Закономерности формирования демпфирующих свойств плазменных покрытий, нанесенных на конструкционные стали

• Автор: Лукашенко, Сергей Германович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Оглавление

1. Литературный обзор

1.1. Введение. Вибрации в технике

1.2. Понятие шума и вибрации. Классификация

1.2.1. Шум.

1.2.2. Вибрация

1.2.3. Технические проблемы, вызываемые вибрацией

1.2.4. Экологическое воздействие шумов и вибраций

1.2.5. Методы борьбы с шумом, ультразвуком, инфразвуком и вибрациями

1.3. Стали и сплавы высокого демпфирования

1.3.1. Классификация

1.3.1.1. Классификация по степени демпфирующей способности
1.3.1.2. Классификация по механизмам высокого демпфирования.
1.3.2. Материалы с легкоиодвижнымн дислокациями в структуре.
1.3.2.1. Демпфирование чистых металлов без полиморфных превращений. АЗВТ и АНВТ.
1.3.3. Материалы с термоупругим мартенситом в структуре.
1.3.4. Материалы с резко выраженной гетерогенной структурой.
1.3.4.1. Механизмы потерь на внутреннее трение
1.3.4.2. Структу рные особенности основных типов сплавов с высокой гетерогенностью структуры, их технологические свойства
1.3.4.3. Применение сплавов и композиционных материалов с резко выраженной тетерогенной структурой
1.3.5. Металлы и сплавы с магнитомеханическим затуханием
1.3.5.1. Механизмы магнитомеханических потерь.
1.3.5.2. Структурные особенности материалов с эффектом
магнигомсханического рассеяния
1.3.5.3. Механические свойства сплавов с магнитомеханическим затуханием .
1.3.5.4. Применение сплавов с магнитомеханическим затуханием
1.4. Анализ и оценка технических возможностей сплавов высокого демпфирования
1.5. Постановка задачи исследования
2. Материалы и методы исследования.
2.1. Материалы.
2.1.1. Хромистые, хромованадиевыс и алюминистые стали высокого демпфирования
2.1.2. Промышленные порошковые материалы для плазменного напыления. 2.1.3 Специальные демпфирующие порошковые материалы из хромистых и
алюминнстых ферритных сталей.
2.1.4. Прочие материалы
2.2. Методы
2.2.1. Получение специальных порошковых материалов.
2.2.2 Методика изготовления образцов.
2.2.2.1. Образцы для испытаний на АЗВТ из хромистых ферритных сталей
2.2.2.2. Образцы для испытаний на АЗВТ из ст. Х, ст. , ст. X9
2.2.2.3. Образцы для определения коэрцитивной силы, магнитострикции насыщения и величины зерна.
2.2.2.4. Образцы для механических испытаний
2.2.2.5. Образец для испытаний на демпфирование в виде пружинящего элемента.
2.2.3. Метод внутреннего трения
2.2.4. Метод механических испытаний
2.2.5. Метод металлографических исследований.
2.2.6. Методы определения Не и насыщения.
2.2.7. Методика плазменного напыления
2.2.8. Методика проведения вакуумного отжига.
2.2.9. Методика проведения цементации
2.2 Погрешность измерения демпфирующей способности.
3. Структура, магнитные и механические свойства V сталей
3.1. Структура хромистых ферритных сталей
3.2. Магнитные свойства V сталей.
3.3. Механические свойства.
Выводы.
4. Предпосылки наличия демпфирующей способности у плазменных порошковых покрытий
5. Демпфирующие свойства плазменных порошковых покрытий
5.1. Стандартные порошковые покрытия.
5.2. Специальные порошковые плазменные покрытия из высокодемпфирующих статей.
5.2.1. Структура покрытий.
5.2.2. Влияние пористости на формирование структуры покрытий
5.2.3. Демпфирующие свойства покрытия Х6Ф2.5, обусловленные ММ
5.2.4. Демпфирующие свойства покрытия 0,1Х6Ф2,5, обусловленные микропластической деформацией.
5.2.5. Демпфирующие свойства покрытия , обусловленные ММЗ.
5.2.6. Демпфирующие свойства покрытия 0.2, обусловленные микропластической деформацией.
5.3. Оценка влияния углерода на демпфирующие свойства покрытий
5.4. Оценка влияния материала основы на демпфирование.
5.5. Демпфирование плазменных покрытий на поверхности пружинящих элементов.
6. Анализ результатов эксперимента
7. Общие выводы.
Приложение
Приложение
Библиографический список.
1. Литературный обзор
1.1. Введение. Вибрации в технике
Актуальность


