Влияние высокоэнергетических воздействий на микроструктуру СВС металлокерамических порошков и газотермических покрытий «карбид титана – нихром»

Чесноков, Антон Евгеньевич

Актуальность проблемы. Создание новых нано­ и
субмикроструктурированных материалов и, в первую очередь, покрытий и
поверхностных слоев, обладающих заданными физико­механическими
свойствами и обеспечивающих высокий уровень стойкости и ресурс деталей
машин, механизмов и инструмента различного назначения, эксплуатируемых
в экстремальных условиях, относится к приоритетным направлениям
развития науки и техники РФ.
Данная проблема является объектом постоянного внимания ведущих
зарубежных научных центров и компаний. Подтверждением этому являются
крупные ежегодные международные конференции по термическому
напылению, начиная с 2000 года (2000 ­ Монреаль, Канада; 2001 ­ Сингапур;
2002 ­ Эссен, Германия; 2003 ­ Флорида, США; 2004 ­ Осака, Япония; 2005 ­
Базель, Швейцария; 2006 ­ Сиэтл, США; 2007 ­ Пекин, КНР; 2008 ­
Маастрихт, Нидерланды; 2009 ­ Лас­Вегас, США; 2010 ­ Сингапур; 2011 ­
Гамбург, Германия; 2012 ­ Техас, США; 2013 ­ Пусан, Республика Корея;
2014 ­ Барселона, Испания; 2015 ­ Калифорния, США), в программе которых
данному направлению отводится одно из центральных мест.
Обзор и анализ современного состояния позволяет сделать вывод о том,
что традиционный подход к созданию принципиально новых
высокоресурсных износостойких толстых покрытий (~ 100 мкм и более),
предназначенных для экстремальных условий эксплуатации ­ высокие
температуры, агрессивные среды, абразивное и ударное воздействие,
основанный на оптимизации: 1) высокотемпературного запыленного
технологического потока, взаимодействующего с основой (подложкой и
напыляемым покрытием), 2) фракционного состава коммерческих порошков,
и 3) дистанции напыления, уже исчерпал свои возможности и не
обеспечивает прорывного решения проблемы. Прежде всего, это
обусловлено тем, что данный подход не позволяет целенаправленно
создавать и оптимизировать многоуровневую структуру покрытий и
поверхностных слоев в широком диапазоне масштабов, влияние которой на
поведение материалов в экстремальных условиях эксплуатации многократно
доказано.
Одним из основных путей в преодолении недостатков существующих
подходов является развитие принципиально новых методов формирования и
регулирования свойств материалов, основывающихся на современных
представлениях о роли структуры в повышении прочности и
износостойкости (демпфирование внешних нагрузок, релаксация
концентраторов напряжений, диссипация энергии структурными
превращениями и т.п.).
Сказанное особенно актуально для упрочняющих покрытий,
эксплуатируемых при высоких температурах, в агрессивных средах, а также
в условиях абразивного и ударного внешнего воздействия. К таким

Исходя из результатов проведенного цикла экспериментов по
формированию высокопрочных многоуровневых структур в СВС
металлокерамических порошках и газотермических покрытиях при
контролируемых высокоэнергетических воздействиях можно
сформулировать следующие выводы.
1. Показано, что механическая обработка, в экспериментально
установленном режиме, обеспечивающем максимальное значение удельной
поверхности и минимальное среднее счетное значение размеров частиц,
порошков титана (ПТОМ­2) и никельхромового сплава (ПХ20­Н80) в
порошковой смеси с ламповой сажей (П803) позволяет формировать в
металлокерамическом сплаве однородную структуру с высокодисперсными
включениями карбида титана сфероподобной формы и размером не более
500 нм, обеспечивающую повышение твердости сплава с 56 до 67 HRc.
2. Выполненный цикл модельных экспериментов по влиянию объемной
доли инертного металлического связующего NiCr на микроструктуру
металлокерамических компактов TiC­n%об.NiCr (n=15, 30, 40, 50),
синтезированных, при прочих равных условиях, как в свободном режиме
горения, так и под давлением, позволил впервые установить, что увеличение
объемной доли связующего в СВС компактах приводит к уменьшению
размеров карбидных включений. При этом, их средний размер в
металлокерамическом компакте, синтезированном в свободном режиме
горения, уменьшается с 0,87 мкм до 0,3 мкм, а в компакте, синтезированном
под давлением, ­ с 0,86 мкм до 0,21 мкм. Дано физическое обоснование
обнаруженному явлению в зависимости от объемного содержания инертной
металлической связки и режима проведения СВ­синтеза.
3. Экспериментально показано, что последующее механическое
воздействие на СВС компакты позволяет получать порошковые продукты с
размером частиц от 20 до 90 мкм, наследующие микроструктуру
синтезированных компактов. При этом, измельчение компактов,
синтезированных в свободном режиме горения, позволяет получать
композиционные частицы с пористостью до 10%, в то время как, частицы,
полученные измельчением компактов, синтезированных под давлением,
являются плотными (беспористыми).
4. Установлено, что плазменные покрытия, полученные напылением
металлокерамических порошков TiC­n%об.NiCr (n=30, 40, 50) фракций 45­56,
56­71 и 71­90 мкм, характеризуются достаточно высокой шероховатостью (Ra
~ 100 мкм) и пористостью (до 30%). Показано, что последующая обработка
импульсным электронным пучком, позволяет полностью устранить
пористость покрытий толщиной до 70 мкм, и существенно уменьшить их
шероховатость вплоть до зеркальной, которая достигается при обработки
покрытия, полученного из частиц размерами 71­90 мкм после 50 импульсов
воздействия пучка электронов, генерируемого при использовании инертного
газа аргона.
5. Выполнено сравнение внутренней микроструктуры и физических
свойств, как плотных, так пористых, СВС порошковых частиц TiC­
n%об.NiCr (n=30, 40, 50) фракции 20­45 мкм с частицами аналогичной
фракции коммерческого порошка Cr3C2­21%об.NiCr (марка 1375VM,
производитель Praxair, США), широко используемого при газотермическом
напылении. Показано, что износостойкость детонационного покрытия Cr3C2­
21%обNiCr, измеренная по стандарту ASTM G65, равна 5 мм3/1000 об., в то
время как износостойкость детонационных покрытий, полученных, при
прочих равных условиях, из синтезированного в свободном режиме горения
порошка TiС­30%об.NiCr составляет 4 мм3/1000 об.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету