Обеспечение износостойкости защитных покрытий, полученных методами детонационно-газового напыления и электродуговой наплавки путем изменения состава порошкового материала тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.10, кандидат технических наук Татаркин, Максим Евгеньевич

• Татаркин, Максим Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Татаркин, Максим Евгеньевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Области применения покрытий

1.2 Материалы, применяемые для нанесения износостойких 15 покрытий

1.3 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС)

1.4 Выводы. Цель и задачи исследования

2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 26 КОМПОЗИЦИОННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ

2.1 Подготовка порошков. Механоактивационная обработка 26 реагентов порошковых смесей

2.2 Высокотемпературный синтез механоактивированных 30 порошковых смесей

2.3 Нанесение покрытий

2.4 Проведение металлографического и рентгенофазового анализа. 40 Электронная микроскопия

2.5 Исследования физико-механических свойств детонационных 41 покрытий

2.6 Классификация частиц порошковой смеси. Оборудование и 50 методика проведения

2.7 Выводы по главе 2

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1 Особенности подготовки материалов для нанесения 60 износостойких покрытий

3.2 Физико-механические свойства покрытий, нанесенных 67 детонационным способом напыления

3.3 Определение рациональных режимов наплавки покрытий 78 экспериментальными электродами

3.4 Свойства наплавленных покрытий

3.5 Выводы по главе 3

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ЭТАПАХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ДЕТАЛЕЙ С ПОКРЫТИЯМИ

4.1 Общая методика моделирования

4.2 Моделирование геометрических параметров поверхности 98 основы под напыление

4.3 Математическое описание поверхности детали после наплавки

4.4 Моделирование износа наплавленного слоя при эксплуатации

4.5 Оптимизация формирования поверхности детали наплавкой

4.6 Совершенствование технологических процессов изготовления 116 деталей с покрытиями на основе анализа потенциальных дефектов

4.7 Выводы по главе 4

5. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1 Испытание стрельчатых лап сеялки культиватора СЗС-2

5.2 Технико-экономическое обоснование внедрения технологии 127 нанесения покрытий из композиционных материалов

5.3 Выводы по главе 5

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение износостойкости защитных покрытий, полученных методами детонационно-газового напыления и электродуговой наплавки путем изменения состава порошкового материала»

ВВЕДЕНИЕ

Современное машиностроение требует создания новых композиционных материалов, обеспечивающих стойкость различных деталей машин и оборудования к постоянно возрастающим нагрузкам и основывающихся на современных знаниях о роли и трансформации упрочняющей структуры в повышении износостойкости.

Одним из возможных путей в решении задач управления структурой композита является применение новых методов в синтезе композиционных материалов, например методов высокотемпературного синтеза (СВС). Как показывает опыт синтеза износостойких материалов, практически важный -прорывной результат может быть достигнут при комбинации материалов и методов в использовании быстропротекающих и высокоэнергетических воздействии на порошковые материалы. Таким является предварительная механоактивационная обработка (МА) реакционноспособных порошковых смесей для СВС в планетарных шаровых мельницах. Проведение реакций высокотемпературного синтеза с использованием механоактивационной обработки реагентов совместно с металлической матрицей обеспечивает возможность получения нового класса порошковых композитов, состоящих из субмелкодисперсных частиц синтезированного продукта при равномерном распределении их в объеме матрицы.

В исследованиях, посвященных получению износостойких покрытий из твердых сплавов, как правило приводятся результаты получаемые с использованием какой-то одной марки материала или единственного способа получения покрытия, и это ограничивает возможные области применения перспективных износостойких материалов В данной работе исследованы структуры и свойства защитных износостойких покрытий из СВС-композитов (карбид титана- сталь), полученных методами детонационного напыления (ДГН) и электродуговой наплавки (ЭДН) для различного содержания упрочняющей фазы, осуществлен выбор содержания карбидной

фазы композиционного материала для этих техпроцессов и предлагаются практические рекомендации по получению износостойких покрытий из материалов и их использованию.

Актуальность диссертационной работы подтверждается и тем, что она выполнялась в рамках федеральной целевой научно-технической программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 20092013 годы» (ГК № 02.740.11.0828).

Методы исследования

Работа выполнена с применением современного оборудования и методик: рентгеноструктурного анализа, металлографического анализа и электронной микроскопии, методов определения механических свойств, а также трибологических испытаний, методов математической обработки экспериментальных данных и моделирования с применением ЭВМ.

Достоверность проведенных исследований, выводов и рекомендаций, полученных в работе, подтверждается согласованностью данных, обоснованностью выводов, подтверждается достаточным количеством экспериментального материала и апробацией полученных результатов.

Научная новизна

1. Разработана технология получения композиционного материала для нанесения износостойких покрытий методами детонационно-газового и напыления и электродуговой наплавки, включающая две стадии:

- первая - механическая активация порошковой смеси состоящей из реагентов для синтеза карбидной фазы и металлической матрицы, и проведение реакции высокотемпературного синтеза;

- вторая - механическая активация - смешивание компонентов и доведение содержания металлической матрицы в смеси до требуемого значения;

- для обеспечения технологического процесса детонационно-газового напыления покрытия содержание металлической матрицы в порошковой

смеси должно быть в пределах от 40 до 60 масс.%, для наплавки - от 60 до 90 масс.%;

2. Установлено, что в детонационно-газовых покрытиях из слоистых механокомпозитов наблюдается наследование морфологии, структуры и состава исходного материала механокомпозита. При электродуговой наплавке карбидное зерно трансформируется, и образуются зерна неправильной формы и нестехиометрического состава.

Практическая значимость

Развитие методов получения износостойких покрытий, наряду с совершенствованием оборудования, должно идти по пути разработки технологии и применения новых перспективных материалов. Для эффективного решения этой задачи могут быть использованы предварительно механоактивированные композиционные СВС-материалы. Следует отметить, что способ СВС позволяет в широких пределах управлять свойствами новых материалов изменением состава и содержания компонентов и синтезировать композиционные материалы с равномерным распределение упрочняющей фазы по объему матрицы. В рамках настоящей диссертационной работы были получены такие практические результаты:

1. Разработаны композиционные СВС- материалы состава «сталь Р6М5+(60%Т1С)» и «№Сг- сталь +(60 % ТЮ))», предназначенные для упрочнения поверхностей деталей методами газотермического напыления (ДГН), связанных с абразивным износом с распределенными нагрузками.

2. Разработаны композиционные СВС- материалы состава «сталь Р6М5+(90%ТлС)» и «№Сг- сталь +(90 % ПС))», предназначенные для упрочнения поверхностей деталей методами электродуговой наплавки (ЭДН), связанных с абразивным износом с высокими контактными нагрузками.

3. Получены стохастические модели и регрессионные зависимости, которые могут быть использованы при проектировании технологий, назначении размеров и допусков на детали, в расчетах межоперационных

размеров и припусков, в экономических расчетах и при прогнозировании долговечности деталей.

4. Разработанные композиционные СВС- материалами применены для упрочнения рабочих поверхностей стрельчатых лап культиваторов и сеялок в ООО "Рубцовский завод запасных частей", что позволило увеличить ресурс их работы почти в 3 раза. Годовой экономический эффект для завода от внедрения способа наплавки лап композиционным СВС-материалом «сталь - карбид титана» в технологию их изготовления на всю программу выпуска продукции может оставить в ценах 2011 года 653669 рублей

Положения, выносимые на защиту

1. Метод получения композиционного материала для нанесения износостойких покрытий, состоящий из двух стадий.

2. Результаты экспериментальных исследований структуры и свойств покрытий, полученных из СВС-механокомпозитов нанесенных детонационно-газовым напылением и электродуговой наплавкой.

3. Технологические рекомендации по подготовке порошковых материалов и нанесения износостойких покрытий методами детонационно-газовым напылением и электродуговой наплавкой.

Личный вклад авторасостоит в формулировании цели, постановке задач теоретических и экспериментальных исследований и их практической реализации, проведении обобщения полученных результатов и формулировании выводов по теме диссертационного исследования.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы. Во введении обосновывается актуальность выполненной диссертационной работы, приведена ее общая характеристика, сформулированы научная новизна и практическая значимость.В первой главе проведен анализ современного состояния вопроса создания порошковых материалов на основе карбида, технологий нанесения износостойких

покрытий. Сформулированы цель и задачи исследований.Во второй главеданоописание экспериментального оборудования, комплекса для детонационного нанесения покрытий и оборудования для наплавки. Приведено описание использованных экспериментальных методик: исследований механоактивационной обработки реагентов порошковых смесей высокотемпературного синтеза в механоактивированных порошковых смесях; проведения металлографического, реитгенофазового анализа и электронной микроскопии, исследования физико-механических свойств детонационных покрытии и наплавленных слоев.Третья глава посвящена исследованию особенностей подготовки материалов для нанесения износостойких покрытий, представлены результаты экспериментальных исследований структуры и свойств покрытий, нанесенных детонационно-газовым напылением и электродуговой наплавкой.Четвертая глава посвящена моделированию геометрических параметров поверхностей деталей на различных этапах жизненного цикла деталей. Предложенные модели позволяют проводить расчеты шероховатости подложки, макро-и микропрофиль после нанесения покрытия и наплавки, топографию и другие геометрические параметры с учетом явлений, действующих при практической реализации технологических процессов, прогнозировать износ рабочих поверхностей деталей на этапе их эксплуатации.В пятой главедано описание апробациирезультатов исследований на примере быстроизнашивающихся частей стрельчатых лап, которые упрочнялись с помощью нанесения износостойкого материала из порошковой смеси.В заключении изложены основные выводы и результаты проведенного исследования.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ ИЗАДАЧИИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Области применения покрытий

В машиностроении значительная доля металла идет в отходы [61], решение задачи повышения коэффициента его использования остается важным направлением снижения себестоимости. По оценкам специалистов [16] внедрение разработанных прогрессивных технологий позволило бы из потребляемого в настоящее время металла выпустить вдвое больше продукции.

Применение покрытий позволяет получать требуемые параметры жаропрочности, износостойкости, коэффициента трения, обеспечивает сокращение расхода дорогостоящих и дефицитных материалов.

Покрытия используются для металлорежущих и измерительных инструментов, их наносят на детали летательных аппаратов, двигателей внутреннего сгорания, сельскохозяйственных машин, применяют в станкостроении. Хорошо зарекомендовали себя покрытия и при восстановлении эксплуатационных свойств рабочих поверхностей различных по конструкциям деталей.

Наибольшее распространение в настоящее время получили: осаждение, гальваника, наплавка, плакирование, электроискровое напекание, напыление [7, 11,92, 131, 141 и др.].

