Повышение стойкости инструмента и деталей машин путем использования технологии поверхностного легирования материалов за счет образования в них карбидных, нитридных и интерметаллидных фаз тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Мин Хтет Со

• Мин Хтет Со
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Мин Хтет Со

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБЫ ЕЁ ПОВЫШЕНИЯ

1.1 Особенности изнашивания режущих инструментов при обработке труднообрабатываемых сплавов

1.2 Особенности изнашивания алюминиевых сплавов

1.3 Методы модифицирования поверхности режущих элементов из твёрдого сплава и быстрорежущей стали и конструкционных материалов из алюминиевого сплава

1.3.1 Упрочнение приповерхностного слоя при помощи химико-термической обработки

1.3.2 Влияние ультразвуковой обработки на материалы

1.3.3 Влияние износостойких покрытий на режущие инструменты и конструкционные материалы

1.4 Сравнительных анализ методов модифицирования поверхности деталей из алюминиевых сплавов

1.5 Комплексная обработка конструкционных и инструментальных материалов

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

2.1 Образцы для исследования

2.2 Методика электронно-пучкового поверхностного легирования

2.3 Методика исследования износостойкости образцов

2.3.1 Методика исследования износостойкости пластина Н13А

2.3.2 Методика исследования износостойкости пластина Р6М5

2.3.3 Методика исследования износостойкости пластин алюминиевого сплава

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАННОГО СЛОЯ

3.1 Образование карбидных фаз при поверхностном легировании твердого сплава Н13А

3.2 Образование нитридных фаз при поверхностном легировании предварительно азотированной быстрорежущей стали Р6М5

3.3 Образование интерметаллидных фаз при поверхностном легировании алюминиевого сплава

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ КАРБИДНЫХ, НИТРИДНЫХ И ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ ФАЗ ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ ЛЕГИРОВАНИИ НА ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ МАТЕРИАЛОВ

4.1 Влияние поверхностного легирования на режущую способность инструмента из твердого сплава

4.1.1 Расчет экономической эффективности применения концевых фрез с комплексной поверхностной обработкой

4.2 Влияние поверхностного легирования на режущую способность инструмента Р6М5

4.3 Влияние поверхностного легирования на износостойкость поверхностного слоя детали алюминиевого сплава

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Патент на изобретение №

Приложение Б. Патент на изобретение №

Приложение В. Акт внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение стойкости инструмента и деталей машин путем использования технологии поверхностного легирования материалов за счет образования в них карбидных, нитридных и интерметаллидных фаз»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. С ростом машиностроительных производств, помимо автоматизации производственных циклов, приходит необходимость в более высокоэффективных материалах, которые бы отвечали наивысшим требованиям современных стандартов и с помощью которых можно достигать покорения новых вершин как на внутреннем рынке, так и на мировом. Перед промышленностью поставлена масштабная задача по внедрению инновационных технологий с целью повышения производительности современных машиностроительных производств.

Создание новых материалов чрезвычайно сложная задача, при том и достаточно дорогостоящая. Поэтому необходимо двигаться и в направлении улучшения эксплуатационных характеристик уже существующих материалов, особенно в машиностроительной и авиастроительной отраслях. Такие модификации актуальны как никогда особенно при внедрении массового производства и наличия жесткой конкуренции на рынке.

Инструмент, как правило, изнашивается раньше чем большинство деталей и узлов технологического оборудования. Если профилактическая замена инструмента не будет выполнена, то вся технологическая система выйдет из строя. В то же время, если используются современые качественые режущие инструменты, можно значительно повысить эффективность и надежность производственого процесса. Создание новых материалов чрезвычайно сложная задача, при том и дорогосто-ящая. Поэтому необходимо двигаться в направлении упрочнения и улучшения эксплуатационных характеристик уже существующих материалов в машиностроительных произвоств.

Необходимо отметить, что свойства поверхностного слоя инструментов и деталей машин определяют практически все влияющие на их работоспособность характеристики: твердость, термостойкость, износостойкость. Усталостные трещины образуются от поверхности. Термостойкость также проявляется от

поверхностного слоя [1]. К тому же для высоконагруженных деталей важным фактором является способность воспринимать пластическую деформацию в процессе работы.

Работоспособность поверхности деталей машин и режущего инструмента зависит во многом от ее качества. Также необходимо учитывать имеющиеся на ней остаточные напряжения, ее микроструктуру и твердость. Нанесение твердого износостойкого покрытия на режущий инструмент существенно повышает качество обработки поверхности за счет защиты режущей кромки инструмента при снижении коэффициента трения и температуры резания. Поэтому большинство современных режущих инструментов обязательно проходят какую-либо поверхностную обработку [2].

Одним из известных способов для получения износостойкость, ударостойкость, теплостойкость, трещиностойкость и коррозионная стойкость конструкционных и инструментальных материалов является микролегирование поверхностей перед нанесением износостойкого покрытия путем насыщения легирующими элементами [3]. Чтобы улушать свойства иструментального материала перед нанесением покрытия, целесообразно проводить их обработку путем поверхностного легирования. Оно улучшает свойства именно поверхностного слоя детали, который во многом определяет срок ее службы.

Поверхностное легирование заключается в нанесении на защищаемую поверхность тонкого слоя металла, например, из газообразной фазы вакуумным или плазменным напылением с последующей обработкой концентрированными потоками энергии. В частности, полученные экспериментальные результаты показали целесообразность создания износостойких приповерхностных слоев при помощи электронно-пучковой технологии с использованием импульсного источника широкоапертурного низкоэнергетического электронного пучка (НСЭП)

[4].

В этой диссертационной работе описываются исследования, проведённые на недавно выведенных на рынок установках «РИТМ-СП» [5]. Полученные экспериментальные результаты показали целесообразность создания изно-

состойких приповерхностных слоев при помощи электронно-пучковой технологии. Такие слои получались, благодаря инициированию экзотермических химических реакций между материалом основы и нанесенной на нее металлической пленкой, вызывающих образование новых фазовых составляющих [6].

