Формирование структуры плазменных порошковых покрытий при высокоэнергетических воздействиях

• Автор: Клименов, Василий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 456 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ФОРМИРОВАНИЕ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ, ПРИНЦИПЫ ПОЛУЧЕНИЯ И МЕТОДЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИХ СВОЙСТВ
1.1. Процессы, определяющие формирование состава и структуры напыленных покрытий
1.2. Состав, структура и физико-механические свойства металлических и керамических покрытий
1.3. Структурные аспекты конструктивной прочности, деформации
и изнашивания композиции «покрытие- основа »
1.4. Принципы конструирования и управления структурой на различных масштабных уровнях композиции «покрытие- основа » с помошью высокоэнергетических воздействий
1.5. Постановка задач исследований
2. МАТЕРИАЛЫ. РЕЖИМЫ НАНЕСЕНИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ
2.1. Порошковые материалы для износостойких, коррозионно-стойких и биокерамических покрытий
2.2. Характеристика условий и режимов напыления
2.3. Методы исследования структуры и свойств покрытий
2.4. Заключение к главе
3. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРО- И ФАЗООБРАЗОВАНИЯ И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ
3.1. Моделирование процесса быстрого охлаждения частиц на подложке при напылении
3.2. Формирование макро-, мезо- и микроструктуры частиц в монослое покрытия

3.3. Макро-, микро- и субмикроструктура, состав и свойства конструкционных покрытий
3.4. Заключение к главе
4. ВОЗДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАЗВУКА НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИИ «ПОКРЫТИЕ - ОСНОВА»
4.1. Физико-механические аспекты воздействия мощного
ультразвука на структуру металлов
4.1 Л. Анализ схем и механизмов ультразвукового воздействия на материалы
4.1.2. Моделирование воздействия ультразвука на структуру материалов
4.2. Влияние ультразвука на структуру, состав и свойства конструкционных сталей при поверхностном пластическом деформировании
4.2.1. Структурные, субструктурные и фазовые превращения в сталях при ударной обработке многоэлементным инструментом
4.2.2. Структура и свойства поверхностных слоев при
ультразвуковом выглаживании
4.3. Воздействие ультразвука на формирование структуры и свойств покрытий
4.3.1. Метод напыления покрытий с одновременным ультразвуковым нагружением
4.3.2. Формирование структуры и состава покрытий в условиях ультразвукового нагружения
4.3.3. Физико-механические свойства упрочненных покрытий и
композиции «покрытие-основа»
4.4. Заключение к главе
5. ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ, СОСТАВА И СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ И КОМПОЗИЦИИ «ПОКРЫТИЕ-ОСНОВА» ПРИ ОБРАБОТКЕ КОНЦЕНТРИРОВАННЫМИ ПОТОКАМИ ЭНЕРГИИ
5.1. Моделирование процесса охлаждения в композиции «покрытие-основа» при оплавлении покрытий концентрированными потоками тепловой энергии
5.2. Роль границ раздела в формировании структуры, состава и свойств композиции «покрытие-основа» при оплавлении покрытия плазменной струей
5.3. Особенности преобразования структуры, состава и свойств покрытий при оплавлении лазерным и электронным лучами
5.4. Заключение к главе
6. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ И ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ "ПОКРЫТИЕ-ОСНОВА" ПРИ РАСТЯЖЕНИИ
И СТОЙКОСТИ ПРИ УСТАЛОСТИ, ТРЕНИИ И ИЗНОСЕ
6.1. Экспериментальное исследование характера деформации на мезомас штаб ном уровне и разрушения композиции "покрытие -основа" при растяжении
6.2. Усталостная прочность образцов и деталей с покрытием
6.3. Влияние упрочнения на триботехнические характеристики покрытий в условиях граничного трения со смазкой
6.4. Износостойкость упрочненных и оплавленных покрытий при фреттинг-коррозии
6.5. Стойкость покрытий в условиях газоабразивного изнашивания
6.6. Заключение к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

авторами [32-35]. На модельных экспериментах показано, что характер взаимодействия между каплей и основой определяется температурными условиями на границе раздела между частицей и подложкой. В зависимости от температуры основы, устанавливающейся в контакте (Тс), возможны различные режимы растекания и затвердевания частиц с формированием эффективных структур макро-, мезо- и микромасштабного уровня или с потерей устойчивости и разрушения сплэта. Для случая одновременного протекания процессов равновесной кристаллизации и растекания расплава с учетом нестационарного сопряженного кондук-тивно-конвективного теплообмена (Грт > Тс < ТЬт , где Трт , ТЬт- температуры плавления материалов частицы и основы соответственно) сделаны обобщения опытных данных, характеризующих толщину и диаметр сплэтов применительно к условиям плазменного напыления. Теоретические результаты достаточно хорошо согласуются с экспериментальными, без введения каких-либо эмпирических коэффициентов [35].
Развитие теории процесса охлаждения частиц при напылении исторически шло от моделей, разработанных для явления сверхбыстрой закалки тонких пленок при спиннинговании [13] и частиц - при сплэттинге [38]. R.C. Rull [40] показал, что при расчете скорости охлаждения алюминия на медной поверхности определяющую роль играют механизм теплопередачи (идеальный или ньютоновский контакт) и толщина расплава. Увеличение толщины расплава от 10 до 50 мкм приводит к изменению скорости охлаждения в пределах 108-107 К/с и 107-106 К/с соответственно для идеального и для ньютоновского контакта. Для более мелких частиц (~2 мкм) расчетная скорость может достигать значений 1010-1011 К/с.
При охлаждении частицы в условиях напыления экспериментально установлено [48], что коэффициент теплопередачи (а) может иметь определенное значение, равное 2 10ь Вт (м2/К). Влияние на скорость охлаждения температуры контакта, термических эффектов, сопровождающих фазовые переходы и превращения, и повторного нагрева остывающих частиц может носить очень сложный характер. В какой-то степени все это удалось учесть авторам работ [44-46] и, ре-