автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Физико-химические процессы плазменного напыления и управления параметрами, ответственными за повышение эксплуатационных характеристик композиционных систем матрица-покрытие



v, ' . - ,

" НАЦЮНАЛЬНА АКАДЕМШ НАУК УКРА1НИ ШСТИТУТ НАДТВЕРДИХ МАТЕРШПВ ¡м. В.М.Бакуля

На пропах рукопису

УДК 621.793

Копилов Вячеслав [ванооич.

Ф13ИКО-Х1М1ЧН1ПРОЦЕСИ ПЛАЗМОВОГО НАПИПЕННЯ ТА УПРАВЛЩНЯ ПАРАМЕТРАМИ, ЩО ВЩП0ВЩАЯШ13А ЛЩВИЩЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦПЧНИХ' ХАРЛКТБРИСТИК КОМПОЗИЩЙНИХ СИСТЕМ МАТРИЦЯ-ПОКРИТТЯ

Спещплып'сть 05:02.01 магер!алознавство в машииобудувант

Автореферат дистртац» наздобуття вченого ступсня Доктора тчхн!чних наук

К ш в-1995

Дисертащею с рукопис

Робота виконана в «йзико-мехашчному шституп jm. Г-В. Карпешса HAH Украши

Ск}»Ц1йш опонецти:

- доктор техшчних наук, професор Ляшенко Борце Артемович;

- доктор техшчних наук, професор Урюков Борис Олекайович;

- доктор техшчиих наук, старший науковий сшвробгпшк Мазанки Володимир Федорович

Провщш установи: Чсршвецький держашшй ушверентет

Захист вщбу деться " 21" грудня 1995 р. о 13 год. 30 хв. на засшанш cneuiimwoiiuHui вченш ради Д 5U.U1.0I 1нсгитуту надтвердих MaTcpiaJiiB HAH Украиш за адрссою: 254074, м. Кит-74, вул. Авпшводська, 2.

3 дисерташсю можна оишйомшися у бкшотещ ¡нсгнгуту иад-твердих матершлш.

Автореферат решышю листопад;

.ща 1995 р.

Вчений секрегар спецпишоишю! вчено! ради диктор техшчних наук, професор

/¿<^~^Мийстренко АЛ.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБбТИ

Актуал1.п!сть проблем». Прогрсс сучасио! техпки п багатьох випадках внзначасгься високоефективною технологию обробки матер1алш. Актуальними е розробка та отримання нового класу композицшних матер1ал)в шляхом плазмового напилення покригпв. Вир)шспс широке коло иитань технолопчного та матерклознавчого характеру, ¡епус вагомий науковий дороСок, який став основою створенйя обладпагшя га техиолопчпнх процес'т.

Розробка технолог!! плазмового напилення базусться на знати фЬико-х1м|>ших процса'в, яга протнсають бсзпосередньо шд час формушипыг покритпв 1 визцачають в кшцевому результат власгивост! 1сомПозиц1й.' Дослщження цих аспектов плазмового напилення включают!, питания вводу материалу в плазмовий струмпи,, перенесения частинок високотемпературним газовим потоком, взасмодпо !х з поперхпега основи.

Протягом багатюх ротоп з цього великого кола питайЕ особливу увагу придшяли ударшй взаемодц частинок з повсрхнЬю, теплофГзйщ контактних явищ, яга вщпопдалыл за адгезшну м!шпсть.Ш сьогодн! досить докладно з'ясована к!нстика взаемода! поодишжиж« частинок з гладкою поверхнего. Проте для дослщжени таког масштабно? систем», як багатошарове покриття - матрпця, йеоСх1Д1и нов! пщходи, ЯК1 при розкритт! мехашзм!в формування покритт1в Иовшше враховували б таи важлив! фактори, як енергетичний сгаи поверхнтгвих шар!в, дефектшеть структури поверхш, п мперогеомстрио, тривалкть напилення, дискретшсть контакту та ш.

С числент дан! про фЬшсо-Мехамчя] характеристики покритлв 'та р!зних композищй прикладного 'характеру: 1'х короз1йньстшю, теплозахисш, електр0130ляц!йш влаетивост1, зиососпйккть, жаромщшеть, жарост!йгасть. Тим Не менше,' зв'язок цих властивостей з умовами формування плазмових покригпв, питания змщнення чи знемшпеияя матершйв з покриттямн, ф!зичш аспекти та ' мехашзми деформац/Г й руйнуваиня, роль Поверхкевих та об'емних мпсропроцест у створенш м!жфазово! зони, в тому числ1 й йа початковому етага, потребуют!» додаткового ретельного вивчення, особливо за умов складно! та одпочаспоТ взаемоди температур, назантажень, середовищ. Тут нсобх!дт комплекеш досл]джения впливу як початкових умов формування, так $ набутих внасл!док напилення властивостей покригпв, що дозволило б управляти технолопчними способами напилення.

Важлпв1еть розглядувано! проблеми, 3 одного Соку оимагас узагальнепня отриманнх результат, а з другого - дифсрсншнос.того

. годходу до окремих аспекптв плазмового напилення та глибшого Ix вивченнч у зо'язку з розширенням дтпазону робочих характеристик покригпв, яга вшповщають сучасним режимам експлуатаци.

Таким чином, встановлення мехашзм1в взаемозв'язку технолопчних парамстр)п з мщшеними характеристиками композицшного матер! ал у ШД вшшвом р1зних середовищ е актуальною науковою та практичною проблемою.

Робота виконувалась зпдно з Постановами ДКНТ СРСР (N 555 вщ 30.10.1985 р.) та Президп АН УРСР (N 43 вщ 15.02.1990 р.) у Ыдповщпосп з иауково-техшчними програмами - загалышеоюзною 0.73.03.4. "Kopoäia", республшанською P.H.82.01.03.Ü4. "Матср1алоемшсть", Наказом ДКНТУкраУни (N 12 в1д 4.05.1992 р.), а також у рамках науково-досл1дних та гоепдоговфннх тем ФЬико-мехашчного шетигуту ¡м. Г.В.Карленка HAH УкраГни протягом 1980-1993 рр.

