Разработка технологических основ дуговой наплавки износостойких покрытий из композиционных материалов системы Al-SiC

• Автор: Коберник, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Глава 1. ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЁННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С МЕТАЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ И ОСОБЕННОСТИ ИХ СВАРКИ И НАПЛАВКИ
1.1. Общие характеристики композиционных материалов.
1.2. Дисперсно-упрочненные композиционные материалы системы А1-Б1С и их трибологические свойства.
1.3. Существующие методы дуговой наплавки дисперсно-упрочнённых композиционных материалов с металлической матрицей.
1.4. Особенности сварки плавлением композиционных материалов системы А1-Б1С.
1.5. Выводы и постановка задач исследования.
Глава 2. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКО - ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ СИСТЕМЫ АГБЮ ДУГОВОЙ НАПЛАВКОЙ
2.1. Взаимодействие между частицами карбида кремния и алюминиевой матрицей.
2.2 Расчетная оценка влияния температуры на реакции взаимодействия расплава матрицы с карбидом кремния.
2.3. Влияние эффективной вязкости композиционных материалов системы А1-Б1С на формирования наплавленного покрытия.
2.4. Выводы по главе
Глава 3. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Выбор и обоснование составов присадочного материала из
КМ для дуговой наплавки
3.2. Выбор схем и режимов дуговой наплавки КМ
3.3. Выбор схем и режимов сварки взрывом КМ
3.4. Методы исследований покрытий из КМ
3.5. Экспериментальная установка для аргонодуговой наплавки
3.6. Выводы по главе 3
Глава 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДУГОВОЙ
НАПЛАВКИ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ ИЗ КМ
СИСТЕМЫ АГБЮ И ИХ ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
4.1. Основные технологические схемы дуговой наплавки покрытий из композиционных материалов
4.2. Получение образцов дуговой наплавкой для проведения испытаний на трение и износ
4.3. Получение образцов сваркой взрывом для проведения испытаний на трение и износ
4.4. Результаты испытания слоев из композиционных материалов на трение и износ
4.5. Выводы по главе 4
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Совершенствование и развитие современной техники требует создания материалов, обладающих качественно новым комплексом эксплуатационных свойств. Новыми материалами, отвечающими современным требованиям, являются композиционные материалы (КМ), свойства которых могут заранее проектироваться под определённую задачу.
Композиционные материалы с металлической матрицей, упрочнённой тугоплавкими высокомодульными, высокопрочными частицами керамики, являются весьма перспективными материалами для отраслей машиностроения. Об этом свидетельствует отечественный и зарубежный опыт опробования таких КМ в подвижных сопряжениях различных механизмов и машин.
Среди этих материалов в последнее время большой интерес вызывают дисперсно-упрочнённые КМ системы АКБЮ (КМ с матрицей из алюминиевых сплавов, армированной частицами карбида кремния), которые при соответствующем составе матричных сплавов и определённой объемной доле армирования, обладают низкими значениями коэффициентов трения и дают весьма высокие результаты по износостойкости. Кроме того, такие КМ имеют хорошие литейные свойства и возможность пластической и механической обработки. Важными достоинствами дисперсно-упрочнённых КМ на базе легких алюминиевых сплавов являются их малый удельный вес и низкая стоимость.
Однако для успешного применения новых КМ в машиностроении необходимо совершенствование способов обработки КМ, в том числе, разработка способов сварки и наплавки.
Особый интерес имеет получение наплавленных покрытий из КМ на деталях, работающих в условиях трения. Применение покрытий из КМ на рабочих поверхностях трибосопряжений позволит повысить ресурс работы деталей во фрикционном контакте. Однако анализ литературных и патентных источников, посвящённых данной проблеме, показал, что работы в направле-

Таблица 13.
КЛН) і а3 КЛБ) Со Сі-ІО3 С.2-10-5 № ►О * § "Ц § к Л * 1 О л
л/ 8,51 -1,91 3,52 8,34 1,98 - - -
/(Т)доо 1,11 - 0,43 0,20 0,25 - - -
/(Т)юоо 1 - 0,50 0,2463 0,27 - - -
КТ) 1200 0,83 - 0,64 0,33 0,31 - - -
КТ),500 0,66 - 0,81 0,48 0,36 - - -
КТ)2000 0,5 - 1,05 0,72 0,40 - - -
Л//(Т)т 9,46 -1,91 1,53 1,67 0,49 11,2 -46354 -193761
Л/КТ),ооо 8,51 -1,91 1,79 2,05 0,55 10,9 -50305 -210277
Л/КТ),200 7,09 -1,91 2,25 2,82 0,62 10,8 -59796 -249946
Л//(Г),500 5,67 -1,91 2,86 4,01 0,71 11,3 -77935 -325769
Л//(Т)2ооо 4,25 -1,91 3,70 6,04 0,80 12,8 -117997 -493226
Определим изобарно - изотермический потенциал АС5 реакции взаимодействия карбида кремния с расплавом алюминиевой матрицы (2.16):
Таблица 14.
Т,К Л Єз, кап/моль А О5, кДж/молъ
N31=0% N31=7,5% N31=12% ,Чз,=0% N31=7,5% N31=12%
900 -48957 -13403 -10747 -204,64 -56,026 -44,92
1000 -61630 -22126 -19174 -257,61 -92,488 -80,149
1200 -88564 -41159 -37617 -370,2 -172,05 -157,24
1500 -132820 -73561 -69133 -555,17 -307,48 -288,97
2000 -216040 -137030 -131130 -903,04 -572,79 -548,11
На рис. 2.7. представлен график зависимости изобарно - изотермического потенциала реакции (2.2) от температуры при различном содержании кремния построенный по результатам приведённого расчёта. Также как и в предыдущем случае, протекание реакции (2.2) зависит от содержания кремния в расплаве матрицы.