Получение композиционных покрытий с внедрением частиц SiC в поверхность алюминиевых сплавов лазерным излучением

• Автор: Самарин, Пётр Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ СИСТЕМЫ А1-БЮ

1.1. Общие сведения

1.2. Методы получения композиционных покрытий системы А1-Б1С

1.3. Особенности взаимодействия между расплавом А1 и частицами ЭЮ

1.4. Выводы по главе 1 и постановка задач исследования

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Состав основного материала и керамических частиц

2.2. Материалы связующих веществ, используемые при создании шликерных покрытий
2.3. Экспериментальная установка
2.4. Методы исследования структуры и свойств композиционных покрытий
2.5. Измерение скорости движения порошковых частиц
2.6. Измерение температуры подогрева на поверхности подложки
2.7. Измерение толщины шликерного слоя
2.8. Выводы по главе
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ А1-Б1С МЕТОДОМ ОПЛАВЛЕНИЯ ШЛИКЕРНОГО СЛОЯ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
3.1. Выбор связующих веществ при создании шликерных покрытий

3.2. Эксперименты по оплавлению шликерных покрытий на основе связующего
из поливинилового спирта и частиц БЮ
3.3. Выводы по главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНОЙ МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ЛАЗЕРНОМ НАНЕСЕНИИ ПОКРЫТИЙ НА АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ
4.1. Физическая постановка задачи
4.2. Математическая постановка задачи
4.3. Построение разностной схемы
4.4. Результаты расчетов
4.5. Выводы по главе
Глава 5. ОСОБЕННОСТИ ЛАЗЕРНОЙ ИНЖЕКЦИИ ЧАСТИЦ БЮ В РАСПЛАВ АЛЮМИНИЯ
5.1. Эксперименты по лазерной инжекции керамических частиц в расплав
5.2. Моделирование процесса проникновения частиц БЮ в поверхность алюминия при лазерной инжекции
5.3. Технология инжекции частиц БЮ в поверхность алюминия с подогревом подложки
5.4. Трибологические испытания модифицированных покрытий
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время развитие техники обусловлено повышением производительности, надежности и долговечности оборудования. Эти показатели можно улучшить при увеличении износостойкости деталей машин, а также повышении их эксплуатационных характеристик. Одним из путей обеспечения стабильных характеристик изделий является создание новых конструкционных материалов, либо нанесение на детали машин и инструмент защитных функциональных покрытий. В ряде случаев использование объёмнолегированных материалов является нерациональным. Достаточно получить на поверхности материала покрытие требуемой толщины и заданными свойствами. Поэтому созданию покрытий в последнее время уделяется большое внимание.
Покрытия классифицируются по своему функциональному назначению на: термобарьерные, износостойкие, коррозионностойкие, электроизоляционные.
В последние годы широкое применение находят метало-керамические композитные материалы с алюминиевой матрицей, упрочненной тугоплавкими, высокопрочными керамическими частицами карбида кремния (БЮ). Такие композиционные материалы при определенной доле легирования частицами БЮ обладают низкими значениями коэффициента трения, а также высокими показателями по износостойкости.
Среди традиционных методов получения таких покрытий можно выделить технологию дуговой наплавки. Однако дуговая наплавка сопровождается большим перегревом основного металла, а также необходимостью создания специальных прутков из композиционного материала. Использование лазерных методов обработки для получения композиционных покрытий широко применяется с 80-х годов прошлого века. Однако, исследования в области получения композиционных покрытий системы АЬДЮ с помощью лазерного излучения крайне ограничены и не позволяют разрабатывать на их основе реальные технологические процессы.

Л т — тх — т
(2.1)
где Ш], г - исходная масса образца;
Ш2, г - масса образца после испытаний.
В процессе сухого трения скольжения поведение образцов оценивали по следующим параметрам: объемная интенсивность изнашивания (/,,), коэффициент трения (/), коэффициент изнашивания (К) и коэффициент стабильности (аст)■ Их значения определяли по формулам [44-47]:
где р — плотность материала образца [г/мм3];
Ь - путь трения [м];
М - момент трения [Нм];
ЯсР- средний радиус контртела [мм]; Бн-нагрузка [Н];
Н - твердость [МПа];
Рр - средний коэффициент трения;
^ах - максимальный коэффициент трения.

(2.2)
(2.3)

(2.4)

(2.5)