Такая обработка может служить альтернативой традиционным способам химико-термической обработки и способна обеспечить создание легированного приповерхностного слоя с повышенной износостойкостью в составе износостойкого комплекса перед нанесением покрытия, в чем и состоит инновационность подхода к решению задачи.

В настоящей работе предлагаются способы модификации поверхности инструментов из твёрдого сплава и азотированной быстрорежущей стали, корпусных деталей из алюминиевого сплава для повышения их эксплуатационных характеристик путём использования технологий поверхностного легирования с использованием низкоэнергетического сильноточного электронного пучка и нанесения износостойких покрытий. В результате такой обработки значительно повышается стойкость инструмента и деталей машин к абразивному изнашиванию. Таким образом, тема исследования является актуальной.

Степень разработанности темы. Для увеличения твердости, износостойкости и коррозионной стойкости инструментов и деталей машин достаточно часто применяют специальные технологии поверхностного упрочнения. Тем не менее, широкому использованию комплексной поверхностной обработки инструментальных материалов мешает ряд неубедительно решенных технологических задач, связанных с неудовлетворительной подготовкой качества рабочей поверхности инструмента (шероховатость, качество термообработки, напряженное состояние, пассивация, заусенцы и т.п.), бесконтрольной дозировкой воздействия ускоренными ионами металла и рабочего газа при очистке поверхности, недостаточным контролем за фазовым составом и толщиной модифицированного слоя, проблемами создания фактуры и микроструктуры покрытия в зависимости от параметров плазмы, взаимодействием различных технологических процессов и многие другие.

В то же время следует отметить крайнюю малочисленность исследований различных аспектов проблемы комплексной обработки инструментов и деталей машин. Развитием методов модифицирования инструментальных и конструкционных материалов занимались российские учёные Верещака А.С., Григорьев С.Н. и Кремнев Л.С и иностранные учёные Накат^ (Австралия), Ashrafizadeh.F (США) и др. Однако метод модификации поверхности инструментов и деталей машин, который предлагается в данной работе пока не получил широкого применения, несмотря на то, что инструменты и детали машин с подобной обработкой в комплексе с нанесенным последовательно ионно-плазменным износостойким покрытием удовлетворяют самым высоким требованиям к их качеству, надежности и производительности.

Цель работы. Цель работы состоит в разработке технологии поверхностного упрочнения инструментов и деталей машин путем поверхностного легирования за счёт получения износостойких карбидных, нитридных и интерметаллидных составляющих.

Задачи исследования. Научные задачи, которые предполагается решить при выполнении диссертации:

1. Выявить изменения в механизме изнашивания твердосплавного инструмента с комплексной поверхностной обработкой, включающей в себя поверхностное легирование ниобиевым сплавом и нанесение износостойкого покрытия.

2. Получить модифицированный тугоплавкими нитридами поверхностный слой на инструменте из быстрорежущей стали для повышения эффективности точения никелевого сплава.

3. Показать возможность упрочнения корпусных деталей из алюминиевого сплава получением обогащённого интерметаллидной фазой поверхностного слоя при помощи поверхностного легирования с использованием электронно-пучковой технологии.

Научная новизна.

1. Доказана возможность упрочнения приповерхностного слоя

инструментов и деталей машин за счёт надёжного интегрирования синтезированного соединения путём возбуждения химической реакции между материалами предварительно нанесенной металлической плёнки и основы при электронно-пучковом воздействии.

2. Получение упрочняющих поверхность инструментов и деталей машин фаз наблюдается в том случае, когда изделие способно к насыщению одним из реагентов, как правило, азотом или углеродом, с образованием твёрдого раствора или каких-либо неустойчивых соединений.

3. Легирующий состав, представляющий собой металлы IV - V группы, например, сплав ниобия и гафния, предварительно наносится в виде покрытия на поверхность инструмента или деталь с использованием магнетронного распыления. Затем инициируется экзотермическая реакция, осуществляемая в режиме теплового взрыва путём импульсного нагрева поверхности изделия. В ряде случаев возможно взаимодействие между металлическими фазами основы и покрытия с образованием интерметаллидных фаз.

Объект исследования. Объектом исследования является процесс модифицирования приповерхностного слоя инструментов из твёрдого сплава, быстрорежущей стали и деталей из алюминиевого сплава путём поверхностного легирования за счёт получения износостойких карбидных, нитридных и интерметаллидных составляющих.

Предмет исследования. Предметом исследования является влияние поверхностного легирования на износостойкость инструментов и деталей машин.

Теоретическая значимость. Теоретическая значимость работы заключается в методиках, позволяющих спрогнозировать результат обработки низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком в части свойств и фазового состава, образующегося в приповерхностном слое обрабатываемого объекта.

Практическая значимость работы заключается в:

1. выявлении особенностей изнашивания инструмента из твёрдого сплава и быстрорежущей стали в процессе резания и упрочнённых алюминиевых сплавов в процессе абразивного изнашивания после комплексной обработки.

2. способе комплексной обработки режущих пластин, на основе электронно-лучевого легирования с возможностью последующего нанесения износостойкого покрытия.

3. технологических рекомендациях по назначению режимов формирования износостойкого комплекса на поверхности твёрдых сплавов, быстрорежущей стали и алюминиевого сплава.

4. определении эффективности инструмента из твёрдого сплава и быстрорежущей стали при резании труднообрабатываемых никелевых сплавов.

Методы исследования. Диссертационные исследования выполнены на основе оптических и электронных микроскопов, рентгенографии, теории резания и физического материаловедения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Доказана возможность упрочнения приповерхностного слоя инструментальных и конструкционных материалов за счёт образования высокопрочных карбидных, нитридных и интерметаллидных фаз в приповерхностном слое.

2. Проведена оценка эффективности комплексной поверхностной обработки на примере твёрдосплавного и быстрорежущего инструмента.