Осаждение покрытия осуществляется физическим или химическим путем. Чаще всего методы, относящиеся к этой группе, находят применение для повышения эксплуатационных характеристик металлорежущего инструмента. В качестве материалов в основном используют карбиды и нитриды титана. Существенным недостатком метода является его низкая производительность: для получения покрытия толщиной 0,05 мм требуется

несколько часов. Из-за малой толщины такое покрытие практически невозможно обрабатывать механическими методами.

Гальванические методы (хромирование, никелирование, омеднение, латунирование, осталивание) обеспечивают получение покрытий толщиной до 0,3 мм. По данным японских исследователей А. Хасуи и О. Моригаки [141] с помощью гальванических методов удается получать покрытия до 1 мм толщиной, что достигается за счет увеличения продолжительности операции.

Наплавка в настоящее время является одним из самых эффективных способов получения покрытий. Для ее реализации производят расплавление материала покрытия и поверхностного слоя заготовки с созданием условий для их сплавления. В качестве источников тепловой энергии применяют [15, 16, 22, 92, 141, 143, 144 и др.] электрическую дугу, токи высокой частоты, лазерное излучение, плазму. Материалами для наплавки являются различные марки сталей, хромоникелевые и медные сплавы, карбиды вольфрама. Наплавка - это производительный процесс, обеспечивающий надежное соединение покрытия с основой. При этом получаются покрытия толщиной до нескольких миллиметров, что гарантирует достаточную величину припусков под последующую механическую обработку и эксплуатационный износ рабочей поверхности детали.

Электроискрового напекания заключается в переносе материала электрода на контактируемую поверхность в условиях высокотемпературного искрового разряда [141]. Для создания искровых разрядов электрод и заготовку периодически вводят в контакт друг с другом с последующим отрывом. Для этого может применяться магнитный вибратор. Данный метод чаще всего применяется для упрочнения штампов и пресс-форм. В качестве материала используют инструментальные и конструкционные стали. Процесс получения покрытия прост, однако его реализация требует разработки устройства, обеспечивающего заданную

траекторию движения электрода, что для пространственно-сложных поверхностей является проблематичной задачей.

Электродуговая металлизация покрытий относится к одной из разновидностей напыления. Сущность данного процесса заключается в возбуждении электрической дуги между двумя проволоками. Выделяющаяся при этом тепловая энергия производит расплавку металла, который потоком сжатого воздуха или какого-либо другого транспортного газа (например, азота) переносится на поверхность изделия. Данный метод нашел применение для получения покрытий из различных марок сталей и цветных металлов.

Плакирование позволяет получать покрытия различной толщины. Его сущность заключается в формировании слоя металла или сплава из проволоки на поверхности металлических деталей методами прессования, прокатки и т.п. Основным недостатком метода плакирования, является возможность нанесения покрытия только из материала, который хорошо подвергается пластической деформации (например, латунное покрытие на стальные детали).

Большие возможности открываются в этой области при использовании сварки взрывом. Например, плакирование взрывом позволяет получать двухслойную композицию из стали 22К и стали 08Х18Н10Т и толщиной 3.. .4 мм [130]. Однако, как указывают сами авторы, высокие технико-экономические показатели обеспечиваются только при изготовлении крупногабаритных заготовок (в промышленности плакированию подвергались листы толщиной 75-100мм для изготовления сосудов давления массой 100-250т).

Газотермическое напыление объединяет группу методов, к которым относятся газопламенный, газодуговой, плазменный и детонационный способы нанесения покрытий. Сущность процесса заключается в осаждении частиц порошка (или капель расплавленного металла) на подложку при ударном столкновении с ее поверхностью. В качестве источника энергии

используется скоростная высокотемпературная струя. Основными достоинствами газотермического напыления является [131]:

- исключение значительного нагрева поверхности изделия, на которое наносится покрытие;

- возможность получения покрытий широкой гаммы конструкционных материалов практически на любые материалы;

- получение покрытий значительной толщины (0,2...3 мм) и обеспечение как гарантированных припусков для окончательной механической обработки, так и эксплуатационных износов напыленных слоев;

- возможность нанесения многослойных покрытий из разнородных материалов;

- отсутствие ограничений по размерам и форме напыляемых заготовок;

- простота реализации операции нанесения покрытия;

- возможность применения для восстановления и ремонта изношенных деталей.

К недостаткам газотермических методов следует отнести низкую прочность соединения с подложкой и повышенную пористость покрытия. Однако последний фактор в ряде случаев является положительным, например, в парах трения машин и механизмов поры покрытия играют роль масляных карманов, удерживающих смазывающий материал и размещающих продукты износа. Кроме того, материал покрытия обладает меньшей прочностью по сравнению с материалом, полученным спеканием или переплавом.

Отмеченные недостатки не снижают практической значимости газотермических покрытий. Влияние ограничений по прочности их соединения с основой или другим слоем покрытия, а также снижение физико-механических свойств полученного материала учитывается при выборе области применения покрытия и назначением дополнительной термической обработки.

Ведущими факторами процессов газотермического напыления являются термический и кинетический [9]. Первый определяет температуру и запас теплоты, накопленные частицами наносимого материала, второй - их скорость и запас кинетической энергии. Именно, они определяют прочностные характеристики напыляемых покрытий при их эксплуатации.

У первых трех методов газотермического напыления (газопламенный, газодуговой, плазменный) доминирующим является термический, поскольку скорость частиц в этих случаях не превышает 350 м/с [77]. При этом прочностные характеристики покрытий растут от газодугового к плазменному напылению.

При детонационном напылении ведущим является кинетический фактор [9]. В сравнении с плазменным при детонационном напылении скорость частиц достигает 500...600 м/с. Действием данного фактора определяется высокий уровень прочности сцепления и плотности покрытия. В то же время накопленный опыт применения газотермических покрытий показывает, что их успешная эксплуатация не всегда требует высокой плотности покрытий. Особенно это относится к материалам триботехнического назначения [77], где оптимальная пористость лежит в пределах 8... 12%. Существенным недостатком детонационного напыления является так же повышенный уровень шума (до 140 дБ), требующий специальных помещений (боксов) для размещения установок.

Таким образом, наиболее универсальным и технологичным процессом газотермического нанесения покрытий является плазменное напыление. Поэтому в рамках данного исследования рассмотрены вопросы технологического обеспечения процессов изготовления деталей с плазменно-напыленными покрытиями.

Плазменно-напыленные покрытия на рабочих поверхностях деталей машин имеют высокие эксплуатационные показатели. Чаще всего долговечность изделия возрастает в несколько раз. Например, нанесение покрытия на основе феррооксидов на поршневые кольца двигателей

внутреннего сгорания обеспечивает снижение удельного износа рабочих поверхностей в 6 раз [11, 18].

Другим примером применения плазменного напыления является упрочнение пресс-форм, работающих в условиях износа и коррозии, при изготовлении керамики и пластмасс. Использование никелевых сплавов типа СНГН экономически эффективно при восстановлении изношенных рабочих поверхностей деталей. Например, восстановление шаровых пальцев и шаровых опор рулевой трапеции и подвески легковых автомобилей с использованием плазменно-нанесенного порошка ПГ-СР4 повышает долговечность деталей в 3-4 раза [34].

Процесс напыления деталей легко реализуется на базе промышленно выпускаемого оборудования. Например, для нанесения покрытия на наружную или внутреннюю цилиндрическую поверхности плазмотрон располагают на суппорте токарного станка, а заготовку в патроне передней бабки или центрах. Формирование покрытия осуществляется при перемещении пятна напыления по винтовой линии. При необходимости нанесения покрытия на плоские или пространственно- сложные поверхности могут быть использованы станки фрезерной группы.

Газотермическое покрытие [77] является своеобразным материалом, полученным в результате удара, деформации и чрезвычайно быстрой кристаллизации небольших частиц (10... 150 мкм) материала, напыляемого на подложку. Последовательно накладываясь, друг на друга, частицы образуют чешуйчатое, слоистое покрытие с анизотропией физических и механических свойств, неоднородное в структурном и химическом отношении. В результате послойного нанесения материала формируется поверхность с развитой топографией. Напыленный материал характеризуется прочностью его сцепления с основой, когезионной прочностью, плотностью, величиной внутренних остаточных напряжений и рядом других параметров .

Непосредственно после напыления детали, особенно работающие в узлах трения, без механической обработки использовать невозможно. Это

объясняется значительной разницей между требуемыми значениями показателей качества и сформированными в процессе нанесения покрытия. Для достижения высокой работоспособности износостойких слоев кроме получения соответствующих физико-механических свойств необходимо обеспечить, заданные условиями эксплуатации, параметры точности детали.

Величину геометрических параметров качества, таких как точность размеров и расстояний между поверхностями, относительных поворотов и отклонений формы, волнистость и шероховатость поверхностей, назначают исходя из условий работы детали в машине. Однако, у детали с покрытием имеется еще один параметр напрямую связанный с геометрией детали - это толщина остаточного слоя. Определение ее значения, удовлетворяющего требованиям эксплуатации, является ответственной задачей.

Таким образом, геометрические погрешности основы влияют на колебание толщины остаточного слоя покрытия. В результате может возникнуть ситуация, при которой толщина покрытияРт!п на этапе эксплуатации не обеспечит необходимого ресурса работы детали. Чтобы исключить подобные проблемы необходимо определить условия и связи, устанавливающие соотношения между толщиной остаточного слоя покрытия и точностью размера, формы, относительного положения поверхностей.

1.2. Материалы, применяемые для нанесения износостойких покрытий

Область применения покрытий определяется свойствами наносимых материалов. Для защиты от износа и восстановления рабочих поверхностей используются порошки на основе металлов (Мо), различных сплавов (ПГ-10Н-01, ПГ-СР, СНГН, ПГ-19М-01) оксидов (А12 Оэ), порошки тугоплавких и твердых сплавов, композиционные порошки (ВСНГН, ПГ-СР+Сг2СЗ). Большую группу составляют порошки системы М-Сг-В-Бь Они являются самофлюсующимися, так как в их составе имеется бор и кремний. При нанесении и последующем оплавлении формируется переходная зона,

представляющая собой сплав материала покрытия и основы, что обеспечивает более высокую прочность их сцепления, низкую пористость, высокую твердость.

На механические свойства сплавов ПС-№-Мо значительное влияние оказывает содержание никеля, молибдена, состав и размер зерна карбидной фазы, количество связанного углерода, структурные дефекты, их вид и величина. Оптимальное содержание никеля в сплавах системы ТлС-№-Мо составляет примерно 16 % [66].

Наплавка может выполняться металлическими штучными электродами, стальной наплавочной проволокой (лентой) и твердыми сплавами.

