Влияние термодинамических параметров плазменной струи на формирование Ni-Al покрытий с функциональными свойствами

• Автор: Ильиных, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 159 с. + Прил. (с.160-199: ил. )

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА (обзор литературы)
1.1. Методы восстановления деталей машин и механизмов
1.2. Плазмотроны как генераторы низкотемпературной плазмы
1.3 Влияние скорости полета частиц напыляемого материала
на качество покрытий
1.4. Процессы, происходящие при формировании покрытий
1.5. Исследование влияния параметров плазменного напыления
на структуру и свойства покрытий
1.6. Формирование аморфной и микрокристаллической структуры
в металлических покрытиях, полученных методом плазменного напыления
1.7. Обоснование постановки задачи
II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ, СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫЙ
2.1. Подготовка поверхности перед нанесением плазменных покрытий
2.2. Подготовка порошковых материалов для плазменного
напылениия
2.3. Исследование механических свойства покрытий
2.3.1. Прочность сцепления покрытий с основой
2.3.2. Твердость покрытий
2.3.3. Износостойкость покрытий
2.4. Методики, используемые для исследования элементного и фазового
состава плазменных покрытий
III. РАСЧЕТ РАВНОВЕСНОГО СОСТАВА И ТЕРМОДИНАМИЧЕ-
СКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАЗМООБОРАЗУЮЩИХ ГАЗОВ
3.1. Чистые газы
3.2. Смеси газов

IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЛАЗМЕННОГО
НАПЫЛЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА
ПОКРЫТИЙ
4.1. Исследование зависимости структуры плазменных покрытий от энтальпии микрочастиц
4.2. Исследование зависимости структуры покрытий от скорости микрочастиц
V. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ
С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ
5.1. Исследование свойств порошковых материалов для плазменного
напыления
5.2. Исследование закономерностей формирования аморфных фаз при нанесении газотермических покрытий
5.3. Применение метода плазменного напыления для получения защитных покрытий с функциональными свойствами
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Важнейшей проблемой современной промышленности при возрастающем количестве техники является создание многофункциональных защитных покрытий нй изделия, поскольку недостаточная стойкость отдельных узлов машин и оборудования приводит к простоям, увеличению потребления запасных частей, вызывает потери и перерасход материала, одним словом, снижает интенсификацию производственных процессов. Для решения этой проблемы широкое практическое применение получили газотермические методы (ГТМ) нанесения покрытий (газопламенный, плазменный, детонационный, электродуговой). Это обусловлено их универсальностью, позволяющей наносить различные по составу покрытия (от пластмасс до тугоплавких соединений) и малым термическим воздействием на основу. Эти методы позволяют повышать надежность и долговечность деталей машин и механизмов за счет увеличения их стойкости к воздействию внешних факторов (износу, коррозии, и т.д.); восстанавливать размеры изношенных деталей, экономить высоколегированные стали и цветные сплавы путем замены деталей из этих материалов деталями из рядовых марок стали или чугуна с покрытиями. Наибольшее распространение среди ГТМ получил метод плазменного напыление, который обеспечивает высокую производительность и универсальность для получения широкого спектра покрытий.
Технологические свойства плазменных покрытий существенно зависят от параметров плазменного напыления, основными из которых являются:
- технологические параметры напыления (ток и напряжение дуги, технологи-
ческие параметры плазмотрона, химический состав плазмообразующего газа и напыляемого материала, их массовый расход и т.д.);
- параметры гетерогенной плазменной струи, являющейся функцией параметров напыления;

1.7. Обоснование постановки задачи.
Низкотемпературная плазма является мощным интенсифицирующим фактором, резко ускоряющим протекание многих физико-химических процессов. Одновременное протекание многочисленных и взаимосвязанных процессов в неравновесных условиях затрудняет их теоретическое изучение, экспериментальные же исследования наталкиваются на трудности проведения измерений в агрессивных и высокотемпературных средах, отсутствие достаточно обоснованных методик диагностики таких неравновесных систем.
Как видно из представленного обзора литературы, в ряде случаев уже в настоящее время можно научно обоснованно проводить выбор технологических операций режимов нанесения покрытий, что, в определенной степени, позволяет проводить целенаправленные поисковые работы. Вместе с тем, в связи со сложностью исследования процессов, протекающих при плазменном напылении, очень мало количественных данных по взаимосвязи технологических параметров напыления и свойств покрытий, в частности данных о влиянии на структуру и свойства покрытий параметров гетерогенной плазменной струи и движения микрочастиц порошкового материала в ней. Многообразие факторов, определяющих конечные свойства покрытий, к сожалению, пока не позволили создать общей теоретической концепции, обосновывающей с единых позиций выбор режимов, процессов и условий напыления.
В то же время определение взаимозависимостей этих параметров от условий напыления с процессами формирования структуры и свойств покрытий представляет несомненный интерес как для решения технологических задач, так и для дальнейшего развития теории физикохимии процесса движения микрочастиц в плазменной струе.
Поэтому целью настоящей диссертационной работы является разработка научных и технологических основ взаимосвязи параметров плазменной струи при напылении со структурой и свойствами покрытий, создание на этой основе эффективных технологических процессов для получения защитных покрытий с повышенной прочностью и заданными функциональными свойствами.