3. Проведена оценка повышения износостойкости поверхностного слоя на детали из алюминиевого сплава в зависимости от плотности энергии в электронном пучке.

Степень достоверности полученных результатов подтверждается согласованием результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также результатами успешной апробации основных положений в рецензируемых научных изданиях и на международных и российских научных конференциях.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: XV Международный симпозиум по "Self-Propagating High-Temperature Synthesis", (Москва, сентябрь 2019), «International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects» (Томск, сентябрь 2018), на Международной конференции «Машины, технологии и материалы для современного машиностроения» (Москва, ИМАШ ноябрь 2018), на XIII/XIV

Международных научных конференциях «Film and coating» (Санкт-Петербург,2017/2019), Международной конференции "Youth Scientific School-Conference of Modern Problems of Physics and Technology" (Москва,2017), на V Международной конференции " Basic research and innovative technologies in mechanical engineering " (Москва, ИМАШ 2017), на Международной конференции "Vacuum Equipment, Materials, and Technology"(Москва, 2017).

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационная работа соответствует научной специальности 05.02.07 - «Технология и оборудование механической и физико-технической обработки» в части пунктов 3 и 6 её паспорта.

Публикации. По теме выпускной работы опубликовано 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 7 статей в журналах, индексируемых в наукометрических базах Scopus и Web of Science, 10 печатных работ на международных научно-технических конференциях. Получены 2 патента на изобретение (Патент № 2705817 и № 2705819).

Структура диссертации. Диссертация содержит 50 рисунков, 12 таблицы в тексте. Объем диссертации - 110 страниц. Список цитируемой литературы включает 102 наименование.

ГЛАВА 1. ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБЫ ЕЁ

ПОВЫШЕНИЯ

1.1 Особенности изнашивания режущих инструментов при обработке труднообрабатываемых сплавов.

Стремительный прогресс в машиностроении предъявляет всё более высокие требования к производительности и снижению себестоимости обработки. Появление новых обрабатываемых материалов, которые варьируются в широких пределах по сложности изготовления, составу материала, размерам и качеству конечной обработки, а также возрастание значения автоматического машиностроения и инновационных технологий привело к необходимости развития новых режущих инструментов и значительному улучшению их характеристик. Во всех технологических системах одним из самых ответственных звеньев, точки контакта станка и обрабатываемой детали, был и остаётся, в большинстве случаев, режущий инструмент. Режущие инструменты являются одним из важнейших элементов при обработке и влияют на точность изделия. Их надежность обеспечивает общую эффективность производства и стабильность работы станков [7].

Основные виды повреждения инструмента, их особенности и характер, были выявлены в результате достаточно углубленных опытных наблюдений и научно-исследовательских работ [8,9]. Высокопроизводительная обработка, а также высокие требования, предъявляемые к качеству поверхности обрабатываемой детали, вызывают необходимость в дальнейшем развитии современных режущих инструментов, необходимые свойства которого достигаются за счет применения новых материалов, технологий нанесения покрытий, изменения макрогеометрии и режущей кромки инструмента, финишной обработки режущей кромки. Кроме того, с появлением все более труднообрабатываемых материалов появляется потребность в инструментах с более высокой твердостью, формоустойчивостью и износостойкостью.

Несмотря на возросшее использование и выдающиеся качества, никелевые сплавы относятся к категории труднообрабатываемых материалов из-за их высокой температурной прочности, низкого модуля упругости, низкой теплопроводности и высокой химической реактивности. Общей чертой является относительно низкая обрабатываемость и сложность в достижении приемлемой целостности заготовки. Здесь низкая теплопроводность может вызвать трудности при рассеивании тепла во время процесса резания.

Затруднения, возникающие при обработке резанием никелевых сплавов, связаны с их особыми физическими и механическими свойствами, из которых главными являются следующие:

1. Высокая адгезионная способность, вызывающая приваривание (наращивание) стружки на инструменте;

2. Низкая теплопроводность, которая в совокупности с увеличенной работой резания, переходящей в теплоту, приводит к плохому отводу теплоты и значительному повышению нагрева инструмента и обрабатываемой детали;

3. Упрочнение срезаемого слоя при пластической деформации обрабатываемого материала, значительное увеличение его твердости и образование ступенчатой стружки;

4. Повышенная истирающая способность обрабатываемого материала, обусловленная наличием в нем твердых частиц (карбидов);

5. Способность сохранять твердость и прочность при высоких температурах.

Различные исследования в области резания никелевых металлов показывают, что основными проблемами при их обработке являются высокие температуры резания и быстрый износ инструмента. Существует два основных вида износа режущего инструмента - адгезионный и абразивный. Адгезионный износ возникает при скольжении одной твердой поверхности вдоль другой. Когда обе поверхности нагружают друг друга, контактные нагрузки переносятся только на очень небольшую площадь неровностей контактов. Абразивный износ — это удаление одного материала с поверхности другим более твердым при ударе или движении

под нагрузкой. Скорость износа сильно зависит от формы частиц, острые частицы вызывают больший износ, чем закругленные. Проанализировав типы повреждений, была выявлена характерная особенность: причины возникновения повреждений на рабочих поверхностях инструмента имеют двойственный характер.

Поверхность деталей из никелевых сплавов часто повреждается во время операций механической обработки из-за их плохой обрабатываемости, при этом повреждение проявляется в виде микротрещин, пластического скручивания, зон термического влияния [10]. Механизм износа на задней поверхности режущего инструмента играет важную роль в определении срока службы инструмента в том числе и при обработке труднообрабатываемого никелевого сплава. В работе [11] экспериментально проводилось детальное изучение механизма износа режущей кромки твердосплавного инструмента при резании труднообрабатываемого никелевого сплава (NiCr20TiAl) на режиме: скорость 55 - 95 м/мин, подача 0,15 -0,35 мм/об и глубина резания 0,10 - 0,20 мм. В этом работе были использованы твердосплавные карбидные инструменты с покрытием TiAlN методом PVD, с покрытием TiAlN методом CVD и без покрытия при токарной обработке в условиях обработки без СОЖ.

