Создание на основе газотермических покрытий поверхностных диффузионных слоев с высокими жаро- и износостойкостью с целью повышения стойкости медных деталей металлургического оборудования

• Автор: Якоев, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил

Введение

1. Анализ методов повышения свойств поверхностного слоя металлов и сплавов

1.1. Методы поверхностного упрочнения материалов

1.2. Технология газотермического напыления

1.2.1. Подготовка поверхности

1.2.2.1 внесение покрытия

1.3. Обработка газотермических покрытий

1.3.1.анесен ие защитного слоя

1.3.2. Термическая обработка

1.3.3. Механическая обработка

1.3.3.1. Поверхностное пластическое деформирование

1.3.3.2. Совместное пластическое деформирование
1.3.4. Комбинированная обработка
1.4. Постановка цели и задач исследования
2. Исследование условий формирования и структуры диффузионных слоев на основе газотермических покрытий
2.1. Изготовление образцов с цинковым и алюминиевым покрытиями для исследований
2.1.1. Нанесение покрытий
2.1.2. Диффузионный отжиг
2.2. Исследование состава и структуры диффузионного слоя
2.2.1. Методика приготовления шлифов
2.2.2. Металлографические исследования
2.2.3. Метод электронной оже спектроскопии ЭОС
2.2.4. Метод дискретного электроннозондового микроанализа
2.3. Методика расчета толщины диффузионного слоя
2.4. Исследование материалов покрытий для повышения свойств поверхности медной основы
2.5. Математическая обработка результатов эксперимента с использованием регрессионного анализа
2.6. Выводы по главе
3. Исследование физикомеханических и эксплуатационных свойств диффузионных слоев
3.1. Влияние термообработки на адгезию газотермических покрытий
3.2. Методика и результаты измерения микротвердости поверхностного слоя с диффузионными компонентами
3.3. Методика и результаты исследования износостойкости поверхностного диффузионного слоя
3.3.1. Влияние режимов термообработки на износостойкость диффузионных слоев на основе алюминиевого и цинкового покрытий
3.3.2. Влияние пластической деформации на износостойкость медноалюминиевого диффузионного слоя
3.4. Методика и результаты исследования жаростойкости медноалюминиевого диффузионного слоя
3.5. Выводы по главе
4. Применение диффузионных слоев для устранения поверхностных дефектов и повышения стойкости деталей металлургического оборудования, изготовленных из меди
4.1. Устранение дефектов поверхности медных изделий
4.2. Фурменный прибор и причины выхода доменных фурм из строя
4.3. Повышение стойкости доменных фурм
4.3.1. Технология изготовления доменных фурм с использованием алюминиевого ГТП
4.4. Проблемы эксплуатации наконечников конвертерных фурм и повышение
их стойкости
4.4.1. Опытно промышленная проверка работоспособности наконечников конвертерных фурм с газотермическими покрытиями
4.5. Выводы по главе

X
ч

Выводы
Список литературы


Данный процесс реализуется на мощных пульсирующих импульсных лазерах. Действие на облучаемый материал высокоинтенсивного лазерного импульса с плотностью мощности порядка 9 Втхсм2 и продолжительностью порядка 7 с выражается в почти мгновенном испарении металла локального поверхностного участка. Быстро расширяющиеся пары приводят к эффекту ударной волны , которая вызывает деформацию и, соответственно, упрочнение в металле приповерхностной зоны. Аналогичный эффект достигается при обработке металлической поверхности импульсными мощными ионными пучками МИЛ . Упрочняемую деталь подвергают облучению ион
ными лучами с энергией порядка кэВ и плотностью тока 0 Ахсм при
продолжительности импульса с. Перспективной является обработка металлических поверхностей импульсными электронными пучками. Современные источники электронных лучей позволяют получать пучки с плотностью мощности до 6 9 Втхсм2 при длительности импульса 8 5 с. Подводя определенный итог, следует отметить, что упрочнение в методах поверхностной обработки лимитируется свойствами обрабатываемого материала многие металлы и сплавы в принципе термически не упрочняются также невозможно значительное упрочнение наклепом деталей, изготовленных методами холодной обработки давлением. Максимальное упрочнение, достигаемое методами, несопряженными с изменением химического состава поверхности, измеряется десятками процентов. Выйти на новый уровень поверхностной прочности позволяют методы формирования покрытий. Нанесение покрытий становится важнейшим последним переделом на металлургических предприятиях, который предает изделиям совершенно новые потребительские свойства. Вопервых, они становятся стойкими против коррозии и эрозии, в связи с чем увеличивается срок службы изготовляемых из них деталей, изделий и частей машин и сооружений. Вовторых, улучшается качество изделий и их внешний вид при общем снижении затрат в промышленности, т. Существуют различные способы нанесения покрытий химический, электрохимический, путем диффузионного насыщения, вакуумного осаждения и т. Основным способом нанесения алюминиевого покрытия, применяемым за рубежом для защиты стальной полосы от атмосферной коррозии, является алюминирование путем погружения в расплав. При этом алюминий является технологичным и недефицитным материалом. Процесс осуществляется следующим образом подготовленные изделия погружаются в ванну с расплавленным металлом, выдерживают в нем в течение определенного времени, после чего извлекают и охлаждают . В настоящее время в России не работают агрегаты алюминироваиия в основном изза отсутствия производства керамических ванн. Имеющиеся стальные ванны не пригодны для горячего алюминироваиия, т. Также недостатком этого метода является возможность появления дефектов усадочного происхождения на покрытии и невозможность применения этого процесса для покрытий из тугоплавких металлов. Кроме погружения в расплав широко используются способы гальванического нанесения покрытия и диффузионного насыщения. Технология гальванического способа изделия, на которые необходимо нанести покрытие, помещаются в электролит, содержащий ионы осаждающегося металла и соединяют с отрицательным полюсом источника постоянного тока катодом анодами служат пластинки или прутки из того металла, которым покрывают изделие. Нанесение покрытий осуществляют в стационарных ваннах. Осаждение металла происходит по следующей схеме М пе М катодный процесс, М пе М пт анодный процесс. Под воздействием электрического поля катионы Мп двигается по направлению к катоду, а анионы по направлению к аноду. На электродах ионы разряжаются и превращаются в нейтральные атомы. На катоде выделяется металл или водород, а анод растворяется или на его поверхности выделяется кислород . К недостаткам способа следует отнести высокие требования к чистоте обрабатываемой поверхности используются экологически вредные вещества и реактивы. Диффузионное насыщение в порошковых смесях осуществляется в цилиндрических контейнерах из горячекатаной стали или в муфелях для труб.