способствуют раскрытию трещин при о 2 Стз 0, либо тормозят их развитие при 0 &г ?3) если только их величины не вызывают потерю устойчивости поперечных трещин. Таким образом, стп предлагается в виде двух слагаемых [137], из которых первое определяется величиной пластической деформации и характеризует условия зарождения трещины, а второе — ее развитие и распространение; где Р = А1 " \ (J - параметр, характеризующий жесткость нагружения; Л - константа, характеризующая статистический фактор развития разрушения; Л = 1 - (1/ш), где m - коэффициент гомогенности); CFj - интенсивность напряжений. Величину А для сплавов группы WCiC-Co с достаточной степенью точности можно принять равной 0.7, для сплавов группы WC-Со А будет равно 0.75, для сплавов группы WC-ТІС-ТаС-Со А = 0.8. Параметр, определяющий долю сдвиговой деформации в разрушении, X — сг//сг/ж. Для твердых сплавов 0 % 1. В связи с тем, что свойства сплавов изменяются с ростом температуры, соответственно изменяется и %\ увеличивается, и разрушение и формоустойчивость режущей кромки все больше характеризуются ее пластической деформацией. Широкая экспериментальная проверка [135] данного критерия прочности как на металлокера-мических сплавах, так и на других материалах в условиях сложного напряженного состояния показала, что его достоверность достигает 92 -г 95 %. Именно этот критерий Писаренко-Лебедева (2.20) применён в данной работе для оценки прочности твердосплавных подложек. Для оценки прочности материалов покрытий применяется критерий наибольших касательных напряжений [138]. или где [сь] - предел прочности материала на растяжение. Таким образом, критерий прочности материала с поверхностным градиентом свойств можно записать в виде: і — компонент (материал) покрытия. Если в одном из материалов МПГС величина напряжений ап превысит критическое напряжение, то материал будет разрушаться. В зависимости от адгезионной прочности сцепления слоев МПГС будет происходить либо отрыв слоя градиента (низкая адгезия), либо разрушение перейдёт в следующий слой (высокая адгезия - эффект «хрупкой» рубашки) [93]. В связи с тем, что толщина покрытий намного меньше размеров исследуемой области, то расчёт напряжённого состояния проводился в 2 этапа (по принципу «микроскопа» [117, 139]). На первом этапе проводился расчёт напряжённого состояния на макроуровне. При
Исследование модуля Юнга в поверхностно-упрочненных материалах
Для определения модуля Юнга в поверхностном легированном слое были изготовлены призматические образцы размером 5x5.25x35 мм из сплава ВК6Т по стадийной технологии с целью обеспечения поверхностного градиента свойств: предварительное спекание при температуре 1150С, нанесение слоя титана толщиной 2.5 мкм, окончательное спекание при температуре 1420С. Измерения проводили согласно схемы, изображенной на рис. 2.1 (левая часть). Исследуемый слой удалялся поэтапно (на каждом этапе удалялся слой толщиной около 0.1 мм). Результаты по распределению модуля Юнга показаны на рис. 3.11. Измерения показали, что поверхностные легированные слои имеют очень низкие значения модуля упругости по сравнению с модулем упругости материала основы, что может говорить об образовании новых соединений в поверхностных слоях материала за счет протекания химических и диффузионных реакций между легирующим элементом и компонентами твердого сплава. Причем протяженность диффузионного (легированного) поверхностного слоя достигла значения равным примерно 0.35 мм. На рис. 3.12 показана зависимость модуля Юнга твердых сплавов ВК6 и ВК6Т от температуры. Откуда видно, что с увеличением температуры модуль Юнга плавно уменьшается, что хорошо согласуется с данными в работе [140]. В области температур 800 ... 