Микроанализ структуры с использованием сканирующей электронной микроскопии (SEM) был выполнен для детального наблюдения за механизмами износа. Определено, что при точении никелевого сплава с использованием твердосплавного инструмента без покрытия со скоростью резания 95 м/мин изнашивание на режущих инструментах происходило в основном по радиусу у вершины. Наблюдаются абразивный износ, адгезионный износ, выкрашивание на режущей кромке, отслаивание и т. д. Абразивный износ происходит по задней поверхности, в то же время отслаивание по передней поверхности из-за высокого давления и высокой температуры, возникающих на режущей кромке инструмента во время процесса резания. При этом часть материала заготовки приваривается к инструменту в виде налипа. Скорость абразивного и адгезионного износа увеличивается с увеличением скорости резания из-за увеличения температуры резания во время обработки. Абразивный износ при малой глубине резания и, как

следствие, небольшой площади контакта между режущим инструментом и материалом заготовки, как правило, не является превалирующим. Обычно более выражен адгезионный износ по передней поверхности, вызваный высокой температурой в результате трения между стружкой и материалом заготовки. Иногда наблюдается отслаивание, также вызванное воздействием высокой температуры, создаваемой на новой поверхности между поверхностью и стружкой во время обработки.

Изнашивание твердосплавного инструмента, упрочненного по CVD технологии, возникающее при токарной обработке никелевого сплава при скорости резания 75 м/мин без СОЖ также наблюдался в основном на вершине пластины. Но в этом случае характерно образование трещин на режущей кромке, отслаивание и адгезионный износ по передней поверхности. Разрушение или удаление материала режущего инструмента с задней поверхности в результате обработки на высокой скорости резания сочетается с острой режущей кромкой. Обработка на высокой скорости резания производит больше тепла в области режущей кромки, низкая проводимость титанового сплава также способствует высокой концентрации температуры. Высокие напряжения и температура на режущей кромке могут привести к процессу выкрашивания. Это выглядит, как начальное разрушение на режущей кромке. Микроразрушение или макроразрушение режущей кромки у задней поверхности и вершины инструмента также может происходить из-за высоких динамических сил резания, возникающих в результате формирования, сегментированноой стружки. Тем не менее, гладкий износ режущей кромки также может наблюдаться под приваренным налипом в зоне передней поверхности. Односторонний гладкий износ на задней и передней режущего инструмента указывает на присутствие диффузионного износа.

При обработке никелевого сплава с использованием твердосплавного инструмента, упрочненного методом РУС со скоростью резания 95 м/мин, подачей 0,25 мм/об, глубиной резания 0,20 мм также присутствуют абразивный износ, адгезионный износ, трещины и выкрашивание на режущей кромке и вершине. Трещины на задней поверхности наблюдаются в большинстве случаев.

Растрескивание возможно из-за механической обработки при высокой скорости резания и большой глубине резания, т.е. резание при высокой скорости вызывало еще большее тепловыделение на режущей кромке, а обработка при высокой глубине резания вызывает большее усилие резания на пластине [12]. На передней поверхности инструмента также наблюдалось отслаивание.

Таким образом, было показано, чтобы уменьшить эффект от различных типов износа, выкрашивания и отслаивания на режущих твердосплавных инструментах при обработке труднообрабатываемых материалов, нужно модифицировать поверхности режущего инструмента различными современными методами.

1.2 Особенности изнашивания алюминиевых сплавов.

У алюминиевых сплавов сочетаются малая плотность, высокая относительно плотности механическая прочность, высокая коррозионная стойкость. Это обуславливает их применение в авиации, автомобилестроении, машиностроении, текстильной промышленности. Расширение их применения, как в указанных областях, так и в других, сдерживается недостаточной износостойкостью.

Различают несколько видов изнашивания алюминиевого сплава -адгезионный, абразивный, эрозионный, коррозионный и усталостный износ. Большинство трибологических применений, включая алюминиевые сплавы отнесено к адгезионному износу. На износостойкость алюминиевых сплавов при трении скольжения влияет ряд факторов включая такие материальные факторы, как химический состав, микроструктура и твердость, и системные факторы, такие как состояние сопряжённых поверхностей и их температура.

Износостойкость и фрикционные свойства алюминиевых сплавов определяются с помощью лабораторных испытательных машин. Наиболее популярными методами испытания на изнашивание являются стержень-на-диске и стержень-на-кольце. Когда твердость стальной поверхности увеличивается,

скорость износа штифтов из алюминиевого сплава уменьшается из-за ослабления взаимодействия [13].

Tuti Y [14] исследовал механизм износа литых и термообработанных сплавов Al-Si. Испытания изнашивания сплавов проводились на устройстве типа стержень-на-диске, и изменяемыми параметрами были размер и форма штифта, нагрузка, скорость и пары материала. Увеличение скорости вращения диска приводит к увеличению потери массы как литых, так и термообработанных сплавов. Скорость изнашивания выше для образцов, полученных методом литья. Более высокая скорость приводит к снижению скорости износа. Снижение заметно в термообработанных образцах. Это происходит потому, что во время скольжения выделяется тепло, а материал становится мягче и слабее. Это тепло может не повлиять на твердость термообработанных сплавов из-за их собственных характеристик. Увеличение нагрузки приводит к высокой скорости износа как литых, так и термообработанных сплавов. Но при более высоких нагрузках деформационное упрочнение материалов в контакте увеличивается, что приводит к увеличению сопротивления истиранию или эрозии. При более высокой нагрузке площадь поверхности контакта больше, что увеличивает налипание и из-за чего скорость износа замедляется. Объемная скорость износа и удельная скорость износа небольшие. Это объясняется тем фактом, что во время скольжения нагревание происходит из-за трения, которое заставляет некоторые прилипшие материалы размягчаться и работать, как смазка. По мере скольжения эти частицы выбрасываются, износ сразу начинает резко возрастать.