Метою робота було узагальнення та розвиток уявлсаь про фЬико-xiMiMHi процсси формування плазмових покригпв й опрацювання иових наукових j практичпих положень щодо упраплишя параметрами композицжних систем матрицм-покрипя для шдвищення довговшносп виробщ при експлуатаци в агрссивних ссредовнщах шляхом створсння нових складщ покриттш, технологи ix напилешш га режтнв термодифузшноГ оброСки.

Для досягнення поставлено! мети потрШно було:

- розробити модел! формування покригпв i на Тх ocnoßi вивссти функцюнальн! кшыисш залежиосп, snd дозволяюсь описати к'шетику утворення плоЩ1 контакту м!ж фазами, що взасмодшть, обумовленого

, характеристичними параметрами мшрорельефу;

V'i'i - дослщигн темперагурш поля пщ час напилення гюкритпв на плосм, сферичт, цилшдричш гюверхш матриц! та встановити аналпнчш залежносп контактно! температуря в мшфазовш зош з урахуванням енергетичного стану поверхш, н дислокашйно! структури, мнсрогсомстри та повного часу напилення, даги кшыосну ощнку адгезпшо'! мщносп системи осцова-покриггя, яка обумовлена ними факторами;

- випчити вплив покриттш i мЬкфазовоТ зони на процсси деформацп й руйнувайая композишйних, матер1ал1в у широкому iiianaaoiii температур i напружень як у вакуум!, так i в газових чи р'щких ссредовнщах, що необхщно для створення конкретных технолопй;

методом внутр1шнього тертя - одного з найчутливших до структурних зм1н встановити вплив покригпв на миеропроцеш в

приповерхневих шарах матриц], визначити захисш властивост! покритпВ у р1з!шх агресивних середовищах в широкому дшпазош температур;

- розробити склади 1 способи напилення, вивчити властивосп та мехашзми формупання багатокомпонентннх композищйннх покритпв, видати практичш рскомендацп щодо технологи напилення та термодифузШноТ обробки для впроваджеиня у виробництво.

ОСНОВШ ПОЛОЖЕНИЯ, ЯК1 ВИНОСЯТЬСЯ НА ЗАХИСТ

1. При з'ясуванш мехашзм1В формування та виведсшп функцюнальних галыисних залсжностей площ! контакту мЬк фазами при плазмовому напиленш праховугаться характерно тичш розм!ри- нер1впостей, дискретшсть взаемодн, дефектшсть структури.приповерхневих шарш, енергетичний стаи, що дозволило оцшити вплив основних фпичних параметр1в на активащйш процесн в мЬкфаюв1Й :ют та П мщшсш характеристики. . ,

2. Теплова взасмодя частинок з поверхнего твердого т]„та зджсшосться при нешеальному, нер!вноважиому контакт», «.для моделювання якого отримаш спещалыи узагальнюючгграничш умови, що зв'язуготь реальн! параметр» Мпсрорсльсфу поверхш. твердого тЬа з параметрами покрито'в, де розподшеш раптово дночг джсрелз-тспяа, що дозволило визначити контактну температуру, якацгаопчно умнпоаься, врахувавши тривал!сть напиления та поверхнев» явищх -.

3. 1спус взасмозв'язок -.М1ж - тсхно.лопчними, експлуатащйними параметрами напилення ■¡•-тонною структурою приповерхневих шцрш основного матер1алу, як!-в!дповщаготь за його змщнеиня чи знемишення, за змши' характеру його-яеформацн й руйнування залежио вщ умов випробуваш, ¡' виду гюкрипзв, що дае змогу опттчзувати режими напилення та термАдифузЬпюТ оброСки композищй.

4. Напилення спричиняе змши окремих парамегрт ! конкретни* мехашзм1в поглинання енерги пружних коливань при пикирах внутр!ШН1.ого тертя в об'см! композицшного матер1алу, яю адекватш змшам його мехашчних характеристик, що стало основою експрсс-анал1зу захисних властивостей напилених ! дифузп'ших покритт!п шд вплнвоч агресивних середовищ, який дозволив, зокрсма, ощнити о приповерхневих шарах твердого т!ла з дОстатньою шя практики точшспо концентрацпо водню, що проник через покритгя. >1 ' ■ ' -

5. Склади та способ» отримання та тсрмодйфузМноТ обробки багатокомпонентннх композищйних покриттш на основ! н!кель-хромових ! шкель-алммшквпх силашп, як1 м!стягь акитш легуюч! елсмептн та

високодисперсш оксиди - аеросили, сприяють розширеншо номенклатур« й збьльшенню парамстр1в робочих характеристик конструкцшних матер1ал1в.

Наукова новизна. 3 нових позицш в результат! комплексних дослшлсень процеав м1жфазово! взаемоди при плазмовому иапилешн, на основ! запропонованих моделей контакту, що враховумть гшраметри напилюваних частинок га мжрорсль«]>у, особливосп деформування поверхш, дефектное» Я структури 1 енергетичного стану, впсрше отримано функцшиальш ылькшш залежиосп фЬичноТ та фактичноТ ПЛ0Ш1 контакту стосовно до пикритгя в ц1лому. Аналпичш залежноет1 дозволиють розрахунковим шляхом отрпмаги бшьш досзчшрш дан! про адгезно иокрипш для систем з когезшним I адгсзишо-когсз1йпим типом зв'язку. '

3 урахуванням комплексу фактор1в вир!шено тсплофЬичну задачу: визначено узагальнсш граничш умоон теплового поля, яю враховують - на вщмшу в1д шдом их (лшеиь - нер1вноважшс1Ь мгжфазових процесш, реалии параметр» мпфорслифу поверх»! та покриптв, а також тривалкть напилення, що дозволило, в свою чергу, одержати аналпичш р1шення та розрахувати температуру на поверхш н в об'см1 композищйного матеркшу як для окремого термншого циклу, так 1 в процест формування багатошаровнх покрпгпв. Показано цнклЬинсть змши контактно! температуры в Мфу напилення шарш па плоек!, еферичш та цилшдричш поверхш. Вианачено роль поверхиеоих нвищ, у тому числ! ашпляци поверхневих снсргш взасмодпочих фаз 1 енергш, що впносягься в зону контакту дислокащими 1 . вакансиями, в сутивому (у 2-3 рази) пщвищснш контактно!" температури.

