Дослідження взаємодії лазерного випромінювання із сполуками металів. Застосування порошкових композиційних матеріалів з високими зносостійкими властивостями. Формування емульсійного або суспензійного стана у ванні розплаву з наступним його замороженням.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукРобота виконана в Фізико-технологічному інституті металів та сплавів НАН України Науковий консультант:Найдек Володимир Леонтійович, доктор технічних наук, професор, академік НАН України, директор Фізико-технологічного Інституту металів і сплавів НАН України Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Ковальченко Михайло Савович, Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України, завідуючий відділом термомеханічної обробки тугоплавких матеріалів доктор технічних наук, старший науковий співробітник, Леонець Віктор Адамович, Інститут проблем міцності ім. Г.С.Писаренко НАН України, провідний науковий співробітник доктор фізико-математичних наук, професор, Гіржон Василь Васильович, Запорізький національний університет, завідуючий кафедрою фізичного матеріалознавства.Результати відомих досліджень по взаємодії лазерного випромінювання із сполуками, хоч і не привели до створення повної картини явища, але дозволили визначити ряд положень, які складають її основу. Значно ускладнились умови експлуатації техніки, де ряд вузлів працюють під впливом одночасно декількох факторів: великих питомих навантажень, підвищених температур, впливу різноманітних хімічно-активних газових середовищ та ін. Одним з ефективних напрямків отримання матеріалів з одночасною наявністю декількох, часом важко поєднуваних характеристик й властивостей можливе тільки в умовах нових композиційних покриттів та матеріалів, отримання яких можливо на основі створення способів лазерного впливу на твердий та рідкий метал, забезпечуючи формування емульсійного або суспензійного стана у ванні розплаву з наступним його замороженням. Дисертація виконана в ФТІМС НАН України відповідно плану Національної академії наук України і фонду фундаментальних досліджень: держбюджетної теми "Дослідження фізико-хімічних і тепломасообмінних процесів, розробка технологій обробки чорних і кольорових металів газовими струменями, в тому числі високоентальпійними, у комбінації з іншими методами дії на розплав", шифр теми 1.6.5.389, виконувалася відповідно до Постанови бюро ВФТПМ НАН України від 11.06.96, протокол № 9; теми з фундаментальних досліджень "Вивчення фізико-хімічних процесів у мікрометалургійній ванні при високих швидкостях нагрівання й охолодження багатокомпонентних сплавів", шифр теми 4.04.0589, виконувалася відповідно до Наказу Міністерства науки та освіти України № 72 від 17.03.97 за договором № Ф4/219-97. госбюджетної теми “Дослідження впливу мікролегування, модифікування, МГД й лазерної обробки на параметри області не змішування сплавів, особливості їх структури та властивостей, а також відпрацювання технології отримання відливок и них” шифр теми 1.6.5.433, яка виконувалась відповідно з постановою бюро ВФТПМ НАН України від 12.05.98, протокол № 8. Для досягнення поставленої мети й одержання основних результатів дисертаційної роботи використовувалися аналітичні і чисельні методи досліджень фізичних явищ, що протікають при взаємодії лазерного випромінювання з твердим і рідким металом, процеси фізичного і компютерного моделювання, а також сучасні методи експериментальних досліджень, включаючи мікрорентгеноструктурний аналіз, мікрорентгеноспектральні, металографічні і фрактографічні дослідження, вивчення магнітних властивостей і трибологічних характеристик та ін.Одержані результати розмірів зон оплавлення і термічного впливу при зіставленні з експериментальними даними показали досить високу збіжність, що дозволило взяти їх за основу критеріальної оцінки при дослідженні поводження графітних включень у зоні впливу лазерного випромінювання. Зона оплавлення практично вільна від графітних включень, одиничні включення можна спостерігати поблизу границі з твердим металом, оскільки вони вимиваються розплавом на кінцевому етапі опромінення. Графітні включення в чавуні незалежно від їхньої форми (кулястої, пластинчастої, вермикулярної), що попадають під вплив гідродинамічних потоків у мікрометалургійній ванні розплаву, утвореної під дією випромінювання лазера, виносяться на поверхню за проміжок часу, порівняний з часом дії імпульсу лазерного випромінювання. На границі зони оплавлення і зони термічного впливу, а також у зоні термічного впливу сталі 3 після її оплавлення лазером були виявлені тріщини. Досліджено вплив комбінованого лазерно-плазмового джерела на формування зони впливу, геометричні параметри зони оплавлення і зони термічного впливу, а також структуроутворення і фізико-механічні характеристики матеріалу в цих зонах.Основні результати і висновки роботи полягають у наступному: Розвити теоретичні основи процесів взаємодії лазерного випромінювання з твердими та рідкими металевими гетерогенними системами, запропоновані механізми поведінки дисперсних часток та масоперенесення елементів, обумовлені впливом термокапілярної конвекції, молекулярної дифузії, індукованим магнітним полем.