Теплопроводность материала на сопряженной поверхности играет важную роль. Tuti Y [14] изучил характеристику механических свойств материалов подшипников скольжения на основе алюминия, и сообщил, что статическая прочность так же, как прочность усталостная показывает сильную зависимость от температуры. Subramanian [15] также находили что тепловые свойства отвечают за изменение характера износа. Температура стержня и диска были измерены под нагрузкой, температура стержня обычно была ниже, чем у диска. Одна из главных причин различия скоростей износа для алюминиевого сплава была в использовании

разных материалов контртел. Таким образом, влияние поверхности на износ алюминиевых сплавов определяется их твердостью, взаимной растворимостью в твердом состоянии с материалом контртела и теплопроводностью.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мин Хтет Со, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Santosh, S. An Introduction to Surface Alloying of Metals / Santosh. S, Hosmani. P, Kuppusami Rajendra, Kumar Goyal // Manufacturing and surface engineering. -2014 C -5.

2. Peter Panjan. Hard coatings on cutting tools and surface finish [Электронный ресурс] — Режим доступ:

https://www.researchgate.net/publication/303748297 Hard Coatings on Cutting Tools and Surface Finish

3. Григорьев, С. Н. Модификация структуры и свойств быстрорежущей стали путём комбинированной вакуумно-плазменной обработки / Григорьев С. Н,

A. С. Метель, С. В. Фёдоров // Металловедение и термообработка металлов -2012. №1- C - 8-12 .].

4. Rogachev, A.S. Combustion for material synthesis NY / Rogachev A.S // CRC Press Reference - 2014, -424 c.].

5. Федоров, С.В. Инновационное оборудование для формирования износостойких поверхностных сплавов на обрабатывающем инструменте: научные аспекты и коммерциализация / С.В Федоров, А.Б Марков // Инноваций №-8 (202) - 2015г.

6. Кокарев, В. И. Исследование процесса сверления синтеграна твердосплавными сверлами с комплексным модифицированием режущей части /

B.И. Кокарев, С.В. Федоров, А.К. Велис, Йе Мин Со // Вестник МГТУ «Станкин» .- №3. 2013, 45-49].

7. Kirsten Bobzin. High-performance coatings for cutting tools / Kirsten Bobzin // Journal of Manufacturing Science and Technology - December 2016- no-18 .

8. Ali Gunen. High Temperature Wear Behavior of the Surface-Modified Externally Cooled Rolls / Ali Gunen ,Yusuf Kanca , Ahmet Quruk , Mehmet Demir. // Surface and Coatings Technology - 25 August 2018-Volume 348, Pages 130-141.

9. Ambrish Misra. A Review of the Abrasive Wear of Metal / Ambrish Misra , Iain Finnie . // Journal of Engineering Materials and Technology.- 2009- Volume 104, Issue 2.

10.Yongjiao Chi. Real-Time Estimation for Cutting Tool Wear Based on Modal Analysis of Monitored Signals / Yongjiao Chi, Wei Dai // Appl. Sci. journal-2018, 8(5), 708 c.

11.Ronaldo CamaraCozza. A study on friction coefficient and wear coefficient of coated systems submitted to micro-scale abrasion tests / Ronaldo CamaraCozza // Surface and Coatings Technology- Volume 215, 25 January 2013, Pages 224-233.

12.Stepehenson, D.A. Metal cutting theory and practice / D.A Stepehenson // Marcel Dekker, inc., New York - 1996.

13.Venugopal, K.A. Wear. / K.A Venugopal,S. Paul, A.B. Chattopadhyay // Vol. 262 (2007), p. 1071-1078.

14. Subramanian, C. Wear properties of aluminium-based alloys / C. Subramanian // Woodhead publishing series in metals and surfacing engineering- 2010,page 4057.

15.Yasmin Tuti. Tribological (wear) properties of aluminum-silicon eutectic base alloy under dry sliding condition / Uasmin Tuti, Khalid Asad A, Haque M.M // Journal of Materials Processing Technology- 153-154 (2004), pages-833-838.

16.Ravi, V.K. Tribological properties of Aluminum Alloys / V.K. Ravi // Total material journal - Part One October 2012.

17. Ricardo, V. Effect of metal coatings on mechanical properties of aluminium alloy / V.Ricardo // AIP conference proceeding -19 July 2017 volume 1859 issue 1.

18. Devaraju Aruri .Types of wear in Aluminium alloy / Devaraju Aruri // Journal of Materials Research and Technology - Volume 2, Issue 4, October-December 2013, Pages 362-369 .

19.Мамасолиева, М. И. Методы повышения износостойкости деталей / М. И Мамасолиева // Молодой ученый - 2017. - №3. - С. 121-122: URL https://moluch.ru/archive/137/38328/ (дата обращения: 14.05.2018).

20. Cubberly, W.H. Tool and Manufacturing Engineers Handbook / W. H. Cubberly, Ramon Bakerjian. // Society of Manufacturing Engineers -2013 45-69 c.

21.ErdoganKanca. Поиск по медународным журналам Sciencedirect [Электронный ресурс] Режим доступ:

https://www. sciencedirect. com/science/article/pii/S025789721830447X)

22.Гурьев, A.M. Химико-термическая обработка материалов для режущего инструмента [Электронный ресурс] Режим доступ: https://doi.org/10.17073/0368-0797-2015-8-578-582

23. Irivankov, G. Cовокупность технологических приёмов повышения работоспособности твёрдосплавного инструмента путём упрочнения основы инструментального материала, / G. Irivankov // ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ research-journal- Выпуск № 11(65) Ноябрь 2017.

24.Сыркин, В.Г. CVD - метод. Химическое парофазное осаждение. / В.Г Сыркин // Машиностроение и Наука // 2000-496 с.

25.Prokopenko, G.I. Study of Surface Hardening Conditions by Means of Ultrasound / G.I Prokopenko, T.A. Lyatun. // Physics and Chemistry of Material Processing -No. 3,1977, p 19.

