Влияние наночастиц SiO2 на структуру, состав и свойства оксидных слоев, формируемых микродуговым оксидированием силуминов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат наук Полунин, Антон Викторович

• Полунин, Антон Викторович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Полунин, Антон Викторович

СОДЕРЖАНИЕ

стр

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Применение алюминиевых сплавов в промышленности

1.2 Современные методы и технологии упрочнения рабочих поверхностей деталей из литейных алюминиево-кремниевых сплавов

1.3 Технология микродугового оксидирования. Её особенности, преимущества и недостатки

1.4 Базовые электролиты, применяемые для МДО

1.5 Модифицирование электролитов для микродугового оксидирования добавками наноразмерных веществ

1.6 Выбор наноразмерной добавки для модифицирования электролита при МДО

1.7 Заключение

2 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ОКСИДНЫХ СЛОЁВ. ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

2.1 Материалы и образцы для проведения исследований

2.2 Экспериментальная установка МДО

2.3 Источник питания экспериментальной установки МДО и режим формирования оксидных слоев

2.4 Состав электролита и применяемые добавки

2.5 Оценка динамики формирования оксидного слоя

2.6 Исследования структуры и элементного состава оксидного слоя

2.7 Исследования морфологии поверхности оксидного слоя

2.8 Исследования фазового состава оксидных слоев

2.9 Определение микротвердости оксидных слоев

2.10 Износостойкость оксидных слоев

2.11 Теплопроводность оксидных слоев

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Динамика формирования оксидных слоев

3.2 Состав и структура оксидных слоев, формируемых при различных концентрациях наноразмерного порошка SiO2 в электролите

3.3 Морфология поверхности оксидных слоев и её особенности при различных концентрациях наноразмерного SiO2 в электролите

3.4 Износостойкость оксидных слоев

3.5 Теплопроводность оксидных слоев

4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Обобщение результатов исследований и возможные механизмы влияния наночастиц SiO2 в электролите на микродуговые разряды и процесс МДО

4.2 Оценка возможности формирования фаз сверхвысокого давления при микродуговом оксидировании

4.3 Динамика и особенности роста оксидного слоя и эволюция микродуговых разрядов в процессе МДО под влиянием наночастиц SiO2 в электролите

4.4 Элементный и фазовый состав, структура оксидных слоев, формируемых при различных концентрациях наноразмерного порошка SiO2 в электролите

4.5 Физико-механические характеристики оксидных слоев, формируемых при различных концентрациях наноразмерного

порошка SiO2 в электролите

4.6 Взаимосвязь элементного, фазового состава и теплоизоляционных характеристик оксидных слоев на силуминах

5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ДОБАВОК НАНОЧАСТИЦ SiO2 В ЭЛЕКТРОЛИТ ПРИ МДО

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние наночастиц SiO2 на структуру, состав и свойства оксидных слоев, формируемых микродуговым оксидированием силуминов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Проблема создания функциональных материалов и технологий их получения, удовлетворяющих современным технико-экономическим требованиям, является одной из наиболее актуальных, так как непосредственно определяет эксплуатационные характеристики конструкций.

Плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО) или микродуговое оксидирование (МДО) - один из наиболее перспективных методов химико-термической обработки изделий из конструкционных алюминиевых сплавов, позволяющий получать на рабочих поверхностях деталей оксидные слои с высокими физико-механическими, коррозионностойкими,

теплотехническими и электроизоляционными характеристиками.

Наиболее актуальным данный метод является для изделий, изготавливаемых различными методами литья из алюминиево-кремниевых сплавов, так как они составляют 85-90% литейных алюминиевых сплавов, применяемых в машиностроении и аэрокосмической отрасли.

Однако широкому применению метода микродугового оксидирования алюминиево-кремниевых сплавов в промышленности препятствуют:

1. Недостаточная производительность, высокие энергозатраты и сложность в достижимости стабильного качества при получении многофункциональных оксидных слоев значительной толщины (100 мкм и более).

2. Неоднородность свойств получаемых оксидных слоев.

3. Ограничения в достигаемых физико-механических характеристиках оксидных слоев, формируемых на силуминах с содержанием кремния 5% и выше.

Представляется, что устранить перечисленные ограничения технологии

МДО алюминиево-кремниевых сплавов можно путем применения

функциональных добавок нанодисперсных веществ в электролит. Такая

возможность обусловлена специфическими свойствами наноразмерных

5

порошков известных материалов и их поведением в различных средах, при различном физическом или химическом воздействии.

Особенно перспективным представляется применение в качестве наноразмерных добавок кремний-содержащих веществ, например, диоксида кремния. Диоксид кремния может принимать участие в экзотермичекой реакции алюминотермии. В результате, помимо синтеза оксидного слоя с помощью химической реакции окисления алюминия под действием микродугового разряда, возможна дополнительная интенсификация образования оксида алюминия при восстановлении кремния в ходе реакции высокотемпературного замещения и за счет повышения температуры в реакционной зоне. Выделившийся в ходе реакции алюминотермии атомарный Si при высоких температурах может повышать электропроводность в зоне своего нахождения, что должно приводить к повышению мощности и стабильности микродуговых разрядов. Таким образом, введение в электролит наночастиц SiO2 может положительно сказаться на процессе МДО силуминов.

Для исследований были выбраны широко применяемые в промышленности силумины с различным содержанием кремния - АК6М2, АК9пч и АК12пч. В качестве добавки в электролит использовался наноразмерный рентгеноаморфный порошок диоксида кремния ^Ю2).

Гипотеза исследования: введение в электролит наночастиц диоксида кремния БЮ2 приведет к их появлению в реакционной зоне при МДО, что положительно повлияет на процессы зажигания и горения микродуговых разрядов и условия формирования оксидного слоя, в результате чего формируемые оксидные слои приобретут требуемые качество и эксплуатационные характеристики, а производительность их синтеза увеличится.

Цель диссертационной работы: повышение эксплуатационных свойств оксидных слоев и производительности их синтеза на алюминиево-

кремниевых сплавах методом микродугового оксидирования добавлением нанодисперсного диоксида кремния (БЮ2) в электролит.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Получить образцы оксидных слоев на силуминах (на примере сплавов АК6М2, АК9пч и АК12пч) при различных концентрациях добавки наночастиц БЮ2 в электролит.

2. Выявить влияние концентрации добавки наночастиц SiO2 в электролит на производительность процесса синтеза оксидных слоев.

3. Выявить влияние концентрации добавки наночастиц SiO2 в электролит на химический и фазовый состав и структуру оксидного слоя, морфологию его поверхности.

4. Выявить влияние концентрации добавки наночастиц SiO2 в электролит на механические характеристики, износостойкость и теплопроводность оксидных слоев.

5. Проанализировать и обобщить полученные результаты, сформулировать рекомендации для промышленного применения предлагаемого способа МДО и дальнейших исследований в этой области.

Объектом исследования является оксидный слой и процесс его получения методом МДО алюминиево-кремниевых сплавов, реализуемый в электролите, содержащем нанодисперсный диоксид кремния БЮ2.

Предметом исследования являются макроструктура, химический (элементный) и фазовый состав, шероховатость, микротвердость, износостойкость и теплопроводность оксидных слоёв, а также производительность их синтеза на алюминиево-кремниевых сплавах методом МДО в электролитах с добавкой наночастиц диоксида кремния.

Научная новизна работы. В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований получены следующие новые результаты: 1. Установлено, что введение наночастиц БЮ2 в электролит смещает

фазовый состав в сторону увеличения высокотемпературных фаз и фаз

7

сверхвысокого давления в оксидных слоях, формируемых микродуговым оксидированием сплавов АК6М2, АК9пч и АК12пч. При этом для всех указанных сплавов в оксидных слоях впервые обнаружена фаза сверхвысокого давления стишовит, формируемая при добавке 3 г/л наночастиц БЮ2 в электролит. В оксидном слое, сформированном на сплаве АК12пч при добавке в электролит 7 г/л наночастиц БЮ2, также выявлена фаза сверхвысокого давления коэсит. Для всех сплавов выявлено, что добавка в электролит 1-5 г/л наночастиц БЮ2 приводит к формированию в оксидных слоях высокотемпературной фазы тридимита. Одновременно с этим для всех сплавов выявлено, что добавка в электролит 1-3 г/л наночастиц БЮ2 приводит к увеличению содержания в оксидном слое прочной и износостойкой фазы а-А1203 и снижению содержания муллита и у-А1203, а экстремумы содержания фаз достигаются при добавке 3 г/л наночастиц БЮ2 в электролит.

