Разработка физико-технологических основ получения износостойких поверхностей трения сопряженным процессом плазменного напыления с оплавлением для условий Крайнего Севера

• Автор: Лебедев, Михаил Петрович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 291 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава!. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Условия эксплуатации техники и оборудования в районах Крайнего Севера
1.2. Анализ отказов узлов машин и механизмов при низких клима-

тических температурах
1.3. Пути повышения работоспособности пар трения с учетом условий эксплуатации
1.4. Цель и задачи работы
Глава 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ С ЗАДАННЫМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
2.1. Особенности формирования износостойких поверхностей при
плазменном напылении
2.2. Методы повышения физико-механических характеристик поверхностей, сформированных плазменным напылением
2.2.1. Обработка напыленных поверхностей высококонцентрированными источниками энергии
2.2.2. Порошковые смеси для плазменного напыления из само-флюсующихся сплавов системы №-Сг-В-81 с добавками
твердой смазки
2.2.3. Свойства оплавленных плазменных покрытий из порошковых смесей с твердой смазкой
2.2.4. Оплавление плазмой покрытия в процессе его формирования
2.3. Методы исследования свойств упрочненных поверхностей
2.4. Выводы по главе
Глава 3. ЭЛЕМЕНТЫ МЕХАНИЗМА РАЗРУШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ В ДИАПАЗОНЕ НИЗКИХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР
3.1. Влияние отрицательных температур на сопротивляемость
разрушению восстановленных пар трения
3.2. Методы оценки качества напыленных покрытий
3.2.1. Определение прочности сцепления покрытия с основой
3.2.2. Оценка трещиностойкости системы «покрытие-подложка»
при плазменном напылении с оплавлением
3.2.3. Исследование износостойкости покрытий, оплавленных в процессе их формирования, с учетом пускового периода при отрицательных температурах
3.3. Пути повышения износостойкости напыленных покрытий
в пусковой период при отрицательных температурах
3.4. Выводы по главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА СОПРЯЖЕННОГО ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ С ОПЛАВЛЕНИЕМ
4.1. Особенности расчета плазменных струй, используемых для
напыления покрытий
4.2. Смешение транспортирующего газа с плазмообразующим
4.2.1. Одномерная модель смешения транспортирующего газа с плазмообразующим
4.2.2. Двумерная модель зоны смешения в сопле в случае турбо-лентного течения плазмообразующего газа
4.2.3. Двумерная модель зоны смешения в сопле в случае ламинарного течения плазмообразующего газа
4.3. Обмен импульсом и теплом между дисперсной фазой и несущим потоком плазмы
4.4. Поведение частиц напыляемого материала в зоне натекания
потока на основу
4 .5. Определение термического цикла подложки при плазменном
напылении
4.6. Выводы по главе
Глава 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ СОПРЯЖЕННЫМ ПРОЦЕССОМ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ С ОПЛАВЛЕНИЕМ
5.1. Оптимизация технологических параметров процесса плазменного напыления с оплавлением
5.1.1. Выработка требований к оборудованию
5.1.2. Нахождение оптимальных условий нанесения и оплавления покрытий системы Ni-Cr-B-Si
5.2. Модель расчета изнашивания плазменных покрытий для
оценки технологических параметров
5.3. Основные технологические характеристики разработанного
сопряженного процесса плазменного напыления с оплавле- Q
нием
5.4. Оценка безопасности разработанной технологии
5.4.1. Методика оценки безопасности технологии
5.4.2. Уровень опасных и вредных производственных факторов

5.4.3. Рекомендации по обеспечению безопасности труда
5.5. Выводы по глав е 5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение
Приложение
Приложение
является проведение последующей термической обработки. Как отмечено, такая обработка особенно важна для покрытий из самофлюсующихся сплавов. Оплавление покрытий можно производить газовой горелкой, в термических печах, ТВЧ и другими источниками нагрева. Самофлюсующиеся сплавы имеют широкий интервал кристаллизации и поэтому их можно доводить до неполного расплавления -“запотевания”, при котором легкоплавкая эвтектика пропитывает покрытие, закрепляя в нем мелкодисперсные включения. При оптимальных режимах пористость в покрытиях почти исчезает, структура представляет собой мелкодисперсную смесь легкоплавкой эвтектики на основе никеля, твердого раствора бора, кремния и хрома в никеле, карбидных и карбоборидных включений [36, 64].
В работе [182] исследовано влияние режимов оплавления на структуру, фазовый состав и свойства покрытия из №-Сг-В-81 сплава, нанесенного на сталь 20Х. Показано, что оплавленный слой имеет плотную мелкозернистую структуру. Карбиды и бориды выделяются в виде игл, пластинок и зерен различной формы и размеров, что придает напыленному слою высокую твердость. Прочность сцепления покрытия становилась соизмеримой с прочностью покрытия (700 МПа). Рентгеновский анализ показал, что упрочняющими фазами являются СгВ, СгС, №81. Высокая прочность сцепления обусловлена смачиванием и диффузионными процессами, протекающими на границе покрытие-основа. Микроанализ переходной зоны показал, что на глубине 15...20 мкм содержание хрома в основе достигает 22%, а затем плавно снижается. Диффузия никеля происходит на глубину 6...8 мкм. В покрытии образуется новая фаза МБе, что свидетельствует о диффузии железа из подложки в покрытие.
Перегрев напыленного слоя приводит к частичному растворению и коагуляции упрочняющих фаз, а последующая кристаллизация сплава сопровождается интенсивным ростом зерна. Автор указывает на следующий