Розроблення основ технологій формування карбонітридних та карбооксидних термодифузійних покриттів на титанових сплавах - Автореферат

Фізико-механічний інститут ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукТитан та його сплави завдяки високій питомій міцності, корозійній інертності та високій біосумісності широко використовують в авіаційній, автомобільній, хімічній промисловості та медицині. Проте природа потрійних сполук втілення та характер залежностей їх властивостей від компонентного складу залишаються недостатньо вивченими, а систематичні дослідження щодо формування багатокомпонентних покриттів на основі потрійних сполук титану практично відсутні. Відтак, підвищення зносо-та корозійної тривкості титанових сплавів шляхом розробки нового підходу до інженерії поверхні, який полягає у формуванні регламентованого фазово-структурного стану карбонітридних і карбооксидних шарів методом термодифузійного насичення є актуальною науково-технічною проблемою, вирішення якої дозволить розширити застосування титанових виробів у різних галузях промисловості та життєдіяльності людини. Карпенка у рамках завдань держбюджетних науково-дослідних тем за відомчим замовленням НАН України, в яких автор був відповідальним виконавцем та виконавцем: “Розробка фізико-хімічних основ формування зносо-та корозійнотривких карбонітридних та карбооксидних шарів на титанових сплавах”, №ДР 0103U003348 (2003-2005 рр.), “Формування нових функціональних багатокомпонентних покриттів для підвищення працездатності виробів з титанових сплавів”, №ДР 0106U008210 (2006 р.), “Розроблення теорії та основ технології формування фазово-структурного стану поверхневих шарів на титанових сплавах для підвищення їх довговічності у виробах авіаційної техніки” №ДР 0107U004072 (2007-2009 рр.). Мета роботи: Розробити фізико-хімічні основи формування потрійних сполук втілення (карбонітридів, карбооксидів титану) при багатокомпонентному термодифузійному насиченні титанових сплавів у вуглець-азот-кисневмісних середовищах та обґрунтувати технологічні підходи щодо формування карбонітридних та карбооксидних покриттів регламентованого складу і морфології з підвищеним рівнем зносо-і корозійної тривкості.У вступі обґрунтовано актуальність проблеми підвищення зносо-і корозійної тривкості титанових сплавів шляхом формування регламентованого фазово-структурного стану покриттів на основі потрійних сполук втілення (карбонітридів, карбооксидів титану) методом термодифузійного насичення, сформульовано мету та задачі роботи. Оскільки однією з передумов формування потрійних сполук у багатокомпонентних системах при температурах нижче поліморфного перетворення є формування нестехіометричних бінарних сполук, було оцінено термодинамічні умови утворення оксидів, нітридів та карбідів у багатокомпонентній системі Ti-O-N-C у прийнятному для титану температурному діапазоні. Таким чином, в основу подальших досліджень було покладено припущення, що утворення потрійних сполук (як карбооксидів, так і карбонітридів титану) при температурах нижче поліморфного перетворення є можливим при модифікуванні нестехіометричних бінарних сполук (карбідів, нітридів) активними компонентами середовища (киснем, вуглецем). Виходячи з вищевикладеного, необхідно виявити механізм утворення карбооксидів та карбонітридів при термодифузійному насиченні у багатокомпонентних середовищах, а також дослідити закономірності впливу температурно-часових, газодинамічних (парціальний тиск азоту і кисню середовища) параметрів на фазовий склад потрійних сполук, структуру і властивості модифікованих шарів та встановити умови термодифузійного насичення для досягнення оптимальних функціональних характеристик титанових виробів. Встановлено, що реалізувати карбонітрування, тобто сформувати покриття на основі карбонітриду титану, у такому середовищі можна лише за температур, вищих 1000ОС.

Основний зміст роботи