Уточнено роль I ■ чистку дислокащйного га тсрм!чноги механпмщ активаци у встановлеши мшних х!м1чних зв'яиав.

Узагальнено положения про вплнв на властивоег! основного матер1алу покритпв, нанесения яких приводить у деяких композицш залежно вщ адгсзшноТ га мЬкфазово! мшносп до ¡нверен властивостей, тобго прояв! змщнюючого ефскту при наявиост! покритпв в одному дтпазош ..Температур та знемщшоючого - в ¡ншому.

Вперше при дослшкснш внутршнього тертя виявлеш ефекти по цоглинаншо енерги пружних коливань та 1'х диференщащя, що обумовлено впливом покритпв 1 агресивних середовиш на процеси в Поверхневих \ глибинних шарах матриц!, адгезишими властивостцци Покриглв; це дозволяе зв'язати характеристики мщносп та деформаии Композитй з мкропроцесами.

ПРАКТИЧНА ЦШШСТЬ ТА РЕАЛ13АЦ1Я РЕЗУЛЬТАТШ РОЁОТИ Запропоноваш модель отримаш аиалапчш функцюИалЫп залежНост! площ! взасмодн та теплового режиму Ыд параметр!в композпщй, тривалост! папилеиня, товщини I складу покритгш, а також ¡нших технолоНчних змшних дозволяють певною м1рою управляти процесами контактно! взасмодн, адгез1йною мщшспо, р]висм залишкових напружень, складом 1 мщшстго м!жфазовоТ зони.

Встановлений взаемозв'язок М1Ж технолопчними, ексПлуатащйнимя параметрами напил синя 1 тонкою структурою прнпоВерхНспих шар?д основи дае пщетави для обгрунтування вибору та оптимЬащГ режнм'ш . напилення 1 термодифузншоТ обробкн покритпв.

Запропонова)« способи напилення через попередньо нанесен! промЬкю плаковаш та дифуэшш шари, активащя матер!алу, Щ<5 напилгоеться • В1брообробкою в газовому ссредошшп з нагршрнням перед напиленням, а також активащя поверхневих шарш матриц! шляхоМ прикладення зошпшнього навантаження, яка поеднана з процесом напилення , сприяють формуванню однорщтн,. структур л Покриггя з мщними когезшними 1 адгезшними зв'язкпми .та лщвшценню якост! напилепня а щлому. Результата доинджеимя- власТивосТей окремих вйдш покригпв використаш для розроСкд-нопих склад!й, спосойв I технолопчних процес!в нанесения фушецюнальних покригпв з Широким спектром захисинх властивостей та т'двнщеною знососпйюстю.

Розроблен! склади покрит-г1о,_; оптималып режими отримання та експлуатаци, як! сприяють ¡^мвдеиню основного матер!алу В умовах впливу на нього високих температур, напружень 1 середоВИЩ стали базовими при опрацющщш,, технологий ПЛазмового напилен'нй'на ВО "КиГвпромарматура"- . М1вх!ммашу, в НД1ТП (Москва), оргашзащТ "Прометей" (СаикттПстербург), на Львтському автобусному завод! та ряд! шших шдприемсто-з метою пщвищення ресурсу роботи деталей зап!рИо!,1 зашрно-регулюючоТ арматури, клапанних ущ'|льнснь, штамп!в, матриць, вироб!в ново! технжи.

Особиста участь автора в одержан»! науковнх результат)в, внкладсних у дисертацИ', полягае:

- В розробщ фЬичних моделей процесса у мЬкфазов!й зош при формувпнш плазмовнх покритгш, що враховують комплекс факторш I в!дповщають сучасним уявлениям про взаемидио при удар1 чястинок 1 поперхнею матриц!;

- а розв'язанш задач аналогично"! оцшкц идгспГшо! мщносчч системи тверде tí л о - покрнгтя, подальшому розпитку уявлеш, про взаемозв'язок míjk основними фЬичнимй параметрами, втдповщильними за активашю ф1зик0-х1м!чних процеезв у мысфазовш ччш;

- в розробш нових шдход1п до визначення впливу покрипгв на макро-i мисровластивосп за параметрами мгжфазово!, адгсзшно'Г мщносп;

- в розробш коццепцн шверсн ф1зико-мехашчннх властивостей Marcpiaiiiü ¡3 рЬними иокрнчтями npn-3M¡HÍ умов внпробувань, впливу покригпв na nouepxiicBi та об'емш процеси в систем! магрнця-покриття; :

- у остановлены взаемо зв'язку мЬк технолопчними, експлуатащйпнми параметрами напыления i тонкою структурою приповерхиевих щарш, що дозволяе оибрати оптималишн режим отримання покригпв i í'xhloT термодифузшноТ обробки;

- в розробш сфективипх метцайв активацн процесу напилешт, насамперед шляхом змпш напруженого сгапу чи адгезаишх иластивосч'сй noBcpxiii; .

- у розробш практичпих рекомендацп"! щодо виходу на високоефсктнвш Сагатооиерацшш технологи формуваппя захисинх . покриггш функщоналыюго прнзначення, що шдшицуючч, працездатшечъ i ресурс роботи вирибш.

ЛпробацЬ! poQoui. Ochobhí положения дисерташйио! роботи допов1дались га обговорюсалпсь на 1 мЬкиародтй, 30-ти веесмочних та багатьох респуСлжанських i репоиальних спмшшумах та конференциях. Ochobhí з ннх: 2-й М1жнародннй "Плазмичехшк-симло:иум" (Люцерна, ШвейцарЬг, 1991), IV (Лешнград, 1973), VII (Kajiiiiin, 1975), VIH (Тула, 1977), IX (Запоршокя, 1979), X (Лешнград, 1981), XI (Тула, .1983), XII (Лешнград, 1985), XIII (Лешнград, 1987), XIV (Одеса, 1989) Вессшозш наради по жаростшких покрштях, X (Дмитров, 1985) i XI (Севастополь, 1988) Всесоюзш наради "Тсоргя i практика газогермишого нанесения покригпв", VII Всесоюзна конференшя з колошно? xímí'í ¡ фгшко-xímí4iioi механпси (Miner,к, 1977), IV Всесоюзный ссмшар "Водеиь у -металах" (Москва, 1984), III мЬкгалузева конференция "Захист суден в1д корози i обростания" (Летшрад-Калшшград, 1986), Семшар ч фкшки míuhoctí композицшиих MarcpiiuiÍB (Лешнград, 1985), XVII (Львш, 1980), XIX (Дрогобич, 1982), XX (ЛьвЬ, 1984), XXI (Дшпропетровськ, 1986) i XXIII Овано-Франгавеьк, 1990) Всесоюзш семшари з дмфузшного наеичення i захисних покригпв, 2-а * Всесоюзна парада "Високочемперагурш фЬмко-шнчш процеси на меж! тверде«*нло-газ"