2. Предложен механизм образования фаз сверхвысокого давления

стишовита и коэсита, заключающийся в возникновении термических

сверхвысоких напряжений в локальной зоне, прилегающей к каналу

пробоя микродугового разряда, и обуславливающих формирование

оксидного слоя под их воздействием в этой зоне. При этом ввиду

скоротечности пробоя оксидного слоя микродуговым разрядом (время

пробоя - (0,1...0,2)10-9 с) и быстрого разогрева прилегающих к каналу

пробоя участков скорость расширения таких локально разогреваемых

участков стремится к скорости звука в корунде, что обуславливает

невозможность релаксации напряжений по механизмам пластической

деформации и разрушений. Повышение мощности микродугового

разряда при введении наночастиц SiO2 в электролит, обуславливающее

возникновение термических напряжений, необходимых для

формирования фаз стишовита и коэсита, объяснено тем, что, во-первых,

наночастицы SiO2, разлагаясь в потоке плазмы, могут быть

дополнительным источником заряженных частиц, во-вторых, разгоняясь

в потоке плазмы в результате неупругих соударений, наночастицы SiO2 могут отдавать кинетическую энергию. 3. Путем сравнительного анализа данных рентгеноспектрального микроанализа и рентгенофазового анализа выявлено наличие рентгеноаморфной фазы SiO2, которая привносится в слой за счет осаждения наночастиц SiO2 из электролита и обуславливает снижение теплопроводности. Данная оценка подтверждена сравнением расчётных значений коэффициента теплопроводности оксидных слов, полученных на основе данных по фазовому составу с учетом аморфной фазы, с результатами измерений коэффициента теплопроводности.

Практическая значимость работы. Установлено, что введение нанодисперсного SiO2 в электролит при микродуговом оксидировании силуминов в исследованном диапазоне концентраций (от 1 до 7 г/л) позволяет повысить производительность процесса до 2 раз для АК6М2, до 2,5 раза для АК9пч и до 4,5 раза для АК12пч. При концентрации добавки наночастиц SiO2 3 г/л для указанных сплавов достигаются максимальные значения микротвердости и износостойкости и минимальная шероховатость оксидных слоев. Во всем исследованном диапазоне добавок наночастиц SiO2 наблюдается повышение толщины оксидных слоев. Одновременно с введением наночастиц SiO2 от 1 г/л и выше теплопроводность оксидных слоев снижается в 5.. .6 раз для всех рассматриваемых сплавов с выходом на плато значений в диапазоне концентраций добавки SiO2 от 1 до 7 г/л.

Показана возможность управления процессом МДО силуминов за счет варьирования концентрации добавки наночастиц SiO2 в электролит с достижением требуемых характеристик оксидных слоев при заданной производительности обработки.

Результаты исследований внедрены на ЗАО «ЛАДА-ФЛЕКТ» (г. Тольятти) для обработки лопаток промышленных осевых вентиляторов систем воздухоснабжения: решена проблема эрозионной и коррозионной

стойкости лопаток вентиляторов. На АО «ЭЛЕКТРОСОЕДИНИТЕЛЬ»

9

(Республика Татарстан) технология внедрена для изготовления технологических приспособлений - измельчителей стекломассы (атритторов), применяемых в производстве электрических изоляторов: выявлено повышение срока службы атритторов более чем в 10 раз. Результаты исследований внедрены в учебный процесс по направлению подготовки 13.03.03 «Энергетическое машиностроение» и используются в лекционных и практических занятиях при подготовке бакалавров по дисциплине «Конструирование и расчет ДВС».

На основании полученных в работе результатов разработан «Способ микродугового оксидирования» и подана заявка на патент, получено положительное решение (Заявка №2015137089, приоритет от 31.08.2015).

На защиту выносятся:

1. Зависимости структуры, элементного и фазового состава оксидных слоев, синтезированных методом МДО, от концентрации добавки наночастиц БЮ2 в электролите.

2. Взаимосвязь фазового состава и эксплуатационных характеристик оксидных слоев с концентрацией добавки наночастиц БЮ2 в электролите.

3. Оценка возможности образования уникальных фаз сверхвысокого давления (коэсит, стишовит) и высокотемпературных фаз (тридимит) в оксидных слоях под влиянием наночастиц БЮ2 в электролите.

4. Способ микродугового оксидирования силуминов, отличающийся введением нанодисперсного порошка SiO2 в электролит.

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается

применением комплекса современного аттестованного оборудования и

методик исследований, метрологической обеспеченностью оборудования,

большим объемом экспериментальных данных и их статистическим

анализом. Достоверность результатов работы подтверждается

согласованностью полученных данных и зависимостей с общими

теоретическим представлениям о механизмах процесса микродугового

оксидирования и мировыми результатами исследований в данной области,

10

известными из литературных источников. Достоверность результатов подтверждается сходимостью экспериментальных данных с результатами теоретических расчетов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на VI Международной школе с элементами научной школы для молоде-жи «Физическое материаловедение» - г. Тольятти, 30 сентября - 5 октября 2013 г.; Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» - г. Самара, СГАУ, 25-27 июня 2014 г.; 3) Международной научно-технической конференции «Теплофизические и технологические аспекты повышения эффективности машиностроительного производства» (IV Резниковские чтения) - г. Тольятти, ТГУ, 27-29 мая 2015 г.; Международной научно-практической конференции «Advanced Materials Week - 2015», AMW - г. Тольятти, Парк-отель - ТГУ, 15-16 июня 2015 г.; VII Международной школе с элементами научной школы для молодежи «Физическое материаловедение» - Тольятти, ТГУ , 31 января - 5 февраля 2016 г.; научно-технических семинарах ТГУ в 2013-2016 гг.

Личный вклад автора состоит в анализе литературных данных по теме исследования, выборе способа решения выявленных проблем; планировании и проведении экспериментов по получению образцов оксидных слоев на группе силуминов; в выборе методов исследований и подготовке образцов; проведении исследований и испытаний синтезированных оксидных слоев; выполнении анализа и обобщении полученных экспериментальных данных; в участии в постановке целей и задач исследований и в обсуждении полученных результатов; в подготовке и написании статей и тезисов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано десять печатных работ, в том числе шесть в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ, подана 1 заявка на патент РФ (получено положительное решение).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5

глав, выводов и заключения, списка литературы, включающего

186 наименований отечественных и зарубежных авторов, содержит 177 страниц машинописного текста, 31 рисунок, 23 таблицы.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Применение и ограничения в применении алюминиево-кремниевых сплавов в промышленности

Развитие энергомашиностроения, аэрокосмической отрасли и приборостроения диктует необходимость уменьшения массогабаритных характеристик деталей и конструкций при одновременном повышении их эксплуатационных качеств. Достигнуть требуемых эксплуатационных качеств изделий невозможно только лишь конструкторскими мерами, поэтому возникает необходимость улучшать применяемые материалы или технологии их обработки.

Растущие требования к функциональным свойствам материалов в сочетании с технико-экономическими требованиями к изделиям обуславливают необходимость разработки и модифицирования технологий получения новых композитных материалов, сталей и сплавов, а также технологий инженерии поверхностей деталей механизмов и машин [1-7].

Одним из основных способов достижения выгодных сочетаний малых массогабаритных показателей/высоких эксплуатационных свойств является использование сплавов цветных металлов Mg и др.) в качестве

материалов для изготовления деталей. Наибольшее промышленное применение среди них получили алюминиевые сплавы [1,2,6-11].

Особенно широкое распространение получили литейные алюминиевые

сплавы - силумины (алюминиево-кремниевые сплавы), доля которых

доходит до 85-90% алюминиевых литейных сплавов, используемых в

энергомашиностроении и аэрокосмической отраслях [10,11]. Применение

этих сплавов приносит ощутимые выгоды при изготовлении крупных

корпусных или статорных материалоемких деталей: блоков цилиндров

поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автомобилей,

беспилотных летательных аппаратов и двигателей малой авиации; головок

13

блоков цилиндров ДВС; картеров и корпусов коробок переключения передач и коробок скоростей; коробок двигательных и самолетных агрегатов, корпусов маслонасосов и пр. Силумины прекрасно зарекомендовали себя для изготовления подвижных и нагруженных рабочих деталей - поршней ДВС, рабочих колес турбокомпрессоров и турбонасосных агрегатов, силовых кронштейнов и рычагов, тяг и качалок систем управления двигателями и силовыми установками благодаря их высокой удельной прочности, хорошей технологичности и прекрасным литейным свойствам [1,2,6,7,10-14].

Основной способ получения отливок из алюминиевых сплавов - литье под давлением или гравитационным методом.

Например, в поршневом двигателестроении для автомобильной промышленности к началу 2000-х годов на долю этого способа приходилось около 80% всех литых блоков цилиндров силовых агрегатов легковых автомобилей [15-18], и далее эта доля только увеличивается. Это наиболее экономичная технология при изготовлении массовой продукции, позволяющая обеспечить высокую производительность, уменьшить толщину стенки отливки, снизить затраты на последующую финишную механическую обработку. Положительно себя зарекомендовала технология фирмы Cosworth - так называемый Cosworth-процесс. Возможности его серийного использования рассматривались концерном Ford и Rover Group [19,20], а первый опыт применения этой технологии для производства силовых агрегатов был получен для двигателей болидов «Формулы 1».

