Оптимизация технологии вакуумной ионно-плазменной обработки поверхностей деталей авиационной техники

• Автор: Спектор, Виктор Семенович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 191 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава Состояние вопроса

1.1. Современные тенденции конструирования вакуумных

ионноплазменных покрытий

1.1.1. Комплексные методы нанесения покрытий.

1.1.2. Многокомпонентные покрытия

1.1.3. Многослойные покрытия.

1.2. Оборудование для вакуумной ионноплазменной обработки

поверхности

1.3. Методы контроля качества покрытий

1.4. Параметры технологического процесса вакуумной ионноплазменной обработки
1.5. Эксплуатационные свойства вакуумных ионноплазменных
покрытий различного назначения.
1.6. Влияние технологических параметров формирования
покрытий на их служебные свойства
1.7. Заключение по литературному обзору и постановка задач
исследования.
Глава II Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования.
2.2. Методы исследования
2.2.1. Метод измерения контактной разности потенциалов .
2.2.2. Методы рентгеноструктурного анализа.
2.2.3. Методика измерения остаточных напряжений
2.2.4 Методика измерения микротвердости тонких покрытий
2.2.5. Рентгеновский метод определения толщины покрытия
2.2.6. Химический анализ по глубине состава покрытия и подложки.
2.2.7. Спектрометрия ядерного обратного рассеяния ЯОР.
Глава III Исследование эффективности процессов очистки и
активации поверхности деталей из сталей, титановых и жаропрочных никелевых сплавов
3.1. Выбор метода оценки состояния поверхностного слоя на этапах очистки и активации при вакуумной ионноплазменной обработке
3.2. Исследование изменения состояния поверхности на технологическом этапе предварительной очистки.
3.3. Исследование изменения структуры и свойств поверхности при очистке в тлеющем разряде и ионной бомбардировке активной металлической плазмой
3.4. Оптимизация процесса удаления оксидов при активирующем нагреве поверхности.
1 лава IV Исследование влияния параметров технологического нагрева и конденсации газовой и металлической плазмой на процессы модифицирования поверхности и формирование покрытий.
4.1. Модифицирование поверхности образцов из сталей и титановых сплавов активной газовой плазмой
4.2. Модифицирование поверхности образцов из жаропрочных никелевых сплавов активной металлической плазмой
4.3. Исследование процессов формирования поверхностных структур при конденсации покрытий активной металлической плазмой
Глава V Практическая реализация технологий вакуумной ионноплазменной обработки деталей авиационной техники
5.1. Комплексная система обеспечения качества вакуумной ионноплазменной обработки.
5.2. Обеспечение износостойкости деталей типа втулка из титанового сплава ВТ6.
5.3. Оптимизация режимов нанесения многослойных покрытий
на поверхность деталей из сталей.
5.4. Комбинированная вакуумная ионноплазменная обработка поверхности деталей из стали ХНТ.
Выводы по работе.
Список литературы


Как правило, карбонитридные покрытия имеют более высокую, а оксинитридные менее высокую твердость по сравнению с нитридами, что соответствует индивидуальным свойствам этих соединений. Некоторые элементы, такие как итгрий и кремний, при добавлении их в количестве до приводят к аморфизации структуры покрытий. Многокомпонентные покрытия имеют более неравновесную структуру, которая характеризуется сверхвысокими остаточными напряжениями, равноосной и дисперсной микроструктурой, высоким уровнем микроискажений решетки, при этом плотность макропор в целом ниже, чем в двухкомпонентных покрытиях. Исследование многокомпонентных систем ТГАГУЫ и ТГЛгМ проведено в работе . Исследовали параметры решетки, микротвердость и работоспособность инструмента из твердых сплавов, быстрорежущих сталей и стеллитов с покрытиями Тт, А1М, Т1, 7гЫ и Т, А1, У. Показано, что износ твердосплавного инструмента с Тц А1Ы покрытием значительно ниже, чем с ПИПС покрытием, особенно при высоких скоростях резания. Микротвердость , А1, 1 покрытий ГПа выше, чем , А1, УМ покрытий ГПа, оба покрытия имеют высокую адгезию критическая сдвиговая нагрузка Н. При этом работоспособность инструмента с , А1, УЫ покрытием выше, чем с , А1, 2гЫ покрытием. В проведено исследование структуры и свойств покрытий систем Ти. А1хЫ, П. СгхМ и Тц. М для всего диапазона изменения х от нуля до единицы, т. ТЗЫАМ, ЗЗКСгМ и ТЗМгМ Для 1. А1, при этом слабовыраженная текстура 1 переходит в 0 при х0,,6. Для х0,,0 наблюдали 1 фазу с решеткой вюрцита, параметры которой снижались с увеличением содержания А1, причем снижение параметра а превалировало над снижением параметра с. Для i. Для ii. Сг от х0 до х1. Максимальные значения микротвердости соответствуют различным содержаниям третьего компонента для i. ГПа для i. ГПа для i. ГПа. С целью повышения сопротивления окислению i покрытий помимо добавления А1 и предложено получать покрытия из нанокристаллического i i и аморфного i i методом несбалансированного магнетронного напыления в цилиндрической камере с двумя мишенями i и i. Во время напыления сохраняли постоянной отношение плотности энергии на мишенях i4 2 i,2 2. Вариации содержания кремния получали изменением парциального давления азота и напряжения на подложке. Для улучшения адгезии предварительно наносили слой титана толщиной 0 нм. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии X показано, что в зависимости от парциального давления азота можно изменять состояние кремния от элементарного 0, Па, что соответствует ат. Па, что соответствует 6 ат. При давлении 0,5 Па присутствует элементарный кремний и его нитрид. Покрытия, нанесенные при давлении азота 0, Па, показали в 6 раз более высокое сопротивление износу по сравнению с i. Добавление i в нитрид приводит к частичной аморфизации структуры, которую можно отнести к аморфнокристаллической при содержании кремния 5 ат Микротвердость увеличивается от до ГПа при увеличении содержания кремния до 5 ат. II ГПа при ат В отличие от системы ii здесь не отмечено такого значительного повышения твердости. Однако скорость окисления i нитрида с ат. С, при меньших и больших концентрациях кремния скорость окисления увеличивается. Изучено влияние добавок иттрия на структуру и жаростойкость iI покрытий . Раннее было показано, что 2 ат. У повышает жаростойкость от 0 до 0С, при этом покрытия с неоднородным распределением , полученные с помощью одного катода содержащего иттрий, дают существенно более высокие значения микротвердости НКо. ГПа по сравнению с однородным распределением, когда все катоды содержат иттрий. В последнем случае НК0,5ГПа, как и для покрытий без иттрия. Поэтому использовали первую схему напыления для получения трех составов покрытий, для всех вариантов один из катодов был хром, два других ТА1 для двух вариантов и i0. ТА1 1, i. Сг катод использовали для ионной очистки, а в период напыления он работал в пониженном энергетическом режиме Р0,5 кВт, тогда как для остальных Р8 кВт. В исследовали i, покрытия толщиной 3 мкм с контролируемым соотношением i в пределах от в ат. Показано, что величина напряжения на подложке практически не влияет на соотношение компонентов в покрытии.