Введение В трибологии и материаловедении антифрикционных композитов можно выделить ряд проблем, отражающих современные тенденции в этой области знаний, решение которых необходимо для обеспечения научного и технического прогресса. Наибольшие усилия разработчиков сосредоточены на создании полимерных антифрикционных материалов,  предназначенных для работы в режиме гидродинамического трения. Подшипники качения и скольжения с антифрикционными покрытиями являются наиболее эффективными конструкциями, позволяющими существенно повысить мощность и надежность работы фрикционных узлов машин.Основными техническими преимуществами при работе в среде масла антифрикционных материалов на основе металлополимеров, керамополимеров и композиционных материалов является меньшая разность между статическим и динамическим коэффициентами трения, что существенно улучшает динамику переходных процессов в машинах, а также бесшумность работы  и малый удельный вес.Энергия торможения высоко нагруженных систем выделяется в зоне трения и преобразуется в тепловую энергию и энергию разрушения поверхности. В связи с этим антифрикционные материалы должны удовлетворять следующим требованием: иметь высокий коэффициент теплопроводности, низкий коэффициент трения, стабильный до температуры 450-500 ºС, низкие параметры по износу, высокие упругие и прочностные характеристики.Для эксплуатации узлов трения при температурах до 500 ºС в полной мере удовлетворяют керамические и композиционные материалы на основе карбида кремния и карбонитрида титана, исследования по определению прочностных свойств которых проведены в данной работе.В ходе работы были разработаны составы покрытий, армированных квазикристаллами, определен оптимальный состав и режимы нанесения покрытия методом холодного газодинамического напыления.По оптимальному режиму изготовлены образцы и исследованы их механические и трибологические свойства.   Разработка состава и режимов нанесения покрытия методом холодного газодинамического напыления  Нанесение покрытия производилось с использованием метода холодного газодинамического напыления. Отработка режимов нанесения составов порошковых материалов производилась на плоских образцах размерами 90х20х2 мм. Рабочая поверхность образцов подвергалась перед напылением шлифованию, затем струйно-абразивной обработке. Нанесение покрытия проводилось на установке «Димет-403»,  использующей в качестве рабочего тела воздух. Скорость газопорошковой смеси на срезе сопла находится в пределах 650-850 м/с. Температура торможения сверхзвуковой струи варьировалась в пределах от 150 до 350 ºС. Покрытие наносилось в защитной камере  использовании системы вентиляции с пылеочисткой. Давление воздуха в пневмосистеме устанавливалось во всех случаях равным 0,8 МПа. Благодаря невысокой температуре напыления квазикристаллическая фаза химически не взаимодействует с подложкой, а большая скорость потока обеспечивает наклепывание пластичных частиц  и твёрдых частиц квазикристаллов на подложку, образуя прочные связи между компонентами покрытия.Для приготовления порошковых смесей использовались порошки квазикристаллов карбонитрида титана и никеля 35%, с подслоем ВН20. Порошок квазикристаллов подвергался размолу в планетарной мельнице стеклянными шариками диаметром 2 мм в течение 30 мин, при соотношении мелящих тел (шариков) и порошка 10:1 по весу. Был получен порошок с дисперсностью менее 3 мкм.Перемешивание порошков проводилось в турбулентном смесителе в течение  часа.Были определены концентрации исходных элементов в зависимости от объёмной доли квазикристаллов.  Опробовано несколько составов порошковых смесей с различным содержанием квазикристаллов, для напыления на установке Димет‑403 определены оптимальные режимы напыления [1,2].Цель работы – исследование прочностных свойств покрытий из композиционных материалов с квазикристаллами, полученных методом газодинамического напыления.Объект разработки – квазикристаллы на основе карбонитрида титана, плакированного никелем. В ходе работы предложен метод исследования прочности покрытий по штифтовому и клеевому методу из  композиционных материалов на основе карбонитрида титана.        