Однако все эти способы получения деталей из литейных алюминиевых

сплавов не обеспечивают требуемых свойств рабочих поверхностей деталей.

Актуальным это является для деталей, работающих в триботехнических

системах в условиях высоких механических нагрузок, эрозионных и

агрессивных химических воздействий, так как до сих пор не найдено

достаточно эффективное решение по созданию износостойкой рабочей

поверхности деталей, выполненных из силуминов. При создании деталей из

литейных алюминиевых сплавов, работающих в парах трения при

14

значительных тепловых, механических нагрузках и воздействии агрессивных сред, наибольшее внимание необходимо уделять именно повышению износостойкости, коррозионной стойкости и противозадирных свойств рабочей поверхности [6,7,12-14,21,22].

Работы по созданию износостойкой рабочей поверхности на деталях из алюминиевых сплавов интенсивно ведутся на протяжении последних 5060 лет [13-23].

1.2 Современные методы и технологии упрочнения рабочих поверхностей деталей из литейных алюминиево-кремниевых сплавов

Известны различные способы упрочнения рабочих поверхностей деталей из литейных алюминиевых сплавов, работающих в парах трения при экстремальных режимах. Все они имеют определенные ограничения.

Например, твердое хромовое покрытие разработано фирмой Mahle в 1951 г. и известно под названием Cromal [16]. Покрытие рабочей поверхности изделия из алюминиевых сплавов состоит из двух слоев: первый слой - мягкое железо, используемое для улучшения адгезии, и второй слой -твердый хром. Покрытие наносится электрохимическим способом, затем проводится механическая обработка. Основной недостаток подобной технологии - покрытие требует строгого ограничения нагрузки из-за опасности его отслоения [16].

Положительно себя зарекомендовало покрытие «никель - карбид

кремния». Упрочнение рабочих поверхностей покрытием Ni—SiC

разработано в 1967 г. также фирмой Mahle. Коммерческое название покрытия

- Nikasil [16,18]. Покрытие наносится гальваническим способом, при котором

на первом этапе на алюминиевую поверхность из кислотного электролита

осаждается слой металлического никеля толщиной до 100 мкм, после чего на

втором этапе производят электрохимическую обработку поверхности в

15

растворе-суспензии с введением порошка двуокиси кремния и углерода. В результате этого никелевая матрица насыщается карбидом кремния, образуя металлокерамическое покрытие «никель - карбид кремния». По информации открытых источников, данное технологические решение нашло широкое применение такими компаниями, как Citroen, Porsche, BMW, Ferrari, VW Group и др. Основным достоинством покрытия Nikasil являются его достаточно высокие механические характеристики и высокая маслоемкость. Однако стоимость его получения на рабочих поверхностях деталей достаточно высока, а технологический процесс небезопасен с точки зрения экологии. Применение этого покрытия сокращается конца 90-х годов и проводятся изыскания по альтернативным способам получения покрытий с аналогичными и повышенными характеристиками.

Наиболее широкое промышленное применение как альтернатива

покрытию Nikasil пока нашел разработанный фирмой Kolbenschmidt способ

Lokasil [17,20,23], активное коммерческое использование которого началось с

конца 90х - начала 2000-х годов. По информации из открытых источников,

эта технология внедрена такими компаниями, как Mercedes-Benz, Porsche,

Rolls-Royce Group, General Electric и другими. Суть технологии в том, что

частицы кремния локально внедряются в матрицу относительно недорого

литейного алюминиево-кремниевого сплава. Это достигается благодаря

высокопористым фасонным вставкам из кремния, которые вкладываются в

литейную форму при литье под высоким давлением. Находящийся под

высоким давлением (до 900... 1000 бар) алюминиевый сплав в процессе литья

продавливается сквозь поры кремниевых фасонных вставок, в результате

чего обогащается кремнием в зонах их установки. После этого проводят

обработку электрохимическим травлением обогащенных кремнием

поверхностей отлитой детали, удаляя металлический алюминий и обнажая

кристаллы кремния. Благодаря такому местному обогащению кремнием

получают свойства рабочих поверхностей, сопоставимые со способом

Nikasil. Данная технология требует высокого уровня организации

16

производства и применения сложного дорогостоящего оборудования, что обуславливает ее применение лишь в изготовлении дорогостоящих изделий (авиадвигателей, аэрокосмической техники), но сужает границы применения в массовом и так называемом «low-coast» сегменте машиностроительной отрасли, станко- и приборостроении.

Известны другие методы создания износо-, коррозионно- и эрозионностойкой рабочей поверхности на деталях из алюминиево-кремниевых сплавов. Например, метод жидкофазной пропитки (литье с прессованием) волокон из окиси алюминия и углерода (Honda Motors); метод Silgraf, разработанный фирмой АЕ Italia-BORGO; процесс Duralcan, при котором в расплав легкого металла вводятся частицы корунда или карбида кремния^С) и из полученной заготовки методом экструзии изготавливают требуемую по форме и габаритам деталь [24-27], и другие. Однако подобные технологии относятся скорее к эксклюзивным и пока находятся на стадии локального внедрения и применения. Основное препятствие на пути их распространения - сложности технологического процесса и высокая себестоимость реализации.

В последние два десятилетия проводятся работы по разработке газотермических способов нанесения покрытий на рабочую поверхность изделий из алюминиевых сплавов [27,28], патентуются различные составы покрытий и особенности их нанесения. Но до настоящего времени данные способы не достаточно конкурентоспособны по сравнению с традиционными технологиями типа Lokasil или Nikasil в силу нестабильности процесса, высокой себестоимости и технологической сложности.

Таким образом, можно заключить, что широкий спектр исследований и высокая интенсивность поиска способа создания износостойкой рабочей поверхности изделий из алюминиевых сплавов свидетельствуют об актуальности этого направления работ.

1.3 Технология микродугового оксидирования. Её особенности, преимущества и недостатки

Исследователями в области плазменно-электролитического модифицирования поверхности изделий из алюминиевых, магниевых, титановых и других сплавов на основе металлов вентильной группы была показана высокая перспективность использования для упрочнения рабочей поверхности деталей метода микродугового оксидирования (МДО) [6-9,1214,29-36].

Микродуговое оксидирование (МДО) или плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО) - это относительно новый вид химико-термической обработки, позволяющий с помощью электрических (микродуговых) разрядов преобразовывать поверхность вентильных металлов (алюминия, магния, титана и др.) в оксидный слой, который отличается от базового материала значительно более высокими характеристиками [6-9].

В процессе МДО множественные микродуговые разряды (МДР) хаотично перемещаются на границе раздела «оксидируемый металл -электролит». Этот процесс сопровождается нагревом, плавлением и интенсивным окислением поверхности обрабатываемого металла и образования на нем твердого оксидного слоя. В принципе, МДО-процесс похож на жесткое анодирование, но именно применяемые более высокие формовочные напряжения, превышающие потенциал пробоя диэлектрика, приводят к возникновению множественных локальных плазменных разрядов через оксидный слой, что приводит к формированию слоя с более высокими эксплуатационными свойствами[6,7,37,38].

Функциональные свойства оксидных МДО-слоев обуславливают широкую возможность их применения как поверхностных рабочих слоев в самых разных отраслях промышленности. В машиностроении и энергетике создаются износостойкие и теплостойкие поверхности изделий различного назначения, включая авиастроение и космическую технику; в

18

приборостроении и электротехнической промышленности оксидные слои, сформированные методом МДО, нашли применение для создания теплоизоляционных слоев нагревательных систем и диэлектрических слоев теплоотводов интегральных микросхем [6,7,12-14,29-36]. В машиностроении оксидные слои могут быть использованы для упрочнения рабочих поверхностей деталей, изготавливаемых из алюминиевых и титановых сплавов, работающих в тяжелых триботехнических условиях [6,7,12-14,2940].

Основываясь на фундаментальных исследованиях гальванолюминесценции и искрения на аноде, а также горения газового разряда, значимый вклад в развитие представлений о процессе МДО металлов вентильной группы и механизмах этого процесса был сделан в работах [4152].

В основе процесса МДО лежит процесс анодного окисления (анодирования) металлов. В настоящее время однозначно установлено, что оксидные слои на алюминии, формируемые в характерных для МДО электролитах, состоят из трех слоев: так называемого барьерного слоя -тонкого плотного беспористого слоя, непосредственно прилегающего к металлу; среднего плотного и твердого «рабочего» слоя; внешнего

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Полунин, Антон Викторович, 2016 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Гуляев А. П. Металловедение. - Металлургия, 1986. - 544 с.

2. Черняк С.С. Металловеды. - Иркутск: Изд-во ИрГУ, 2000. - 532 с.

3. Колпишон Э.Ю. Ключ к сталям. - СПб: Профессионал, 2006. - 719 с.