К литым твердым сплавам относится прутковый сормайт, поставляемый в виде стержней диаметром 6—7 мм и длиной 400—450 мм, содержащий 25 — 31% хрома, 3 — 5% никеля, 2,5 — 3,3% углерода, 2,8 — 3,5% кремния, до 1,5% марганца, до 0,07% серы и 0,008% фосфора, остальное — железо, а также другие сплавы. Литые твердые сплавы применяют для наплавки штампов, измерительного инструмента, деталей станков и механизмов, работающих в условиях интенсивного износа. Наплавку ведут ацетилено-кислородным пламенем, угольным электродом, а также вольфрамовым электродом в среде аргона.

К порошкообразным твердым сплавам относятся сталинит и сормайт. Порошкообразный сталинит содержит 24—26 % хрома, 6 — 8,5 % марганца, 7—10 % углерода, до 3% кремния, до 0,5% серы и фосфора, остальное — железо.

Уникальными свойствами обладают материалы на основе карбидов титана. Они имеют высокую температуру плавления, твердость, высокую стойкость к абразивному износу и др.

В настоящее время в основном используются два типа цементированных карбидов на основе титана (НС) карбиды с железной или стальной матрицей и карбид с матрицей N1 - Сг - Данные карбиды имеют низкую плотность, высокую стойкость к окислению и износостойкость.

Прочность твердых сплавов определяется прочностью карбидной составляющей, связующей фазы и прочностью сцепления между ними, причем перепад величин прочностных характеристик на границе карбид — связующая фаза должен быть по возможности минимальным.

В настоящее время происходит более широкое применение карбидов титана во многих отраслях. Это связано, прежде всего, с тем, что композиты на основе карбида титана практически не уступают вольфрамсодержащим твердым сплавам, но имеют гораздо меньшую стоимость. Карбид титана все шире применяется в составе полировочных паст и другого инструмента.

1.3 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС)

В основе работ по СВС лежат научные открытия советских ученых А.Г. Мержанова, В.М. Шкиро и И.П. Боровинской. Явление волновой локализации автотормозящихся твердофазных реакций", сделанном в 1967 году. Процесс возможен в системах с различным агрегатным состоянием смеси порошков и в гибридных системах: (твердое - газ, твердое - жидкость и др.), реакция имеет тепловую природу, а результатом является образование твердого продукта. [3, 20, 83-85, 89, 112, 126, 128]

Суть СВС заключается в локальном инициировании экзотермической смеси реагентов, в результате чего в смеси формируется самопроизвольно распространяющаяся тепловая волна, после прохождения, которой происходит синтез материалов производственного назначения. СВС представляет собой режим протекания сильной экзотермической реакции (реакции горения), в котором тепловыделение локализовано в слое и передается от слоя к слою путем теплопередачи.

К достоинствам СВС следует отнести:

- отсутствие затрат на электроэнергию для нагрева шихты до высоких температур (используется тепло, выделяемое химической реакцией);

- большая скорость процесса; возможность работать с большими количествами порошковой шихты одновременно.

- высокая химическая чистота синтезируемого продукта.

Главная задача исследований СВС - процесса является установление взаимосвязи между режимом протекания реакции и структурой конечного продукта, с целью возможности прогнозирования результатов синтеза и управления процессом. Методические основы использования микротермопар в процессах измерения температуры в гетерогенных системах разработаны А. А. Зениным с соавторами [119, 120]. С использованием указанного метода, авторам [89, 150] удалось исследовать закономерности процессов структуре и фазообразования в системе титан - углерод. Установлено, что в волне горения можно выделить четыре характерных зоны: зона прогрева, зона плавления и растекания, зона первичного структурообразования и зона вторичного структурообразования. В зоне прогрева структурных превращений не наблюдается. В зоне плавления появляются первые признаки химического взаимодействия, связанные с появлением первых порций титанового расплава. Образовавшийся расплав впитывается в углеродный материал, причем растекание титана по поверхности углеродных

-Г- 3

частиц в волне горения длится ~ 10-3-10 -2 с. Для таких интервалов характерен кинетический режим, при котором существенно сопротивление растеканию, сосредоточенное вблизи периметра смачивания. На этапе первичного структурообразования проникновение расплава может происходить как по границам между карбидными зернами, так и по границе карбид - углерод. Если объемное содержание расплава недостаточно велико, зарождающиеся карбидные кристаллы не могут отделиться от поверхности углеродного материала и сливаются в сплошной карбидный слой, который имеет поликристаллическую структуру. Если объем расплава велик, то сплошного карбидного слоя не образуется, либо он распадается. В зоне вторичного структурообразования происходит изменение состава и размеров первичных карбидных частиц. Образующийся в зоне горения продукт имеет

нестехиометрический состав и характеризуется значительным разбросом состава отдельных зерен. Средний состав карбидных зерен в зоне догорания устанавливается за время 0,1,-0,5 с, при этом сужается диапазон разброса концентрации углерода в отдельных зернах. Физико-химические процессы, протекающие в системе Тг-С при синтезе в режиме теплового взрыва, рассмотрены авторами [66]. Основная сложность реализации процесса теплового взрыва в указанной системе - высокая температура плавления титана, поэтому использование традиционных технологий взрыва порошковой смеси в муфельной печи затруднительно. В указанной работе авторы предлагают использовать электротепловой взрыв. Суть метода заключается в нагреве образца до воспламенения не за счет внешнего теплообмена, а за счет пропускания через него электрического тока.

В результате проведения эксперимента было выяснено следующее: В температурной области в интервале 2000 - 3000К ведущая стадия данной реакции протекает по нулевому порядку и является термически неактивированной. Было установлено, что интенсивное тепловыделение начинается сразу после плавления титана, следовательно, вероятнее всего, лимитирующая стадия процесса - растворение углерода. После плавления титана реакция протекает в жидкой фазе, но образовавшийся ранее по механизму реакционной диффузии карбид тормозит растворение графита в расплаве. Таким образом, скорость жидкофазной реакции зависит от того, до какой глубины успело пройти твердофазное взаимодействие.

В исследовании [20, 135] при изучении горения в системе 77+С, был обнаружен интересный эффект влияния электромагнитного поля на параметры горения. Мощность электромагнитного поля (ЭМП) варьировалась с помощью изменения анодного напряжения излучателя 0,т 7 кВ при частоте 44 , • 104 Гц. Смесь титана с графитом располагали на

с» Г ^ о

диэлектрическои подложке в виде слоя длинои 5 см, ширинои и толщинои по 1см. Воспламенение производили вольфрамовой спиралью после вывода анодного напряжения на постоянное значение. В экспериментах измеряли

температуру в волне горения 7и время горения t с помощью двух термопар, помещенных на расстояние/=3 см друг от друга. Скорость горения рассчитывали как u=lft. Полноту химического превращения рассчитывали по формуле е = {с~с)1с, где с и с - содержание свободного углерода в продукте горения и содержание углерода в свободной смеси; с определяли методами химического анализа.

В ряде работ рассматривались также аспекты проведения СВ - синтеза в механоактивированных системах. Механохимически могут быть синтезированы практически все основные группы СВС - соединений, в то же время структурные превращения в ходе синтеза рассмотрены лишь для небольшой группы систем и в основном эти исследования касаются механохимической активации (МА) твердых интерметаллидных растворов. В исследовании [40, 135] проведено сравнительное исследование динамики фазообразования и морфологических изменений в ходе МА интерметаллидов в бинарных системах Ni - AI, Ni - Ge и Cu-Sn. Рентгенографическое исследование динамики механохимического образования интерметаллидных соединений показало, что МА начинается примерно после 2,5 мин. активации. Установлено, что продукты МА в этой системе имеют сложную структуру. Уже через 30 с после начала процесса практически невозможно рассмотреть исходные частицы. В дальнейшем происходит массовое образование крупных слоистых композитов. Через 2 мин. композиты становятся плотными и приобретают пластинчатое строение. Дальнейшее увеличение времени МА приводит к резкому изменению морфологии продуктов. Через 3 мин. начинается разрушение агломератов, которые полностью исчезают после 5 мин. активации.

Теперь основную часть образцов составляют довольно плотные агломераты неправильной формы с размерами 2-10 мкм. Последующее увеличение времени активации приводит к росту доли мелкой фракции (~ 1 мкм), частицы приобретают более округлую форму.

В системе на первой стадии образуются слоистые композиты, которые при дальнейшей активации начинают разрыхляться и уменьшаться в размерах. В исследовании [39, 99-101] было проведено сравнительное исследование механохимического синтеза твердых растворов, как из порошков металлов, так и из смеси металла - растворителя с интерметаллидами того фазового состава, который формируется на промежуточной стадии МС. Электронно - микроскопические исследования показали, что через 30 с активации формируются агломераты с очень сложной, слоистой структурой. Частицы исходных компонентов уже не обнаруживаются. Максимальные размеры пластинчатых частиц достигают 1 - 2 мм (рис. 1.8, а). Внутренние части слоев состоят из плотноупакованных агломератов, многие из которых также имеют следы значительной пластической деформации. Увеличение времени активации практически не изменяет строения и морфологии этих композитов. Переход к твердым растворам приводит к более плотному, почти монолитному строению внутренних частей этих композитов (рис. 1.6, б).

Перспективным методом получения композиционных материалов является проведение СВС-реакций в металлических матрицах. [71-73] Преимущества синтеза в матрицах состоят в высокой дисперсности и равномерности распределения частиц, образующихся фаз в матрице, в общем случае недостижимые при использовании простого смешения ранее синтезированных соединений.

Авторами [39] разработан метод получения нанокомпозиционных материалов, сочетающий механическую активацию порошковых смесей и СВС в системе ПВ2 - Си.

Влияние предварительной механической активации проявляется в увеличении максимально возможного содержания меди в смесях, способных реагировать в СВС - режиме, уменьшении температуры горения и температуры инициирования реакции по сравнению с неактивированными смесями. Технологии синтеза композиционных материалов с использованием

механоактивации, значительно расширяют возможности процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Во - первых, в механоактивированных смесях температура инициирования волны горения значительно понижается. Во - вторых, при достаточно продолжительном процессе МА имеется возможность инициирования реакции в твердой фазе за счет формирования слоистых композитов. В третьих, - имеется возможность получения метастабильных твердых растворов, что является важной технологической задачей, причем этот процесс невозможно организовать в рамках традиционных технологий СВС.[40, 41, 85, 151, 152]

Если реакция осуществляется в пространстве, создаваемом структурой матрицы, то матрица играет роль реактора, ограничивающего реакционное пространство и оказывающего ориентирующее влияние [20, 126]. В этом случае реагенты располагаются в межслоевом пространстве, полостях, или каналах матрицы. Благодаря взаимодействию матрицы и реагентов изменяются скорости и механизмы химических реакций, размер и морфология образующихся продуктов. Подробно в [64, 137] исследованы системы с неорганическими матрицами - слоистыми двойными 1Л-А1 гидроксидами, содержащими в межслоевом пространстве комплексы металлов (N1, Со, Си) с органическими анионами-компленсонами. Введение металла-разбавителя в реакционную смесь снижает температуру, развивающуюся в процессе реакции, изменяя условия кристаллизация продукта [59, 113, 154]. Реакции в металлических матрицах имеют большое значение для материаловедения, поскольку непосредственно в результате их проведения можно получать композиционные материалы, содержащие дисперсные частицы, равномерно распределенные по объему [152, 156, 157].

