Повышение эксплуатационных свойств деталей из стали 30ХГСН2А имплантацией ионами монотектонического сплава меди со свинцом, легированного оловом, висмутом и алюминием

• Автор: Лукьяненко, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Характеристика деталей и условий их эксплуатации в
нагруженных парах трения
1.2. Механизмы модификации поверхности сталей при ионной
имплантации
1.2.1 Ионная имплантация как метод повышения износостойкости сталей
1.2.2. Влияние ионной имплантации на механические свойства сталей
1.2.3. Влияние ионной имплантации на коррозионные свойства металлов и сплавов
1.3. Структурно-фазовые превращения в сталях под действием ионной имплантации
1.4. Особенности имплантации стали 30ХГСН2А ионами
монотектического сплава меди со свинцом
1.5. Цель и задачи исследований
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Химический состав и механические свойства стали 30ХГСН2А
2.2. Оборудование для ионной имплантации
2.3. Методика контактного легирования для получения материалов катода имплантсра из несмешивающихся компонентов
2.4. Образцы и оборудование для испытаний на усталость
2.5. Образцы и оборудование для испытаний на износ
2.6. Измерение микро и нанотвердости поверхностных слоев
2.7. Коррозионные испытания имплантированных образцов
2.7.1. Испытание на общую коррозию в камере соляного тумана
2.7.2. Определение скорости коррозии в растворе кислоты
2.8. Методы исследования структуры имплантированного слоя
2.8.1. Металлографический анализ
2.8.2. Сканирующий электронный микроскоп
2.8.3. Просвечивающая электронная микроскопия
2.8.4. Рентгеноструктурный анализ
2.9. Исследование поверхностных слоев методом вторичной ионной масс-спектроскопии (ВИМС)
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ МОНОТЕКТИЧЕСКОГО СПЛАВА МЕДИ СО СВИНЦОМ, ДОПОЛНИТЕЛЬНО ЛЕГИРОВАННОГО АЛЮМИНИЕМ, ОЛОВОМ И ВИСМУТОМ НА СВОЙСТВА СТАЛИ 30ХГСН2А
3.1. Состав и структура материала катодов имплантера
3.2. Ионная имплантация стали 30ХГСН2А
3.3.Результаты испытаний на микротвердость, нанотвердость и модуль упругости
3.4. Результаты испытаний образцов из стали 30ХГСН2А на усталость
3.5. Влияние ионной имплантации на износостойкость и коэффициент трения
3.6. Исследование коррозионной стойкости стали 30ХГСН2А до и после ионной имплантации
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ СЛОЕВ И КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРОФИЛЕЙ ВНЕДРЕННЫХ

71 73

ЭЛЕМЕНТОВ
4.1. Анализ концентрационных профилей распределения ионов меди, свинца, олова, алюминия, висмута в имплантированном слое стали 30ХГСН2А

4.2. Результаты рентгеноструктурного анализа структуры стали 30ХГСН2А, в исходном состоянии и после ионной имплантации
4.3. Результаты просвечивающей электронной микроскопии поверхностного слоя стали 30ХГСН2А после многоэлементной ионной имплантации
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4
Глава 5. ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ ОПЫТНОЙ 139 ПАРТИИ ДЕТАЛЕЙ ДЕТАЛИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

5.1. Промышленное опробование деталей, подвергнутых ионной имплантации
5.2. Трибологические испытания авиационных деталей
5.3. Влияние коррозионной среды на долговечность деталей
шарнирных соединений
5.4. Рекомендуемые технологические параметры ионной обработки
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

температура имплантации
Рис 1.2. Схематическое изображение фазовых состояний в металлических материалах, подвергнутых ионной-лучевой обработке [65].
Комплексное применение методов конверсионной электронной мессбауэровской микроскопии (КЭМС), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и аннигиляции медленных позитронов (АМП) позволило авторам работ [67-69] показать кинетику изменения структуры модифицированного слоя образцов а-Ре, имплантированных ионами С+ с энергией 40 кэВ в интервале доз (5-80)-1016 ион/см2. Оказалось, что при дозе 5-Ю16 ион/см2 средняя концентрация углерода в имплантированном слое не превышает предельной его растворимости в а-Ре (0,01 % по массе) и весь углерод находится в твердом растворе. Увеличение дозы до (2-5)-1017 ион/см2 приводит к выпадению частиц карбидов железа Ре2С иРе3С округлой формы размером 5 нм и более крупных карбидов вытянутой формы (длиной 20-50 нм). Авторы работ [70, 71] наблюдали образование аморфной фазы в результате ионной цементации а-Ре при дозах выше 1018 ион/см2. Концентрация углерода при этом в приповерхностном слое составляет около 60 % ат., что выше структурного предела заполнения углеродом междоузлий ОЦК-решетки железа (50 % ат. углерода). Это и обуславливает, по мнению автора [70], переход в аморфное состояние. В работе [68] также сообщается о