Формирование композиционных покрытий с мультимодальным распределением частиц упрочняющей фазы по размерам

• Автор: Маков, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Методы упрочнения рабочих поверхностей IО

1.2 Концентрированные потоки энергии как способ упрочнения поверхностей.

1.2.1 Наплавка с помощью лазерного луча.

1.2.2 Плазменная наплавка.

1.2.3 Электроннолучевая наплавка.

1.3 Абразивный износ и износостойкость материалов

1.4 Наплавочные материалы, применяемые для повышения абразивной износостойкости

1.5 Постановка задачи

2 ОБОРУДОВАНИЕ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Технологическое оборудование для нанесения покрытий
2.2 Применяемые наплавочные материалы
2.3 Структурнофазовый анализ исследуемых покрытий.
2.4 Измерение микротвердости.
2.5 Испытание покрытий на сопротивление абразивному износу.
3 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРНОФАЗОВОГО СОСТАВА КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ВАКУУМНОЙ ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВОЙ НАПЛАВКИ.
3.1 Влияние количества и типа карбидной фазы на абразивную износостойкость композиционных покрытий на основе стали 1 ЮГ
3.2 Изменение структурнофазового состава композиционных покрытий на основе марганцовистого и никелевого аустенита мосле закалки в зависимости от типа карбидной фазы.
3.3 Влияние режимов старения на эволюцию структурнофазового
состава и свойства композиционных покрытий.
3.4 Влияние температуры и времени старения на микротвердость покрытий.
Выводы по разделу 3 Ю
4 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРНОФАЗОВОГО СОСТАВА КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ АУСТЕНИТНЫХ СТАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ АРГОНОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ
4.1 Изменение структурнофазового состава композиционных покрытий на основе марганцовистого и никелевого аустенита после
наплавки
4.2 Влияние режимов старения на эволюцию структурнофазового
состава и свойства композиционных покрытий
4.3 Влияние термической обработки на микротвердость покрытий
Выводы по разделу 4. III
5 АБРАЗИВНАЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ И ИХ ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ.
5.1 Износостойкость композиционных покрытий, выполненных электроннолучевой наплавкой
5.2 Износостойкость композиционных покрытий, выполненных аргонодуговой наплавкой.
5.3 Промышленные испытания разработанных покрытий.
Выводы по разделу 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Технология наплавки широко используется как при изготовлении, так и при ремонте деталей машин и инструментов. Целью наплавки является восстановление размеров изношенных деталей, повышение износостойкости, получения слоя с особыми свойствами, упрощение технологии изготовления некоторых изделий. Наплавка повышает техническую и экономическую эффективность производства, ликвидируя или уменьшая простои основного и вспомогательного оборудования. Рис. Наплавка осуществляется с образованием сварочной ванны, в которой расплавленный металл покрытия в зоне сплавления перемешивается с основным металлом, образуя глубокую переходную зону. В качестве источника энергии для плавления наносимого материала при наплавке покрытий используется элекгрическая дуга, газовое пламя, лазерный и электронный луч. Большинство методов порошкового напыления и наплавки имеют множество недостатков трудности контроля и регулирования режимов нанесения покрытий, недостаточная прочность сцепления покрытия и основы, неэкономичность, пористость. Так как в вышеперечисленных методах температура вводимых порошковых материалов и наплавочной ванны не регулируется, в отличие от спекания, то это часто приводит к диссоциации либо растворению тугоплавких дисперсных фаз в расплаве легкоплавких. Наряду с традиционными методами порошковой наплавки большой практический интерес представляет группа методов, основанных на использовании концентрированных источников нагрева, в первую очередь лазерных и электроннолучевых. Возможность плавной фокусировки луча и изменения его мощности позволяет регулировать температуру и время существования жидкометаллической ванны. Это фактически означает возможность регулирования структуры и фазового состава наплавленного покрытия. Концентрированные потоки энергии КПЗ это средства, применяемые для термического воздействия на материалы, в целях проведения технологических операций сварки, термической обработки, резки, размерной обработки, напыления, наплавки и т. Обработка КПЭ это воздействие на поверхность заготовки исключительно потока энергии,
носителями которой являются частицы электроны, фотоны, атомы, ионы, сконцентрированные в пучки ограниченных поперечных размеров 6. Нижняя граница плотности мощности энергии принимается 3 Втсм2. В качестве источников КПЭ нашли широкое применение плазменные 7, 8, лазерные 9 и электронные пучки. Наиболее интенсивное развитие лазерной техники приходится на период годов. В эго время были созданы основные типы лазеров и выявлено большинство областей их применения. К середине х годов лазерная технология достигла того уровня, при котором лазерные системы вышли на стадию промышленного применения. Начиная с этого момента, лазеры стали реальным орудием производства. Применению в области металлообработки лазеры обязаны целому ряду уникальных свойств излучения, получившего название индуцированного стимулированного. В настоящее время существует большое количество промышленных лазеров в том числе волоконных, среда которых имеет подходящую для взаимодействия с излучением энергетическую структуру. Наибольшая мощность излучения получена на углекислом газе С, рубине, стекле и алюмоиттриевом гранате легированным неодимом. Лазерное излучение, в отличие от всех известных видов излучений имеет некоторые специфические свойства. Основными свойствами лазерного излучения, обеспечивающими применение лазеров в металлообработке, сварке и наплавке, являются направленность, плотность мощности энергии и длина волны излучения. Острая направленность лазерного излучения, имеющая порядок единиц угловых минут, обеспечивает возможность его сравнительно простой транспортировки на значительные расстояния без потерь и ослабления с помощью малогабаритной оптики. Совместно с длиной волны этот параметр оказывается важным при фокусировке излучения в пятне фокальной плоскости линзы, он прямо пропорционален длине волны и определяет предельно достижимую плотность мощности. В принципе, излучение существующих лазерных систем можно сфокусировать в пятно с поперечным размером порядка десятков микрон при средней плотности по площади пятна до 9Втсм2.