4. Мирзоев Р.А., Давыдов А.Д. Анодные процессы электрохимической и химической обработки металлов: учебное пособие. - Санкт-Петербург: Изд-во Политехнического университета, 2013. - 380 с.

5. Промышленные полимерные композиционные материалы: Пер. с английского / Под редакцией Бабаевского П.Г. - М., Химия, 1998. - 472 с.: ил, - Лондон; Эллайд Саенс Паблишер, 1997.

6. Суминов И.В., Белкин П.Н., Эпельфельд А.В. и др. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов / Ред. Суминов И.В. В 2х томах. Т. 2. - М.: Техносфера, 2011. - 512 с.

7. Суминов И.В., Эпельфельд А.В., Людин В.Б., Крит Б.Л., Борисов А.М. Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование). - М.: ЭКОМЕТ, 2005. - 368 с.

8. Гордиенко П.С. Электрохимическое формирование покрытий на алюминии и его сплавах при потенциалах искрения и пробоя. - Владивосток, Дальнаука, 1999. - 232с.

9. Казанцев И.А., Кривенков А.О. Технология получения композиционных материалов микродуговым оксидированием: монография / И.А. Казанцев, А.О. Кривенков. - Пенза: Информационно-издательский центр ПГУ, 2007. - 240 с.

10. Белов Н.А., Савченко С.В., Белов В.Д. Атлас микроструктур промышленных силуминов. - М.: МИСиС, 2009. - 204 с.

11. Белов Н.А. Фазовый состав промышленных и перспективных алюминиевых сплавов - М.: Издательский Дом МИСиС, 2010. - 511 с.

12. Krishtal M.M. Oxide Layer Formation by Micro-Arc Oxidation on Structurally Modified Al-Si Alloys and Applications for Large-Sized Articles Manufacturing // Advanced Materials Research, 2009, Vol. 59, p. 204-208.

13. Шатров А. С. Технология серийного изготовления деталей ДВС из алюминиевых сплавов с упрочнением рабочих поверхностей методом ПЭО. -2-4 Междунар. науч.-практ. конф. "Пробл. развития автомобилестр. в России", Тольятти, 1996-1998: Сб. избр. докл., Тольятти, 1999, - c. 162-164.

14. Krishtal M.M., Chudinov B.A., Pavlikhin S.E., Polunin V.I. A Wear-Resistant Coating for Aluminium-Silicon Alloys using Microarc Oxidation and an Application to an Aluminium Cylinder Block // 2002-01-0626 // «Light Metals for the Automotive Industry» (SP-1683), Published by: Society of Automotive Engineers, Inc. (400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001,USA). 2002. Pp. 153-162.

15. Алюминий в конструкции двигателей [Текст] // Автостроение за рубежом, № 4, 1999 - с. 10.

16. Maier K. Zylinder-laufflachen im modernen Motorenbau // Galvanotechnik, 1996 , v. 87, № 5, p. 1566-1572.

17. Randolf A., Kusebauch K., Rosch Raimund R., Michael S. Das Aluminium-Kurbelgehause der Audi-Vierzylindermotoren mit 1,6 und 1,8. - Hubraum, MTZ: Motortechn. Z., 1997, v.58, № 10, c. 600-608.

18. Dieterle U., Junk H., Blum D., Lohr H., Wagner T., Schwaderlapp M. Zylinderkurbelgehause aus Gusseisen-ein kostengunstiges Konzept fur Pkw-Motorblooke // Konstr. Giessen, 1998, v. 23, № 1, p. 12-17.

19. Jorstad L.J. Trends in aluminium casting. Part 1: Automotive applications. // Modern casting, 1994, vol. 74, № 10, p. 26-29.

20. Rover Group considers casting options for KV6. New Material International. 1996, vol.12, №114, p.1-2.

21. Barbezat G., Luscher H. Verschleisschutz im Motorenbau // Technica (Suisse), 1998, v. 47, № 23, p. 54-56.

22. Eigenschaften nach Mass: Aluminium verdrangt Granguss // Masch. und Werkzeug, 1996, v.97, № 5, p. 18-20.

23. Robinson A. Cylinder walls are tough, light // Automotive News, 1998, №5769, p.40.

24. SAE Technology Paper Series, 1991, №910835, p.1-13.

25. Klimowicz T.F., Schuster D.M. The Physical and Mechanical Properties of Duralcan Aluminum Composites: For Presentation at the 48th Annual Conference of the Society of Allied Weight Engineers, Inc. - Alexandria, Virginia, 22-24 May, 1989.

26. Smid J. Moderne Leichtmetallwerkstoffe fur den Motorenbau und deren Endbearbeitung durch Honen. // MTZ: Motortechn. Z., 1998, 59, № 4, p. 248-257.

27. Kuroda S., Kawakita J., Watanabe M., Katanoda M.. Warm spraying - novel coating process based on high-velocity impact of solid particles / Science and Technology of Advanced Materials, 2008, Volume 9, issue 32, p. 1-17.

28. Мальцева Л. А. Жидкофазные технологии получения композиционных материалов. Матрицы. Упрочнители : [учеб. пособие] / Л. А. Мальцева, В. А. Шарапова ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. -Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2013. - 120 с.

29. Криштал М.М. Повышение износостойкости деталей алюминиево-кремниевых сплавов методом МДО для работы в экстремальных режимах трения. / М. М. Криштал, П. В. Ивашин, А. В. Полунин, Д. А. Павлов // Известия Самарского научного центра РАН, 2011, том 13, № 4-3, с. 765-768.

30. Криштал М.М. Повышение эффективности технологии микродугового оксидирования алюминиево-кремниевых сплавов. / Криштал М.М., Ивашин П.В., Полунин А.В., Боргардт Е.Д // Теплофизические и технологические аспекты повышения эффективности машиностроительного производства: Труды IV международной научно-технической конференции (Резниковские чтения). г.Тольятти, 2015, с. 268-273.

31. Полунин А.В. Исследование износостойкости оксидных слоев на силумине АК9Пч, сформированных микродуговым оксидированием в модифицированном наночастицами диоксида кремния электролите / Полунин А.В., Ивашин П.В., Растегаев И.А., Боргардт Е.Д., Криштал М.М. // Деформация и разрушение материалов, № 2, 2015, с. 21-25.

32. Криштал М. М. Повышение эффективности технологии микродугового оксидирования алюминиево-кремниевых сплавов. / Криштал М.М., Ивашин П.В., Полунин А.В., Боргардт Е.Д., Твердохлебов А.Я. // Вектор науки ТГУ, 2015, № 2 (32-2), с. 86-93.

33. Лебединский Г.Г., Дударева Н.Ю., Касьянов А.К. Устройство для нанесения износостойких покрытий на цилиндры двигателя внутреннего сгорания. // Оптимизация процессов обработки конструкционных материалов. - Уфа: Уфимский авиац. техн. ун-т, 1996, с . 80-82.

34. Малышев В.Н., Сорокин Г.М. Критерии изнашивания покрытий, сформированных микродуговым методом // Трение и износ, 1996, том 17, №5, с. 653-657.

35. Смелянский В.М., Герций О.Ю. Влияние структуры технологического процесса на формирование МДО-покрытий // Автомобильная промышленность, 1999, № 4, с. 31-32.

36. Чигринова Н.М., Чигринов В.Е., Кухарев А.А. Тепловая защита поршней высокофорсированным анодным микродуговым оксидированием. // Защита металлов, 2000, т.36, №3, с.303-309.

37. Криштал М.М. Влияние структуры алюминиево-кремниевых сплавов на процесс образования и характеристики оксидного слоя при микродуговом оксидировании // Металловедение и термическая обработка металлов, 2004, №9, с. 20-25.

38. Криштал М.М., Рюмкин М.О. Влияние исходной структуры А1-Б1 сплавов на свойства получаемых методом микродугового оксидирования

оксидных слоев и торможение частицами кремния роста оксидного слоя // Материаловедение, 2008, № 12, с. 50-61.

39. Криштал М.М. Влияние легирования электролита наноразмерным диоксидом кремния на трибологические характеристики оксидных слоев, сформированных микродуговым оксидированием на алюминиево-кремниевом сплаве / Криштал М.М., Ивашин П.В., Растегаев И.А., Полунин А.В., Боргардт Е.Д. // Вектор науки ТГУ, 2014, № 1, с. 48-52.

40. Криштал М.М. О теплопроводности оксидных покрытий, полученных методом микродугового оксидирования, на силумине АК9ПЧ. // Криштал М.М., Ивашин П.В., Павлов Д.А., Полунин А.В. // Вектор науки ТГУ, 2012, № 4 (22), с. 169-172.

41. Николаев А.В., Марков Г.А., Пщевицкий Б. И. Новое явление в электролизе./ Известия СО АН СССР. Серия Химические науки, 1977, том 5, №12, с. 32

42. Микродуговое оксидирование // Наука и человечество. Международный ежегодник. - Москва: Знание, 1981, с. 341-342.