26.Biront, V.C. Kinectic of ultrasonic hardening. / V.C Biront // Material science and heat treatment- March 1979, Volume 21, Issue 3, pp 195-198.

27. Титов, В. Покрытия для режущего инструмента: Состояние вопроса и перспективы / В. Титов // Журнал «НМ-оборудование» - май 2004 г.

28.Hatschek, R. L. Coatings: revolution in HSS tools / R. L Hatschek // American Mashinist - March 1983, Spetial report 752, p. 129 - 144.

29.Журнал «Стружка»Методы нанесения износостойких покрытий и оборудование для их реализации. [Электронный ресурс] Режим доступ: https://studopedia.su/10_137441_metodi-naneseniya-pokritiy-i-oborudovanie-dlya-ih-realizatsii.html

30.John, E. Physical Vapor Deposition of Thin Films. / E. John // New York science jorunal - 2000. ISBN 0-471-3300 p1-9.

31.Rie, K. T. Recent advances in plasma diffusion processes / K.T. Rie // Surface and Coat. Technol. -1999. - 112, N 1/3. - P. 56-62.

32.Чёсов, Ю.С. методика нанесения плазменных износостойких покрытий / Ю.С Чёсов. // Машиностроение -№ 255 2014.

33.Максимов, М. Износостойкие нанопокрытия - революция в металлообработке 2010г [Электронный ресус] Режим доступ:

http: //www. o stmetal .info

34.White, C. W. Laser and Electron-Beam Processing of Materials / C.W. White // eds. Academic Press New York - 1980 - p32-38.

35.Sheasby, P.G. The Surface Treatment and Finishing of Aluminum and its Alloys / P.G Sheasby, R. Pinner // Finishing Publications Limited and ASM International (Sixth ed.) vol. 1, (2001), pp. 427-535.

36.Keller, F. Structural features of oxide coatings on aluminium / F. Keller, D.L. Electrochem.// science direct - 100 (1953), pp. 411-419.

37.Hunter, M.S. Journal of the electrochemical society [Электронный ресурс] Режим доступ: http://jes.ecsdl.org/content/100/9/411

38. O'Sullivan, J.P. The morphology and mechanism of formation of porous anodic films on aluminum / J.P Osullivan, G.C. Wood // Proc. R. Soc. London- Ser. A, 317 (1970), pp. 511-543.

39.Богорад, Л.Я. Хромирование / Л.Я Богорад // Машиностроение -1984.-96с.

40. Лайнер, В.И. Защитные покрытия металлов / В.И Лайнер // Металлургия -1974.-559с.

41. Козьмин, Л.В. Хромирование цилиндров из легких сплавов / Л.В Козьмин // Автомобильная и тракторная промышленность. 1956. №9. С.17-21.

42.Макарова, H.A. Металлопокрытия в автомобилестроении / H.A Макарова, M.A Лебедева // Машиностроение - 1977.-293с.

43.Нанесение гальванических покрытий на алюминий и его сплавы, Обзорная информация - 1990. - 48 с. [Электронный ресурс] Режим доступ: https://www.stroitelstvo-new.ru/metal/galvanicheskoe-pokrytie-alyuminiya.shtml

44.Komer, Т. Metalloberflachen / T. Komer // no.52 (1998) 8, S. 625-627.

45.Утияма, Т. Последние исследования в области химического покрытия алюминия / T. Утияма // Пер. с англ. - М.: Наука, 1984. - 24 с.

46.Wood, D. Metals and materials. / D.Wood // 1986. v. 2, № 3. - P. 161-165.

47. Australian Journal of Mechanical Engineering [Электронный ресурс] Режим доступ: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14484846.2015.1093256

48.Surface Engineering of Light Alloys (Sciencedirect) [Электронный ресурс] Режим доступ:

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/duplex-treatment

49.Александров, В.Д. Поверхностное упрочнение алюминиевых сплавов / В.Д Александров // дис. д-ра техн. Наук. московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет) Москва - 2002 - C 112-118.

50.Бюзардо Дени. Для изменения свойств объектов или для нанесения тонких слоев на них, например ионное внедрение / Бюзардо Дени (FR), Герналек Фредерик (FR) //. Заявлено 2005-02-02, опубл. 2008-03-10.

51.Elabar, D, Anodizing of aluminium and AA 2024-T3 alloy in chromic acid: Effects of sulphate on film growth / D. Elabar, G.R. La Monica, M. Santamaria, F. Di Quarto. // Surface and Coatings TechnologyVolume 309, (2017), Pages 480-489.

52.Sandvik coromant catalog Sciencedirect [Электронный ресурс] Режим доступ: https: //www.sandvik. coromant.com/en-us/pages/default.aspx

53.Крутов, C.M, Кологические проблемы использования древесной биомассы. / C.M Крутов, А.А Гордин. // Экологическаяхимия- 2015, 24(1); 29-40.

54. Федоров, С.В, Мин Хтет Со Синтез тугоплавких карбидных и нитридных фаз при поверхностном электронно-пучковом легировании инструментальных материалов / С.В Федоров, Мин Хтет Со // Станочный парк - октябрь 2016 10 (139) 2016, С-36.

55. Мрочек, Ж. А. Прогрессивные технологии восстановления и упрочнения деталей машин / Ж.А. Мрочек, Л.М. Кожуро, И.П. Филонов. // Мн.: Технопринт - 2000.- 268с.].

56.Rogachev, A.S Combustion for material synthesis / A.S Rogachev, A.S. Mukasyan // NY, CRC Press Reference- 2014 pp- 202-203.

57.Myagkov, V.G. Multiple self-propagating high-temperature synthesis and solidstate reactions in thin films/ V.G. Myagkov, L.E. Bykova, G.N. Bondarenko, // т.115 -№5 (1999).

58.Мин Хтет Со. ^нтез тугоплавких карбидных, нитридных и интер-металлидных фаз при поверхностном электронно-пучковом / Мин Хтет Со, А.П Кузнецова // VII Международная молодежная научная школа-конференция - 16-21 апреля 2018 года C 152.

