Структура та властивості керамічних покриттів, нанесених високошвидкісним імпульсним струменем плазми на металеві підкладки - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук СТРУКТУРА ТА ВЛАСТИВОСТІ КЕРАМІЧНИХ ПОКРИТТІВ, НАНЕСЕНИХ ВИСОКОШВИДКІСНИМ ІМПУЛЬСНИМ СТРУМЕНЕМ ПЛАЗМИ НА МЕТАЛЕВІ ПІДКЛАДКИРобота виконана в Сумському державному університеті та Сумському інституті модифікації поверхні (СІМП) при Сумському державному педагогічному університеті ім. Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Погребняк Олександр Дмитрович, Сумський державний педагогічний університет ім. Курдюмова НАН України, завідувач відділу кандидат фізико-математичних наук Свириденко Микола Васильович, філія Північно-Східного центру НАН і МОН України, виконавчий директор Захист відбудеться “25” грудня 2003 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 55.051.02 при Сумському державному університеті за адресою: 40007, Суми, вул. З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Сумського державного університету.провести порівняння структури і властивостей покриттів з оксиду алюмінію та оксиду алюмінію з доданням оксиду хрому, напилених при близьких енергетичних параметрах. Відповідно до поставлених задач використовувалися такі методи одержання зразків і методи дослідження: плазмово-детонаційне нанесення покриттів; Проведено систематичні експериментальні дослідження елементного складу покриття з Al2O3 на сталі 3 методом резерфордівського зворотного розсіювання іонів і пружного резонансу ядерних реакцій на поверхні, у масиві покриття і на межі поділу покриття-підкладка. Вперше вивчені закономірності процесу поліморфних перетворень у покриттях з оксиду алюмінію, що приводять до виникнення високодисперсного стану (ВС). Встановлено, що покриття з Al2O3 складається з 30 % а-фази, 60 % g-фази, а 10 % займають b-, d-і h-фази.У ньому розглядаються різні фізичні процеси, що проходять при взаємодії високошвидкісного плазмового струменя з матеріалом підкладки і покриття; аналізується вплив різних параметрів напилення на структуру і властивості покриттів. У другому розділі “Експериментальні методики, умови виготовлення зразків, методи аналізу” наведено описи методик виготовлення та аналізу зразків, методів і режимів нанесення покриттів, описуються установка для плазмово-детонаційного нанесення покриттів і принципи її роботи. Як обєкти дослідження були обрані зразки з покриттями з Al2O3 і Al2O3-Cr2O3 на сталі 3, а також зразки з покриттями із твердого сплаву ВК-12 (карбід вольфраму 12 % кобальту) і КХН-30 (карбіду хрому Cr3C2 з 30 % (вага) нікелю) на міді. Покриття наносилися на плазмово-детонаційних установках “Імпульс-2”, “Імпульс-3” і “Імпульс-5”, що дозволяли одержувати плазмові струмені з температурою від 5000 до 30 000 К і швидкістю від 2 000 і до 8 000 м/с (швидкість керамічного порошку була значно меншою). Пружне поле, яке на початку фазового перетворення відсутнє через надходження до виділень а-фази надлишкових міжвузловинних атомів (у загальному випадку й інших нерівноважних дефектів), далі робить енергетично невигідним подальше збільшення виділень нової фази, і в покритті формується стабільний високодисперсний стан.Показано, що у випадку, коли пружна енергія перевищує половину теплоти фазового перетворення, можливе формування стабільного високодисперсного стану. Встановлено, що оксид алюмінію задовольняє цей критерій, а в покритті у процесі напилювання виникають нерівноважні дефекти і значні стискаючі напруги, необхідні для виникнення стабільного високодисперсного стану. Запропоновано модель впливу домішок, що вичерпуються (які впливають на теплоту фазового перетворення, а також домішок, що впливають на поверхневу енергію), на кристалоутворення і структуру одержуваних покриттів. Встановлено, що в покриттях з Al2O3 є залізо, що проникає з підкладки і у результаті ерозії сталевого електрода плазмово-детонаційної установки. Застосування плазмово-детонаційної технології для напилення покриття з Al2O3 дозволяє одержати щільні багатофазні покриття із середньою мікротвердістю 16,1 ГПА.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