(Суздаль, 1987), V Всесоюзна нарадл з питань взаемоди дсфектш дислокашйно? структур» в матриц! (Тула, 1987), Перша (1985) 1 Друга (1987) наради по веесоюзщй мЬквуз!оськ!й комплексшй програм! ."Рентген" (Чертвщ), I (Льтв, 1979), И (Дшпропетровськ, 1981) 1 III (КиТв, 1983) Республпсаисыи науково-техмчш копферснцм з проблем корозЛ 1 протикорозжноиу захисту мсгал!в, IX Уральсыса . репопал'ьна конфсрепщя з питань порошково! ыеталурш, Компознцшних матср1ал!В ! ' покритпв у машинобудуванш (Пермь, 1987), Перша наугсова сес!я комшм матер!алознасства НТШ !м. Т. Шевчснка (Льв'т, 1990), XV Всесоюзна нарада по жароспйкнх покрпггях (Санкт-Петербург, 1992).

По тем! дисертацн опублисовано 58 роб!т, у тому числ! одна монография. На няш розробки отримано 4 авторсысих свщоцтва та позитивних ркиепь на винаходи.

Структура та об'ем робота, Днсерташя складасться з! вступу, шерти роздшв, висновгсш, м!сгить 290 аркушш машинописного тексту, 45 таблиць, 163 ¡люстраци, список лгтератури з 356 нанменувапь.

ЗМ1СТ РОБОТИ . .

У вступ1 обгрунтовано актуальшсть проблем«, сформульоваНо мету роботи й осиовш положения, що висунут! на.захист, наукаоу новизну та практичиу ц'пшкть роботи.

У першому розд!л1 розглянуго числснш фжтори, ям впливають на формування покритпп, акй.мзоваио роботи, присвячеш' сзаемод!Т поодиноких частинок з поверхиею осиови, фпико-хЬ.пчнпм нроцесам, що прот!ка;оть при цьому, га теплоф1зищ напилення.

Як у рашпх (В.В. Кудинов, А.-М. ДуСасов, 0.1. Костиков, Ю.А. Шестерш, Е.С. Каракозов, А.Н. Краснов), так ! в бшьш гшшх працях (Ю.С. Борисор, А.Я. Кулик, 1.Л. Купр1янов), питания взаемоди Матер!ал1в розглядаються а рамках теори про трьохстахийшсть процссу з'еднання матершш (Н.Я. Рикал!и, М.Х. Шоршоров, Ю.Л. Краеулш). При цьому вивчаються енергетичн! умови схоплгсшання в зон! контакту часпшка-осиова. Протс в загальяому, покритгя формусться через реалЬац'ио ряду поодинских акт'т протягом тривалого часу на в!дмшу вщ одиночного акту взаемоди частинки з основою.

У вшповшносп з иналпом процеив плазмопого напилення, метою ! завдяннями дослшжень пимишо дяц'шьним глнбше висченкя рпнпг. аспектов формування покригпв, пчявлапя основннх фактирш, ям

найбшьш ефективно впливають на фпико-хш1чш процеси в м!жфазовш зош та обумовлюгать в першу чергу певний ршень адгезшно! мщность

У другому роздал! представлено результата тсоретичних дослдасень формування плазмових иокрипчв. На приклад! декллькох моделей розглянуто кшетику встановлення фЬичного контакту при ударшй юаемодн частинок з поверхнею твердого т!ла й иодалыш повсрхнев1 та об'емш процеси, яю приводят до формування адгсзшних зв'язкш 1 покри тв у ц!лому.

Запропоновано модель взасмоди чао инок, що напилююгься, з мнфовиступами рпно! форм и й отримано фуикцкшальш юлыйсш залежност!, що описують площу фшичного контакту:

Тутб1и - стал! метал у; и - - рад1ус,

швидгасть 1 маса частники вщповщно; Н- висота мпсровистушв; {х^?-диним!чиа границя текучосп; - снсрпя активацп попзучосчч; -номшальна площа поверхш матрнщ; с - число плям кингактш; Т -температура в контакт!; к - счала Больцмана.

Анашз ршияння показус, що звичайно для швидкост! частинок' 50...150 м/с вщносна площа контакту складае 0,16...0,65 Ыд номшалыю! залежно шд метал!п, що напиляються. Тобго, сущлынсгь контакту в ссрсДньому не перевшдуе 50% номшально!, а це зумоплюе и шдпои1диу мщшеть зчеплення покригпв. Для досягнення максимально! плоил контакту, ршиоТ номшалыий швидисть частинок повинна бу ти не менше 600 м/с, що реалшуегься спещальними методами напилення, а також у динам1чному вакуум!.

Змочування рщким мс талом частинок поверхш твердого т!ла с cвoql¡днoю тдготовкою системы до переходу вщ фЬичнаго контакту до подальше! х!м!чно! взаем ода та встановлення мщних адгезишмх зв'язмв. Знання фпично! илоии кот акту дозволяе розрахуваш вщносну та фактичну мщносп зчеплення. В розвигок дано! проблеми запропоновано аналпичне ршення ! з метою безпоссреднього обчислення мщност! зчеплення на основ! вдомих пщходш до вишачення енерги адтези двох т!л, роздаених промЬкком Д„, що викорнеговуються для монокристалт з плоскими границами, запропоновано модель контакту покриття з поверхнею матер!алу, що мае дефекти у вигляш злакнв, згин!в, мЬкзсрнових границь, сходинок дислокашй.