59.Fedorov, S.V. Refractory phases synthesis at the surface microalloying with using wide aperture electron beam / S.V Fedorov, Min Htet Swe // Journal of physics (conference ser.) - 2017-vol- 830, no-1.

60.Завгородняя, Е. А. Исследование способа упрочнения поверхностей деталей машин нанесением износостойких покрытий с использованием СВС-реакций / Завгородняя Е.А, С. В. Ковалевский, В. И. Тулупов // Наука и студент XXI веку. — Краматорск, 2009. — С. 28-33.

61.Lümkemann, M. A New Generation of PVD Coatings for High-performance Gear Hobbing / M. Lümkemann, M. Beutner, M. Morstein, M. Köchig, M. Wengler, T. Cselle, B.Karpuschewski. // The "A" Coatings Conference, Thessaloniki- Greese, Oct 1-3, 2014).

62.Каталог РИТИ-СП компания «ООО микросплав» [Электронный ресурс] Режим доступ: http://inotomsk.ru/companies-catalog/ooo-mikrosplav/

63.Федоров, С.В. Закономерности формирования приповерхностного слоя на металлокерамике, модифицированного при микролегировании низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком / С.В Федоров, Мин Хтет Со // журнал Нано-инженерия - 2014/07 C.3-6.

64.Grigoriev, S.N Complex surface modification of carbide tool by NbHfTi alloying followed by hardfacing (TiAl)N/ S.N Grigoriev, S.V Fedorov, M.D Pavlov, Ye Min Soe, // Journal of Friction and Wear - 2013, v.34, Issure 1, 14-18.

65.Йе Мин Со. Патент на изобретение №2501865, Способ упрочнения изделий из твердых сплавов / Йе Мин Со, А.В. Кабанов, С.В. Федоров, А.А. Вислагузов, М.Д. Павлов. - № 2012134117, заявлено 09.08.2012.

66.Углов, В. В. Модификация поверхностных слоев твердых сплавов компрессионными плазменными потоками / В.В. Углов, Т. В Тарасова, Сборник 9-ая Международная конференция «Взаимодействие излечений с твердым телом» //.- 2011 г., Минск. Беларусь.

67.Pradeep, L. Tribology for scientists and engineers / L. Pradeep // CSM calowear instrments - 2011- p 163.

68.Каталог Mikrocad for submicron 3D surface inspection [Электронный ресурс]. Режим доступ: https://lmi3d.com/products/mikrocad

69.Йе Мин Со. Комплексное модифицирование поверхности карбидного инструмента легированием NbHfTi с последующим нанесением износостойкого покрытия (TiAl)N / С.Н. Григорьев, С.В. Федоров, М.Д. Павлов, А.А. Окунькова, Йе Мин Со. // Трение и износ - Том 34,№1, 2013, с. 599-605.

70.Min Htet Swe. Synthesis of hard-melting carbide, nitride and intermetallic phase with surface electron beam microalloying / Min Htet Swe , M. Jenek, Sergey Voldemarovich Fedorov // Material science forum- volumn 876,October 2016, page 23-25.

71. Федоров, С.В. Исследование процесса сверления синтеграна твердосплавными сверлами c комплексным модифицированием режущей части / C.B Федоров, Мин Хтет Со // Всероссийский конкурс, научно-технического творчес-твамолодежи, НТТМ-2014г.

72. Федоров, С.В, Оптимизация режимов обработки низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком при комплексной поверхностной обработке сменных многогранных режущих пластин из сплава ВК8 / C.B Федоров, Мин Хтет Со // Молодежная научно-практическая конференция «Автоматизация и информационные технологии» АИТ-2014.

73.Federov, S.V, Wear of carbide inserts with surface electron beam alloying when milling nickel alloy / S.V Federov, Min Htet Swe // International congress on energy fluxes and radiation effects Tomsk, Russia - September 2018.

74. Федоров, С.В Износ твердосплавных пластин с поверхностным электроннолучевым легированием при фрезеровании никелевого сплава / С.В Федоров, Мин Хтет Со, Кузнецова // Международная конференция «машины, технологии и материалы для современного машиностроения» - 21-22 ноября 2018 года.

75.Lukaszkowicz, K, Characteristics of the AlTiCrN+DLC coating deposited with a cathodic arc and the PACVD process / K. Lukaszkowicz, ., E. Jonda , J.Sondor , K. Balin , J.Kubacki // Materials and technology - 2016, 50(2), 175-181.

76.Fedorov, S.V Refractory phases synthesis at the surface microalloying with using wide aperture electron beam / S.V. Fedorov, Min Htet Swe // Journal of physics (conference ser.) - vol- 830, no-1.

77.Fedorov, S.V. Synthesis of refractory carbide and nitride phases at the surface electron-beam alloying of tool materials / S.V. Fedorov, Min Htet Swe. // News of higher educational institutions. Physics - 2015, v.58, 9-3, 150-154, (in Russian).

78. Федоров, С.В, Синтез тугоплавких карбидных и нитридных фаз при поверхностном электронно-пучковом легировании инструментальных материалов / C.B. Федоров, Мин Хтет Со // Станочный парк - октябрь 2016 10 (139) 2016, С-36.

79.Титов, В. Покрытия для режущего инструмента: Состояние вопроса и перспективы / В. Титов. // Журнал «НМ-оборудование» - май 2004 г.

80.Афанасенков, М. А. Современные методы повышения работоспособности режущего инструмента / M.A Афанасенков // Инструмент и технологии -2012, №38, вып.4, 1-7 c.

81.Григорьев, С. Н. Модификация структуры и свойств быстрорежущей стали путём комбинированной вакуумно-плазменной обработки / C.H Григорьев, А. С. Метель, С. В. Фёдоров // Металловедение и термообработка - 2012. №1.8-12 c.