Синтез соединения в металлической матрице приводит к более однородной структуре получаемого композитного продукта, в котором размер и морфологию частиц можно варьировать, изменяя содержание разбавителя [41, 50, 151-153]. Большое число экспериментальных работ доказывают перспективность синтеза упрочняющей фазы непосредственно в

присутствии металла [24, 136, 152-158]. Реакции в металлической матрице являются альтернативой традиционным методам синтеза композиционных материалов [24], включающим химическое смешивание и разложение смеси солей, водородное восстановление в растворах, химическое осаждение из растворов.

В большинстве случаев продуктами реакций в смесях порошков являются композиты, содержащие частицы микронных размеров [24, 25, 78 83, 85, 151-153]. При синтезе карбида титана и смешанного карбида (TiW) С в матрице железа нагревом в дуговой печи брикетов, приготовленных из смесей порошков титана и/или вольфрама, углерода и железа (средний размер порошков составлял 10 мкм), получали частицы размером 5-10 мкм. При достаточной экзотермичности реакции образования соединения взаимодействие может быть реализовано в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Продуктами СВС в матрицах являются частицы размером несколько микрон [113,152].

1.4. Выводы. Цель и задачи исследования

1. Детали машиностроения, а также детали технологического оснащения часто эксплуатируются в условиях экстремальных нагрузок и высоких температур. Применение защитных покрытий на рабочих поверхностях ответственных деталей является экономически оправданным, позволяет повысить надежность техники и сэкономить значительные ресурсы. Отсутствие единых требований и технологических рекомендаций по созданию заданных параметров поверхностного слоя и восстановлению деталей, требуют внедрения новых материалов и технологий их нанесения.

2. В настоящее время происходит более широкое применение карбидов титана во многих отраслях. Это связано, прежде всего, с тем, что композиты на основе карбида титана практически не уступают вольфрамсодержащим

твердым сплавам, но имеют гораздо меньшую стоимость. Карбид титана все шире применяется в составе полировочных паст и другого инструмента.

3. Процессом, обладающим значительным потенциалом в получении новых материалов, является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). В настоящее время указанным методом синтезировано свыше тысячи бинарных и многокомпонентных соединений. СВС характеризуется такой уникальной особенностью, как существование в течение протекания взаимодействия высокотемпературной твердо-жидкой среды, допускающей различные типы дополнительных внешних воздействий, посредством которых возможно регулирование структуры и свойств продуктов.

4. Одним из принципиально новых направлений в получении защитных покрытий нового поколения может являться использование предварительно механоактивированных композиционных материалов.

Цель работы - определить технологические возможности нанесения износостойких покрытий из композиционных СВС-механокомпозитов методами детонационно-газового напыления и электродуговой наплавки, исследовать структуру и свойства поученных покрытий. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить фазовый состав и структуру композиционных смесей после предварительной механоактивационной обработки порошковой смеси «сталь-титан-углерод», а также после проведения реакции высокотемпературного синтеза.

2. Исследовать структуру и фазовый состав композиционных покрытий, полученных способом детонационного напыления и электродуговой наплавки в зависимости от содержания TiC.

3. Провести исследование влияния состава композиционного материала и способа получения покрытий на его износостойкость.

4. Обосновать выбор наиболее эффективных составов композиционных покрытий для ЭДН и ДГН износостойких покрытий.

5. Разработать комплекс моделей для описания геометрических параметров поверхностей деталей с покрытиями и наплавкой на отдельных этапах их жизненного цикла.

6. Провести промышленную апробацию результатов исследований.

2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ

2.1 Подготовка порошков. Механоактивационная обработка реагентов порошковых смесей

При проведении экспериментальных исследований использовали оборудование, методики и программное обеспечение, разработанное в проблемной научно-исследовательской лаборатории СВС-материаловедения АлтГТУ.

Подготовка порошка и условия ее проведения во многом определяют свойства материала покрытия, прочность сцепления с основой (адгезия), равномерность слоя и прочность самого материала покрытия (когезия). Однако, природа связей между частицами и наличие факторов, которые способствуют образованию дефектов в покрытии, в значительной степени определяются химическим составом материала покрытия. Введение в состав порошка для напыления металла-пластификатора, обладающего большей по сравнению с неметаллической составляющей теплопроводностью и релаксацией напряжений уменьшает разницу в температурах между слоями покрытия и приводит к возможности напыления больших толщин материала на основу. В настоящее время особенности внутреннего строения механокомпозитов остаются во многом неизвестными.

В основе технологий получения механоактивированных порошковых смесей лежит метод механической активации с использованием планетарных шаровых мельниц. Кинетика процессов в твердом веществе длится не в течение всего времени его пребывания в измельчительном аппарате, а только в момент удара и еще некоторое время, в период релаксации поля напряжений, происходящей по различным каналам в зависимости от условий.

Механические напряжения, возникающие в момент удара, вызывают,

как впервые было отмечено академиком В.В. Болдыревым, возбуждение колебательных степеней свободы кристаллической решетки, релаксация которых может вызвать нарушения структуры. То есть, максимальная вероятность механического воздействия, наблюдается для скоростей, при которых кинетическая энергия удара, приходящаяся на один атом, близка к энергии квантов колебаний решетки. Известно, что в процессе интенсивной механической обработки наступает момент, когда разрушение прекращается, а процесс изменения внутренних (структурных и термодинамических) характеристик может продолжаться. Энергия ударного воздействия тратится как на нагрев, так и на образование в материале дефектов. А поскольку эффективность механической активации определяется созданием условий, благоприятствующих аккумуляции энергии в виде структурных нарушений, то такими условиями могут являться многократность воздействий ударных нагрузок.

Схема планетарной шаровой мельницы АГО-2, использованная для обработки смеси приведена на рисунке 2.1. В состав конструкции мельницы входят (рис. 2.1.а): цилиндрический корпус 1, барабаны 2 для размола с помещенными в них стальными шарами, центрифуга 3 и емкость для размола 4 со стальными шарами. Центрифуга 3 вращается с помощью электромотора. Изменение ее частоты вращения обеспечивает частотный преобразователь.

а) б)

Рисунок 2.1.-Планетарная шаровая мельница АГО-2: а) схема; б) общий вид

Основные номинальные параметры работы мельницы приведены ниже. Ускорение, ед^ - 20, 40, 60; Объем барабанов, смЗ - 160; Диаметр шаров, мм - 8; Масса шаров, г - 200; Масса образца, г - 10; Режим работы - непрерывный.

Ускорение рассчитано в точке внутренней поверхности барабана, наиболее близкой к оси вращения. Основным требованием к процессу механической активации при подготовке шихты для последующего использования в процессах СВС является получение высокодефектной структуры исходных компонентов. Исходной элементарной структурой для СВ-синтеза шихты должен являться механокомпозит, состоящий из наноструктурированных исходных компонентов. Наличие механосинтеза может привести к замедлению процессов высокотемпературного синтеза и к нарушению возможности управления процессом получения композиционных материалов. Управляющими параметрами могут являться как время механоактивации, так и энергонапряженность мельницы, которая определяется центростремительным ускорением при вращении барабанов.

Технологии механоактивационной обработки включают ряд этапов, приведены ниже.

1. Взвесить исходные порошки и шары для последующей механической активации. Засыпать порошковую смесь и шары в барабаны (рис. 2.2).

2. Закрыть барабаны герметичной крышкой и откачать воздух до давления 0,1 атм., а затем закачать аргон до атмосферного давления.

3. Вставить барабаны в пазы центрифуги (рис. 2.1).

4. Закрыть систему крышкой со шлангом для водяного охлаждения.

5. Включить систему водяного охлаждения.

6. Произвести запуск электромотора с установленной частотой

вращения ротора (рис. 23.).

7. После установленного времени работы мельницы отключить систему и охладить барабаны до комнатной температуры.

8. Извлечь барабаны из центрифуги.

9. Извлечь порошки из барабанов и подготовить полученные материалы для рентгенофазного анализа.

Рисунок 2.2. - Герметичный барабан и шары для обработки порошковой смеси

Рисунок 2.3. - Система запуска электромотора АГО-2 с частотным преобразователем

Для изготовления шихты использовались следующие порошковые материалы:

-порошок титана марки ПМТ (дисперсный состав 63-1 ООмкм); -порошок углерода марки ПМ-15 (дисперсный состав 10-50 мкм); -порошок наплавочный ПР-Н70х17С4Р4-3 (дисперсный состав 631 ООмкм).

Предварительная сушка порошков производилась при температуре 70°С в сушильном шкафу марки СНОЛ 3,5.3,5.3,5/3,5-И1 .Время сушки 12

часов.

Затем подготавливали смесь состава Ti+C и после этого добавляли инертный порошок марки ПР-Н70х17С4Р4-3 по массе в процентном соотношении. Полученную смесь засыпали в барабаны планетарно-шаровой мельницы АГО-2. Время механоактивации варьировалось от 2 до 20 минут. Перед синтезом активированную смесь подвергали термической обработке в муфельной печи СНОЛ-1.62.5.1/11-43 при температуре 160°С в течении 4 часов. После механоактивации продукт анализировался на содержание

примесей, загрязнений и наличие соединений.

2.2 Высокотемпературный синтез механоактивированных порошковых смесей

При проведении СВС в режиме фронтального горения использовалась кварцевая трубка с внутренним диаметром 20мм и высотой 150 мм (рис. 2.4.). Для контроля скорости фронта горения СВС процесса и его температуры в трубке имеются 2 отверстия диаметром 1мм, через которые в реагирующие компоненты шихты помещаются 2 термопары, находящиеся на расстоянии

30мм друг от друга.

Для сбора и обработки данных использовался ПК IBM 10 с

многоканальной платой аналого-цифрового преобразования ЛА 1,5 PCI, к которой подключались термопары 5 (рис. 2.4.). Технические характеристики

аналого-цифрового преобразователя представлены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Технические характеристики АЦП (аналого-цифрового преобразователя)

Шина интерфейса с ПЭВМ PCI

Потребляемая мощность +5В, 9 5 Ом А

Габариты 195x110 мм

АНАЛОГОВЫЙ ВХОД

Количество аналоговых входов 32 однополюсных, 16 дифференциальных

Входное сопротивление (импеданс) Не менее 100 МОм

Тип АЦП Последовательного приближения

Количество бит в выходном регистре АЦП 12

Максимальная частота выборок 500 кГц

Время преобразования 2 мкс

Диапазоны входного сигнала ± 10В -± 0,05В

Память на плате FIFO 2048 слов

Защита по напряжению ± 15В

ЦИФРОВОЙ ПОРТ

Количество линий 8 выв и 8 вв (с защелкой)

Уровни и пороговые значения ТТЛ совм

Контроль, отображение и запись данных на ПК IBM 10 производились специализированной программой «Регистратор аналогового сигнала.