При виведенш виразу для снсргп адгезп шддалсння покриття в'|д основи, повсрхия яко1 характеризуемся нер1вностями у форкн сходинок з кутом оркнтацн вцдоосно гсометричноТ площини роэд1лу , середньою довжиною висотою Ь, розглядасгься як зеув у площиш одного центру 1 змщення пздоож нирмал1 ■ с! до нього (рис. 1). Осмльки, в момент ударно! взаемодп 1 контакту двох мстал1в з рпними еталими граток у м!жфазови1 зош змипосться дислокацЫна структура и виникають пригранич/м дислокаци, яв спрнчиняють додатковий внесок у загальне значения енерги, вираз для енерп! снстеми основа-покрнття набувае вигляду:

Ек (Ъ) = в(*) (Щ ^РА *

<с)6<*)'

'(2)

1. Модель «ю«моди| повврхонь тял А и В йо одному окт1вмому цектри

У шфгЫЦЕ) + - енерпя вшьних невзаемодпочих

поверхонь, ор1о1Товаш!х п!д кутомбезмежио Ыддалених метший А I ¡6^- ПоВерхнева енерпя двох металхв;^^- и!жфазооа енерпя; -

ступ!нчаста функшя Хевюайда; вщетань мЬк фазами,

щб взаемищють. Енерпя приграничних дислокащй

« ^О)

де / I ^2.'стал' П1ато,с-пружна стала;^виражаетьея

через пружи! стал! метал!в. За енерпею адгезп розраховуегься сила

взаемодп:

С4)

де функшя^/^анзначасться параметрами контакт но! тони 1 значениям м!жфазовоГ енерп!.

Отримане решения, яке в загальному вид! описус залеасшсть енерги 1 сили адгезн вщ парамстрш взаемоддачих 'пл, структуры поверхневнх шар1в, ццльнасп дислокащй, дозволяе розрахувати мщшеть зчеплення, яка обумовлена повнотоы встановлення мшних хшпших зв'язмв, що в сваю чергу с наслщком реалЬаца пешшх механЬмш активаци, осношшм з яких, разом з дислокащйною, е термшна актива ц1 я.-

На вщмшу вщ прийнято! в бшьшоеп випадюв теплово» задач1 контакту двох напшнескшченних пл у запропонованш модели з використанням теора теплопровщносп в оболонках, вплав тонких поверхонь у вигляд1 локриттш завговшки 2<Г на протшання фпнчних процеав враховустьея спсц'шльиими узагальнсними граничними умовами. Кожна частника ^несе певну 1илис1еть теПлоти (з урахуванням приховано! теплоги плавления) ¡, починаючи з моменту списания з поверхиеы твердого пла д!с як мипсве джерелотепла потужн^стю'чГ".

Розрахунки проведено для гладко? поверхш, а також для мкронер1В1Кн:тсй сферичио! та цилшдрично! формы. Для поверхш, задано! еферичдими мнсроааступами радаусом И, вираз розподшу температури в матриц! прнймас вигляд: -¿^ -~Ьц + г

1_

А у12ИЧ/1>/СуС}/'.соу, У

де I -температура серсдовища; - розв'язки трансцендентного ршняння "¿/"ч¡Чул-*]а к ■ середшша кривизна поверхщ; а, с -коефщюгг температуропровиносп 1 питома теплошшеть матершлу осиови вщпошдно; безрозмцлшй чае; -~с- - час; /Л» - питомпй

коефиишт в1ддач! з гшверхш оболонки «Г; к - Яв^2. '¡¡^Г) косф|щент теплопров|дноеи матер]алш покриття 1 основа; - Сезрозм1рна-

координата. *

Отримаш ршення враховують багатоциклпппеть процесу, тривалкгь напилення, ганусв! розм>ри покрштя \ дозволяюп, розрахуваш контакту температуру вр1:ли першди процесу напилення, як у випадку поодинойого терм!чаого циклу (рис. 2), так 1 формування "багатошарового покриггя (рис. 3)! Врахування кривизни покриття на 8...9% позначаегься на результатах рочрахунку кшпактних температур. Авали температурного поля, виконаний на ЕОМ, показав, що контактна температура в процеа напилення змииостьея цию'нчно, досягаючи максимуму в момент формування кожного наступного шару 1 для товщин, що розглядаються, падас: до температури середовища впродовж часу 1()м-3 с (рас.З).

Отримаш аналгтичш р1шення, ЯК! враховуыть фЬико-мехашчш характеристики матер|*алш та фактор часу при пошаровому. формуваня! покригпв, дозволяють прогнозувати р!пень та керувати змшами контактно? темпера гури шляхом варповання рсжнмт напиления.

Г, К

2273 ГВ73 П 73 7073

673

О

Л_1_

2 * 6X10*.с

Рис. 1. ПоодикокиА юр»0чни4 цикл при контакт! частиков мол)бд«ну.я поверхн*ю >ал|9а (суц!льна с^ярична поаерхня;

пунктирна - мнл^яричис},.. ■ ,

I". 1111

-&Г

ь

РйЬ^^ЬМкнй™ режиму 8 контакт! еря!яе'.»ап1»а;» мол16даиовям пэкркпвм в'ячасу «р нопиленнв

На першу стад!!о**взасмод1'т припадають б!льш висом тиски та градиента температур (рис. 2). На'*цШ'стада короткочасного теплового' йроцесу необхщно прахосупати к!пцепу Швидкють поширення тепла. Вир!шуючи теплоф!зйчну задачу з урахуванням Миттевих джерел тепла в приповерхиевих шарах матриц! за умови 1г—»О , р'шгення р1вняння ппсрСол!ч1!ого типу призводить до такого виразу температури В контакта

дел)- коеф]'цктгг релаксацшноГ активносп;11Г~швидк1сть розповсюдження тепла, що дор1Внюс: ' ; темпсратуропроЫдшсть; Я- -

теплопровшпсть;^- имлыистъ; С - питома теплосмшсть; Т- час теплово! релаксацп (шдексн 1 та 2 вшно'еятЬся вщповщНо до часткп та матриц!).

У р1вняиш (б) перший до.'.анок аналопчнин класичному пирачов! для контакту нап!виеск!нчешн1,ч гш, а другим ».истин, повсрхнев! снерпТ фаз.