82.Багаутдинов, А. Я. Физические основы электровзрывного легирования металлов и сплавов / А. Я. Багаутдинов, Е. А. Будовских, Ю. Ф. Иванов, В. Е. Громов. // Новокузнецк: Изд-во СибГИУ- 2007.- 301 с.

83.Федоров, С.В. поверхностное упрочнение изделий из цветных сплавов интерметаллидными фазами, синтезированными путем поверхностной электронно-пучковой обработки / C.B. Федоров, А.П. Шевчуков, Мин Хтет Со // V Международную научную конференцию Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении Имащ ран - 8-10 2017г.

84. Luts, A.R. SHS process and structure formation of Al-Ti-B grain refiner made with the use of fluxes / A.R. Luts, Li Peijie, E.G. Kandalova, A.G. Makarenko, V.I. Nikitin, Zhang Yanfei. // Materials Letters: scientific journal - 2004, №58, l861-1864.

85.Proskurovsky, I. Physical Foundations for Surface Treatment of Materials with Low Energy, High Current Electron Beams / I.Proskurovsky,V.P. Rotshtein, G.E. Ozur, Yu.F. Ivanov, A.B. Markov // Surface and Coatings Technology - 125

(2000), no. 1-3, 49—56.

86.Александров, В.Д. Поверхностное упрочнение алюминиевых сплавов / В.Д. Александров. // дис. д-ра техн. Наук. Московский Автомобильно-дорожный Институт (государственный технический университет) -Москва 2002.

87. Sheasby, P.G, The Surface Treatment and Finishing of Aluminium and its Alloys / P.G. Sheasby,R. Pinner // Finishing Publications Limited and ASM International

(2001) (Sixth ed.)vol. 1, pp. 427-535.

88.Fedorov, S.V. Wear of carbide inserts with complex surface treatment when milling nickel alloy / S.V Fedorov, Min Htet Swe, Kapitanov Alexey // Mechanics & Industry Volume 18, Number 7, 2017.

89. Федоров, С.В. Влияние комплексной поверхностной обработки на изнашивание фрезерных твердосплавных пластин при резании никелевого сплава / С.В. Федоров, Мин Хтет Со // Известия вузов физика (томский государственный университет). - 2018.- Том 61 № 8/2. - С.93.

90. Федоров, С.В. Износ твердосплавных пластин с поверхностным электроннолучевым легированием при фрезеровании никелевого сплава / С.В.Федоров, Мин Хтет Со, Кузнецова. // Международная конференция «Машины, технологии и материалы для современного машиностроения» -2018 - С. 197.

91. Федоров, С.В. Электронно-пучковое модифицирование поверхности материалов / С.В Федоров, Мин Хтет Со // Международной научно-технической конференции «Вакуумная техника, материалы и технология», «VacuumTechExpo 2017» 11.4.2017 Москва, КВЦ «Сокольники».

92. Федоров, С.В. Гидроструйная обработка как способ предварительной подготовки поверхности твердого сплава перед нанесением износостойкого покрытия / С.В. Федоров,В. Даниель, Мин Хтет Со. // ВЕСТНИК МГТУ СТАНКИН Номер: 4 (43) Год: 2017 Страницы: 48-51.

93. Knotek, O. Applications to Cutting Tools. In Handbook of Hard Coatings / O. Dnotek,F. Loffler. G.Kramer // Noyes Publications: Norwich, NY, 2000; p. 550.

94.Pischasov, N.A. Modification of the structure and properties of hard alloys of WC-Co system by high-current charged particle beams / N.A Pischasov,A.V. Nikolaev // Bulletin of Omsk University, 1996, Vol.2, 39-43 C.

95. Fedorov, S.V Comprehensive surface treatment of high-speed steel tool / S.V. Fedorov, S.V Aleshin, Min Htet Swe. // Mechanics & Industry Volume 18, Number 7, 2017

96. Мин Хтет Со Поверхностное электронно-пучковое легирование материалов / Мин Хтет Со, С.В. Федоров. // 13 международная конференция «пленки и покрытия» - апреля 2017 - C.191.

97. Weinstain, D. Tribooxidation as a Way to Improve the Wear Resistance of Cutting tools / D.Weinstain, K.Anatoly // Researchgate, Coatings 8(6):223 - June 2018.

98. Khaled Hamdy. surface hardening of aluminum alloys by intermetallic phases, synthesized in the process of electron beam treatment / Khaled Hamdy, Fedorov Sergey and Min Htet Swe // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. -2019.- VOL. 14, NO. 2, january- ISSN 1819-6608.

99. Федоров, С.В. Виброакустический мониторинг процессов, происходящих при поверхностном легировании с использованием импульсной электронно-пучковой технологии / С.В Федоров, М.П Козочкин , Маунг Т.Х, Мин Хтет Со // 14 международная конференция «пленки и покрытия - 2019» ЛЭТИ, Санкт-Петербург, сборник трудов - С. 28.

100. Федоров, С.В. поверхностное упрочнение изделий из цветных сплавов интерметаллидными фазами, синтезированными путем поверхностной электронно-пучковой обработки / С.В. Федоров, А.П. Шевчуков, Мин Хтет Со // V Международную научную конференцию, Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении, Имащ ран 8-10 2017г, сборник тезисов.

101. Fedorov, S.V. Vibroacoustic monitoring of the intermetallic phase formation when electron-beam technology surface alloying / S.V. Fedorov, M.P Kozochkin, T.H Maung, Min Htet Swe // Journal of physics: confe series: Vol - 1281, conference (1), (2019) г, 012015 IOP Publishing doi: 10.1088/1742-6596/1281/1/01201.

102. Патент РФ № 2017146306 Способ формирования износостойких слоев на основе интерметаллидных покрытий системы Al-Ti на поверхностях из алюминиевых сплавов / С. В. Федоров, Мин Хтет Со опубликовано 07.12.2017г.

Приложение А. Патент на изобретение № 2705817

Приложение Б. Патент на изобретение № 2705819

Приложение В. Акт внедрения