Рисунок 2.4. - Схема установки для проведения СВС в режиме фронтального горения

При исследовании динамических процессов, для определения постоянной времени, использовалась стандартная методика регулярного режима [41]. В соответствии с этим, спай термопары погружался в исследуемую порошковую среду, нагретую до определенной температуры. Определенная, по переходным характеристикам, постоянная времени

составляла 0,03с.

Высокотемпературный синтез проводили во фронтальном режиме горения. Инициирование реакции производили нагретой электрической спиралью. Фотография процесса синтеза представлена на рис. 2.5.

Рисунок 2.5 - Процесс синтеза. 1 - кварцевая колба с реагентами, 2 -штатив, 3 - основание, 4 - зажим термопары, 5 - провода термопар, 6 -системный блок IBM-PC с платой сбора и обработки данных J1A-1,5PCI

На рис. 2.6 представлены фотографии основных этапов прохождения СВС в системе Ti+C+xNiCr. На 1-ой фотографии - процесс поджига порошковой смеси вольфрамовой спиралью. На 2-ой фотографии - движение фронта горения. На 3-ей фотографии фронт горения прошел по всей длине кварцевой трубки и остановился. На 4-ой фотографии - остываниие прореагировавших компонентов шихты. Для уверенного поджига компонентов шихты над ней находится порошок чистого титана. При его горении выделяется энергия необходимая для инициализации процесса СВС в шихте.

Использование двух термопар позволяет регистрировать не только температуру фронта горения, но и измерять с помощью простых расчетов скорость фронта. Для этого используется формула v = S/t, где S-расстояние между термопарами, t-время за которое фронт горения проходит от верхней

термопары до нижней.

Температура синтеза смеси TI+C+30%NiCr, например составляет значение 1600°С, время прохождения фронта волны горения от верхней термопары до нижней составляет 14с, что соответствует скорости фронта горения 2,1 мм/с.

Рисунок 2.6. - Последовательность прохождения СВС. 1-пождиг смеси. 2-горение смеси. 3- остановка движения фронта горения. 4-остывание смеси

2.3 Нанесение покрытий

При исследовании покрытий из порошков механоактивированных СВ С-композитов покрытия наносили методом детонационно-газового

напыления и дуговой наплавки.

Детонационное напыление относится к числу методов использующих дискретные источники энергии и характеризуется частотой циклов напыления.

В настоящее время созданы и используются в промышленности детонационные установки различного типа. Их конструктивные различия обуславливаются, в основном, спецификой применения детонационных установок для нанесения, как различных видов напыляемого материала, так и попытками получения более высоких параметров технологического процесса. В установке «Катунь М» используют в качестве конфигурации ствольной части конический канал с углом раскрытия (рис. 2.7.). Результатом применения конического канала, стало уменьшение габаритных размеров

ствольной части установки до 600 мм, при сохранении адгезонных и

когезионных характеристиках покрытия.

Установка детонационного напыления «Катунь М» предназначена для нанесения покрытий из порошковых материалов на рабочие поверхности различных изделий с целью придания им качественно новых свойств по

сравнению с исходным материалом.

Установка работает в импульсном режиме согласно циклограмме задаваемой при помощи цифрового блока управления. Длительность одного цикла составляет 0,25 с, т.е. количество выстрелов равно 4 выстрела/с. В качестве рабочих газов используется пропан - бутан - кислородная смесь. Основные характеристики установки:

- средняя частота выстрелов 4-10 Гц;

- расход рабочих газов, не более: пропан - бутановая смесь 2 - 3,5 м /ч,

- кислород 10-12 м3/ч, сжатый воздух 10 - 15 м /ч;

- расход воды - 0,25 м /ч;

- потребляемая мощность - 300 Вт;

- производительность - 0,2 - 0,5 м2/ч покрытия толщиной 0,3 мм.;

- температура газового потока 1000 - 265 0°С;

- размер частиц напыляемых порошков 10-120 мкм. Соотношение объемных расходов пропан - кислород соответствовало

стехиометрическому соотношению для реагирующих газов (3,17:1). Дистанция напыления - расстояние от среза ствола до поверхности основы,

составляла 10 см.

Глубина загрузки порошка (расстояние от дозатора до поверхности основы) составляла 25см. Установленная скважность импульсов (временной промежуток между импульсами) - 0,25 с. В дальнейшем эти параметры

оставались неизменными.

Детонационно-газовая установка «Катунь М» (рис. 2.7.) состоит из следующих основных узлов; напылительный блок, состоящий из ствола (ударной трубы) и форкамеры; система подвода газов; дозатор; система

зажигания (воспламенитель горючей смеси); система охлаждения ствола и других нагреваемых элементов конструкции установки; блок управления.

Управляющим ядром всей установки ДГН является блок управления. Это многофункциональное устройство обеспечивает функции, которые можно разделить на следующие группы:

Контрольные функции:

1. Контроль обратного удара (в случае возникновения обратного удара перекрываются газовые магистрали, и выключается вся установка);

2. Контроль циклограммы;

3. Контроль подачи воздуха, кислорода, охлаждающей жидкости;

4. Контроль закрытия двери бокса напыления.

а)

1 - ресивер; 2 - кислород; 3 - пропан; 4 - система газораспределения; 5 - блок управления; 6 - инжекционный смеситель; 7 - блок электронного зажигания; 8 - свеча зажигания; 9 - дозатор; 10 - ствол; 11 - отверстия для установки дозатора; 12 - манипулятор; 13 - газодисперсный поток; 14 -подложка; 15 - форкамера

41 ' ■ '"V 1 ШшРщШРШяГ ш дозатор

Заключение диссертации по теме «Сварка, родственные процессы и технологии», Татаркин, Максим Евгеньевич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выявлено, что в результате механоактивационной обработки порошковой смеси состава Т1+С+Х % Ме, проведения реакции СВС, получения композита сосмешиванием компонентов в планетарной шаровой мельнице АГО-2 и доведением содержания металлической матрицы в смеси до значений 40 - 60 масс.% возможно получение износостойких детонационных покрытий на детали технологического оборудования. Данные покрытия при испытании на износ в условиях сухого трения по методике вал - колодка при различных скоростях и нагрузках имеют явно выраженную зависимость по содержанию металлической матрицы. Для 2040% масс, содержания металлической матрицы в покрытии весовой износ имеет значение порядка 0,000012-0,000017 г/Н, для 60% содержания -0,000038 г/Н. Сравнительные испытания на износ напыленных СВС-материалов с конструкционной сталью 40Х, прошедшей термическую обработку (закалка-отпуск) показали, что износ образцов с покрытием (для содержания 20-40%)во всем диапазоне скоростей и нагрузок примерно в 8 раз меньше.

2. Определено, что для обеспечения технологического процесса электродуговой наплавки износостойкого покрытия содержание металлической матрицы в порошковой смеси для СВС-композита должно быть в пределах 60 - 90 масс.%. Зависимость износостойкости от содержания металлической матрицы в порошковом СВС-композите имеет такой же качественный характер, как и в случае с износостойким детонационным покрытием. При содержании металлической матрицы в пределах 50-70% масс, покрытия в условиях трения о нежестко закрепленные абразивные частицы имеют весовой износ порядка 0,01-0,015 г/Н, а с увеличением содержания матрицы до 80% износ увеличивается до 0,023 г/Н. Сравнительные испытания на износ наплавленных из СВСкомпозитов покрытий и поверхности из нормализованной стали 45 показали л увеличение износостоикости композиционного материала почти в 3 раза.

3. Показано, что если в детонационных покрытиях из СВС-композитов наблюдается в общем виде наследование морфологии, структуры и состава исходного материала механокомпозита, то в дуговой наплавке в структуре покрытия формируются карбидные частицы различной стехиометрии ТлС в объеме металлической матрицы. Распределение карбидной фазы и микроструктура наплавленного покрытия из порошков СВС-механокомпозитов состава ТлС+Ме для случаев использования Р6М5 и ПР-Н70Х17С4Р4-3- различна. В наплавленном металле покрытий из порошков типа Т1С+Р6М5 присутствуют мелкие карбиды титана кубической формы и цепочки карбидов по границам зерен матрицы. В структуре наплавленных образцов, полученных из порошков СВС-мехакомпозитов на основе смеси ТлС+ПР-Н70Х17С4Р4-3 преобладают карбидные включения нестехиометрического состава типа: Тл2С, Т13С2 и Т16С5 с кубической и ромбической симметрией.Значения микротвердости в покрытиях превышают показатели в основном металле в 1,5-2 раза, пиковые значения микротвердости составляют 600 НУ.

4. Наибольшая износостойкость достигается при наплавке покрытия из порошков механоактивированных СВС-композитов состава ГПС+ПР-Н70Х17С4Р4-3 (X % масс.) с меньшей степенью разбавления металлом матрицы.

5. Предложенные модели для описания геометрических параметров поверхностей на отдельных этапах жизненного цикла деталей с покрытиями и наплавкой имеют открытую структуру и позволяют прогнозировать не только средние значения и разброс параметров, но и получать гистограммы их распределений для оценки вероятности появления брака при изготовлении и восстановлении деталей.

6. Предлагаемая технология получения порошков для напыления и наплавки износостойких покрытий на рабочие поверхности деталей машин с использованием механоактивационной обработки и высокотемпературного синтеза окупается за 2,8 года без учета рисков и 3,93 года с учетом рисков на рынке при комплексной реализации проекта большой группы деталей сельскохозяйственной техники. Наплавка лап экспериментальными электродами позволила повысить их износостойкость при эксплуатации более чем в 2 раза.

7. Установлено, что основная роль металлической матрицы в СВС-композитах при различных методах нанесения износостойких покрытий сводится к возможности регулирования свойств покрытия степенью ее содержания в составе композита. Методом электродуговой наплавки с помощью специально разработанного порошкового электрода состава: Т1С+80% масс.ПР-Н70Х17С4Р4-3 произведена наплавка опытной партии стрельчатых лап сельскохозяйственной сеялки. Проведенные натурные испытания лап показали увеличение срока эксплуатации деталей в 3 раза.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Татаркин, Максим Евгеньевич, 2012 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Агеев В.А., Зотова О.Н. Применение газотермических покрытий в прессовом оборудовании //Сварочное производство. - 1990. -№3.- С.ЗО.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1971.-283 с.

3. Амосов AJI., Боровинская ИЛ., Мержанов AT., Сычев А.Е. Приемы регулирования дисперсной структуры СВС-порошков: От монокристальных зерен до наноразмерных частиц // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. — 2006. — №5. _с. 9—22.

