Розроблено плазмохімічну технологію одержання тонкоплівкових зносостійких матеріалів п'яти видів. Одержане з метилтрихлорсилану SiC покриття на підкладці і монокристалічного кремнію за механічними та трибологічними характеристиками не поступається спорідненим покриттям, одержаним з дорогої імпортної сировини, і збільшує абразивну зносостійкість підкладки завдяки зародженню нанокристалітів в аморфній матриці SiC. Покриття SiCN на кремнієвій підкладці, одержане з метилтрихлорсилану з додаванням азоту, забезпезпечує підвищення у п'ять разів абразивної зносостікості, спричинене збільшенням кількості Si - C зв'язків у матеріалі покриття. Оптимізовано режим осадження наноструктурованих TiN покриттів з тетрахлориду титану. За результатами випробувань металорізальних пластин з твердого сплаву Т15К6 з покриттям nc-TiNC / a-SiCN показано підвищення їх стійкості у 2 - 2,4 рази у процесі токарної обробки сталі 45 і в 1,5 - 2 рази - сталі 12Х18Н9Т.

  Скачати повний текст

Розроблено метод високоефективного іонно-плазмового нанесення металевих плівок на керамічні порошкові матеріали різної дисперсності. Вперше досліджено металевий плазмовий струмінь, який генерується вакуумною дугою з титанового, алюмінієвого та мідного катодів. Визначено концентрації іонів і розподілення іонного струму у металевій плазмі титану, алюмінію та міді, що дозволяє здійснювати регулювання процесу конденсації у вакуумі металевих плівок на порошкові матеріали. Встановлено межові значення струму дугового розряду, які забезпечують максимальну швидкість формування рівномірної оболонки на частинках порошку. Розглянуто динаміку руху заряджених частинок плазми та їх взаємодію з частинками порошку. З використанням одержаних результатів розраховано й експериментально досліджено розліт-відхилення частинок порошку у процесі конденсації іонів металу й обгрунтовано умови, за яких таке відхилення буде неможливим або мінімальним. Розроблено технологічні рекомендації, які дозволяють одержувати плаковані порошки з високою адгезією металевої оболонки з керамічним ядром, які можуть успішно застосовуватись у нанесенні газотермічних покриттів. Встановлено, що використання композиційних порошків оксиду алюмінію з тонкими плівками титану, алюмінію та міді забезпечує підвищення фізико-механічних властивостей і корозійну стійкість плазмових покриттів у порівнянні з використанням механічних сумішей порошків аналогічного складу.

  Скачати повний текст

Удосконалено математичну модель формування потоку плазми для утворення якісного покриття на деталях. Теоретично доведено залежність мікротвердості й адгезії покриттів від температури підкладки з урахуванням наноструктурного фактора. Розроблено модель розрахунку додаткового джерела іонізації. Із застосуванням запропонованої моделі вперше доведено можливість використання джерела магнетронного типу для додаткової іонізації реактивного газу та фокусування металевої плазми вакуумного дугового джерела. Розраховано технологічні параметри комбінованої технології. Досліджено взаємодію потоків плазми утворених різними за принципами джерелами, вивчено їх поведінку за умов стаціонарних і рухливих магнітних полів. Виявлено, що використання джерел магнетронного типу дозволяє керувати густиною іонного струму на підкладу, що надає можливість керувати її температурою під час росту покриття. Запропоновано технологію зі скануванням магнітним полем, що дозволила вирівняти просторову нерівномірність потоків плазми з вакуумного дугового джерела та забезпечити рівномірність густини струму на підкладку й одержати рівнотовщинні покриття.

