Формирование поверхностных слоев из материалов с эффектом памяти формы в условиях плазменного напыления

• Автор: Русинов, Петр Олегович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 211 с. : ил.

Содержание
Введение

I ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СПЛАВОВ С ЭГ1Ф В ВИДЕ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ

1.1 Интеллектуальные материалы с ЭПФ

1.1.1 Эффект памяти формы.

1.1.2 Сплавы никелида титана Т1Ы1 и никелида алюминия Ы1А1.

Способы их получения

1.2 Фазовые и мартенситные превращения в сплавах ТЛА1 .

1.3 Термическая и термомехапическая обработка сплавов с ЭПФ

1.4 Механические свойства сплавов с ЭПФ.

1.4.1 Диаграммы деформирования .
1.4.2 Износостойкость сплавов с ЭПФ.
1.4.3 Самозалечивание трещин в сплавах с ЭПФ
1.4.4 Коррозионная и эрозионная стойкость сплавов с ЭПФ
1.4.5 Воздействие примесей на структуру и свойства сплавов
1.5 Способы поверхностного модифицирования сталей материалами
с ЭПФ ПБИ, ЬНА1 для повышения долговечности
II ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ИЗ МАТЕРИАЛОВ С ЭПФ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.
.1 Обоснование выбора
.1.1 Термический перепое масс
.1.2 Плазменное напыление
.2 Обработка ПМСЭПФ комбинированными методами
.3 Устройство для измельчения и механической активации
порошков с ЭПФ
.4 Методика и средства проведения исследований.
.4.1 Материалы и образцы для проведения исследований.
.5 Методы исследования структуры и свойств плазменных покрытий с ЭПФ.
.5.1 Методы анализа покрытий с ЭПФ
.5.2 Термический анализ дифференциальная сканирующая калориметрия сплавов с ЭПФ
.5.3 Определение свойств слоя с ЭПФ методом мультифрактальной параметризации
.5.4 Исследование коррозионной стойкости ПМСЭПФ
ПЬН и ЬПА
.5.5 Испытания на многоцикловую механическую усталость
П.5.6 Статические и малоцикловые испытания стальных
образцов с ПМСЭПФ ПГН и А1.
П.5.7 Триботехнические испытания
.6 Определение прочности сцепления сплавов ПМСЭПФ с основой .
.7 Определение пористости ПМСЭПФ.
III ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ СОЗДАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОМОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ С ЭПФ
1.1 Плазменное напыление механически активированных порошков,
как способ получения покрытий с ЭПФ ПЬН и ЬПА1.
III. 1.1 Технологические и структурномеханические особенности
покрытий с ЭПФ при плазменном напылении.
III. 1.2 Механоактивация порошков из материалов с ЭПФ для
плазменного напыления.
III. 1.3 Влияние параметров процесса плазменного напыления на
формирование макро и микроструктуры покрытий с ЭПФ
Ш.2 Особенности формирования структуры в ПМСЭПФ Т
1.3 Формирование структуры при плазменном напылении Ы1А
Ш.4 Развитие структурообразования в условиях процесса плазменного
напыления сплавов с ЭПФ П и КПА
1.4.1 Анализ возможностей фрактального анализа в
материаловедении
III.4.2 Мультифрактальная параметризация структуры и свойств
слоев из сплавов ii и i1 ю
III.5 Управление функциональномеханическими свойствами и структурными параметрами поверхностных слоев с ЭПФ ii и i.
1.5.1 Химический анализ сплавов с ЭПФ ii и i
1.5.2 Влияние термической обработки на структуру поверхностных слоев ii и i
1.5.3 Функциональномеханические свойства поверхностных слоев ii и i после ППД.
1.5.4 Мартенситные превращения в поверхностномодифицированных слоях на основе ii и i
1.5.5 Обратимая деформация поверхностных слоев из материалов с ЭПФ ii и i.
1.5.6 Свойства слоев с ЭПФ ii и i оцененных мультифрак тальными характеристиками в процессе комбинированной обработки.
IV ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТНО
МОДИФИЦИРОВАННЫХ СЛОЕВ ИЗ СПЛАВОВ С ЭПФ НА ОСНОВЕ ii и i
IV. 1 Статическое нагружение.
IV.2 Испытания поверхностномодифицированных слоев с ЭПФ на
механическую усталость многоцикловая усталость
IV.3 Малоцикловая механическая усталость.
1V.4 Триботехнические испытания поверхностномодифицированных
слоев с ЭПФ ii и i
IV.5 Коррозионная стойкость покрытий с ЭПФ ii и i.
IV.5.1 Воздействие растворов солей и кислот на ПМСЭПФ
ii и i
IV.5.2 Воздействие атмосферной коррозии морская вода, вода,
воздух на ПМСЭПФ ii и i.
IV.5.3 Общие результаты коррозионных испытаний
IV.6 Оценка долговечности и повреждаемости сталей с поверхностномодифицированным слоем из материалов с ЭПФ на основе термодинамического критерия.
V ПРИМЕНЕНИЕ ПМСЭПФ ii, i ДЛЯ ПОВЫШЕ 1ИЯ ДОЛГО
ВЕЧНОСТИ И ФУНКЦИОНАЛЬНОМЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ.
V.1 Применение ПМСЭПФ ii для повышения долговечности гребных винтов ГВ.
V.1.1 Моделирование геометрической модели исследуемого
V.1.2 Гидродинамический анализ гребного винта
V.1.3 ПМСЭПФ ii для повышения долговечности ГВ.
V.1.4 Анализ напряжннодеформированного состояния ребного
винта ПМСЭПФ ii.
V.2 Применение ПМСЭПФ ii и i для создания разъмных
соединений
V.3 Применение ПМСЭПФ для создания запорной арматуры
Основные результаты и выводы
Список использованных источников