4. Андриевский P.A., Лапин А.Г., Рамышевский Г.А. Прочность тугоплавких соединений. М.: Металлургия, 1974. 232 с.

5. Анельчик Д.Е.; Усов A.B. Исследование причин трещнообразования при шлифовании деталей с покрытиями// Изв. вузов.- М.: Машиностроение. -1987.-№11.-С. 134- 139.

6. Анисимов М.И., Мельнико Н.В. Структура покрытия на основе окислов и карбидов// Порошковая металлургия и композиционные материалы: материалы краткосрочного семинара. - Л.: 1985. - С. 46-48.

7. Антошин Е.В. Газотермическое напыление покрытий. М.: Машиностроение, 1974.- 97 с.

8. Астахов Е.А. Научно-технологические основы управления свойствами детонационных покрытий. / Автореф. дис. ...докт.техн. наук. -Киев.-2005.-35 с.

9. Барвинок В. А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. М.: Машиностроение, 1990, 384 с.

Ю.Бартенев С.С. Распределение пор по размерам и проницаемость окисных покрытий// Порошковая металлургия. - 1977. - №11. - С. 98-101.

П.Бартенев С.С., Федько Ю.П., Григоров А.И. Детонационные покрытия в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1982. - 215 с.

12. Белоцерковский М.А. Оборудование для активированного напыления защитных износостойких покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2005. - №3. - 45-48 с.

13. Белоцерковский М.А., Сахнович В.Т. Активация процесса газоплазменного напыления воздушными струями// Сварочное производство.- 1992.- №3. - С.7-8.

14. Бернштейн Д.Б. Абразивное изнашивание лемешного лезвия и работоспособность плуга Текст. / Д.Б. Бернштейн // Тракторы и с.-х. машины. -2002.-№6.-С. 39-42.

15. Бойко Н.И. Механическая обработка деталей в процессе их наплавки // Вестник машиностроения.- 1987.- №5.-С.54-58.

16. Бойков Н.И. Шлифование наплавленных деталей// Вестник машиностроения. - 1990.-№3. -С. 44-47.

17. Болдырев В.В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ.- Новосибирск, Наука, Сибирское отделение, 1983.

18. Борисов Ю.С., Борисов A.JI. Плазменные порошковые покрытия. -Киев: Техшка, - 1986.- 223 с.

19. Борисова А.Л., Клименко B.C., Спадик В.Г. Исследование условий формирования покрытия из окиси алюминия при детонационном напылении// Защитные покрытия на металлах. - 1979. - Выс. 13. - С. 17-20.

20. Боровинская ИЛ. Концепция развития самораспространяющегося высокотемпературного синтеза как области научно-технического прогресса. — Черноголовка: Территория, 2003. — С. 178.

21. Вадченко СТ., Пономарев В.И., Сычев А.Е. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез пористых материалов на основе Ti — Si — A1 — С // ФГВ. —2006. — Т. 42, № 2. — С. 53—60.

22. Васильев Н.Г., Галиев И.И., Васильева Т.Н.. Выбор толщины наплавляемого слоя с учетом взаимосвязей операции технологического процесса// Сварочное производство. - 1997.- №3.- С.14-16.

23. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Колокольников М.Г. Абразивное изнашивание. М.: Машиностроение, 1990.- 224 с.

24. Витязь JI.A., Ловшенко Ф.Г., Ловшенко Г.Ф.. Механическилегированные сплавы на основе алюминия и меди. - Мн., Беларускаянаука.-1998.-351 с.

25. Витязь П.А., Талако Т.Л., Беляев A.B., Лецко А.И., Окатова Г.П., Забавский В.М. Модифицирование структуры СВС порошков нанодобавками // Тез. I Всерос. конф. по наноматериалам «НАНО 2004» (Москва, 16—17 декабря 2004 г.). — М., 2004. — С. 13.

26. Власов В.М. Работоспособность упрочненных трущихся поверхностей. - М.: Машиностроение, 1987. - 304 с.

27. Влияние параметров режима металлизации на структурные характеристики алюминиевого подслоя металлизационно - полимерных покрытий/ В.Н. Калуцкий, В.Г. Шигорин, Л.В. Ломова, Н.И. Лебединская //. Сварочное производство. - 1990.- №6. - С. 12-13.

28. Влияние точения на состояние и износостойкость наплавленного поверхностного слоя/ Э.В.Рыжов, В.В.Запорожец, В.В.Варюхно, С.А.Клименко, В.В.Шорин / Сверхтвердые материалы. - 1989.-№5.-51-56.

29. Влияние условий формирования на физико-механические свойства детонационных покрытий из А1203/ В.К. Федоренко, Р.К. Иващенко, В.В. Ремесло, Н.П. Москаленко// Порошковая металлургия. - 1985. - №9. С. 3945.

30. Воловик ЕЛ. Справочник по восстановлению деталей Текст.: справочное издание / ЕЛ. Воловик. М.: Колос, 1981. - 351 с.

31. Восстановление деталей машин дифференциальными покрытиями дискретной структуры/Ляшенко Б.А., Розенберг O.A., Ермолаев В.В., Мирненко В.И. // Тяжелое машиностроение. - 2001.-№2.- С.21-23.

32. Восстановление деталей машин: Справочник Текст. / Ф.И. Пантеле-енко, В.П.Лялякин, В.П.Иванов, В.М.Константинов; под ред. В.П.Иванова. -М.: Машиностроение, 2003. 672 с.

33. Восстановление деталей методом активированной дуговой металлизации/ Ю.С.Коробов, В.М.Изоитко, А.С.Прядко, В.Л.Луканин// Автомобильная промышленность. - 2000.- №3.-С.23-24.

34. Восстановление некоторых деталей рулевой трапеции и подвески легковых автомобилей изотермическим напылением/ Н.Т.Жердицкий, В.В.Долголетенко, Н.П.Додлозный, А.Х.Бабалыхов// Порошковая металлургия: Материал науч.-техн. конф.-Свердловск.- 1989.- С.85-86.

35. Газотермические покрытия из порошковых материалов/ Ю.С.Борисов, Ю.А. Харламов, СЛ. Сидоренко, E.H. Ардатовская - Киев: Наук, думка. - 1986.- 544 с.

36. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст.: учеб. для вузов / В.Е. Гмурман. М. Высш. шк., 2003. - 479 с.

37. Гордеева JI.T., Гетговд К.Н., Красовский А.И. Влияние технологических параметров на свойства детонационных покрытий. .- М.: Высш. шк., 1987.- 96 с.

38. ГОСТ 17367-71. Металлы. Метод испытания на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы.

39. Григорьева Т.Ф., Баринова А.П., Корчагин М.А., Болдырев В.В. Роль промежуточных интерметаллидов в механохимическом синтезе первичных твердых растворов // Химия в интересах устойчивого развития, 1999, №7, с.505 - 509.

40. Григорьева Т.Ф., Корчагин М.А., Баринова А.П., Ляхов Н.З. Фазовые и морфологические превращения при механохимическом синтезе интерметаллидов // Химия в интересах устойчивого развития, 2000, №8, с.685 -691.

41. Григорьева Т.Ф., Корчагин М.А., БариноваА.П., ЛяховН.З. Влияние механохимической активации на концентрационные границы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Докл. РАН. — 1999. — Т. 369, №3. —С. 345—347.

42. Грищенко В.А., Цаплев В.П., Немченко Ю.М. Восстановление деталей при ремонте и обслуживании технологического оборудования. -Тольятти: Фил. НИИН автопрома.- 1980.-64с.

43. Гудков A.A. Методы измерения твердости металлов и сплавов Текст. / A.A. Гудков, Ю.И. Славский. М.: Металлургия, 1982. - 166 с.

44. Гуляев П.Ю., Евстигнеев В.В., Яковлев В.И., Полторыхин М.В., Шарлаев Е.В. Способ определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва // Патент РФ № 2193781, на изобретение по заявке № 2000125631/28, приоритет от 11.10.00.

45. Гуревич JI.M., Букин В.И. Структура покрытий из никель-хромового сплава, полученных с помощью ударных волн// Сварочное производство. -1997.- №4. - С.24-26.

46. Данильченко Б.В., Шимановсий В.П. и др./ Наплавка быстроизнашивающихся деталей самозащитными порошковыми лентами //Автоматическая сварка. №5.1989. с.38-41.

47. Детонационно-газовая установка (ДГУ) «Днепр-3». —- Рек ламное издание.— К.: Наук. Думка, 1988.

48. Допуски и посадки: Справочник: В 2-х ч. 4.1 /Под ред. В.Д.Мягкова.-JL: Машиностроение, 1978.- 544с.

49. Дорисов Ю.С. Порошки для газотермического напыления покрытий. —К.:Общ-во «Знание», УССР, 1984. —28 с.

50. Дружинин Л.К., Кудинов В.В. Получение покрытий высокотемпературным распылением// Получение покрытий высокотемпературным распылением. - М. 1973. - С. 7-59.

51. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Расчет допусков размеров,- М.: Машиностроение, 1981.- 189с.

52. Дунин - Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. - М.: Машиностроение, 1978.- 232с.

53. Жевченко Ю.Ю. Газотермическое упрочнение рабочих поверхностей трения деталей. Особенности техники и технологии// Автомобильная промышленность. - 1994.-№5.-С.24-25.

54. Жевченко Ю.Ю. Методы газотермического упрочнения// Автомобильная промышленность.- 1994.- №7.- С.30-31.

55. Износ покрытий из композиционных керамических материалов, нанесенных газодетонационным способом/ А.А.Ситников, М.Е.Татаркин, Д.М.Скаков // Проблемы повышения эффективности металообработки в промышленности на современном этапе. Материалы 8-й Всероссийской научно-практической конференции. - Новосибирск. - 2010. С. 52-53.

56. Ильющенко А.Ф., Манайло Е.Д., Толстяк Э.Н. Перспективы развития газопламенного напыления высококачественных покрытий// Тяжелое машиностроение.-2000.-№2.-С. 14-17.

57. Имитационное моделирование формирования микрорельефа поверхности при абразивной обработке основы под нанесение покрытий/ С.Л.Леонов, А.А.Ситников, А.М.Марков, М.Е.Татаркин// Инновации в машиностроении: материалы 1-ой международной научно-практической конференции. -Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010 , с. 67-69.

58. Инженерия поверхности деталей / Колл. авт.; под ред. А.Г. Суслова. М.: Машиностроение. 2008. - 320 е.: ил.

59. Итин В.И., Монасевич Т.В., Братчиков А.Д. Влияние механоактивации на закономерности самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в системе титан — никель // ФГВ. — 1997. — №5. —С. 48—51,

60. Калашников A.B. Применение карбида бора в газотермических покрытиях//Сварочное производство. - 1997,- №6.- С.29-31.