(6)

що взаемодпоть ), а також енерп! дислокацш I вакансш ((у. яга характеризуют^ мнтгев! джсрсла тепла. Результатом змочування, перебудови кристал!чиих граток та угооренн» х|М1чних зо'яжш двох поверхонь, шо контактують, при протканш на меж! реакци, с ашплящя поверхневих енерпй обох пл. Енсрпя, яка вивЦышлась внаслщок формування новоТ сиетеми, лризводнть да шдвшцення контактно! температури для деяких покритпв б1льш шж у два рази. Оцшку впливу фЬнчних властивостей магерЬшш ла контакту температуру за формулою (6) здшенено на приклад! мсгалш, широко внкористовуваних або безпосередньо як покриття, або як !х основшш компонент. Остановлено першдичшеть зм!ни контактно! температури Тк залежно в!д порядкового номеру Ъ слемснтш таблиц! Менделеева (рис. 4).

Х!м1чна взаемод!я можлива ззлысл при нсобх!дшй актишюсп атомш, яка забезпечуегься передуЫм снсрпею диелокащй, а також температурою в зощ контакту. Виявилось, що доля поверхт фЬпчного коитакту/^яка Сере участь у формуванш х!м!чимх зв'язк!а за мехашзмом пластично! деформиц!! та обумовлена внхидом дислокацш на поверхшо, складае залежно ид матершнв, що напиляюгься, та термо-деформашшшго сгину поверхн! (0,2...0,4)^у. Тод| площа х!м!чно! взасмодн за рахунок акгпщннх центр!в - дислокацшного фактору, а огже й мщшеть з'еднания склидае 10...20% в!д номшально! або 20...40% ии площ!, яка сформована в процеа ударно! взаемод'п - ф1зичного контакту зпдно з р!вшшням (1).

• пч Л ] КСг^! ЫЬМоАд 1 w

] | (б) ^(01+^1

.100 К 1 \ / \

/ 300 к /

-4 /V / УМ - * Т.Р) |

*^'100К юоок О • 1 ' ' '....... М 1

10

20

30

40

50

60

70

Рис. 4, 3?лвжн1сть контактно! температури, обчисдено! бв* урахуноння (а) та > врахуаанням (б) поверхнеяо! енвргН за р1*няиням (б), *(д порядкового номеру вявмент!а, як| маемо Д)к1ть

Таким чином, пирази для плоиц ({изичного контакту/у, енерпТ адгез!Т дозволяють розрахуватн мщшсть з'едпания залежно шд иарамегрш т!л, як! взаемодпоть, структур» поверхневих шар1в, щшыюсп дислокашй. -- '

РЬкими методами (иимцжшашшми елекдюопору, мнсротермо- с.р.с., мпсрорснтгсноспектралыпш ■ атшзом) встанозлено прот!кання при. напиленш об'смних прокеас, фориусання псрсхщних, у бЬьшрст! випадшв дискретних шарт! диспсрсних фаз нового складу та структур«, що обумовлюготь зм1ну адгезншо! мщносп и епсргетичного стану контактно! зоил, властнвост! композищй у ц!лому.

Наслщком розглянутих ф!зико-х1м!чних процесзв, що супроводжують напилення покритпв, с формування контактно! зони, "яка характеризуеться цшком конкретною адгезивною мщшспо, складом 1 структурою перехшшх шарзв, а огже й м!жфазосою мщшстю. Ш набуп в ' процсс! напилення властнвост! мЪкфазовоТ зони будуть оснопиими чшшш&ми, яга в подапьшому обумовлюват1дауть поведшку покриттш ! композишй безпосередньо. Звщси виплцвап 11собх!дн|сть йизначення рол! 1 ефективност! дм цих факторт з метою, можливого Тх регулювання 1 пибору оптимального режиму розрооки комкретних складу та технологий напилення.

Анал!з впливу поверхнеп.их. 1 об'емних процссш, а також самих покритпв на поведшку матср!ал!в здЫснснп на основ! доапджень руйнування та деформування композищй при рЬних температурах.

Трет!й розд!л приевлчений розглядов! оеновних положень про вплив покритпв на мщшсн,!,та дефррмащйн! властнвост! матер!ал1В.Сум1апсть складу та структур!! мЬкфазовоТ зони з основою, роль залмшкових напружень проанал!з(>В1Що на гадстав! даних про втому, короткочасну тривалу мщшсть, мщнкггь на згин ряду систем основа - плазмове покриття в широкому д1апазош температур ! напружень; при ш.ому з'ясопано Причини змщнення та знемщнення матср1;п1а з покриттям.. Найбмьш поплу ¡иформацЬо про вплив напилення огримано при вивченш повзучост! Й ДОВГОВШНОСт! КОМПОЗИЩЙ, ЩО дозволило дослщити фппчш параметрн, яю характеризуют деформация 1 руйнування, а гакож зм!ш1 тонко? структура поверхнеонх шар)в твердою ззла. Дослщження проведено на високотемпературному обладнашй у вакуум! 1,33*10**-5 Па при Т=653...1023 К ¡Г=20...370 МПа. На приклад! проетнх (залпо, сталь 40Х), а також- високолсгопаних (сталь XI81 ПОТ) ма!ср!алш з ккшбденопими, шкелевим 1 вольфрамоппмн .[шкрштями показано ишерсио поведшки композишй, коли у псиному д1атзон! темпера!ур I напружень спостер1гасп,ся змщнення иима видами покритв I

злемшнешш - яри змш умов випробуаань. 1пперия проявляться по-рЬному для . иапилених 1 днфузшиих покрнпт у визначених температурных штсрвалах, якл можна охарактсрызуваги як обласп знижсних (X/) 1 пщвнщснпх (Т2) температур для вшшвщних митсришв: армко-залио Т., = 653...823 К, Тг = 953...УУЗ К; сталь XI¡-ЛИОТ - Т., = 873...973 К, Тг= 973... 1023 К; сталь 40Х - Т, = 823...873 К, 923 К.

