Газотермическое напыление порошковых материалов для получения защитных покрытий с заданными свойствами

• Автор: Балдаев, Лев Христофорович
• Шифр специальности: 05.16.01, 05.02.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 317 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ КАЧЕСТВО,

СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ

1.1. Материалы, используемые для нанесения покрытий полученных газотермическим напылением
1.2. Технические и технологические возможности газотермических методов нанесения металлических покрытий
1.3. Современные требования, предъявляемые к материалам и технологическим процессам для обеспечения заданных свойств напылнных покрытий
2. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ, НА ОСНОВЕ ТЕОРИТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ И ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ РОЦЕССОВ ПРИ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОМ

АПЫЛЕНИИ ПОРОШКОВ

2.1. Теплофизическая модель газотермического процесса для расчета остаточных напряжений в покрытиях

2.2. Анализ динамики тепловых потоков при нанесении порошковых покрытий

2.3. Математическое моделирование процесса разгона газовопорошковой струи и возможности прогнозирования свойств покрытия
3. СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМ НАПЫЛЕНИЕМ ПОРОШКОВ
3.1. Методика исследований
3.2. Влияние исходного порошкового материала на фазовый состав и физикохимические свойства газотермических покрытий
3.3. Исследование микроструктуры напылнных покрытий в зависимости от материалов и режимов напыления
3.4. Фазовый состав и физико химические свойства покрытий
системы i
3.5. Исследования механических свойств покрытий, нанесенных различными методами
3.6. Управление структурно фазовыми процессами при напылении покрытий
3.7. Повышение свойств напыленных покрытий поверхностным оплавлением .
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ С ИЗНОСОСТОЙКИМИ И ЗАЩИТНЫМИ НАПЫЛЕННЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
4.1. Износостойкость порошковых газотермических покрытий в зависимости от структурнофазового состава
4.2. Исследование свойств коррозионностойких плазменных защитных покрытий
4.3 Усталостные свойства деталей из никелевых сплавов и сталей с плазменными покрытиями
4.4 Длительная прочность стальных изделий с поверхностными металлизированными покрытиями
4.5. Испытание на термоусталость никелевых жаропрочных сплавов с плазменным покрытием.
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ
5.1. Влияние кинематических факторов на толщину и качество напылнных материалов
5.2. Разработка оборудования для реализации технологических процессов в различных отраслях промышленности
5.3. Контрольно измерительные системы для мониторинга и дистанционной диагностики качества напыленных материалов
5.4. Системный подход к организации производства газотермического нанесения покрытий с заданными свойствами
5.5. Техникоэкономическая эффективность рациональных способов упрочнения и восстановления деталей
6. ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И КОНСТРУКЦИЙ
6.1. Запорная аппаратура, используемая на предприятиях жилищнокоммунального сектора, в энергетике и нефтехимической промышленности
6.2. Восстановление валов, корпусов и штоков насосов и компрессоров
6.3. Использование газотермических покрытий в подшипниках скольжения различного назначения
6.4. Электропроводные покрытия для деталей низковольтной аппаратуры
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Список использованной литературы


Вопервых, материал покрытия должен полностью удовлетворять условиям эксплуатации покрытия по температуре плавления, механическим, теплофизическим и химическим свойствам. Вовторых, должна быть обеспечена его химическая и термодинамическая совместимость с материалом напыляемой детали. Это требование имеет существенное значение для обеспечения высокой прочности сцепления покрытия с основой. И в тех случаях, когда его не удается выполнить, прибегают к напылению промежуточных подслоев, позволяющих в значительной мере сгладить пограничный конфликт материала покрытия и подложки. Свойства покрытия в значительной степени зависят от метода нанесения. Установлено, что плотность, механические и мпогие теплофизические свойства покрытий значительно ниже, чем у монолитного материала, из которого нанесено покрытие, а количественные величины того или иного свойства зависят от метода и режима напыления. Проанализировав исследования по работоспособности покрытий различного назначения и собрав воедино разрозненные сведения по влиянию отдельных свойств покрытий на работоспособность изделий, можно сформулировать основные требования к материалам и покрытиям различного функционального назначения. ТЕРМОСТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ. Термостойкость термическая стойкость способность хрупких материалов главным образом огнеупорных противостоять, не разрушаясь термическим напряжениям. Обычно термостойкость оценивается числом теплосмен циклов нагрева и охлаждения, выдерживаемых материалом до появления трещин или разрушений. Термостойкость может оцениваться и температурным градиентом, при котором возникают трещины или разрушения. Материал для термостойких покрытий должен обладать температурой плавления ТП1 превышающей температуру эксплуатации Тжс9 иметь высокий коэффициент теплопроводности А. Кр И быть достаточно пластичным коэффициенты термического расширения КТР покрытий апокр должны иметь значения, близкие к коэффициенту термического расширения материала подложки схМОдл При эксплуатационных температурах покрытие не должно образовывать с материалом подложки легкоплавких эвтектик и быть химически стойким в рабочей среде в диапазоне рабочих температур иметь минимум фазовых превращений с изменением объема. Процесс нанесения покрытия должен обеспечить регулируемую в заданных пределах пористость, позволять управлять структурой покрытия, в минимальной степени влиять на фазовый состав и структуру напыляемого материала, иметь высокую прочность сцепления с подложкой. ЖАРОСТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ. Жаростойкость определяется комплексом свойств сопротивлением ползучести длительной прочностью способностью противостоять химическому разрушению поверхности под действием окислительной газовой среды при высоких температурах. Материалы, применяемые в качестве жаростойких покрытий, должны иметь температуру плавления значительно выше рабочей температуры, коэффициент теплопроводности должен иметь минимальное значение при максимальных значениях механических свойств материала прочность, пластичность и др Материал должен иметь минимальную ползучесть при рабочих температурах и высокий коэффициент теплового излучения, коэффициент термического расширения аокр покрытия должен быть близок к КТР основы. Процесс нанесения жаростойких покрытий должен обеспечивать получение покрытий достаточной толщины с заданной величиной пористости, минимальными структурными и фазовыми превращениями, с высокими механическими свойствами и прочностью сцепления. ЭРОЗИОННОСТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ. Эрозионная стойкость разрушение поверхностных слоев материала в результате воздействия потоков газа, жидкости, твердых частиц, а также при кавитационных явлениях или под влиянием электрических разрядов. К материалам этого класса покрытий предъявляются следующие требования рабочие температуры должны быть значительно ниже Тпл, иметь высокие механические свойства, большую твердость, обладать коррозионной стойкостью, не иметь фазовых переходов со значительным изменением объема, не должен образовывать легкоплавких эвтектик с материалом подложки и иметь близкие коэффициенты термического расширения.