Механические (прочностные) свойства покрытий   Прочность сцепления - одна из главных характеристик покрытия. Прочность сцепления определяют по равномерному отрыву (клеевой и штифтовой методы), по углу загиба образца с покрытием на оправке определенного радиуса, по срезу кругового слоя покрытия с образца при осевой нагрузке, по царапанию и др. Основные методы - это равномерный отрыв по клеевой и штифтовой методике.   Определение прочности сцепления покрытия по штифтовому методу  Сущность метода заключается в определении величины разрушающей нагрузки при вытягивании штифта усилием, направленным по нормали к торцовой плоскости штифта, на которую нанесено покрытие [3, 4, 5, 6, 7].Величина прочности сцепления определяется как отношение разрушающей нагрузки к площади торцовой поверхности штифта [8,9,10,11]. Размеры образца и захвата (рис. 1, 2, 3) позволяют использовать метод для испытаний при комнатной и высоких температурах на стандартном оборудовании (рис. 4).    Рис. 1. Машина разрывная МР 051     Рис. 2. Штифтовой образец для определения прочности сцепления покрытия с подложкой:1 – втулка, 2 – штифт, 3 – винт стопорный, А – поверхность напыления  Рис. 3. Фотография штифтового образца в сборе, перед испытанием Рис. 4. Фотография штифтового образца подетально перед нанесением покрытия для испытания слева-направо: втулка, штифт, гайка под захват     Образец состоит из втулки, штифта, гайки (рис. 3) под захват (рис. 4). Коническая поверхность сопряжения деталей по диаметру осуществляется по скользящей посадке. Детали подбираются методом селективной сборки с тем, чтобы гарантированный зазор был минимальным.    Рис. 5. Захват   Сборка образца и захвата (рис. 5) производится непосредственно перед испытанием. Образцы селективной сборки закрепляются в приспособлении (рис. 6). Приспособление устанавливается на магнитный стол плоскошлифовального станка. Проводится шлифование рабочей поверхности образцов, после чего рабочая поверхность подвергается пескоструйной обработке (в сборке с приспособлением), и на нее наносятся покрытия (в приспособлении).   Рис. 6. Приспособление для напыления покрытия на образцы  Не допускается обработка, связанная с диффузионными процессами. Образцы с особой осторожностью освобождаются от приспособления и устанавливаются в захват (рис. 7) для проведения испытания на отрыв.Образцы имеют одну толщину и одинаковое покрытие.После проведения испытаний определяется группа образцов одной толщины, и для нее рассчитывается прочность сцепления как среднее арифметическое.       Рис. 7. Сборка захват-образец с покрытием в разрывной машине    Рис. 8. Характерный вид торца конического штифта образца после испытания покрытий из порошков на основе карбонитрида титана на прочность сцепления с подложкой Таблица  Данные по испытанию образцов на отрыв № образцаσотрыва кг/мм2HV5/15Характер отрыва15,5502Когезионный27,32466Когезионный39,25516Когезионный48,15502Когезионный513,5532Когезионный611,9516Когезионный712,1558Когезионный   Композиционное покрытие показало высокие характеристики на отрыв. Разрушение происходило по промежуточному слою между ВН20 и КНТП35.   Экспресс метод определения прочности сцепления покрытия по углу загиба образца с покрытием на оправке определенного радиуса  Образцы изготовлены в виде стальных пластин размером 70х30 мм, толщиной 1,5 мм с покрытием порошка карбонитрида титана, плакированным никелем 35%, с подслоем ВН20 (рис. 9).    Рис. 9. Стальная пластина с покрытием порошка карбонитрида титана, плакированным никелем 35%, с подслоем ВН20 Образец зажимается в тиски со стержнем-правкой диаметром 10 мм (рис. 10).   Рис. 10. Стальная пластина с покрытием, зажатая в тисках с оправкой диаметром 10 мм При помощи специального приспособления, загибаем пластину на 90 градусов(рис. 11).   Рис. 11. Стальные пластины с покрытием, изогнутые на прямой угол  При изгибе на диаметр 10 мм сетка мелкая, равномерная. Покрытие держится хорошо. При приложении ударной нагрузки, сколов и отслоений не наблюдается.   Выводы  1. Композиционное покрытие на основе карбонитрида титана показало высокие характеристики на отрыв. Разрушение происходило по промежуточному слою между ВН20 и КНТП35.2. При изгибе на диаметре 10 мм сетка мелкая, равномерная. При приложенной ударной нагрузке сколов и отслоений не наблюдается, что позволяет использовать данные покрытия в высоконагруженных деталях.