61. Карпунин М.Г., Любинецкий Я.Г.,Майданчик Б.И. Жизненный цикл и эффективность машин. - М.: Машиностроение, 1989. - 312с.

62. Кашицын Л.П. Способы и устройства для нанесения покрытий из металлических порошков7/ Порошковая металлургия.- 1980.- №4.- С.88-94.

63. Кипарисов, С. С. Карбиды титана. Получение, свойства, применение/ С. С. Кипарисов, Ю. В. Левинский, А. П. Петров.- Москва: Металлургия, 1987,216 с.

64. Кирдяшкин А.И., Китлер В.Д., Саламатов ВТ., Юсупов P.A. Особенности структурной динамики высокотемпературных металлотермических процессов на примере системы FeO —AI — А1203 // Там же. — 2008. — Т. 44, № 1. — С. 80—84.

65. Клименко B.C., Астахов Е.А., Зверев А.И. Исследование процессов, происходящих в материалах детонационно-на-пыленных покрытий /В кн. Антикоррозионные покрытия //Труды 10-го Всесоюзного совещания по жаростойким покрытиям. —Л.: Наука, 1983. —С. 87.

66. Князик В.А., Мержанов А.Г., Соломонов В.Б, Штейнберг A.C. Макрокинетика высокотемпературного взаимодействия титана с углеродом в условиях электротеплового взрыва // Физ.гор. и взрыва, 1985, т.21, с.69 - 73.

67. Кобяков В.П., Беликова А.Ф. Макро- и микроскопические аспекты формирования продуктов в дисперсной системе Fe203/Ti02/Al, горящей в режиме СВС // ФГВ. — 2006. — Т. 42, № 3. — С. 79—88.

68. Кобяков В.П., Ковалев Д.Ю. Исследование фазового состава продуктов горения термтных смесей, модифицированных оксидом титана // Там же. — 2007. — Т. 43, № 6. — С. 61—68.

69. Коротков В.А., Трошин О.В., Евдокимов A.A. Влияние сварочных напряжений на искривление наплавленных деталей при обточке/ЛГяжелое машиностроение. - 2000.- №11.-С.32-37.

70. Коррозионная стойкость и газообразивный износ плазменных покрытий/ Гольник В.Ф, Гайдаренко А.Л., Ипатова З.Г., Высоцкий Ю.К.//Автоматическая сварка - 1992.- N3.- С.45-47.

71. Корчагин М.А., Григорьева Т. Ф., БариноваА.П., Ляхов Н.З. Твердофазный режим самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Докл. РАН. —2000. —Т. 372, № 1. — С. 40—39.

72. Корчагин М.А., Григорьева Т. Ф., Бохонов Б.Б., Шарафутдинов М.Р., Баринова А.П., Ляхов Н.З. Твердофазный режим горения в механоактивированных СВС-системах. I. Влияние продолжительности механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения//ФГВ. — 2003,— Т. 39, №1. —С. 51—59.

73. Корчагин М.А., Григорьева Т. Ф., Бохонов Б.Б., Шарафутдинов М.Р., Баринова А.П., Ляхов Н.З. Твердофазный режим горения в механоактивированных СВС-системах. II. Влияние режимов механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения // Там же. — С. 60—68.

74. Кот В.А. Газотермические покрытия с подслоем из легкоплавких металлов// Порошковая металлургия. - 1989.- №2.- С.23-25.

75. Крагельский И.В. Трение и износ,- М.: Машиностроение, 1968.- 480

с.

76. Кречмар Э. Напыление металлов, керамики и пластмасс: Пер. с немецкого.-М.: Машиностроение, 1966.-423 с.

77. Кудинов В.В. Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. - М.: Машиностроение. - 1981.- 192 с.

78. Кулагин С.П. Шлифование напыленных керамических покрытий эластичным алмазным инструментом.- В кн.: Отделочно-чистовые методы обработки и инструменты автоматизированных производств. Межвуз. сб. / Алтайский политехи, ин-т.- Барнаул, 1991.- С.56-58.

79. Кулагин С.П., Леонов С.Л. Моделирование формирования микрорельефа напыленных покрытий при шлифовании.- В кн.: Отделочно-чистовые методы обработки и инструменты автоматизированных производств: Межвуз. сб.-Барнаул, 1989.-С.98-103.

80. Кулагин С.П., Леонов С.Л., Татаркин Е.Ю. Финишная обработка шкивов клиноременных передач / Процессы и оборудование абразивно-алмазной обработки: Межвуз. сб. науч. тр.- 1987.- Вып. 10.- С.36-40.

81. Кусков Ю.М. Электрошлаковая наплавка /Под ред. А.Ф.Пименова.-М.ЮОО «Наука и технологии».-2001.-180 с.

82. Лазаренко Г.П. Прогнозирование условий напыления газотермических покрытий с заданной толщиной и волнистостью// Изд. вузов. - 1983. - №7. -С. 102-109

83. Левашов А.Е., Рогачев А.С, Юхвид В.К, Боровинская И.П. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. — М.: БИНОМ, 1999. — 176 с.

84. Левашов Е.А., Малочкин О.В., Кудряшов А.Е., Глухое С.А., Свиридова ТА., Гамм ел Ф., Зухентрунг Р. Особенности влияния нанокристаллических порошков на процессы горения и формирование состава, структуры и свойств сплава СТИМ-ЗБ // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. — 2001. — № 1. — С. 53—59.

85. Левашов Е.А., Малочкин О.В., Кудряшов А.Е., Глухое С.А., Свиридова Т.А. Исследование влияния нанокристаллических порошков на процессы горения и формирование состава, структуры и свойств сплава системы Ti — AI — В // Цветные металлы. — 2002. — № 3. — С. 60—65.

86. Лившиц М.И., Христенко С.Ф., Корнев А.Д. Обеспечение стабильности детонационно-газового нанесения покрытий.— Авиационная промышленность. —1981.— №4.—С. 58.

87. Ляхов Н.З., Талако Т.Л., Григорьева Т.Ф. Влияние механоактивации на процессы фазо- и структурообразования при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе. —Новосибирск: Параллель, 2008. —168 с.

88. Малкин B.C., Петросов В.В., Гончаров B.C. Новый способ подготовки поверхности под покрытие// Машиностроитель.- 1991.-№12.-С.23.

89. Мержанов А.Г., Рогачев A.C., Мукасьян A.C., Хусид Б.М. Макрокинетика структурных превращений при безгазовом горении смесей порошков титана и углерода // Физ.гор. и взрыва, 1990, т.26, №1, с. 104 - 114.

90. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов: Метод, указания: РДМУ 109 - 77.: Изд - во стандартов, 1978. - 24 с.

91. Михальченков A.M. Изменение геометрических параметров лемехов после их эксплуатации на супесчаных почвах Текст. / A.M. Михальченков,

A.П. Попов // Достижение науки и техники в АПК. № 8. - 2003. - С. 26-28.

92. Молодых Н.В., Зенкин A.C. Восстановление деталей машин. Справочник. -М.: Машиностроение, 1989.- 480 е.: ил.

93. Мчедлов С.Г., Технологии нанесения газотермического покрытия при упрочнении и восстановлении рабочей поверхности деталей двигателей внутреннего сгорания. Сварочное производство. 2011. № 11. - С. 38 - 45.

94. НайбороденкоЛ.С., КасацкийН.Г., СергееваЕ.Г., ЛепаковаО.К.. Влияние механической активации на высокотемпературной синтез и фазообразование низкокалорийных интерметаллическях соединений// Химия в интересах устойчивого развития. - 2002. - Т. 10, - С. 199-204,

95. Некрасов И.А., Прилуцкий Э.В., Домасевич Л.Т., Ивченко В.Н. - В кн.: Карбиды и материалы на их основе. Киев: ОНТИ ИПМ АН УССР, 1983, с.48-51.

96. Никитин М.Д., Кулик А .Я., Захаров Н.И. Теплозащитные и износостойкие покрытия деталей дизелей. - Л.: Машиностроение, 1972. - 166 с.

97. Новиков B.C. Повышение износостойкости рабочих органов плуга наплавкой керамическими материалами Текст. / B.C. Новиков, И.А. Беликов // Ремонт, восстановление, модернизация. 2002. - №11. - С. 37-40.

98. Новые порошковые материалы из СВС-композитов для электродуговой наплавки износостойких покрытий / А.А.Ситников,

B.И.Яковлев, М.Е.Татаркин// Инновации в машиностроении: материалы 1-ой международной научно-практической конференции. -Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010 , с. 191-193.

99. Овчаренко В.Е., Иванов Ю.Ф. Трибологические свойства наноструктурированной поверхности металлокерамического сплава на основе карбида титана // Известия Томского политехнического университета. -2008.-Т. 313.-№2.-С. 114-118.

100. Овчаренко В.Е., Лапшин О.В., Боянгин ЕЛ., Рамазанов И.С, Чудинов В. А. Высокотемпературный синтез интерметаллического соединения Ni3Al под давлением // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. — 2007. —№4. — С. 63—69.

101. Овчаренко В.Е., Лапшин О.В., Рамазанов И.С. Формирование зеренной структуры в интерметаллическом соединении Ni3Al при высокотемпературном синтезе под давлением // ФГВ. — 2006. — Т. 42, № 3. — С. 64—70.

102. Опарин В.М., Опарин С.М., Трусов В.Н. Шероховатость поверхности и форма деталей с износостойкими покрытиями КХП-ЗОН и КТП-35Н-Ф.- Тамбов: Изд-во Тамбов, ин-т химического машиностроения. -1989.-23с.

103. Орлов Б. И. Прогнозирование долговечности рабочих органов мелиоративных почвообрабатывающих машин Текст.: дисс. док. техн. наук / Б.Н. Орлов. М., 2004. - 348 с.

104. Плазменно-дуговое напыление износостойких покрытий на чугунные и стальные изделия типа вала /Р.Е.Водзинский, Г.А. Павлийчук, А.Б. Кошевецкий, В.А. Какуевицкий. //Сварочное производство. - 1990.-№11.- С.5-7.

105. Погожее Ю.С., Левашов Е.А., Кудряшов А.Е, Ульянова Т.М., Дедов Н.В., Матюха В.А. О влиянии нанокристаллических порошков тугоплавких соединений на процесс горения, структурообразование, фазовый состав и свойства СВС-сплава на основе TiC — TiAl // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. — 2006.—№5. —С. 23—31.

106. Погожев Ю.С., Левашов Е.А., Кудряшов А.Е., Милонич С, Тодорович М., Матпюха В.А. Влияние добавок нанодисперсных тугоплавких

частиц на состав, структуру и физико-механические свойства твердого СВС-сплава СТИМ-40НА // Там же. — 2005. — № 1. — С. 59—64.

