Повышение долговечности и надежности конструкционных и инструментальных материалов электрофизикохимическими покрытиями и комбинированной обработкой

• Автор: Иванова, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ И КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Общие сведения о процессе электроискрового легирования.

1.1.1. Обобщенная модель процесса ЭИЛ.

1.1.2. Основные параметры процесса ЭИЛ.

1.1.3. Моделирование эрозионного массопереноса при ЭИЛ фрактальной формщшзации

1.1.4. Физические основы стохастической модели ЭИЛ.

1.2. Метод электроакустического напыления

1.3. Контактные материалы

1.4. О применении комбинированной обработки. Материалы для электрофизического нанесения покрытий
ГЛАВА .ОБЪЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ И УСТАНОВКИ, МЕТОДИКИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Объекты изучения, технология нитроцементации и электролизного борирования.
2.2. Электроискровое легирование и локальное электроискровое нанесение покрытий.
2.2.1. Локальное электроискровое нанесение покрытий
2.2.2. Сведения по влиянию технологических параметров ЭИЛ на некоторые показатели поверхностного слоя.
2.3. Метод электроакустического напыления покрытий
ЭЛАНП.
2.3.1. Принцип работы установки для электроакустического напыления ЭН и физическая модель ЭН
2.4. Методики и оборудование для исследований
2.4.1. Оптическая, электронная и растровая микроскопия.
2.4.2. Рентгеноструктурный и микрорентгеноспектральный анализы.
2.4.3. Метод внутреннего трения ВТ.
2.4.4. Применении метода количественной металлографии для изучения сталей и покрытий
2.4.5. Оценка адгезионной прочности покрытий склерометрическим
методом
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НАНЕСЕННЫХ НА РЯД ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ И КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ.
3.1. Анализ и изучение влияния ЛЭН покрытий на инструмент из быстрорежущей стали.
3.2. Комбинированная обработка быстрорежущей стали
3.3. Повышение эксплуатационных свойств стали ЗОХГСА электрофизическими покрытиями.
3.3.1 Изучение покрытий, полученных методом ЛЭН на стали ЗОХГСА
3.4. Исследование влияния лазерной обработки на структуру и свойства электроакустических покрытий из сплавов типа ЖС
ГЛАВА IV. ХИМИКОТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА КОНСТРУКЦИОННЫХ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ СТАЛЕЙ
4.1. Исследование влияния нитроцементации на структуру и свойства стали XН8Ю.
4.2. Изучение влияния борсодержащих покрытий на прочностные характеристики сталей
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Анализ литературных данных и экспериментальных исследований электроискровых покрытий различными классами материалов в сочетании со спектральной диагностикой плазмы и е осциллографированием приводят автора следующей обобщнной модели немеханизированного вибрационного легирования рис. Искровой разряд оказывает на материал электродов импульсное тепловое и механическое воздействия. Поток электронов приводит к локальному разогреву электрода анода, а поперечное магнитное поле создат высокое давление в плазменном шнуре разряда, в котором реализуется средняя электронная температура Те 5. К со средней электронной плотностью пс 4. В результате воздействия на поверхности электродов появляются объмные источники тепла, приводящие к возникновению эрозионных лунок на аноде и катоде. В самой лунке можно выделить три зоны испарения, плавления и напряжнного состояния рис. Размер зон плавления и испарения тем больше, чем меньше температура плавления Тпл, кипения Ткип и коэффициент теплопроводности материала электрода . Расчт по формуле Б. Н. Золотых внутренних термических напряжений, возникающих в поверхностном слое молибдена и железа при действии импульсного источника тепла, показывает , что изменение напряжений носит волновой характер, причм внутренние напряжения изменяются от растягивающих до сжимающих, затухая с увеличением расстояния от источника. Большие значения растягивающих напряжений на рабочей поверхности электрода являются основной причиной образования трещин и твердофазной эрозии, вклад которой в общий эрозионный эффект зависит от режимов обработки и гомеополярности межатомной связи в материале электрода. Рис. Используя критерий взаимодействия материалов при электроискровой обработке и выражение для относительной эрозионной стойкости, соотношение 1. Тпл и Тхл соответственно температуры плавления и Аладноломкости материалов анода и катода. Выражение 1. В плазменной струе присутствуют элементы материала анода и примесные элементы материала катода, что свидетельствует о миграции искрового разряда по границам зерен материала катода. В микрованне на катоде происходят интенсивное перемешивание и химическое взаимодействие материала катода с перенеснным материалом анода не только в жидкой и паровой фазах, но и в тврдой, причм частицы материала анода тврдой фазы размером 1. Последующий момент механического контакта электродов рис. Томсона, Колера и Пелтье. Эффект схватывания электродов при ЭИЛ подробно рассмотрен в работе . Электронная природа эффекта схватывания обуславливает закономерное влияние его на эрозию переходных металлов. Переходные Ме1У, характеризующиеся большей долей нелокализированных электронов, проявляют самую значительную склонность к схватыванию, уровень которого понижается при переходе к МеУ1 по мере усиления локализации валентных электронов на конфигурациях связи. В соединениях переходных металлов с неметаллами О, Ы часть валентных ри бэлектронов металла переходит на 2руровни металлоида . В этих соединениях способность к ковалентному взаимодействию с чужеродными частицами определяется в основном атомами металла изза большой протяжнности их атомных орбиталей. Уменьшение электронной заселнности борбиталей, ответственных за ковалентность связи, приводит к повышенной химической инертности соединения по сравнению с соответствующим металлом. По этой причине образование на рабочих поверхностях метчлических электродов оксидных и нитридных фаз препятствует схватыванию электродов и как следствие увеличивает их эрозию в процессе ЭИЛ в воздухе по сравнению с таковой в аргоне. Из термодинамического условия схватывания за счет ликвидации двух свободных поверхностей с внутренней границей следует , что схватывание тем вероятнее, чем больше поверхностная энергия металла. Многократное взаимодействие искровых разрядов приводит к ограничению толщины ЛС. Основными причинами, вызывающими ограничение ЛС, являются 1 накопление остаточных напряжений, в том числе за счт образования в покрытии новых фаз с различными коэффициентами термического расширения2 уменьшение термоусталости покрытия в условиях многократных циклов нагрева и охлаждения его микрообъмов оба фактора взаимосвязаны и дополняют друг друга 3 образование ультрадисперсной структуры.