  Скачати повний текст

Створено технологію плазмового напилювання зносостійких покриттів економнолегованими матеріалами на основі порошків з відходів механічної обробки валкових чавунів. Досліджено структуру та морфологію порошків зі шламів валкових чавунів і встановлено їх технологічну придатність для газотермічного напилювання зносостійких покриттів без додаткового подрібнення. Виялено неоднорідність порошків зі шламів хромонікелевих валкових чавунів за хімічним складом та структурою. Запропоновано їх визначення як механічної суміші частинок з різним змістом і морфологією карбідних фаз. Вперше враховано вплив структурної неоднорідності чавунних порошків на умови їх плазмового нагрівання, а також структуру та фазовий склад покриттів. Виявлено принципові розбіжності у формуванні структури плазмових покриттів, напилених порошками високохромистих чавунів та їх механічними сумішами з порошком міді. Вперше досліджено триботехнічні характеристики композиційних плазмових покриттів з механічних сумішей порошків валкових чавунів з порошками нікелевого сплаву, що самофлюсуються, і міді.

  Скачати повний текст

Встановлено загальні закономірності та виявлено найважливіші фізичні фактори, відповідальні за формування складу та структури тонких плівок, отримуваних термоіонним і реакційним термоіонним осадкуванням, різними модифікаціями магнетронного розпилення, методами активованого плазмою хімічного осадження та лазерного випаровування. Вирішено важливу фізико-технічну проблему плівкового матеріалознавства, що дозволяє науково обгрунтовано підходити до вибору оптимального методу одержання плівок з необхідними характеристиками. Установлено, що вигляд плівкоутворювальних частинок (атоми, атомні кластери, молекули) й енергія часток, які надходять на поверхню росту, для всіх методів осадження плівок є універсальними факторами, що визначають їх склад і структуру. Ці фактори визначаються методом осаджування плівки і залежать від фізико-технологічних параметрів процесу. Показано, що умовами, які визначають повну керованість властивостями плівок, є атомарний склад плівкоутворювальних частинок і регульована енергія частинок, що бомбардують поверхню росту. Присутність на поверхні конденсації поряд з атомами молекул сполук і неконтрольоване бомбардування швидкими частинками зростаючої плівки істотно перешкоджають формуванню плівок з досконалим складом і структурою та ускладнюють керування процесом їх осаджування. Отримані результати дозволяють прогнозувати характеристики плівок залежно від методу їх осаджування та керувати ними.

  Скачати повний текст

Досліджено структурні й електрофізичні характеристики нанокристалічних Cr - N та V - N покриттів, а також їх радіаційну стійкість і механічну міцність. Для одержання даного типу покриттів використано технологію іонно-стимульованого осадження, яка об'єднує випаровування атомів і молекул металу та бомбардування газовими іонами, які мають енергію у декілька десятків keB. На підставі результатів математичного моделювання даного процесу доведено, що внаслідок різниці у глибинах залягання іонів та утворюваних дефектів умови, за яких зароджується та формується структура є різними. На підставі вивчення особливостей створення покриттів зроблено висновок, що структура сформованого Cr - N матеріалу є нанокристалічною з розміром зерна 3 - 6 нм з вузькими межами. Показано, що бомбардування іонами азоту таких покриттів на початковому етапі призводить до заповнення вільних зв'язків між атомами металу та азоту, внаслідок якого утворюються стехіометричні фази CrN та VN. Встановлено влив підвищення дози опромінення CrN покриття на зростання великих (100 - 200 нм) зон з різною текстурою росту, внаслідок якого електроопір зростає. Встановлено відсутність видимих змін у структурі VN композиту та підвищення електроопору. У разі опромінення іонами гелію основна його частина дифундує на межі зерен і утворює газові комплекси - He - Nv. З'ясовано, що у разі застосування максимальних доз опромінення відбувається збільшення тиску у цих комплексах і руйнування Cr - N покриттів. Показано, що V - N покриття більш стабільні. Виявлено, що за умов підвищення тиску у газових комплексах частина гелію дифундує по межі зерен до поверхні покриття та залишає його, а руйнування не відбувається. Встановлено, що використання високоенергетичних іонів в іонно-стимульованій технології суттєво активізує процес зчеплення покриттів з основою. Виявлено, що збільшення кількості пор у покритті посилює зчеплення. Показано, що інтенсивне перемішування покриття з більш м'яким матеріалом підкладки негативно позначається на твердості покриття. З'ясовано, що даний ефект призводить до зменшення твердості за умов збільшення адгезії.

