Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований диффузии примесей в монокристаллические пластины кремния при воздействии лазерного инфракрасного излучения и влияния напряжений на этот процесс. Рассмотрен лазерный нагрев пластины путем облучения всей ее поверхности однородным пучком и сканирования поверхности узким пучком. Во втором случае температурные напряжения достигают границы текучести материала, о чем свидетельствуют значительные искажения кристаллической решетки и остаточные напряжения. Предложена математическая модель для описания механотермодиффузионных процессов, воспроизводящая форму экспериментальных диффузионных кривых. Исследования выявили способы целенаправленного влияния на свойства диффузионных слоев, в частности, на концентрационный профиль. Если при легировании создать упругую деформацию, изменяющуюся по толщине, то, в зависимости от знака градиента деформации, можно приблизить либо отдалить максимум концентрационной кривой от поверхности пластины.

Індекс рубрикатора НБУВ: К663.03-18

Рубрики:

Металізація (гарячі способи покриття металів)

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К663.03-18

Рубрики:

Металізація (гарячі способи покриття металів)

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.091

Рубрики:

Вплив опромінювання на структуру і властивості заліза та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В251.104 + К209.1

Рубрики:

Руйнування крихке < Теорія пружності >

Вплив опромінювання на структуру і властивості металів і сплавів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Отмечено, что благодаря оптимизации параметров лазерной обработки электродуговых покрытий можна получить мелкокристаллическую безпористую структуру с равномерным распределением химических элементов. Износостойкость в условиях граничного трения и абразивного изнашивания также увеличивается.

Показано, что путь непрерывного CO2-лазерного луча по цилиндрической поверхности образцов при их закалке существенно влияет на прочность сталей при циклическом осевом растяжении и изгибе с вращением. Закалка по спиральной линии обеспечивает более высокие механические параметры в сравнении с таковой вдоль образующей цилиндрической поверхности.

Исследовано влияние направления перемещения лазерного луча по поверхности цилиндрического стержня в процессе его закалки на прочность и характер разрушения при скручивании. Закалка образцов, изготовленных из стали 45, по винтовой линии и по образующей создает анизотропию структуры, которая существенно влияет на эти характеристики. Наилучшие результаты получены, когда деформирование стержней совпадает с направлением "закручивания гайки на винт", а именно, когда материал закаленных бороздок работает на сжатие. Закручивание в противоположном направлении, когда закаленные бороздки работают на растяжение, незначительно повышает прочность образцов, однако резко снижает их пластичность.

При нагреве электрометаллизационных покрытий системы Fe - Cr - B - Al на низколегированной стали сканирующим лучом <$E roman CO sub 2>-лазера в дорожках переплавленного покрытия могут возникать трещины, ориентированные преимущественно перпендикулярно к направлению сканирования. При малой глубине покрытия количество трещин и их ширина больше. Отмечено, что когда глубина переплавки соизмерима с исходной толщиной покрытия, количество трещин после его переплавки резко сокращается.

Рассмотрены структура и свойства алюминиевых сплавов AA6082 и AA7075, модифицированных частичками SiC с помощью лазера. Установлено, что износостойкость таких армированных сплавов в 30 - 75 раз выше, чем немодифицированных, при трении с абразивным кругом. На основании электрохимических исследований показано, что для сплава AA7075 влияние структурной гетерогенности на изменение потенциалов коррозии уменьшается с повышением агрессивности коррозионной среды. Установлены значения токов коррозии поверхности сплавов в различных коррозионных растворах.

Разработана математическая модель для описания остаточных напряжений и возникновения трещин в лазерно модифицированных покрытиях, полученных путем электродугового распыления. Рассмотрена трехслойная система подложка - слой необработанного напыленного материала - лазерно модифицированный слой. В модели учтены отличия теплофизических и механических свойств материалов подложки исходного необработанного слоя покрытия и модифицированного слоя, а также необратимые деформации, возникающие при нанесении покрытия и лазерной обработке. В рамках разработанной модели получены соотношения, связывающие расстояния между трещинами с механическими свойствами слоев и их толщинами.

Изучено влияние лазерной обработки электродуговых покрытий из порошковых проволок системы FeCrB на изменение их структуры, электродного потенциала и токов поляризации. В шихту покрытий дополнительно вводили алюминий, никель и медь. Лазерную обработку осуществляли посредством излучения Nd:YAG-лазера. Показано, что добавление незначительного количества указанных элементов в исследуемое покрытие по-разному влияет на характер формирования, строение и электрохимические характеристики оплавленного слоя. Добавки меди и никеля повышают жидкотекучесть покрытия. Параметры лазерной обработки повышают равномерность распределения элементов в оплавленной зоне. В случае легирования медью более выражена неравномерность их распределения. Это может иметь незначительное негативное влияние на коррозионные характеристики покрытия. Добавление алюминия улучшает коррозийную стойкость модифицированного лазером покрытия.

Рассмотрен объект с нанесенным на его плоскую поверхность покрытием, в котором действуют известные растягивающие одноосные однородные остаточные напряжения. Исследовано поле остаточных напряжений, которые будут действовать в покрытии после образования длинной плоской трещины, перпендикулярной к направлению растягивающих напряжений и поверхности покрытия. Задача рассмотрена в плоской постановке - изучено поле напряжений в сечениях, перпендикулярных к плоскости трещины и поверхности покрытия. Рассмотрены два случая - трещины, пронизывающей всю толщину покрытия, и несквозной трещины, на продолжении которой существует пластическая зона. Проведенные численные исследования позволили оценить возможность дальнейшего разрушения покрытия после образования трещины.