107. Полищук B.C. - В кн. Тугоплавкие соединения: Киев: ОКТИ ИПМ АН СССР, 1981, с.23-29.

108. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учеб. пособие для студентов втузов.- М.: Машиностроение, 1988.- 368с.

109. Породин A.M., Черкасская Л.П. Износостойкие наплавочные материалы и методы их наплавки. Обзор. М.,НИИмаш.1983.- 48с.

110. Радченко М.В. Технологические особенности электроннолучевой наплавки в вакууме: Учебное пособие/ Алт. Гос. техн. Ин-т. им. И.И. Ползунова. - Барнаул: Изд-во «Комби-Принт», 2001. - 52 с.

111. Рыжов Э.В., Чистопьян А.Ф., Харченков B.C. Обрабатываемость покрытий, напыленных самофлюсующимися твердыми сплавами типа СНГН// Технология машиностроения: Межвуз. сб. - М.- 1975. - С. 93-96.

112. Санин В.Н. Влияние массовых сил на автоволновые процессы и создание центробежных СВС-технологий. Дис. ... д-ра тех. наук. -— Черноголовка, 2007. — 306 с.

113. Сата Н. Синтез керамических порошков/В кн. «Химия синтеза сжиганием». - Пер. с японского, - М, Мир. - 1998. - С. 100-109.

114. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. -М.: Машиностроение. 1987.- 192 с.

115. Сидоров С.А. Повышение долговечности и работоспособности рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий Текст.: дисс. докт. техн. наук / С.А.Сидоров М., 2007. - 392 с.

116. Симороз Л.И., Прилуцкий Э.В.- В кн.: Структура и свойства порошковых материалов на основе тугоплавких соединений. Киев: Наукова думка, 1984, с. 40-43.

117. Скаков Д-М. Термодинамический анализ самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в

многокомпонентных смесях/ А.А.Ситников, В.И.Яковлев, А.С.Семенчина, Е.А.Сартакова, Д.М.Скаков// Ползуновский вестник, №1, 2009, С.132-138.

118. Скаков Д.М. Экспериментальная методика исследования критических режимов твердофазного горения при наличии инертного компонента/ В.Ю.Филимонов, Д.М.Скаков, А.В.Афанасьев, А.А.Ситников, В.И.Яковлев, И.В.Барышников, С.В.Терёхин// Ползуновский вестник, №2, 2009, С.139-143.

119. Смоляков В.К. Модели горения СВС - систем, учитывающие макроструктурные превращения.// Инж. -физ. журнал. 1993, т. 65, №4 , с. 485 -489.

120. Смоляков В.К. Структурные превращения при горении безгазовой смеси в проточном реакторе.// Физ.гор. ивзрыва, 1994, т.30, №1, с.35-44.

121. Совершенствование технологии наплавки на основе анализа потенциальных дефектов и отказов/М.Е.Татаркин //Наука и молодежь -2010. Материалы VII Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Барнаул. - 2010.

122. Соколов И.К., Еремичев А.Н. Влияние способа подготовки напыленной поверхности на прочность сцепления газо-термического покрытия с основой// Порошковая металлургия.- 1993.- № 2.- С. 13-15.

123. Сонин В.И. Газотермическое напыление материалов в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1973. - 216 е.: ил.

124. Структура и свойства наплавленных электродуговых покрытий из порошков механоактивированных СВС-композитов/ А.А.Ситников, В.И.Яковлев, М.Н.Сейдуров, М.Е.Татаркин, А.В.Собачкин, Н.В. Степанова, И.Ю. Резанов// Обработка металлов- №3 (52) - 2011. - С 51-54.

125. Суслов А.Г., Медведев Д.М., Шоев А.Н. Энергетический подход к технологическому обеспечению износостойкости поверхностей трения деталей машин. Вестник машиностроения. 2011. № 10. - С. 56 - 58.

126. Сычев А.Е., Мержанов А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез наноматериалов // Успехи химии. — 2004. — Т. 73, №2. —С. 157—170.

127. Табаков В.П. Износостойкие покрытия на основе нитрида титана, легированного железом и алюминием для режущих пластин// Станки и инструменты. - №3.-1991.-С.29-30.

128. Талако Т.Л., Витязь П.А., Беляев A.B., Лецко A.PL, Окатова Г.П., Забавский В.М. Особенности формирования структуры СВС-порошков при введении в реакционную шихту нанодобавок // Тез. X Междунар. семинара «Дислокационная структура и механические свойства металлов и сплавов ДСМСС-2005». — Екатеринбург—Новоуральск, 2005. — С. 23—24.

129. Татаркин Е.Ю., Федорова Н.П., Ситников A.A. Определение межоперационных размеров при изготовлении деталей с покрытиями //

Сварочное производство.-1991.-№12.-С.5-6.

'""Л

130J Теоретические и технологические основы наплавки. Новые процессы механизированной наплавки. Под ред. И.И. Фрумина. К., Изд. ИЭС им. Е.О. Патона АН УССР, 1977. - 112 с.

131. Технологическое обеспечение качества изготовления деталей с износостойкими покрытиями/ С.П.Кулагин, С.Л.Леонов, Ю.К.Новоселов, Е.Ю.Татаркин.- Новосибирск, изд-во. Новосиб.ун-та, 1993. -209 с.

132. Технология ремонта машин Текст. / Е.А. Пучин, B.C. Новиков, H.A. Очковский [и др]; под ред. Е.А. Пучина. М.: КолосС, 2007. - 488 с.

133. Тот П. Карбиды и нитриды переходных металлов: Пер. с англ. М.: Мир, 1974. 294 с.

134. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. В 2-х кн. Кн.2/ Под ред. И.В.Крагельского и В.В.Алисина,- М.: Машиностроение, 1979.- 358с.,ил.

135. Трофимов А.И., Юхвид В.И. Эффект влияния электромагнитного поля на горение системы Ti + С // Физ.гор. и взрыва, 1993, т.29, №1, с.71 -73.

136. Тушинский Л.И., Плохов А.В. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. - Новосибирск: Наука, 1986. - 200 с.

137. Харламов Ю.А. Детонационные покрытия в США.—Ворошил оград: Машиностроит. ин-т, 1979.—50 с.

138. Харламов Ю.А, Лившиц М.И., Омельченко В.В.// Влияние твердости стальных деталей на прочность сцепления детонационно-газовых покрытий// Сварочное производство. - 1990.- №10.- С.20-23.

139. Харламов Ю.А. Газотермическое напыление покрытий и экологичность производства, эксплуатации и ремонта машин// Тяжелое машиностроение,- 2000.-№2.- с. 10-13

140. Харламов Ю.А., Писклов Д.И., Рябошапко Б. Л. Оптими зация детонационно-газовой установки для нанесения покрытий. —Защитные покрытия на металлах. —1982. — Вып. 16. -С.62-64.

141. Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление: Пер. с яп.- М.: Машиностроение, 1985.-240 с.

142. Хромов В.Н., Коровин А.Я., Абашев Н.Г. Упрочнение и восстановление деталей машин газотермическими покрытиями // Экономика и производство. 2000. №2. 50 - 54 с.

143. Хрущев М.М. Абразивное изнашивание Текст. / М.М. Хрущев, М.А. Бабичев. М.: Наука, 1970. - 252 с.

144. Черновол М.И., Поединок С.Е., Степанов Н.Е. Повышение качества восстановления деталей машин. - Киев: Тэхшка, 1989,- 168 с.

145. Шисико М.Л. Технологическое обеспечение качества шлифования плазменно-напыленных покрытий: Автореф. дис. ... канд. техн. наук,- Барнаул: Изд-во ООО Некси/ОАО Алтайский полиграфический комбинат, 2000.- 16с.

146. Экспериментальные исследования износа покрытийиз композиционных керамических материалов,нанесенных газодетонационным

способом/А.А.Ситников, М.Е.Татаркин, Д.М.Скаков//Ползуновский вестник. -№4.-2009.-С. 145-147.

147. Электрошлаковая сварка и наплавка / под ред. Б.Е. Патона.-М. Машиностроение, 1980.

148. Юхвид В.И. Жидкофазные СВС-процессы и литые материалы. / Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: теория и практика. Черноголовка: «Территория». - 2001. - с. 252-275.

149. Яковлев В.И., Филимонов В.Ю., Корчагин М.А., Евстигнеев В.В., Ляхов Н.З. Использование механокомпозитов для детонационно-газового напыления покрытий. // Там же,-с. 411.

150. Ясенчук Ю. Ф., Гюнтер В. Э. Влияние начальной температуры горения на микро- и макроструктуру никелида титана, полученного методом СВС // Фундамент, проблемы современного материаловед. — 2005. —- № 1. — С. 24—28.

151. DallaireS., LegouxJ.G.. Synthesis of TiB2 in liquid copper/Mater. Sci.Eng. A 183.-1994.-РЛ39-144.

152. FUZ.Y., WangH., WangW.M., YuanR.Z.. Composites fabricated by self-propagating high-temperature synthesis//J.Mater.Proc.Tech. - 2003. -V.I37. -P30-34.

153. JiangW.H., FeiJ., HanX.L.. Synthesis of titanium and tungsten carbides iniron matrices//J.Mater.Sci.Lett. - 2001. - V.20. - P .283-284.

154. KaczmarJ.W., PietrzakK., WlosinskiW. The production and application ofmetal matrix composite materials //J. Mater, Sci. Process.Tech.2000.-V.106, P.58-67.

155. LuL., M.O.Lai, ChcnF.J. Al-4 wt.% Cu composite reinforced with Insitu TiB2 particles. Acta Mater., vol.45, №10, 1997, p.4297-4309.

156. Microstructure studies of the coatings produced by arc deposition of the mechanoactivated SHS-composite TIC+X%ME (R6M5, PR-N70H17S4R4-3) POWDERS / A.A. Sitnikov, V.I. Yakovlev, M.A. Korchagin, M.N. Seidurov, M.E. Tatarkin// The Optimization of Composition, Structure and Properties of

Metals, Oxides, Composites, Nano-and Amorphous materials. IX-th IsraelRussion Bi-national Workshop 2010. July 25-30, Belokurikha.- 2010. p. 161.

157. TjongS.C., MaZ.Y., Microstructural and mechanical characteristics of in situmetal matrix composites/Mater. Sci.Eng. -2000. - V.29. - P.49-113.

158. Wear-resistant detonation sprayed coatings based on the composite mechanically activated shs-materials/ A.A. Sitnikov, V.I. Yakovlev, M.A. Korchagin, D.M. Skakov, A.A. Popova, M.E. Tatarkin// The Optimization of Composition, Structure and Properties of Metals, Oxides, Composites, Nano-and Amorphous materials. IX-th Israel-Russion Bi-national Workshop 2010. July 2530, Belokurikha.-2010. p.159-160.