Апал1з результапв дослШжень иах компизишн показав, що при понижених температурах повзучкть 1 доигчшчшеть описую^ься юнетичними залсжностями, де основными фЬычиыми параметрами с енерпя активаци Q та активацпший об'см^, тобго процссы деформаци 1 руйиуванця матер1ал!в з покриттями мають термоакпшашйну природу. При понижених температурах 1 высоких напруженных аилынсть I швидкилт» руху дислокищй, що генсруклься пиоерхненимы джерелами, значно Клыш, шж у раз! об'емнпх; як в локальных об'смах, прилеглих до поверхи! матер1алу, так 1 в його иб'см! рсалпумгься р]зи| мнчромеханпмп руйнуваиия, про що евщчить розрахуики, 1ща.щз попзучоечт > руйнуваиия, а також фрактограф|чш дослщлсепня. Повсрхия злому магершлу, що прилягас до пикрипя, мае м1кробудову трапскрнсташчного сколу з типовим струменевим вЬсрунком. За цпх умов руйнуваиия вщбуваегьея в результап рост у одпнз головио! тршниш, що зародплася шд покрп пяи 1 поширюсл ьел в глибину матеркшу.

При високих температурах 1 малих напруженных - наступс ншереш повзучоеп га руйнуваиия композншй. У цьому иипадку кшегика ПОВЗуЧОС'1! 1 руйнуваиия 'обумовлкхчься змсншснпям [ради"!! г:1 швидкоси й ийлыюеп дыслокашй, що генеруються поверхневими 1 об'емнимы джерелами. Зростаероль об'смиих дислокацш, шдшийдлльных за процеси деформаци 1 руйнуваиия.

Така ж картина шверси, але з протилежним сфекгом сносгер1галаеь у матер1ал!в з термодифузишими покриттями: дифуз1йний шар змщнюс основиий матершл при малих температура* 1 високих напружениях, знсм!цшос - при високих температурах 1 низьких наируженнях.

Як один з шляхт покращення адгезнншх власгивостей, зменшення дефектноетт мЬкфазово! зони, загального шдшицення якосп напилення запропоновано наиссення перед напылениям промЬкного дифузжпого або легкоплавкого шару, що забезпечус вщгворенкя окионв на поверхш основы. Встановлено, що напилення через пшшари 1 /\I-Ni сирняс

шдвищешио захисних показннкт нокриая, мехашчипх характеристик композицш.

Для створення умов активаци поверхневнх про нес in шляхом, , зокрсма, попегшення зароджсння i руху дпслокаш'й в приповсрхневих шарах, напилсния зджсшовалось разом з прнкладеиням до зразка додаткового зовшшпього навантаження. При цьому експериментальна мщш'еть для композншн Fe- Mo склала 100...1I0 МПа, притп 20...50 МПа за звичайиих умов напнлсиня, покращились й мехаш'гш характеристики - зменшилась швидю'сть повзучосп . матер!ал1'в з • покриггямн.

Таким чином, псвного виду покрнття чинять подвпший вплив на процеси деформування ! руйнування: в одному ¡нгсрвал1 температур i напружень вони змщнюють основиий материи, в шшоМу - знемшнюють, тобто змпиосться мехашзм деформаци i руйнування. При цьому позитвний ефект Сув доеягнутнй ма аустенптпй ciani (X19Н10Т), а також на маловуглецсвИх сталях багагокомпонентним насиченням, коли в поверхневнх шарах вщбуваюгься др1Снодисперс1п видЬтешш у внгляд! фаз впровадження. Важлнвим с те, що головним фшсторо'м виступас мгжфазова Minnicrb, обумовлена кошере гною структурою • i фазовим" складом, якою можиа керуватп шляхом обгрунгованого вибору оптимального режиму напилсния, Гюго активами,, та термодифузшноТ обробки.

В кшцевому рахунку мехашчш влаетив!сп матеркшо,- з одного боку пов'язаш з умовами формування пскрнгпв, ¡шге-ийнпмм властивостями, складом i структурою перехЬцноТ- зоии, а з шшого - з тонкого (дислокашйною) структурою поверхневнх luapin.

У Четвертому роздЫ явища, m<v мають мк-це при плазмовому иапилсиш, розглянуто через призму аналпу вну! piunaoro тертя (ВТ), зумовленого процесами сукупного руху aroMiü i дислокащй, що дозволило отримати додаткиву, а в окремнх випадках шлком нов.у ¡кформацш про коикретш механюми у твердих тшах.

За енерпсю загасання температурноТ (ТЗВТ) i амгштудиоТ (АЗВТ) залежиостей пнутршИього тертя складено програми аналпу параметр!в, що характеризуют!, фпичн! процеси в систем! мафиця покриття.

Вплив покриттш проявлясться в :) Mi Iii як початкового i загального р!вня ВТ, так i в зм1н'|, а в багатьох випадках й в noaßi нових сг|>ект1в у cnciapi пог.пинання eiiepril (рис. 5). Нанесения ппазмового покриття на зразкп шдпаленого зал!за приводить до загального шдвишення р!вня поглпнання енергп, кут иахилу кривих амнлпуаноГ залежносп збмынуЕТЬся. 3Minoio термнших умов у juiii кон laKiy покриття з основою в npoueci напилення, а також дифузпшич !»лп-.:лчм можна регулюпати

приплыв дифундуючих елеменпр з покриггя в гюверхнсв1 шари основа, тим самим перебудувати !х дислокацшну структуру, а також внести Ьтотш зми1и в релаксащйний спектр ВТ, наприклад, зменшнти або повшстю подавити зернограничний шк (рис. 5), що тнпово для нагшлених покригпв. Атомн покриггя блокують дислокацп и об'ем! зерен, спричпняючи загальне змщнення у макроскогнчному масштаб!.

Рис. 5. ТЗВТ зра»к1з зал!» 1 а цоя|бдено>им покриттям; 2 - Ысля налилення; 3,4,5 - п(сля напнлення та в1длалу протягом 2 год при 1023 -ТЯГ-т-ТЯГЪГ- К-тзК^ШКя.дпа.Ыно.

