Особенности легирования поверхности стали 30ХГСН2А медью методами электроискрового легирования и ионной имплантации

• Автор: Козлов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛЯХ ВЫСОКОЙАГРУЖЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ
1.1. Характеристика и условия эксплуатации высоконагруженных шарнирных соединений в конструкциях летательных аппаратов

1.2. Материалы, применяемые для изготовления

высоконагруженных соединений летательных аппаратов

1.3. Антифрикционные металлические покрытия

1.4. Современные методы нанесения антифрикционных покрытий

1.5. Цель и задачи исследований

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Исследуемые материалы и образцы
2.2. Методы и оборудование для нанесения покрытий
2.2.1. Электроискровое легирование
2.2.2. Ионная имплантация
2.3. Методы и образцы для проведения механических испытаний
2.3.1. Испытания образцов на растяжение
2.3.2. Испытания образцов на усталость при изгибе
2.4. Методы исследования структуры стали после электроискрового легирования и ионной имплантации
2.4.1. Металлографический анализ
2.4.2. Электронная микроскопия
2.4.3. Ионный микроскоп
2.4.4. Методика исследования профиля распределения имплантированных элементов методом вторичной масс-

спектрометрии
2.4.5. Рентгеноструктурный анализ методом скользящего пучка
2.5. Методы определения трибологических характеристик образцов
2.5.1. Коэффициент трения
2.5.2. Испытания на износ
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ 30ХГСН2А БРОНЗАМИ
3.1. Влияние параметров процесса электроискрового легирования на толщину, сплошность и структуру покрытий
3.2. Влияние среды в зоне нанесения бронзы электроискровым легированием на химический состав и структуру покрытия
3.3. Влияние газовой среды в зоне электроискрового разряда на массоперенос при ЭИЛ
3.4. Исследование влияния электроискрового легирования бронзой
на механические свойства стали 30ХГСН2А
3.5. Исследование влияния покрытия из бронзы на склонность к коррозионному растрескиванию стали 30ХГСН2А
3.6. Исследование влияния бронзовых покрытий на усталостные характеристики стали 30ХГСН2А
3.7. Определение коэффициента трения образцов стали 30ХГСН2А с покрытием из бронз, полученных электроискровым легированием
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ 30ХГСН2А ПОСЛЕ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНАМИ МЕДИ
4.1. Механические свойства образцов после ионной имплантации
4.2. Испытания на износостойкость. Коэффициент трения скольжения

4.3. Морфология поверхности образцов после испытаний на износ
4.4. Микроструктура имплантированного медью слоя стали 30ХГСН2А
4.5. Результаты рентгенографических исследований
4.6. Профиль имплантируемых ионов в стали 30ХГСН2А
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
Глава 5. ЭЛЕКТРОИСКРОВОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ И ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
5.1. Промышленное опробование изделий, обработанных

электроискровым легированием и ионнои имплантациеи
5.2. Анализ результатов испытаний
5.3. Модернизация оборудования для электроискрового легирования
5.4. Модернизация оборудования для ионной имплантации
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
Список литературы
Приложение

процесса. Это серьезным образом сказывается на производительности процесса в целом, так и на качестве нанесения покрытия.
Перспективным для создания покрытий с заданными свойствами является использование ионной имплантации [69-80]. Метод ионной имплантации является универсальным способом введения легирующих примесей, позволяющим вводить любую примесь в поверхность любого материала при комнатной температуре в строго контролируемом количестве.
Одним из основных преимуществ ионной имплантации перед традиционными способами введение примеси является неравновесная природа процесса [81]. При ионном легировании атомы инжектируются за счет кинетической энергии ионов, намного превышающую энергию связи атомов решетке [82-84]. Это открывает уникальную возможность получения смеси из любых элементов.
Другим характерным отличием ионной имплантации от традиционных способов введения легирующих примесей является образование большого количества радиационных дефектов в имплантированном слое. В имплантированном слое возникают механические напряжения. Возникновение сжимающих напряжений в имплантированном слое аналогично воздействию дробеструйной обработки [88].
Необходимо также иметь в виду, что модификация поверхностных свойств многокомпонентных материалов, таких как стали, может быть обусловлена перераспределением легирующих элементов стали под воздействием ионной бомбардировки в результате процесса радиационно-индуцированной сегрегации (РИС), характерный температурный диапазон для которого обычно составляет (0,2...0,6) от температуры плавления.
Еще одним важным преимуществом метода ионной имплантации является возможность их упрочнения путем изменения структуры поверхности в процессе бомбардировки. Металлографическими исследованиями также было установлено отсутствие резкой границы между упрочненным поверхностным слоем и объемом металла [85-87, 89-93].