43. Марков Г.А., Терлеева О.П., Шулепко Е.К. Микродуговые и дуговые методы нанесения защитных покрытий // Повышение износостойкости деталей газонефтяного оборудования за счет реализации эффекта избирательного переноса и создания износостойких покрытий. Труды МИНХ и ГП им. И.М.Губкина. Москва, 1985, том 185, с. 54-64.

44. Марков Г.А., Терлеева О.П., Шулепко Е.К. Электрохимическое окисление алюминия при катодной поляризации // Известия СО АН СССР, Серия Химические науки, 1983, № 7, вып. 3. с. 31-34.

45. Марков Г.А., Белеванцев В.И., Слонова А.И., Терлеева О.П. Стадийность в анодно-катодных микроплазменных процессах // Электрохимия, 1989, т. 25, вып. 11. с. 1473-1479.

46. Баковец В.В., Поляков О.В., Долговесова И.П. Плазменно-электролитическая анодная обработка металлов. - Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1990. - 168с.

47. Снежко Л.А., Папанова И.И., Тихая Л.С., Черненко В.И. Рост оксида алюминия в растворах силиката натрия в области предпробойных напряжений // Защита металлов, 1990, т. 26, № 6, с. 998-1002.

48. Миронова М.К. О формировании пленки при анодном микродуговом оксидировании // Защита металлов, 1990, т. 26, №2, с. 320-323.

49. Гордиенко П.С. О механизме роста МДО покрытий на титане / Гордиенко П.С., Гнеденков С.В., Синебрюхов С.Л., Завидная А.Г // Электронная обработка материалов, 1991, № 2, с. 42-46.

50. Черненко В.И., Снежко Л.А, Папанова И.И. Получение покрытий анодно-искровым электролизом. - Л.: Химия, 1991. - 128 с.

51. Гордиенко П.С. Образование покрытий на аноднополяризованных электродах в водных электролитах при потенциалах пробоя и искрения. -Владивосток: Дальнаука, 1996. - 216 с.

52. Гордиенко П.С., Гнеденков С.В. Микродуговое оксидирование титана и его сплавов. - Владивосток: Дальнаука, 1997. - 186 с.

53. Yerokhin A.L. Plasma electrolytic fabrication of oxide ceramic surface layers on aluminium alloys./ Yerokhin A.L., Voevodin A.A., Lyubimov V.V., Zabinski J., Donley M. // Surface and Coating Technology, 1998, v. 110, № 3, p. 140-146.

54. Yerokhin A.L. Oxide ceramic coatings on aluminium alloys produced by a pulsed bipolar plasma electrolytic oxidation process / Yerokhin A.L., Shatrov A., Samsonov V., Shashkov P., Pilkington A., Leyland A., Matthews A // Surface and coatings Technology, 2005, v. 199, p. 150-157.

55. Yerokhin A.L. Spatial characteristics of discharge phenomena in plasma electrolytic oxidation of aluminium alloy / Yerokhin A.L., Snizhko L.O., Gurevina

NX., Leyland A., Pilkington A., Matthews A // Surface and Coatings Technology, 2004, № 177-178, p. 779-783.

56. Yerokhin A.L., Snizko L.A., Gurevina N.L. Discharge characterization in plasma electrolytic oxidation of aluminium. // Journal of Physics D: Applied Physics, 2003, v.36, № 17, p. 2110-2120.

57. Dunleavy C.S. Characterisation of discharge events during plasma electrolytic oxidation. / Dunleavy C.S., Golosnoy I.O, Curran J.A., Clyne T.W. // Surface and coatings technology, 2009, v. 203, p. 3410-3419.

58. Dunleavy C.S., Curran J.A., Clyne T.W. Time dependent statistics of plasma discharge parameters during bulk AC plasma electrolytic oxidation of aluminium // Applied Surface Science, 2013, V. 268, p. 397-409.

59. Nomin'e A. High Speed Video Evidence for Localised Discharge Cascades during Plasma Electrolytic Oxidation. / Nomin'e A., Troughton S.C., Nomin'e A.V., Henrion G., Clyne T.W.. // Surface and Coatings Technology, 2015, v. 269, p. 125-130 (Special Issue on Plasma Electrolysis: Progress in Science, Technology and Applications of Electrolytic Plasma Surface Treatments and Coatings).

60. Dehnavi V. Effect of duty cycle and applied current frequency on plasma electrolytic oxidation (PEO) coating growth behavior. / Dehnavi V., Luan B. Li, Shoesmith D. W., Liu X. Y., Rohani S. // Surface and Coatings Technology, 2013, v. 226, p. 100-107.

61. Ракоч А.Г. Влияние катодной составляющей тока на кинетику роста микродуговых покрытий на поверхности алюминиевых сплавов / Ракоч А.Г., Дуб А.В., Бардин И.В., Жаринов П.М., Щедрина И.И., Ковалев В.Л. // Коррозия, материалы, защита, 2008, № 11, с. 30-34.

62. Rakoch A.G. Exothermal oxidation of the bottom of discharge channels upon Microarc oxidation of aluminum alloys / Rakoch A.G., Magurova Yu.V.,Bardin I.V., El'Khag G.M., Zharinov P.M., Kovalev V.L. // Protection of Metals, 2008, v. 44, № 7, p. 710-714.

63. Жаринов П.М. Эффективные микроразряды и новые способы нанесения покрытий на изделия из алюминиевых сплавов: Автореф. дисс. ... канд. хим. наук. М., 2009. - 24 с.

64. Беспалова О.В. Изучение закономерностей микродугового оксидирования и наполнения МДО-покрытий на алюминиевых сплавах с использованием спектрометрии ЯОР протонов / Беспалова О.В., Борисов А.М., Мичурина В.П., Романовский Е.А., Серков М.В., Суминов И.В., Титова Н.В., Эпельфельд А.В. // Физика и химия обработки материалов, 2003, №1, с. 66-70.

65. Щурков В.Е. Повышение надежности цилиндропоршневой группы зарубежных автомобильных двигателей. - М.: ЦНИИТЭИавтопром.М., 1990. - 48 с.

66. Балдаев Л.Х. Реновация и упрочнение деталей машин методами газотермического напыления. - М.: КХТ, 2004. - 134 с.

67. Хохлов В.В. Коррозионная стойкость сплава Д16 с оксидно-керамическими покрытиями, полученными методом микродугового оксидирования в силикатных электролитах / Хохлов В.В., Жаринов П.М., Ракоч А.Г., Хла Мо, Бардин И.В, Эльхаг Г.М. // Коррозия: Материалы, Защита, 2007, №4, с. 23-27.

68. Dong K. Corrosion behavior of a self-sealing pore micro-arc oxidation film on AM60 magnesium alloy / Dong K., Song Y., Shan D., Han E.H..// Corrosion Science, 2015, v.100, p. 275-283.

69. Zheng H.Y.The effects of Na2WO4 concentration on the properties of microarc oxidation coatings on aluminum alloy / Zheng H.Y., Wang Y.K., Li B.S., Han G.R. // Surface and Coatings Technology, 2005, v. 59, p. 139-142.

70. Nie X. Abrasive wear/corrosion properties and ТЕМ analysis of AI2O3 coatings fabricated using plasma electrolysis / Nie X., Meletis E.I., Jiang J.C., Leyland A., Yerokhin A.L., Matthews A. // Surface and coatings technology, 2002, v. 149, p. 245-251.

71. Shen D.J. Microstructure, temperature estimation and thermal shock resistance of PEO ceramic coatings on aluminum / Shen D.J., Wang Y.L., Nash P., Xing G.Z. // Journal of materials processing technology, 2008, v. 205, p. 477-481.

72. Curran J.A. Thermal and Mechanical Properties of Plasma Electrolytic Oxide Coatings // Dissertation is submitted for the degree of Doctor of Philosophy. Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge, 2005. - p. 167.

73. Trevin M. Erosive wear of plasma electrolytic oxidation layers on aluminum alloy 6061. / Trevin M., Mercado-Solis R.D., Cola R., Perez A., Talamantes J., Velasco A. // Wear, 2013, v. 301, iss. 1-2, p. 434-441.

74. Treviño M. Wear of an aluminium alloy coated by plasma electrolytic oxidation / Treviño M., Garza-Montes-de-Oca N.F., Pérez A., Hernández-Rodríguez M.A.L., Juárez A., Colás R.. // Surface & Coatings Technology, 2012, v. 206, p. 2213-2219.

75. Жуков СВ., Эпельфельд А.В., Желтухин Р.В. Многофункциональные защитные МДО-покрытия. Тезисы докладов XXXI международной конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. -МГУ, М.: 2001. С 107.

