Формування триботехнічних характеристик евтектичних покриттів з використанням їхніх метастабільних станів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТАВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Роботу виконано в Національному авіаційному університеті Міністерства освіти і науки України Офіційні опоненти:лауреат Державної премії України, доктор технічних наук, професор Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України, провідний науковий співробітник кандидат технічних наук Захист відбудеться "6" березня 2008р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.062.06 у Національному авіаційному університеті за адресою: 03680, м.Проблеми підвищення якості й ефективності машинобудівних матеріалів, надійності та довговічності деталей машин і інструменту останнім часом доводиться вирішувати в умовах всебічної економії гостродефіцитних легувальних компонентів - нікелю, молібдену, ніобію, ванадію і т.ін. Одним з найбільш перспективних напрямів вирішення зазначених завдань є розроблення метастабільних покриттів, що самоорганізуються під час експлуатації, та зміцнювальних технологій, якими можна створювати метастабільні стани для керування їх властивостями. Під впливом зовнішніх факторів такі сплави і покриття на їхній основі здатні переходити в нерівноважні стани, у яких структура і фазовий склад можуть бути більш оптимальними для формування необхідних експлуатаційних властивостей. У звязку з цим, цю роботу присвячено науковому пошуку можливостей керування триботехнічними властивостями евтектичних покриттів на основі заліза шляхом створення і використання їх метастабільних станів. Дисертаційну роботу виконано в рамках держбюджетних тем “Розробка науково-технологічних основ формування концентрованими джерелами енергії евтектичних покриттів триботехнічного призначення із нанокристалічною структурою градієнтного типу” (номер держреєстрації 0105U001818) і “Розробка наукових основ формування дифузійно-легованих та евтектично-оплавлених покриттів, отриманих з використанням концентрованих джерел енергії із нанокомпозиційною структурою градієнтного типу” (номер держреєстрації 0104U008781).Завдяки особливостям евтектичної кристалізації сплави, які містять евтектичну складову, мають ряд цінних властивостей, оскільки здатні гартуватися, а також змінювати структуру і механізм кристалізації з рідкого стану за різних швидкостей охолодження. За великих швидкостей охолодження, реалізованих сучасними способами нанесення покриттів фізичними методами, у таких евтектиках можливе одержання нерівноважних структурних станів, що відкриває широкі можливості керування їхніми триботехнічними властивостями. Неіржавійна сталь 12Х18Н9Т становить основу металевої матриці досліджуваних евтектичних сплавів і покриттів, тому треба було всебічно вивчити її поводження в умовах тертя й оцінити ефективність підвищення зносостійкості шляхом уведення зміцнювальних фаз проникнення в умовах нерівноважних станів. Експериментально були встановлені закономірності зміни коефіцієнта тертя (f) (рис.1), нормального поверхневого температурного градієнта (Z - координата в напрямку нормалі до поверхні тертя) (рис.2) і зношення (рис.3) від питомого навантаження (Р). Оскільки ці процеси дуже швидкоплинні (соті частки секунди), то в покритті зявляються великі градієнти температур, що приводить до виникнення великих термічних напружень і тріщин, а також виникнення ділянок зі структурою тонкого конгломерату фаз (рис.Ініційоване тертям перетворення у твердому розчині на основі заліза і поява двофазної структури приводять до збільшення зносостійкості. Як один зі шляхів подальшого підвищення зносостійкості можна запропонувати ефективне зміцнення сталі за рахунок уведення евтектичних кристалів фаз проникнення, що мають високі твердість, міцність і зносостійкість. Відносно висока пористість плазмових покриттів (10 - 12%), низькі адгезійно-когезійні властивості, великий градієнт властивостей від твердого покриття до мякої основи знижують їх зносостійкість у міру зростання навантажень і температури. На підставі триботехнічних досліджень установлене істотне підвищення зносостійкості плазмових покриттів за кімнатних температур після ТЦО, що зумовлено зниженням крихкості та підвищенням пластичності структурних складових, а також збільшенням здатності утворювати вторинні структури. Показано, що в плазмових і електроіскрових покриттях завдяки розвитку дифузійних процесів під час відпалювання спостерігаються фазові перетворення, які супроводжуються наближенням структури і фазового складу до більш рівноважного стану.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