900С у сплава ВК6Т наблюдается резкое падение модуля Юнга с 560 до 510 ГПа, что может быть связано с зернограничным превращением карбидных составляющих сплава [131]. Для определения модуля Юнга в покрытиях были изготовлены цилиндрические образцы диаметром 1.5 мм и длиной 35 мм. Основа была выполнена из сплава ВК6, покрытия толщиной до 20 мкм наносились по стандартным режимам - из TiN (нанесен физическим осаж дснисм из пароплазменной фазы), ТіС (нанесен химическим осаждением из парогазовой фазы). Измерения, проведенные по схеме, изображенной на рис. 2.1 (правая часть), показали, что модуль Юнга нанесенных покрытий из TiN, ТіС равен 438 и 462 ГПа соответственно. Модуль Юнга основы равен примерно 619 ... 621 ГПа. Погрешность всех проведенных измерений не превышала 1 %. Для выбранной схемы нагружения (рис. 2.3) определяющим параметром напряженного состояния янлястся компонента тензора напряжений СуУ. 3.3.1. Материалы с однослойным покрытием. Рассматривались следующие композиции (вторая группа МПГС согласно классификации [119] (рис. 1.10, 1.11): в качестве материала основы выступают твёрдые сплавы группы В К (ВК6, ВК8, ВК10, ВК15), в качестве материала покрытия - тугоплавкие соединения (ТіС, TiN, А1203, ZrC) [142, 143]. На рис. 3.13 показано распределение вдоль оси ОХ относительных растягивающих напряжений с)у/ст (ОРН) (при толщине покрытия h = 8 мкм), которое характерно для всех рассматриваемых композиций. Как видно из диаграммы в покрытии имеются минимальные ОРН у границы раздела и максимальные ОРН у поверхности, а в основе у границы раздела - максимальные ОРН.
Причём, с увеличением к = Еос„(1 - vll0Kp2) / ЕП0Кр(1 - v0CH2) осцилляции ОРН Доу/о и максимальные ОРН в основе и иокрытиии oxmaVa увеличиваются, а минимальные ОРН в покрытии аут1П/а уменьшаются (рис. 3.14). Эти зависимости хорошо укладываются в линейный закон (изменение происходит практически по линейному закону). Конкретного влияния толщины однослойного покрытия на напряженное состояние материала с поверхностным градиентом упругих свойств не выявлено (рис. 3.16). Но можно сказать следующее. С увеличением толщины t„ максимальные ОРН в покрытии увеличиваются, а затем, начинают уменьшаться с толщины tn = 10 мкм. Влияние же t„ на минимальные ОРН в покрытии и максимальные ОРН в основе не однозначно: имеются максимумы и минимумы OPHmin в покрытии (при tn = 6 мкм и 10 мкм соответственно) и максимумы и минимумы ОРН, в основе (при t„ = 6 и 12 мкм и 8 мкм соответственно). Распределение термонапряжений практически аналогично распределению остаточных напряжений. В основе у границы раздела возникают максимальные значения термонапряжений, в покрытии у границы раздела - минимальные значения термонапряжений, а на поверхности - максимальные значения (при an ос0) (рис. 3.13). При этом максимальные термонапряжения в основе и покрытии и осцил ляция термонапряжений также линейно зависят от kT = aoctl(l - vI[0Kp ) / Анализ диаграмм на рис. 3.16 показал, что с увеличением силовых нагрузок уровень рабочих напряжений aJT у поверхности материала с монопокрытием смещается в область растягивающих напряжений, тогда как с увеличением температуры происходит смещение кривой к области сжимающих напряжений. Как видно, уже при температурах 200 и 400С при Р, Q = 50, 70 % в покрытии у границы раздела подложка-покрытие имеются сжимающие напряжения. Из рис. 3.13, 3.16 также видно, что в объеме подложки, прилегающего к покрытию возникает высокий уровень напряжений, что может негативно сказаться на работоспособности материала основы при высоких условиях нагружения. Исследование прочности показало, что все данные комбинации не имеют достаточной прочности (рис. 3.18). Это связано с тем, что у материалов покрытий (тугоплавких соединений) прочность на растяжение в несколько раз меньше прочности на растяжение твёрдых сплавов ([о01""] 3 ... 21[о"окр] — по данным технической литературы). Поэтому уже при достижении или нагрузки 30 % от [о0С11] или температуры 100С покрытие будет разрушаться первым. А затем, в зависимости от адгезионной прочности соединения покрытия с основой разрушения может перейти либо в основу, либо по границе раздела.