76. Жуков СВ., Желтухин Р.В. Многофункциональные покрытия для защиты деталей из титана и его сплавов в медицинском приборостроении. Биосовместимые наноструктурные материалы и покрытия медицинского назначения: сб. науч. трудов Российской школы-конференции молодых ученых и преподавателей. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2006, с. 302-307.

77. Жуков СВ., Суминов И.В., Эпельфельд А.В., Желтухин Р.В. Исследование влияния МДО-обработки на механические характеристики алюминиевых сплавов при испытаниях на растяжение. Быстрозакаленные материалы и покрытия. Труды 5-й Всероссийской с международным участием научно-технической конференции. 12-13 декабря 2006 г. "МАТИ" -РГТУ им. К.Э. Циолковского.: Сб. трудов.. М.: МАТИ, 2006. с. 131-135.

78. Wheeler J.M., Curran J.A., Shrestha S. Microstructure and multi-scale mechanical behavior of hard anodized and plasma electrolytic oxidation (PEO) coatings on aluminum alloy 5052 // Surface and Coatings Technology, 2015, v. 207, p. 480-488.

79. Криштал М.М., Рюмкин М.О. Наследственная химическая неоднородность в оксидных слоях, получаемых методом микродугового оксидирования на заэвтектических силуминах. // Металловедение и термическая обработка металлов, 2007, №3, с. 23-27.

80. Суминов И.В. Модификация поверхностей авиационных изделий в плазме / Суминов И.В., Эпельфельд А.В., Крит Б.Л., Борисов A.M., Дунькин О.Н. // Авиационная промышленность, 2002, № 2, с. 54-57.

81. Патент РФ 2169800. Способ получения оксидного композиционного покрытия на алюминии и его сплавах. // Бернгард Л., Буркат Г.К., Долматов В.Ю., дата публ. 27.06.2001

82. Патент РФ 2119558. Электролит для микроплазменного оксидирования вентильных металлов и их сплавов. // Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ", дата публ. 27.09.1998.

83. Патент РФ 1675400. Электролит для анодирования алюминиевых сплавов. // Кравцов Е. Е., Приходько С. А., Солдатова Л. Б., Амбарцумов Ю. Н., Калиев С. Г., Кондратенко Т. С., Коваль И. В., дата публ. 10.11.2006

84. Патент РФ 2123546. Способ твердого оксидирования алюминия и его сплавов. // Скифский С.В., Наук П.Е., дата публ. 20.12.1998

85. Хохлов В.В. Влияние силиката натрия на механизм роста оксидно-керамических при микродуговом оксидировании алюминиевых сплавов / Хохлов В.В., Ракоч А.Г., Хла Мо, Жаринов П.М., Баутин В.А., Бардин И.В. // Коррозия: материалы, защита, 2007, №1, с. 28-33.

86. Wang К., Koo B.H., Lee C.G. Effects of electrolytes variation on formation of oxide layers of 6061 Al alloys by plasma electrolytic oxidation // Transactions

of Nonferrous Metals Society of China , 2009, № 19, p. 866-870.

165

87. Wirtz G.P., Brown S.D., Kriven W.M. Ceramic coatings by anodic spark deposition // Materials and Manufacturing Processes, 1991, v.6, iss. 1, p. 87-115.

88. Soliman H., Hamdyb A.S. Comparative Study of Microarc Oxidation Treatment for AM, AZ and MZ Magnesium Alloys // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 2015, v. 51, № 4, p. 620-629.

89. Asoh H., Nishio K., Nakao M. Fabrication of ideally ordered anodic porous alumina with 63 nm hole periodicity using sulfuric acid // Journal of vacuum science and technology B, 2001, v. 19, iss. 2, p. 569-572.

90. Щербаков А.И. Исследование процесса формирования нанопористого оксида при анодировании алюминия / Щербаков А.И., Скворцова И.Б., Золотаревский В.И., Чернова Г.П., Мащенко В.Е. // Физикохимия поверхности и защита материалов, 2009, т. 45, №1, с. 71-74.

91. Jaspard-Mecuson F., Czerwiec Т., Henrion G. Tailored aluminium oxide layers by bipolar current adjustment in the Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) process // Surface and Coatings Technology, 2007, v. 201, p. 8677-8682.

92. Snizhko L.O. Excessive oxygen evolution during plasma electrolytic oxidation of aluminium / Snizhko L.O., Yerokhin A.L., Gurevina N.L., Patalakha V.A., Matthews A.// Thin Solid Films, 2007, v. 516, p. 460-464.

93. Габралла Мохамед Эльхаг Мохамед. Влияние электрического режима на свойства микродуговых покрытий, формируемых на сплаве Д16: Афтореф. дис. ... канд. тех. наук. - М., 2007. - 24 с.

94. Бардин И.В. Электрические режимы микродугового оксидирования алюминиевого и магниевого сплавов в щелочных электролитах: Автореф. дис. ... канд. хим. наук. - М., 2009. - 24 с.

95. Хла Мо. Оптимизация процесса микродугового оксидирования алюминиевых и магниевых сплавов: Автореф. дис. ... канд. тех. наук. - М., 2007. - 24 с.

96. Хла Mo. Оптимизация процесса микродугового оксидирования алюминиевых и магниевых сплавов: Дисс. ... канд. тех. наук. - М., 2007. -131с.

97. Хохряков Е.В. Механизм роста покрытия на стадии микроплазменных разрядов / Е.В. Хохряков, П.И. Бутягин, А.И. Мамаев // Физика и химия обработки материалов, 2003, № 2, с. 57-60.

98. Воробьева А.И., Уткина E.A. Ходин A.A. Исследование механизма самоорганизации при формировании самоупорядоченной структуры пористого анодного оксида алюминия // Микроэлектроника, 2007, т. 36, №6, с. 437-445.

99. Ракоч А.Г. Экзотермическое окисление дна каналов микроразрядов при микродуговом оксидировании алюминиевых сплавов / Ракоч А.Г., Магурова Ю.В., Бардин И.В., Эльхаг Г.М., Жаринов П.М., Ковалев В.Л. // Коррозия: материалы, защита, 2007, №12, с. 36-40.

100. Sundararajan G., Rama Krishna L. Mechanisms underlying the formation of thick alumina coatings through the MAO coating technology // Surface and Coatings Technology, 2003, v. 167, p. 269-277.

101. Snizhko L.O. Anodic processes in plasma electrolytic oxidation of aluminium in alkaline solutions. / Snizhko L.O., Yerokhin A.L., Pilkington A., Gurevina N.L., Misnyankin D.O., Leyland A., Matthews A. // Electrochimica Acta, 2004, v.49, iss. 13, p. 2085-2095.

102. H. Duan. Transient Voltage-Current Characteristics: New Insights into Plasma Electrolytic Oxidation Process of Aluminium Alloy / H. Duan, Y. Li, Y. Xia, S. Chen // International Journal of Electrochemical Science, 2012, v. 7, iss. 8, p. 7619-7630.

103. Wang P. The Mechanism of PEO Process on Al-Si Alloys in Zirconate Solution / Wang P., Liu D. X., Li J. P., Guo Y. C., Yang Z. // Advanced Materials Research, 2012, v. 479-481, p. 178-181.

104. Li K. Influence of surface etching pretreatment on PEO process of eutectic Al-Si alloy / Li K., Li W., Zhang G., Wang M., Tang P. // Chinese Journal of Chemical Engineering, 2015, v. 23, iss. 9, p. 1572-1578.

105. He J. Influence of silicon on growth process of plasma electrolytic oxidation coating on Al-Si alloy /He J., Cai Q.Z., Luo H.H., Yu L., Wei B.K.// Journal of Alloys and Compounds, 2009, v. 471, iss. 1-2, 5 March 2009, Pages 395-399.

106. Xu F., Xia Y., G. Li. The mechanism of PEO process on Al-Si alloys with the bulk primary silicon // Applied Surface Science, 2009, v. 255, iss. 23, p. 95319538.

107. Fratila-Apachitei L. E. Influence of substrate microstructure on the growth of anodic oxide layers / Fratila-Apachitei L. E., Terryn H., Skeldon P., Katgerman L. // Electrochimica Acta, 2004, v. 49, Issue 7, p. 1127-1140.

108. Forn A. Microstructure and tribological properties of anodic oxide layer formed on Al-Si alloy produced by semisolid processing / Forn A., Picas J.A., Baile M.T., Martin E., Garcia V.G. // Surface and Coatings Technology. Volume 202, Issues 4-7, 15 December 2007, Pages 1139-1143.

109. Mohedano M. PEO of pre-anodized Al-Si alloys: Corrosion properties and influence of sealings / Mohedano M., Matykina E., Arrabal R., Mingo B., Pardo A. // Applied Surface Science, 2015, v. 346, p. 57-67.

110. Sabatini G. Improving sliding and abrasive wear behaviour of cast A356 and wrought AA7075 aluminium alloys by plasma electrolytic oxidation /Sabatini G., Ceschini L., Martinia C., Williams J.A., Hutchings I.M. // Materials & Design, 2010, v. 31, iss. 2, p. 816-828.

