Оборудование и процессы для нанесения жаростойких покрытий на инструментальные сплавы

В работе приводится исследование технологических параметров процесса получения жаростойкого покрытия системы TiAlN с регулируемой концентрацией компонентов (титан, алюминий, хром и др.). Метод осаждения покрытий – вакуумно-дуговое распыление композиционный мишени состава титан-алюминий. В ходе проделанной работы были изучены физико-механические свойства сплава ВК8 с покрытием TiAlN, полученными по 6 режимам формирования. Были исследованы влияние на свойства покрытий предварительного легирование подложки азотом и хромом, а также влияние смещение напряжения от 0 до 300. Показано, что с увеличением значения напряжения смещения от 0 до -300В в процессе нанесения покрытия TiAlN на исходный образец твердость увеличивается, при этом модуль упругости (модуль Юнга) снижается.

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………… 11
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР………………………………………………………… 12
1.1 Твердые износостойкие покрытия – основные направления развития ….. 12
1.2 Современные методы получения износостойких покрытий …………………. 14
1.3 Жаростойкие покрытия и их требования……………………………………………… 14
1.4 Установка для нанесения покрытий методом PVD и CVD …………………… 16
1.5 Вакуумно-дуговой метод…………………………………………………………………….. 18
1.6 Цели и задачи исследования ……………………………………………………………… 20
ГЛАВА 2 МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЕ И
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ ……………………………….. 22
2.1 Образцы из твердого сплава ВК8 ………………………………………………………… 22
2.2 Экспериментальное ………….оборудование для получения функциональных
покрытий в плазме дуговых разрядов низкого давления……………………………. 23
2.3 Источники генерации комбинированной газовой плазмы ……………………. 28
2.4 Оборудование и методы определения физико-механические
характеристики экспериментальных покрытий …………………………………………. 31
2.5 Определение толщины покрытий методом CALOTES …………………………. 32
2.6 Методика определения микротвёрдости и нанотвёрдости …………………… 33
2.6.1 Статический метод определение микротвердости Hm по
восстановленному отпечатку ……………………………………………………………………. 33
2.6.2 Динамический метод определение твердости – нанотвердости …………. 35
2.7 Определения адгезии методом CSEMMICRO-SCRATCHTESTER ………. 36
ГЛАВА 3 СИНТЕЗ СВЕРХТВЕРДЫХ НИТРИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА
ОСНОВЕ TiAl ПУТЕМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ……………………… 43
3.1 Процессы обработки экспериментальных образцов в дуговых разрядов 44
3.1.1 Азотирования в плазме …………………………………………………………………….. 45
3.1.2 Формирования переходного слоя хрома…………………………………………… 46
3.1.3 Цвет и толщина исследуемых покрытии …………………………………………… 47
3.2 Физико-механические характеристики экспериментальных образцов
после обработки в плазме дуговых разрядов …………………………………………….. 49
3.2.1 Определения адгезии методом CSEM MICRO-SCRATCH TESTER …… 51
ГЛАВА 4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ
И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ……………………………………………………………………… 55
4.1 Предпроектный анализ. Потенциальные потребители результатов
исследования ……………………………………………………………………………………………. 55
4.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения……………………………………………. 57
4.3 Определение трудоёмкости работ ……………………………………………………….. 58
4. 4 Разработка графика проведения научного исследования …………………….. 59
4. 5 SWOT-анализ …………………………………………………………………………………….. 61
4.6 Инициация проекта. Организационная структура проекта …………………… 63
4.6.1 Ограничения и допущения проекта…………………………………………………… 63
4.7 Планирование управления научно-техническим проектом………………….. 63
4.7.1 Иерархическая структура работ проекта …………………………………………… 63
4.8 Бюджет научного исследования ………………………………………………………….. 66
4.8.1 Отчисление на социальные нужды …………………………………………………… 67
4.8.2 Накладные расходы………………………………………………………………………….. 67
4.9 Затраты на электроэнергию…………………………………………………………………. 68
4.9.1 Затраты на водоснабжение ……………………………………………………………….. 68
ГЛАВА 5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСВЕННОСТЬ ………………………………………. 73
5.1 Анализ выявленных вредных факторов проектируемой производственной
среды ……………………………………………………………………………………………………….. 73
5.2 Метеоусловия …………………………………………………………………………………….. 74
5.3 Вредные вещества ………………………………………………………………………………. 75
5.4 Производительный шум ……………………………………………………………………… 76
5.5 Расчет уровня шума ……………………………………………………………………………. 77
5.6 Освещенность …………………………………………………………………………………….. 79
5.7 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой производственной
среды ……………………………………………………………………………………………………….. 81
5.8 Факторы пожарной и взрывной природы …………………………………………….. 82
5.9 Охрана окружающей среды ………………………………………………………………… 83
5.10 Защита в ЧС ……………………………………………………………………………………… 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………….. 87
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА ……………………………………………………. 89
Списокиспользуемыхисточников ……………………………………………………………… 90
Приложение А …………………………………………………………………………………………. 97