Термодинамическое описание формирования диффузионных покрытий в жидкометаллических растворах

• Автор: Борисов, Николай Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 204 c. : ил

1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Методы получения диффузионных покрытий
Г.2. Получение диффузионных покрытий в
жмдкометалличееких растворах
1.3. КЧнетика процессов диффузионного насыщения
металлов в жидкометаллических растворах
Г.4. Условия и факторы, обеспечивающие получение
покрытий
1.5. Влияние насыщающей среды на получение
диффузионных покрытий
Г. б. Цель и задачи исследования
2. ТЕРМОДИНАМИКА ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ С
ПОМОЩЬЮ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО МАССОПЕРЕНОСА В ЖИДКИХ
МЕТАЛЛАХ
2.1. Общее рассмотрение (термодинамика необратимых процессов)
2.2. Термодинамические критерии возможности образования покрытий в жидкометаллических растворах
2.3. Оценка энергии взаимодействия разнородных
металлов
2.4. Влияние размерного фактора на процессы образования покрытия ив расплава
3. КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
НА МЕТАЛЛАХ В РАСПЛАВЕ
3.1. Влияние дальнодействующих сил диффузии и изменения скорости растворения на скорость роста слоя

3.2. Расчет изменения свободной энергии системы и толщины слоя покрытия
3.3. Кинетика образования покрытия из расплава
4. СОСТАВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ПОКРЫТИЯ ПРИ ДИФФУЗИОННОМ
НАСЫЩЕНИИ В РАСПЛАВАХ ЛЕГКОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ
4.1. Оценка растворимости металлов в расплавах по
поверхностным характеристикам чистых металлов
4.2. Оценка состава поверхностного слоя покрытия
4.3. Учет вклада изменения поверхностной свободной энергии при оценке состава поверхностного слоя
4.4. Оценка состава поверхностного слоя при диффузионном насыщении двумя металлами
4.5. Влияние расплава на состав поверхностных слоев металлов, находящихся в расплаве
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
РАССМОТРЕНИЙ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Получение покрытий в жидкометаллических
растворах
5.2. Металлографические исследования покрытий
5.3. Характеристика покрытий, полученных в жидкометаллических растворах
5.4. Методика расчетов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Основные направления развития народного хозяйства в XI-й пятилетке, принятые на ХХУ1 съезде КПСС, среди важнейших задач предусматривают повышение качества, надежности, экономичности оборудования и других изделий машиностроения, снижение их материалоемкости. С этой целью на основе использования достижений науки и техники поставлена задача разрабатывать и внедрять в производство высокоэффективные методы повышения прочностных свойств, коррозионной стойкости, тепло- и холодостойкости металлов и сплавов [ I ].
Интенсивный путь развития экономики невозможен без создания новой техники и новых технологических процессов. Установки и агрегаты энергетики, ракетной и авиационной техники, химических производств, нефтяного и газового оборудования работают в условиях одновременного воздействия высоких температур, потоков агрессивных оред и больших механических и тепловых нагрузок. Длительная и надежная работа изделий новой техники определяются свойствами конструкционных материалов, создание которых требует решения новых материаловедческих вопросов.
Так как влияние агрессивных рабочих сред на эксплуатационные характеристики конструкционных металлов и сплавов происходит путем воздействия на их поверхность и приповерхностные слои, состояние которых определяет износостойкость, жаростойкость, коррозионную стойкость и т.д. изделий, то наиболее экономичным способом повышения работоспособности изделий новой техники является применение защитных покрытий.
Методам получения и свойствам защитных покрытий посвящены работы Б.Н.Арзамасова, В.И.Архарова, Л.Г.Ворошнина, Н.С.Горбу-

рядков меньшую, чем при учете первого фактора (градиент концентрации убывает быстрее, чем /УГ ).
Присутствие атомов Мб2 в слое покрытия замедляет скорость растворения атомов Мб1 из слоя в расплав. Поэтому создается некоторая разность между потоком атомов Мв1 из расплава к слою (скоростью растворения из чистого твердого Ме1 в расплав) и потоком растворения из слоя в расплав.
За счет этой разности происходит дальнейший рост слоя. Допустим, к моменту времени 1: в слое вблизи границы X
имеется количество По атомов МВ2, определяемое формулой
(3.7). Тогда отношение По к концентрации П1 атомов Мв1 в слое есть в первом приближении отношение упомянутой выше разности потоков к потому атомов из расплава в слой. Хаотический поток атомов Мб в слой можно представить как произведение коэффициента диффузии (поток при единичном
градиенте) на формально составленный градиент концентрации Пр /О. . Учитывая вышеизложенное, можно составить следующее уравнение для скорости роста слоя и показать его решение:
, дЬ _ Поо х1 I ьг По д1
'ЗЬ ~ 2п-Щ,ТеХр[~Щ±) -о“»
(3.8)
2 I
Ь - По° Г1° ^ ^ А±. ъПГ1
2(п)2 ' а
где Я - параметр, равный постоянному значению показательной функции (Д * I). Оценка при тех же допущениях величин Х)1 , Э2 > Поо • По дает для величины б порядок Ю“6. Для времени опыта ГО-5 с (28 ч) толщина слоя Н может составить до Ю мкм, а в более благоприятных случаях 20-30 мкм, что гораздо ближе к опытным результатам [ 50, 100,