111. Патент РФ 2070622. Способ нанесения керамического покрытия на металлическую поверхность микродуговым анодированием и электролит для его осуществления / Большаков В.А. , Шатров А.С. , дата публ. 20.12.1996.

112. Патент РФ 2112086. Способ нанесения электролитического покрытия на поверхность металлов или сплавов и электролитическое покрытие. ЗАО

"Техно-ТМ" от 28.10.96, 27.05.98 Бюл.№15.

168

113. Mann R., Hansal S., Hansal W.E.G. Nanoparticle incorporation in plasma-electrolytic oxidation // Transactions of the Institute of Metal Finishing, 2016, v. 94, Issue 3, p. 131-138.

114. Патент РФ 2152255. Способ получения оксидных каталитически активных слоев и каталитически активный материал, полученный данным способом / Мамаев А.И. Бутягин П.И., дата публ. 10.07.2000.

115. Патент РФ 2483144. Способ получения композитных полимер-оксидных покрытий на вентильных металлах и их сплавах / Недозоров П.М., Яровая Т.П., Ваганов-Вилькинс А.А, Руднев В.С., дата публ. 27.05.2013.

116. Рудяк В.Я. Сила, действующая на наночастицу в жидкости / Рудяк В.Я., Белкин А.А., Томилина Е.А. // Письма в ЖТФ, 2008, т. 34, вып. 2. с. 69-74.

117. Кульчин Ю.Н. Релаксация скорости неравновесных наночастиц в жидкости / Кульчин Ю.Н., Витрик О.Б., Дзюба В.П., Краева Н.П. // Письма в ЖТФ, 2011, т. 37, вып. 12. с. 58-66.

118. Мартыненко Ю.В. Наночастица в плазме / Мартыненко Ю.В., Нагель М.Ю., Орлов М.А. // Физика плазмы, 2009, т. 35 №6, с. 542-546.

119. Ершов Б. Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2001, т. XLV, № 3 с. 20-30.

120. Richmonds C. Plasma-liquid electrochemistry: Rapid synthesis of colloidal metal nanoparticles by microplasma reduction of aqueous cations / Carolyn Richmonds and R. Mohan Sankaran // Applied Physics Letters, 2008, v. 93, iss. 13, 131501.

121. Криштал М.М. Влияние добавок наноразмерных частиц SiO2 в электролит на состав и морфологию оксидных слоев, формируемых при микродуговом оксидировании сплава АК6М2. / Криштал М.М., Ивашин П.В., Ясников И.С., Полунин А.В // Металловедение и термическая обработка металлов, 2015, №7, с. 62-69.

122. Yu S. Corrosion resistance of the eletrodeposition nano-TiO2/Ni composite coating on AZ91HP Mg alloy /Yu S., Liu Y., Liu J., Yuan D. // Advanced Materials Research, 2001, v. 306-307, p. 742-745. - 1st International Congress on Advanced Materials 2011, AM2011; Jinan; China; 13 May 2011 through 16 May 2011.

123. Li H.X., Wu X., Ji Z.G. Improvement of structural and mechanical properties of alumina coatings by incorporation of TiO2 and a-Al2O3 nanoadditives. // Materials Science and Technology, 2012, v. 28, iss. 12, p. 14341438.

124. Li H.-X., Song R.-G., Ji Z.-G. Effects of nano-additive TiO2 on performance of micro-arc oxidation coatings formed on 6063 aluminum alloy // Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition), 2013, v. 23, iss. 2, p. 406-411.

125. Jin F. Improvement of surface porosity and properties of alumina films by incorporation of Fe micrograins in micro-arc oxidation / Jin F., Chu P.K., Tong H., Zhao J. // Applied Surface Science, 2006, v. 253, iss. 2, p. 863-868.

126. Lee K.M. Incorporation of carbon nanotubes into oxide layer on 7075 Al alloy by plasma electrolytic oxidation / Lee K.M., Jo J.O., Lee E.S., Yoo B., Shin D.H.// Journal of the Electrochemical Society, 2011, v. 158, iss. 10, p. 325-328.

127. Lee K.M.,Ko Y.G., Shin D.H. Incorporation of carbon nanotubes into micro-coatings film formed on aluminum alloy via plasma electrolytic oxidation // Materials Letters, 2011, v. 65, iss. 14, p. 2269-2273.

128. Arrabal R. Characterization and wear behaviour of PEO coatings on 6082-T6 aluminium alloy with incorporated a-Al2O3 nanoparticles / Arrabal R., Mohedano M., Matykina E., Pardo A., Mingo B., Merino M.C. // Surface and Coatings Technology, 2015, v. 269, iss. 1, p. 64-73.

129. Gnedenkov S. V. Fabrication of Coatings on the Surface of Magnesium Alloy by Plasma Electrolytic Oxidation Using ZrO2 and SiO2 Nanoparticles /

170

Gnedenkov S. V., Sinebryukhov S.L., Mashtalyar D.V., Imshinetskiy I.M., Samokhin A.V., Tsvetkov Yu.V. // Journal of Nanomaterials, 2015, vol. 2015, Article ID 154298, 12 pages.

130. Hu C.-J., Hsieh M.-H. Preparation of ceramic coatings on an Al-Si alloy by the incorporation of ZrO2 particles in microarc oxidation // Surface and Coatings Technology, 2014, v. 258, p. 275-283.

131. Matykina E. Incorporation of zirconia nanoparticles into coatings formed on aluminum by AC plasma electrolytic oxidation / Matykina E., Arrabal R., Skeldon P., Thompson G.E. // Journal of Applied Electrochemistry, 2008, v. 38, iss. 10, p. 1375-1383.

132. Matykina E. Incorporation of zirconia into coatings formed by DC plasma electrolytic oxidation of aluminium in nanoparticle suspensions. / Matykina E., Arrabal R., Monfort F., Skeldon P., Thompson G.E. // Applied surface science, 2008, v. 255. p. 2830-2839.

133. Hu C.-J., Hsieh M.-H. Preparation of ceramic coatings on an Al-Si alloy by the incorporation of ZrO2 particles in microarc oxidation // Surface and Coatings Technology, 2014, v. 258, p. 275-283.

134. Bajat J. Corrosion Evaluation of Zirconium Doped Oxide Coatings on Aluminum Formed by Plasma Electrolytic Oxidation / Bajat J., Miskovic-Stankovic V., Rastko V., Stojadinovic S. // Acta Chimica Slovenica, 2014, v. 61 iss. 2, p. 308-315.

135. Arrabal R. Incorporation of Zirconia Particles into Coatings Formed on Magnesium by Plasma Electrolytic Oxidation. / Arrabal R., Matykina E., Skeldon P., Thompson G.E. // Journal of Materials Science, v. 43, iss. 5, p. 1532-1538.

136. Yang Y.,Wu H. Effects of Current Frequency on the Microstructure and Wear Resistance of Ceramic Coatings Embedded with SiC Nano-particles Produced by Micro-arc Oxidation on AZ91D Magnesium Alloy // Journal of Materials Science and Technology, 2010, v. 26, iss. 10, p. 865-871.

137. Yang Y., Chen B. Effects of SiC nano-particles on microstructure and the corrosion resistance of micro-arc oxidation films produced on aluminium alloy // Jilin Daxue Xuebao (Gongxueban)/Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2011, v. 41, iss. 1 , p. 106-110.

138. Yurekturk Y., Muhaffel F., Baydogan M. Characterization of micro arc oxidized 6082 aluminum alloy in an electrolyte containing carbon nanotubes // Surface and Coatings Technology, 2015, v. 269, iss. 1, p. 83-90.

139. Lee K.M., Ko Y.G., Shin D.H. Incorporation of multi-walled carbon nanotubes into the oxide layer on a 7075 Al alloy coated by plasma electrolytic oxidation: Coating structure and corrosion properties // Current Applied Physics, 2011, v. 11, iss. 4, p. S55-S59.

140. Lv G.-H. Effects of graphite additives in electrolytes on the microstructure and corrosion resistance of Alumina PEO coatings / Lv G.-H., Chen H., Gu W.-C., Feng W.-R., Li L., Niu E.-W., Zhang X.-H., Yang S.-Z.// Current Applied Physics, 2009, v. 9, iss. 2, p. 324-328.

141. Guo-H. L. Effects of graphite additives in electrolytes on the microstructure and corrosion resistance of Alumina PEO coatings / Guo-H. L., Huan C., Wei-C. G., Wen-Ran F., Li L., Er-Wu N., Xian-H. Z. // Current Applied Physics, 2009, v. 9, iss. 2, p.324-328.

142. Wang Y. Effects of Al2O3 nano-additive on performance of micro-arc oxidation coatings formed on AZ91D Mg alloy / Wang Y., Wei D., Yu J., Di S. // Journal of Materials Science and Technology, 2014, v. 30, iss. 10, p. 984-990.

143. Song Y.L., Sun X.Y., Liu Y.H. Effect of TiO2 nanoparticles on the microstructure and corrosion behavior of MAO coatings on magnesium alloy // Materials and Corrosion, 2012, v. 63, iss. 9, p. 813-818.

144. Wang Y.K.. Effects of additives in electrolyte on characteristics of ceramic coatings formed by microarc oxidation // Wang Y.K., Sheng L., Xiong R.Z., Li B.S. // Surface Engineering, 2013, v. 15-1999, iss. 2, p. 109-111.

145. Sarbishei S., Faghihi Sani M.A., Mohammadi M.R. Study plasma electrolytic oxidation process and characterization of coatings formed in an alumina nanoparticle suspension // Vacuum, 2014, v. 108, p. 12-19.

146. Blawert C. Role of sintering and clay particle additions on coating formation during PEO processing of AM50 magnesium alloy / Blawert C., Sah S.P., Liang J., Huang Y., Hoche D. // Surface and Coatings Technology, 2012, v. 213, p. 48-58.

147. Tadic N. Characterization and photocatalytic properties of tungsten doped TiO2 coatings on aluminum obtained by plasma electrolytic oxidation / Tadic N.,Stojadinovic S., Radic N., Grbic B., Vasilic R. // Surface and Coatings Technology, 2016, v. 305, p. 192-199.

148. Mohedano M., Blawert C., Zheludkevich M.L. Silicate-based Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) coatings with incorporated CeO2 particles on AM50 magnesium alloy // Materials and Design, 2015, v. 86, p. 735-744.

149. Suo X. Effects of SiO2 nanoparticles in electrolytes on growth process and surface properties of alumina coatings formed on 7A52 aluminium alloy by micro-arc oxidation / Suo X., Ma S., Qiu J., Liu J., Zhang J. // IET Conference Publications Volume 2010, Issue 565 CP, 2010, Pages 457-462 - 5th International Conference on Responsive Manufacturing - Green Manufacturing, ICRM 2010; Ningbo; China; 11 January 2010 - 13 January 2010.

150. Плинер Ю. Л., Сучильников С. И., Рубинштейн Е. А. Алюмино-термическое производство ферросплавов и лигатур. - М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1963. - 177 с.

151. Мокровский Н.П. Электропроводность жидкого кремния / Н.П. Мокровский, А.Р. Регель // ЖТФ, 1953, т. 23, в. 5, с. 779-782.

152. Магомедов Я.Б. Высокотемпературная проводимость кремния в твердом и жидком состояниях / Я.Б. Магомедов, Г.Г. Гаджиев // Теплофизика высоких температур, 2008, т.46, №3, с. 466-468.

153. "нанопорошки оксидов" [Электронный] ресурс // http://plasmotherm.ru/ -дата прочтения материала: 30/10/2016.

154. Бардаханов С. Определение коэффициента теплопроводности нанопорошков диоксида кремния // Бардаханов С., Завьялов А., Зобов К., Лысенко В., Номоев А., Обанин В., Труфанов Д. // Наноиндустрия, 2008, № 5, с. 24-26

155. Бардаханов С.П. Исследование электрофизических свойств наноразмерных порошков диоксида кремния, оксида алюминия и никеля / С. П. Бардаханов, А. П. Завьялов, К. В. Зобов и др. // Вестник НГУ. Серия: Физика, 2009, т. 4, вып. 1 , с. 75-79.

156. Новицкий П.В., Зограф И.А. Обработка погрешностей результатов измерений. - Ленинград: Издательство Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1991. - 304 с.

157. А.В. Чичинадзе. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) / А.В. Чичинадзе, Э.М. Берлинер, Э.Д. Браун и др. - М.: Машиностроение, 2003. - 576 с.

158. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.:Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

159. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967 - 474 с.

160. Monfort F. Development of anodic coatings on aluminium under sparking conditions in silicate electrolyte // F. Monfort, A. Berkani, E. Matykina, P. Skeldon, G.E. Thompson, H. Habazaki, K. Shimizu // Corrosion Science, 2007, v. 49, iss. 2, p. 672-693.

161. Swamy V. A thermodynamic assessment of silica phase diagram / Swamy V., Saxena S. K., Sundman B., Zhang J. / Journal of Geophysical Research: Solid Earth (1978-2012), 1994, v. 99, iss. B6, pages 11787-11794.

162. Nancy L. Ross. High pressure crystal chemistry of stishovite // American Mineralogist (Mineralogical Society of America) 75 (7), 1990, v. 75, p. 739-747.

163. Curran J., Hutchins S., Dunkin O. High thermal conductivity insulated metal substrates produced by plasma electrolytic oxidation // PCT/GB2014/052171 // Patent WO2015008064A2 // Дата публ. 22.01.2015.

164. Curran J.A., Clyne T.W. The thermal conductivity of plasma electrolytic oxide coatings on aluminium and magnesium // Surface and Coatings Technology, 2005, v. 199, iss. 2-3, p. 177-183.

165. Чукин Г.Д. Строение оксида алюминия и катализаторов гидрообессеривания. Механизмы реакций. - М.: Типография Паладин, ООО «Принта», 2010. - 288 с.

166. Trunov M. A., Schoenitz M., Dreizin E. L. Effect of polymorphic phase transformations in alumina layer on ignition of aluminium particles // Combustion Theory and Modelling, 2006, v. 10, iss. 4, p. 603-623.

167. Levin I., Brandon D. Metastable Alumina Polymorphs: Crystal Structures and Transition Sequences. // Journal of the American Ceramic Society, 1998, v. 81, iss. 8, p. 1995-2012.

168. Бородин И.Н. Порошковая гальванотехника. - М.: Машиностроение, 1990. - 240 с.

169. Гальванотехника: справочник. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А., Галь И.Н. и др. - М.: Металлургия, 1987. - 736 с.

170. Долгобородов А.Ю., Воскобойников И.М. Скорости звука в ударно сжатых корунде, карбиде бора и карбиде кремния // Журнал технической физики, 1993, том 6, №2, с. 203-208.

171. Гаршин А.П., Гропянов В. М., Зайцев Г.П., Керамика для машиностроения. - Издательство: Научтехлитиздат, 2003. - 384 с.

172. White G.K., Roberts R.B. High Temperature - High Pressure, 1983, vol.15, p. 321-328.

173. Штремель М.А., Прочность сплавов. Ч.2. Деформация. - Москва, МИСИС, 1997. - 528 с.

174. Емлин Р.В.,. Гилев А.С. Измерение скорости распространения канала высоковольтного пробоя в кристаллическом и аморфном кварце при субнаносекундных временах // Журнал технической физики, 2009, том 79, вып. 1, с. 140-144.

175. "Mohs' scale of hardness". Collector's corner. Mineralogical Society of America. Retrieved 10 January 2014

176. Блантер М.Е. Методика исследования металлов и обработки опытных данных - Москва : Металлургиздат, 1952. - 444 с.

177. Verkouteren J. R., Small J. A., Michael J. R. Comparison of laboratory-based x-ray microdiffraction and electron backscatter diffraction for phase identification // JCPDS-International Centre for Diffraction Data, 2001, Advances in X-ray Analysis, v. 44, p. 69-74.

178. Birkholz M. Thin film analysis by X-ray scattering / with contributions by P.F.Fewster, Ch.Genzel. - Weinheim: Wiley-VCH, 2006. - xxii, 356 p.: ill. - Incl. bibl. ref. - ISBN 978-527-31052-4.

179. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов - Ленинград: Энергия, 1974. - 264 с.

180. Волочко А. Т. Огнеупорные и тугоплавкие керамические материалы / Волочко А. Т., Подболотов К. Б., Дятлова Е. М. - Минск: Беларус. навука, 2013. - 385 с. - ISBN 978-985-08-1640-5.

181. Дортман Н.Б. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых. // 2-е изд., перераб. и доп. - М., Недра, 1984 - 455 с.

182. Силин Н.А. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. Справочник/ Ю.Е. Шелудяк, Л.Я. Кашпоров, Л.А. Малинин, В.Н. Цалков и др. / под ред. Силина Н.А. - М., 1992 - 184с.

183. Агроскин А.А., Глейбман В.Б. Теплофизика твердого топлива. - М.: Недра, 1980. - 256 с.

184. Shackelford J. F., Alexander W. CRC Materials Science and Engineering Handbook, Third Edition - CRC Press: December 26, 2000 - p. 1980.

185. Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования // 2-е издание, дополненное и переработанное -М.: Металлургия, 1975 - 368 с.

186. Хорнгрен Ч.Т., Фостер Дж. Бухгалтерский учет: управленческий аспект / Пер. с англ.; под ред. Я.В. Соколова. - М.: Финансы и статистика, 2004. -415 с.