Физико-химические основы низкотемпературного осаждения карбидов вольфрама и их композиций из летучих фторидов при пониженных давлениях

• Автор: Гончаров, Виктор Леонидович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Анализ существующих методов нанесения упрочняющих

покрытий.

1.1. Насыщение поверхности стали примесями внедрения.

1.2. Диффузионное насыщение поверхности примесями

замещения

1.3. Электрохимические композиционные покрытия.

1.4. Газотермическое напыление твердых слоев.

1.5. Методы с применением физических полей.

1.6. Газофазнодиффузионный метод упрочнения поверхности
1.7. Низкотемпературные газофазные методы нанесения покрытий
1.8. Заключение
ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методика термодинамического расчета химических систем
2.2. Объекгы исследования
2.3. Методика исследования макрокинетики осаждения.
2.4. Методика определения фазового состава осадков.
2.5. Методика определения размера областей когерентного рассеяния
2.6. Методика измерения микротвердости
2.7. Сканирующая электронная микроскопия.
2.8. Методика испытаний карбидных слоев на изностойкость.
2.9. Массспектрометрии вторичных ионов и регистрации газовых
молекул .
2 Метод ядерных реакций 03Не,р4Не
ГЛАВА III. ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ
КАРБИДОВОЛЬФРАМОВЫХ СЛОЕВ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
3.1. Общие принципы термодинамического анализа.
3.2. Термодинамический анализ осаждения карбидов переходных
металлов.
3.3. Термохимические константы компонентов системы V
3.4. Равновесный выход компонентов в системе V.
3.5. Равновесный состав газовых компонентов в системе VI
ГЛАВА IV. МАКРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ОСАЖДЕНИЯ КАРБИДОВ ВОЛЬФРАМА.
4.1. Общие принципы химического газофазного осаждения
4.2. Экспериментальное исследование макрокинетики осаждения
карбидов вольфрама при пониженных давлениях
4.3. Механизм осаждения карбидов вольфрама.
ГЛАВА V. НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВА КАРБИДОВОЛЬФРАМОВЫХ СЛОЕВ
5.1. Изучение фазового состава покрытий
5.2. Определение размера блоков коерентного рассеяния ОКР
5.3. Исследование морфологии ростовой поверхности покрытий
5.4. Микроструктура слоев карбидов вольфрама.
5.5. Микротвсрдость карбидных слоев
5.6. Трибологические характеристики карбидных слоев
5.7. Накопление дейтерия в карбидах вольфрама
ВЫВОДЫ.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА


Исторически первыми методами упрочнения поверхности конструкционных материалов являются диффузионное насыщение поверхности примесями внедрения, которые образуют с элементами основы твердые химические соединения. Химикотермическая обработка ХТО сочетает термическое и химическое воздействие с целью изменения химического состава, структуры и свойств поверхностною слоя металла или сплава. ХТО осуществляется в результате диффузионного насыщения детали неметаллами С, . В и др. Т1, 6, V, Сг и др. Основы метода представлены во многих монографиях, например 13. Для повышения долговечности изделий из конструкционных материалов широко используются процессы цементации, нитроцементации и азотирования. Несколько в меньшей степени применяется поверхностное насыщение бором, кремнием и металлами. Насыщение из порошковых смесей порошковый метод. Прямоточный и циркуляционный методы диффузионного насыщения из газовых сред. Насыщение из пасг и суспензий шликерный метод. Диффузионное насыщение с использованием вакуума. Дальнейшая обработка цементированного изделия заключается в закалке и низком отпуске с целью обеспечения необходимой прочности сердцевины изделия. Для цементации наиболее часто применяют низкоуглеродистые 0,10, С стали, низколегированные хромомарганцевые стали с титаном ХГТ, ЗОХГТ и молибденом ХГМ, хро. ХЫМ, ХНМ и др. ХГЫ, ХГН2ТА и экономнолегированные стали ХТНМАЮ и ХГНМТ. Для нагруженных деталей используют и высоколегированные хромошкелевые стали ХНЗА, Х2Н2А, Х. Содержание карбидообразующих элементов Мп, Сг и др. При циклических нагрузках сопротивление цементированных деталей зависит от прочности сердцевины. Насыщение углеродом осуществляется твердым или газовым карбюризатором, в жидких солях. Твердый карбюризатор обычно состоит из древесного угля, ВаС и 3,5 СаС и цементация осуществляется за счет образования углерода по реакции 2СО СОгС при температуре К. Газовую цементацию проводят в газовой смеси ЫгСОгСОНгНгОСНь где 2 , С , Н2 газыносители, а СО, СН4 и другие углеводороды активные газы. Перспективным процессом газового науглероживания является цементация в контролируемых атмосферах, позволяющая осуществлять непрерывное автоматическое регулирование. Приготовление контролируемых атмосфер основывается на каталитической конверсии углеводородных газов с воздухом атмосфера эндогаза, либо с продуктами сгорания атмосфера экзоэндогаза. Обычно газовую цементацию проводят при К в течение 6 часов. С целью сокращения длительности процесса иногда температуру повышают до К. Интенсификацию цементации можно осуществить в тлеющем разряда при К и плотности катодного тока 0 Ам2. Благодаря ускорению реакций в газовой фазе и на поверхности длительность процесса сокращается в 2 3 раза. Твердость на поверхности цементированного слоя обычно лежит в пределах НЯС , а в сердцевине ИКС . Эффективная толщина упрочненного слоя чаще всего составляет 0,4 1,8 мм. Нитроцементация проводится с целью снижения температур ХТО и повышения износостойкости деталей. Эту операцию проводят в атмосфере науглероживающего газа и аммиака при температуре К. По сравнению с цементацией, нитроцементация имеет ряд существенных преимуществ. При легировании аустснита азотом снижается температура а у превращения, что позволяет вести процесс при более низких температурах. Одновременно в присутствии азота резко возрастает диффузионная подвижность углерода в аустените. ГО. С не выше твердости цементированного слоя, износостойкость нитроцементированной стали на выше. Нитроцементацию можно проводить выдержкой деталей при К в расплаве, содержащем цианистые соли, например, ЫаСЫ. К в ванне ЫаСЫ, ЫаС1 и НаС в течение минут. Однако необходимость периодической корректировки состава ванны и трудности работы с ядовитыми веществами при высокой температуре резко ограничивают применение цианистых ванн. Азотирован не сталей используется для дальнейшего снижения температуры ХТО. Низкотемпературное азотирование заключается в насыщении поверхностного слоя стали азотом азотом и углеродом при 33 К. Азотированию можно подвергать любые стали перлитного, ферритного и аустенитного класса, а также чугуна.