Одним из известных способов уменьшения вибрации и шумов для деталей машин, работающих в динамическом режиме, является использование материалов с большим внутренним трением, так называемых статей и сплавов высокого демпфирования. Вообще, рассеяние энергии в области матых амплитуд деформации, не представляющих интереса с точки зрения динамической прочности, обычно именнуется внутренним трением. Изучение характеристик внутреннего трения, как чувствительного показателя фазовых превращений и изменения структуры материалов предстаачяет большой интерес для физиков и металловедов. Применительно к инженерным задачам гашения колебаний элементов конструкций рассматриваемая способность материата поглащать энергию его циклического деформирования называется демпфирующей способностью . Первоначально сплавами высокого демпфирования СВД, считали сплавы с относительным рассеянием энергии в диапазоне рабочих амплитуд более чем 1, что соответствует демпфированию серого чугуна . Более современные источники считают, что отличительной чертой конструкционных металлических СВД вне зависимости от конкретного механизма демпфирования является повышенная способность материала в определенном структурном состоянии рассеивать энергию механических колебаний при обеспечении других техникоэкономических показателей. Одновременно учитывающим как прочностные, так и вибропоглощаюшие свойства материала является критерий Сугимото а , представляющий собой произведение ов , кгмм2 на индекс демпфирования О . Последний характеризуется относительным рассеянием энергии в материале в при гомологических напряжениях, составляющих 0,1 от предела текучести при растяжении. Таким образом, в соответствии с критерием Сугимото цветные металлы располагаются вблизи значений а , распространенные в машиностроении сплава железа а 0, а ряд демпфирующих высокопрочных материалов имеет а . Широкоупотребимой является классификация СВД в соответствии с индексом демпфирования 4 1 низкодемпфируюшие. Т высокодемпфирующие . Известно, что механизмы высокого демпфирования действуют не только одновременно, но и по отдельности, причем при совершенно разных амплитудах деформации. Поэтому жесткая связь демпфирования с пределом прочности или пределом текучести выглядит не совсем корректной. К примеру, магнитоупругий гистерезис характеризуется кривой с максимумом, причем его положение отлично для каждого материала и не имеет прямой связи с о0. Таким образом, даже при незначительном изменении уровня действующих напряжений демпфирование может изменяться от 0 до максимума. УА,2Аж2АЛ 4. При 1 данная величина слабо отражает скорость снижения амплитуды см. А Л или бм 1 1п К, где КА, Ап, 5. А,. А,. В нашей работе мы характернзум демпфирование именно логарифмическим декрементом. Другие источники классифицируют СВД по иному принципу. Структурная особенность внутреннего строения любого материала, вне зависимости от химического состава и сложности действующих механизмов демпфирования положена в основу упоминаемой классификации ОВД. В этой схеме конкретные механизмы демпфирования в разных сплавах каждой группы могут быть различными и зависеть от химического состава, условии их получения и обработки. Структура, ответственная за высокий уровень рассеяния энергии, одинакова для всех сплавов данной группы. В данной работе предпочтение отдается именно такой классификации. Демпфирование чистых металлов без полиморфных превращений. Дислокации, как известно ,, являются особым типом несовершенств в решетке, отличающимся по своей природе от других, в том числе линейных несовершенств. Дислокации повышают энергию кристалла, создавая поле внутренних напряжений, убывающих с увеличением расстояния от ядра дислокации . Дислокации всегда являются термически неравновесными дефектами. В отличие от точечных дефектов, равновесная концентрация которых растет с температурой, количество дислокаций не зависит от температуры . Это объясняется большой величиной энергии их образования. Движение дислокаций вызывает пластическую деформацию кристалла, т.