Исследованы коррозионно-электрохимические свойства титанового (<$E alpha~+~beta>)-сплава ВТ-6 после высокоэнергетической ионной имплантации азотом (E = 30 кеВ) дозой <$E 2~cdot~10 sup 17~roman {ион "/" см} sup 2> с последующим отжигом в вакууме, бором (E = 100 кеВ) дозой <$E 1~cdot~10 sup 15~roman {ион "/" см} sup 2>, азотом и бором, а также ионно-плазменного покрытия нитридов титана в растворах хлоридной и серной кислот. Показано, что модификация поверхности повышает коррозионную стойкость титана в высококонцентрированных растворах кислот, при этом стойкость покрытия из нитридов титана толщиной до 10 мкм немного ниже, чем с имплантированным сплавом.

Магниевые сплавы находят все больше применения в промышленности как конструкционный материал, однако низкая износостойкость не позволяет использовать их как конструкционный материал в условиях абразивного изнашивания. Повысить их абразивную износостойкость можно с помощью композиционных износостойких покрытий. Изучено влияние шихты порошкового провода на абразивную износостойкость электродуговых покрытий.

Исследована кинетика окисления электродуговых дисперсионно упрочненных покрытий системы Fe - Cr - B - Al с добавлением 6 % Ni, 3 % W, 1 % Mo, 1 % V из порошковых проволок при 700 <$E symbol Р>C. Электродуговые покрытия толщиной 0,5 мм наносили на пластины из малоуглеродистой стали путем распыления порошковых проволок, разработанных в Физико-механическом институте, диаметром 1,8 мм при коэффициенте заполнения шихтой 20 - 27 %. На жаростойкость испытывали при 700 <$E symbol Р>C в течение 100 ч. Изменение структуры покрытия в процессе длительных выдержек исследовано на металлографическом микроскопе EDX, EVO-4XVP, а также с помощью рентгеноструктурного анализа.

Досліджено високотемпературну газоабразивну зносотривкість електродугових покривів, нанесених із порошкових дротів. Встановлено, що з підвищенням температури зносотривкість покривів зростає. Це зумовлено зміцненням ламелей покриву, виділенням дисперсних фаз та появою на поверхні та між ламелями оксидів алюмінію та хрому, які мають високу стійкість до удару. Такі покриви можна використовувати для відновлення та захисту теплообмінних поверхонь котлів ТЕС, зокрема, великогабаритних екранних труб та труб економайзерів.

Проведено теоретико-експериментальне дослідження впливу лазерної обробки поверхні сталей і сплавів на основі алюмінію та магнію, зокрема, з газотермічними захисними та відновними покриттями різного хімічного складу, на формування структурно-напруженого стану оброблених шарів. Досліджено вплив вторинної гетерогенності структури, яка виникає у разі застосування локалізованих джерел енергії для нагрівання поверхні сталей і сплавів, на їх мінливість за різних видів навантаження, характеристики та механізм зношування за умов сухого та абразивного тертя, електрохімічні та корозійні властивості. Вивчено механізм лазерного модифікування - армування легких сплавів твердими частинками з порошків та порошкових сумішей SiC, <$Eroman {Al~-~TiO sub 2 ,~Al~-~B sub 4 C}>, Al-SiC. Обгрунтовано наукові засади вибору схем лазерної обробки матеріалів з урахуванням умов їх експлуатації. Наведено рекомендації щодо підвищення ефективності практичного застосування досліджених видів і режимів лазерного модифікування поверхні сплавів і покриттів.

Досліджено вплив діаметра порошкового дроту (ПД) на структуру, механічні характеристики та абразивну зносотривкість електродугових покривів. Шихту електродних матеріалів сформовано із матеріалів у вигляді порошків хрому, ферохрому або ферохромбору. Виявлено, що зі збільшенням діаметра ПД та сили струму мікротвердість покривів зростає незначно, а зі збільшенням дистанції напилення у них підвищується вміст оксидної фази. За діаметра ПД 1,8 - 2,4 мм абразивна тривкість покривів зменшується несуттєво. З додатком до них 3 мас % молібдену та бору збільшуються мікротвердість, зносотривкість, когезивна міцність, а також забезпечується сплавлення краплин. Зносотривкість покриву поліпшується за вмісту у ПД до 2 мас % вуглецю та до 3 мас % бору. За оптимального вмісту бору до 3 мас % мікротріщини не утворюються.

Досліджено покриви системи VC-FeCr завтовшки 100 мкм на підкладці із алюмінієвого сплаву Д16, нанесені надзвуковим газополуменевим методом напилення (HVOF - High Velocity Oxygen Fuel Flame Spraying process, паливо пропан-кисень). Для порівняння використано метод плазмового напилення покривів у динамічному вакуумі, який забезпечує найвищу якість газотермічних покривів. Порошки для напилення виготовлено методом механічного легування із використанням планетарного млина. Вихідні компоненти - порошки карбіду ванадію, ферохрому та сплаву кобальту із нікелем. Оцінено корозійно-електрохімічну властивість покривів у 3 %-му розчині NaCl за температури 20 +- 0,2 <$E symbol Р>С і виявлено, що вони мають високу корозійну тривкість, яка корелює із їх поруватістю. Довготривала експозиція зразків із покривом у 3 %-му розчині NaCl спричиняє проникнення агресивного середовища до межі поділу покрив-підкладка, що може викликати підплівкову корозію та відшарування покриву. Встановлено, що найвищу корозійну тривкість має покрив VC-FeCrCo, поруватість якого не перевищує 0,5 %, отриманий плазмовим методом у динамічному вакуумі. Його корозійні струми в 2 рази нижчі порівняно з тим же покривом, отриманим методом HVOF.