Физическое обоснование эффекта памяти формы мартенситного превращения было сделано в е годы академиком Г. В. Курдюмовым и профессором Л. Г. Хандросом, а также американскими учеными и Т. А. Открытию было присвоено название эффект Курдюмова явление термоупругого равновесия при бездиффузионных фазовых превращениях мартенситного типа 6,7. Мартенситное превращение можно определить, как превращение решетки посредством деформации сдвига на основе кооперативного движения атомов с сохранением однозначного соответствия между узлами кристаллической решетки исходной фазы и решетки мартенсита. Теория мартенситных превращений МП коренным образом изменила представления о перестройке кристаллической решетки исходных фаз в мартенситные. Это явление заключается в образовании упругих кристаллов мартенсита, границы которых в интервале температур превращения при изменении температуры и поля напряжений перемещаются в сторону мартенситной или исходной фазы с одновременным обратимым изменением геометрической формы образцов. Аустенитная фаза А переходит в мартенсит М только при условии, что свободная химическая энергия мартенситной фазы меньше, чем аустенитной, при этом МП может быть представлено через уравнение энергетического баланса 8. Термоупругое мартенситное превращение является фазовым переходом I рода и геометрически обратимым деформационным процессом изменение температуры, внешние и внутренние напряжения оказывают сильное влияние на развитие термоупругого мартенситного превращения ТУМП и определяют закономерности неупругою поведения проявление ЭПФ сплавов 2,3. Температурный гистерезис нетермоупругого мартенситного превращения значительно больше чем ТУМП 9. При проявлении эффекта памяти формы происходит обратное движение дефектов кристаллической решетки межфазных, межкристальных и междвойниковых границ, частичных дислокаций, сверхдислокаций в упорядоченной структуре 8,. При одностороннем ЭПФ происходит восстановление формы при нагреве после деформации, при образовании мартенсита напряжения. Непрерывным нагружением наводят деформацию ЭПФ в интервале температур мартенситных превращений. Для повторного проявления ЭПФ необходимо заново навести деформацию в интервале температур мартенситных превращений. При необратимом ЭПФ происходит восстановление формы при охлаждении после деформации, наведенной пластичностью обратного мартенситного превращения. При высокотемпературном ЭПФ происходит восстановление формы при нагреве после пластической деформации мартенсита. Восстановление формы происходит один раз в интервале высоких температур в результате стабилизации пластически деформированного мартенсита. При двухстороннем обратимом ЭПФ происходит изменение формы при термоциклировании через интервал мартенситных превращений. При обратимом ЭПФ создаются поля внутренних напряжений связанные с элементами структуры дислокационной субструктурой и дисперсными частицами избыточных фаз, служащими источниками внутренних напряжений и наследуемых при мартенситных превращениях 1, 2, 9. Анализ и способ вычисления количества вариантов мартенситных превращений выполнен в работах В. А. Ермолаева и В. А.Лихачева , . В течение длительного времени большое внимание уделяется изучению механизма и кинетики фазовых превращений, исследованию обратимой пластической деформации в сплавах с термоупругими мартенситными превращениями. Термоупругое мартенситное превращение, является основным механизмом, определяющим в сплавах эффекты памяти формы рис. Рис. Двухстороннее мартенситное превращение МП вызвано и управляемо температурами МП и прикладываемым напряжением , . В аустените в сплавах с ЭПФ наблюдаются двойники, а в мартенсите сплавы с ЭПФ всегда сдвойникованы, основой сплавов с ЭПФ является процесс двойникования рис. Деформация г. Рис. Функциональными свойствами сплавов с ЭПФ является обратимая деформация превращения аустенита в мартенсит и обратно, реактивные напряжения ог, возникающие в условиях восстановления формы. Рис. Зависимость напряжения от температуры превращений в сплавах с ЭПФ при деформации На рис. ЭПФ с термоупругим МП 1.