Структура і властивості дифузійних покрить, сформованих на сталях у розплаві літію з використанням оксидів металів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИРобота виконана у Фізико-механічному інституті ім. Науковий керівник: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Широков Володимир Володимирович, Фізико-механічний інститут ім. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Голубець Володимир Михайлович, Український державний лісотехнічний університет, м. Захист дисертації відбудеться 07.11.2001 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.226.02 при Фізико-механічному інституті ім. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Фізико-механічного інституту ім.На практиці захист за допомогою покрить, як правило, реалізують двома шляхами: нанесенням нового матеріалу з необхідними властивостями (плакуванням, гальванічним, іонно-плазмовим, детонаційним та іншими способами) або контрольованою зміною хімічного складу поверхневих шарів дифузійним насиченням у реакційних середовищах. У звязку з цим розвиток технологій нанесення дифузійних покрить має значні перспективи, що підтверджують ґрунтовний аналіз теоретичних та прикладних проблем, нові розробки, повязані з формуванням покрить на металах і сплавах у різних середовищах, виконані під керівництвом М.Є. Попередні спроби нанесення на сталі хромових, молібденових, вольфрамових та деяких інших покрить із розплавів показали, що через низьку швидкість розчинення в транспортних середовищах цих металів з їх компактних форм (моноліт, порошок), високу температуру і тривалість процесу необхідні оптимізація та вдосконалення відповідних технологій. Карпенка НАН України у рамках проблеми "Фізико-хімічна механіка руйнування конструкційних матеріалів" як складову частину державних наукових програм із фундаментальних досліджень: РБ 19/158 “Наукові принципи формування евтектичних та оксидо-керамічних покриттів з метою підвищення зносо-та корозійної стійкості конструкційних матеріалів”, номер державної реєстрації 0194U015742 (дисертантом виконано розрахунок та аналіз термодинамічних параметрів процесів, що відбуваються при формуванні покрить); РБ 19/185 "Розробка механізмів водневого зношування і руйнування поверхневих шарів металів у процесі тертя", номер державної реєстрації 0198U003531 (дисертанту належить встановлення закономірностей формування і властивостей дифузійних покрить на сталях). Встановити закономірності формування, хімічний склад, структуру та фізико-механічні властивості дифузійних покрить, отриманих у розплаві літію з використанням оксидів металів з метою підвищення зносо-і корозійної тривкості сталей.У вступі обґрунтовано актуальність вибраної теми, сформульовано мету роботи, викладено наукову новизну і практичну цінність, а також положення, що виносяться автором на захист. У першому розділі наведено літературний огляд існуючих способів підвищення надійності і довговічності металевих конструкційних матеріалів за допомогою захисних покрить. Показано, що ефективним шляхом підвищення ресурсу роботи деталей машин є нанесення на їх поверхню металевих дифузійних покрить, які дозволяють суттєво змінити фізико-механічні властивості поверхневого шару та звести до мінімуму незворотні втрати матеріалів у результаті зносу і корозії. На його базі розроблено способи, які дозволяють у широких межах керувати фізичними параметрами процесу дифузійного насичення з метою отримання різних за хімічним та фазовим складом і властивостями покрить на зовнішніх і внутрішніх поверхнях металевих виробів. Проаналізовано фізико-хімічні властивості хрому, молібдену, вольфраму і показано перспективність їх використання як компонентів багатофункціональних покрить на сталях.На основі аналізу розчинності металів IV-VI груп та деяких інших, перспективних як основа багатофункціональних покрить, у розплавах легкоплавких металів (натрію, літію, свинцю, вісмуту, олова, алюмінію) встановлено, що максимальна концентрація розчинів при 500-1200°С, як правило, не перевищує 0,01мас %, а час, упродовж якого досягається насичення і після чого починається формування покрить, становить десятки годин і суттєво залежить від температури. Розраховано ізобарно-ізотермічні потенціали розчинення металів y натрії, літії, свинці, вісмуті, олові, алюмінії і показано, що воно носить ендотермічний характер і супроводжується поглинанням енергії в межах від 10 до 200 КДЖ/моль. Оскільки хімічні реакції відновлення металів з їх сполук легкоплавкими металами можуть бути енергетично менш затратні, ніж розчинення чистих металів, то з метою визначення величини затрат та імовірності протікання цих реакцій у розплавах розраховано температурні залежності ізобарно-ізотермічних потенціалів реакцій відновлення літієм, натрієм, свинцем, вісмутом, оловом, алюмінієм металів з їх оксидів, карбідів, нітридів. Встановлено, що в температурному діапазоні 500-1200°С найменш енергозатратним є відновлення металів з оксидів Nb2O5, Cr2O3, W2O5, MOO2, NIO у натрії і з оксидів Nb2O5, NBO, MOO2, Cr2O3, COO, W2O5, NIO, V2O3, Ti2O у літії з утворенням термодинамічно стабільних сполук Na2O та Li2O відповідно.

Основний зміст роботи