Изучение структуры и свойств покрытий на основе переходных металлов и их карбидов, полученных с помощью концентрированных потоков энергии

• Автор: Косинова, Светлана Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание

Введение
1. Литературный обзор. Современное состояние проблемы формирование покрытий на основе переходных металлов и их карбидов при воздействии концентрированных потоков энергии (КПЭ)
1.1. Особенности формирование покрытий на основе переходных металлов и их карбидов с помощью концентрированных потоков энергии
1.1.1 .Нагрев и охлаждение материала покрытий при обработке КПЭ
1.1.2. Плавление и образование ванны расплава при действии элек тронного и лазерного луча на материалы
1.1.3. Кристаллизация ванны расплава
1.2. Свойства переходных металлов и их карбидов, их взаимное влияние при сплавообразовании
1.3. Электронное строение и свойства переходных металлов и их карбидов
1.4. Свойства покрытий, сформированных с помощью концентрированных потоков энергии
1.5. Постановка задачи исследования
2. Методики эксперимента
2.1. Исходные материалы
2.2. Методика формирования покрытия под воздействием КПЭ
2.3. Расчёт технологических режимов
2.4. Методика проведения микрорентгеноспектрального анализа
2.5. Методика проведения рентгено-фазового анализа
2.6. Методика проведения металлографического анализа и измерения микротвёрдости
3. Определение теплофизических постоянных прессованных порошковых тел
3.1. Методика расчёта теплофизических постоянных многокомпонентных неоднородных систем (обзор)
3.2. Методика измерения теплофизических постоянных с помощью импульсного лазерного излучения
3.3. Результаты измерения и расчёта теплофизических постоянных прессованных порошковых систем
Выводы
4. Физическое моделирование процессов формирования покрытий под воздействием КПЭ
4.1. Физическая модель процессов нагрева исходной порошковой смеси и охлаждения ванны расплава при формировании покрытий с помощью КПЭ
4.2. Моделирование процесса плавления и формирования ванны расплава
4.3. Физическое моделирование процессов растворения и перемешивания компонентов смеси в ванне расплава
5. Структура и свойства покрытий, сформированных с помощью лазерного и электронного луча
5 .1. Свойства покрытий на основе двойных соединений
№-Сг, №-П, №-У, №-Сг-С, №-П-С, №-У-С и их зависимости от электронного строения компонентов
5.2. Структура и свойства покрытий на основе №-Ре-Сг-С,
№-Ре-Сг3С2
5.3. Особенности формирования покрытий на основе №-Т1-Ре, №-ПС-
Ре с добавлением углерода
Заключение Список литературы Приложение
Введение
Актуальность темы. Одной из важнейших задач материаловедения и физики твёрдого тела является создание новых материалов и управление процессом формирования их структуры и свойств. Широкие возможности в этом направлении открываются в использовании современных методов модифицирования уже существующих материалов. Так методы модифицирования материалов с использованием концентрированных потоков энергии составляют одно из наиболее перспективных направлений современного материаловедения. Процесс взаимодействия концентрированных потоков энергии с металлами достаточно изучен. Но в современной теории не решены вопросы о влиянии структурной неоднородности материалов, особенно порошковых, на протекание механических, теплофизических и физико-химических процессов при взаимодействии с концентрированными потоками энергии. Научный и практический интерес представляет собой изучение влияния процессов растворения, перемешивания компонентов на формирование свойств материалов при воздействии на них лазерного или электронного пучков. Данные процессы в литературе описаны в основном на атомарном уровне, где основным механизмом перераспределения компонентов считается термокапиллярная конвекция и диффузия. Так как ванна расплава, образуемая при воздействии КПЗ на порошковые материалы, наряду с жидкой фазой содержит и нерасплавленные тугоплавкие частицы, то, возникает также вопрос о влиянии седиментации на процессы перераспределения, которые в большой степени определяют структуру и свойства формируемых покрытий. В этом направлении известно небольшое количество экспериментальных работ, поставленных в основном на модельных материалах.
Важным практическим интересом является замена дорогостоящих высококачественных материалов на более дешевые с сохранением требуемых свойств. Проблема решается с помощью придания поверхностным слоям де-

которая, располагаясь по границам зерен, снижает пластичность титана. Карбид титана является перспективным материалом в качестве основного компонента твердых сплавов. Он характеризуется высокими твердостью, износостойкостью, тугоплавкостью, абразивной способностью.
Перспективным с точки зрения эксплуатации являются твердые сплавы, которые в качестве связки имели бы никель, либо железо и сплавы на их основе. Для выбора связки необходимы данные об адгезии и характера взаимодействия между структурными составляющими твердого сплава. Известно [85], что железо смачивает карбид титана, образуя контактный угол 40°. Введения никеля в железо способствует уменьшению контактного угла до 30°.
Установлено, что в системе Ti- С -Ni процесс карбидообразования идет в области температур 920- 1030°С, а плавление сплавов начинается при 1060-1215° С. С ростом концентрации углерода температура начала плавления сплава повышается до 1150° С и достигает 1215 °С для состава (Ti-59.62 ат%, никеля-18.92%, С- 21.41%) [86].
При получении коррозионностойких покрытий необходимо учитывать возможность соединения компонентов смеси с кислородом.
Кислород в значительных количествах растворяется в твердом титане, образуя с ним твердые растворы внедрения. Кроме того кислород с титаном дает ряд опасных соединений с различными структурами ( ИбО, Ti30, TiO ). Повышение содержания кислорода в титане сопровождается заметным его упрочнением и понижением способности к пластической деформации. Кроме того, снижается коррозионная стойкость.
Ванадий стоек против окисления до 600°С, имеет относительно небольшую плотность. Карбиды титана, ванадия с кубической решеткой типа NaCl, очень устойчивы и не соединяются с железом, поэтому в качестве связки в этих покрытиях использовался никель [84].
Хром представляет интерес в связи с хорошим сопротивлением окислению. Однако возможности его применения ограничиваются высокой хруп-