  Скачати повний текст

Одержано залежність впливу температурного режиму обробки на зміну структури покриття та перехідної зони. З використанням методу математичного моделювання оцінено температурне поле за умов нанесення покриттів за плазмово-порошковим методом, що дозволило одержати відомості щодо впливу тепловкладення в розподіл температур за перетином покриття та перехідної зони. На підставі одержаних даних рекомендовано параметри обробки. Шляхом планування експерименту оцінено вплив параметрів нанесення покриттів плазмово-порошковим методом. Одержано рівняння регресії, що описують вплив швидкості обертання деталі, величини сили струму та проведення операції попередньої термообробки для зняття напруг і стабілізації структури на величину зони термічного впливу, рівень мікротвердості та її однорідність за перерізом покриття. Економічний ефект, одержаний завдяки впровадженню технології підвищення довговічності колінчастих валів нанесенням розробленого складу покриття з використанням плазмово-прошкового методу за відновлення 1 000 шт становив 279 093 грн.

  Скачати повний текст

За результатами експериментальних досліджень доведено можливість керування просторовим положенням струменя низькотемпературної плазми в технологічних плазмотронах попередньої дії шляхом магнітного впливу на кінцеву ділянку дуги в каналі генератора плазми. Встановлено, що існує прямий зв'язок між коефіцієнтом використання матеріалу за магнітного керування структурою гетерогенного потоку й якісними характеристиками покриття: збільшується міцність зчеплення покриття з основою та зменшується пористість. Одержані покриття за рахунок покращання структури та фізико-механічних характеристик мають вищу стійкість до абразивного спрацювання у порівнянні з покриттями, одержаними звичайним способоим.

  Скачати повний текст

Розроблено та досліджено властивості плазмоелектролітних оксидокерамічних покриттів на магнієвих сплавах. З використанням спектральних методів визначено концентрацію електронів та їх температуру у плазмі розрядного каналу. На підставі цих результатів проведено розрахунки виходу продуктів синтезу покриттів за різних температур і тисків. Установлено вплив вольт-амперних параметрів процесу синтезу та складу електроліту на мікротвердість, товщину та поруватість покриттів. З'ясовано, що вольт-амперні параметри та склад електроліту впливає на фазовий склад і мікротвердість покриттів. За результатами електрохімічних досліджень показано, що оксидокерамічні покриття підвищують корозійну тривкість у розчині 0,3 % NaCl у порівнянні з незахищеними на 1 - 2 порядки. Виявлено, що корозія та кавітація відбувається через пори у покриттях. За однакової густини струму оксидуванням більша густина пор властива покриттям, одержаним з використанням низькоконцентрованого електроліту, оскільки супроводжується високим спадом напруги у приелектродній області. Установлено високу ефективність оксидокерамічних покриттів стосовно підвищування опору корозивно-ерозивному руйнуванню за низьких амплітуд кавітації, коли руйнування поверхневого шару відбувається внаслідок корозії та вимивання металу основи через наскрізні пори. За високої інтенсивності кавітаційного навантаження має місце відлущування оксидокерамічного покриття від основи, що нівелює позитивний ефект поверхневої обробки. Показано, що ефективним способом досягнення високого опору зношуванню, корозії та корозивно-ерозивному руйнуванню є створення комбінованих оксидокераміка - тефлон покриттів.

  Скачати повний текст

Проаналізовано можливості отримання рівнотовщинних моно- та багатошарових покрить, наведено методи підвищення їх фізико-механічних характеристик, а також напруженого стану у покриттях. Досліджено просторові та кутові характеристики розподілу густини струму на підкладках на відстані 330 та 470 мм під час роботи одного та двох взаємно перпендикулярно розташованих випарників. Доведено високу нерівномірність розподілу густини струму по підкладці. На основі модифікованої моделі розрахунку продуктивності обробки та динамічної системи виміру товщини покриття проведено порівняння результатів експериментів і розрахунків, які довели, що точність розрахунків дорівнює 3...7,5 %. Доведено, що у серійних установках "Булат" немає можливості отримати рівнотовщинні покриття. Запропоновано технічне вирішення одержання рівнотовщинних покрить. Завдяки застосуванню різних потенціалів секцій у секціонованій підкладці, різних потенціалів екранів та струмів у фокусуючому магніті знайдено режими з рівномірним розподілом густини струму, швидкості зміни геометрії деталі та товщини покриття під час роботи одного та двох випарників.

  Скачати повний текст

Вперше вивчено закономірності процесу поліморфних перетворень у покриттях з оксиду алюмінію, що призводять до виникнення високодисперсного стану (ВС). Уточнено критерій стабілізації ВС пружним полем - існування ВС можливо, якщо об'ємна пружна енергія перевищує половину питомої об'ємної теплоти фазового перетворення. Показано, що оксид алюмінію задовольняє умови існування стабільного ВС. Вперше отримано критерії стабілізації ВС під впливом домішок, що вичерпуються. Для існування ВС необхідно, щоб питома об'ємна теплота від перерозподілу домішок перевищувала половину питомої об'ємної теплоти фазового перетворення або щоб коефіцієнт поверхневого міжфазного натягу за наявності домішок поверхнево-активних речовин був менше двох третин коефіцієнта поверхневого натягу без їх впливу. Проведено кількісне оцінювання концентрацій домішок і діапазону температур, за яких можливе існування стабільного ВС. Виявлено закономірності формування різних фаз, а також залежність механічних властивостей покриттів від числа імпульсів, густини енергії і температури плазмового струменя, тобто від параметрів напилення. Виявлено зв'язок між зміною службових характеристик покриттів і їх фазовим та елементним складом.

  Скачати повний текст

Залежно від умов фазоутворення та механізму зростання плівки, обумовлених змінами характеру розподілу адатомів за енергіями, визначено три характерних режими роботи систем ІПР, які на практиці зручно розрізняти за значеннями параметра pd. Запропоновано механізм переносу розпиленої речовини на поверхню підкладки, що дозволяє за допомогою комп'ютерного моделювання одержувати дані про характеристики потоків атомів, які конденсуються, і здійснювати якісне прогнозування структури та властивостей одержаних плівок.

  Скачати повний текст

Установлено, що конструктивним параметром, який обумовлює зменшення ударного впливу пелюстка на оброблювану поверхню, а також сприяє зменшенню шорсткості поверхні та витрат алмазів у крузі, є кут нахилу пелюстка до радіальної площини. Уперше показано можливість технологічного забезпечення якості напилених поверхонь у разі полірування пелюстковими кругами з розташуванням робочих елементів під нахилом, яке передбачає спрямоване варіювання параметрами шорсткості поверхні з урахуванням пористості матеріалу, а також структурним, зміцненим і напруженим станом поверхневого шару на базі конструктивних елементів інструменту та технологічних факторів обробки. Розроблено математичну модель для прогнозування параметрів мікрогеометрії поверхневого шару, яка враховує пористість напиленого матеріалу та забезпечує підвищення точності розрахунків висотних характеристик шорсткості обробленої поверхні. Показано, що завдяки управлінню режимами процесу полірування, конструктивними параметрами інструмента та характеристиками алмазоносного шару робочих елементів у поверхневому шарі напилених покриттів формується стан, який забезпечує підвищення їх зносо- та корозійної стійкості.

  Скачати повний текст