Юльгасну оцшку впливу покригпв здшсисно у рамках робочиТ пгштези за значениями параметра диелокащйно!' структуру, як; днзпачають з кривнх АЗВТ, зпдни ч моделлю Гран а то-Л юкке. Характеристики АЗВТ, що вмпркшться,прямо зв'язаш з параметрами дислокацжиоТ структура, ротшром дислокацшно'1 гратки, сегментш, инлыистш дислокашй. Змша амплггудно! залсжносл ВТ сулроводжуьтьея також змшом критичноТ амплпуди напружень у 1Цо свщчить про початок мпфопластичнв\' деформацп (рис. 6). Змсишення цкл амплпуди при напилешн покриггя -доказ дещо прсдчасноТ м1крчпластичпоТ дсформаца, а зГмльшенпя, навпаки, шдтверджуе зниження пластичносп (рас. 6).

Запшьний р1вень загасання визначааься числом дислокашй, якл здатн! рухатися, тому носилення загасання у зразив з иокрипям при температурах в1д кшнагних до 573 К можиа поясшггн гндвищенням зсувоутворення та пластичности Проте при Гчльш високих температурах - 773...873 К, ррниця в ршш загасання Л^еншусться, а при Т>873 К поглинання, навпаки, ■¡меншуетюя у покригпв поршнянно з поглинаиням незахищеного материалу (рис. 7). Цей факт корелюе з -даними повзучосп га довговЛшости Зниження загального фопу затухания коливань на крнвих АЗВТ та ТЗВТ, зникаения ЗГП, зСнльшення величины амплггуди вщповщас такому стану матерклу, коли його. довгишчшеть та жаром1цшсть б^иш, та навпаки в вииадку змши параметров ВТ.

Як 1 в випадку повзучоат при досл1джсинях ВТ мае мкце шверсЫ властивосгей, яка характеризуемся змшою парамсгрш при переход! вщ

Об

Ос

^ о

50

50

О,

и

—-Г-— *

- -—"3 Г

—-- « г «7—

<— ' • 1 1 ! 1

Щ 20 /•ю5

Рис. 6. ЛЗВТ зраж!> зал1«а

1 * мол!6деновим покритгсм;

2 - п1еля напиленмй;

3,4,3 - п1сля нопиленн! та е1длалу лротагом 2 год е!дпов1дно при (023 К, 1273 К, 1373 К;

.3 - п!сля напилення та е!дпалу при 1373 К протягом 3 год.

го /-ю*

Рис. 7. АЗВТ эраж1в эал|1а (1-7) 1 напиленим мап16ивновим поппкпям ц'-7 ) при температурах досл!ду «|дпов1дно 293,373, 473, 573, 673, 773, 8ГЗ К .

нижчих температур--до шиЗхих. Таким чином, можна говорит» про кореляшю мнсро- та макровластивостей, коли песним Значениям параметрш ВТ етавляться у вшповщнкть пешн значения мехашчних иоказшпив.

При низысих температурах (100...400. К) вплив р!зних зовшшшх факторш шщпос утворення' лпнйних та точкових дефекта, як1

вщпов!дають за лрояв на температурному спектр! поглиння пружно'! eliepriï у BHivinfliJi- релаксаци, обумовлсно! рухом гвшпових компонент дислокащй в пол1 напружень складних дс(1>сктiu типу вакаиая -атом докпшки та в!дривом цих дислокащй вщ атмосфсри вакансж.

Для зал!за з покритгями граф1чний аналЬ результат ТЗВТ дозволив вперше пидпшти деюлька сфскпв при певних максимальных температурах (рис. 8). При напнлсшп мехаппм впливу покритпв дсщо складшший^-шки дифсренцпоготь на iùkhJ^ Hkîcho прояв J^y (215 К) TaJîj(240 К) niicio не заложить в!д типу иокрип я, гож ïx фгшчна природа вИзначасться станом матрищ. Диференщащя Ji-релаксацп трактуеться як взаемод!я дислокащй з диполем типу вуглець-ваканс'ш в глибншшх шарах (J^), з одного Соку, та в приповерхнсвих (J3) - з другого. П!к (255 К) с В1Дгуком тих ироцесш, що видСуваготься бе згюсередньо в покригп, тобто -п1к характеризуе властивосп структури та релаксашйш процеси в Покритт! н м!жфазов!й зош.

У результат! досл!джень щлком точно остановлено появу^-релаксащТ при нанесешн покритпв. При цьому розм1р ефекту, мкце на температуршй шкал! визначаються властивостями покригпв та штенсившстю 1х взасмодн. Такий метод аналпу впливу покритпв на основний матер!ал був застосований б1льш як до декгпько.х десятк!в вид!в покригпв, причому остановлено, що д'ш покриття - невинна регулюватнея температурою, тривалктю наступного в'щпалу, а також додатковога активашею поверхш. Отримаш дан! були вих!дними дня викррислшня методу ВТ як експрес-аналпу впливу покритпв та рЬномаштних агресивних ссредовтц_ На шдстав! тсоретичних залежностсй ф!:зичноТ площ1 контакту/^ вщ технолог¡чних парамстрш напил синя, а також даннх, яга зз'язують лоруоапсть & , критичну деформации диспсрснк ть частоке/, щшммсп. струму, розхщ газу

Рис 8. ТЗВТ млЬа s покриттям»: I - Nb; 2 - NiAi; 3 - NIAI+Nb.

знайдена залежшсгь м!ж Рр, у, 1(рис. 9). Дослщженнями пиявлсно, щи при Шлыд дцлыюму покритп (напилення в динамичному вакуум!, оплаолене) з високою адгезию, сушльн ¡спо збиыиусгься критична дсформашя ^"та загалыш ицльшеть диелокащй. Виходячи з впмог до умов експлуатаци тжритпи з конкрсшоы мщшспо ччеплення ^по номограм! можпа вибрати гндповщну юхнолопы напилення, при цьому границ» критично"! деформаш? повинна бути не нижча в!д значения^" яке в!дпов!дае на номограм! оптимальному режимов! напилення. В шшому раз! режим напилення змииоють (режими |-6). Так! заходи зеувшоть крит ичиу дефоршцш а б'нс зСнльшення, що евщчить про загальне шдвишення нкост! напилення. Проведения под!бних досл!джень на ряд! матершлш дали вих!дну шформацпо для подальшого вибору технологи напилення та обробки певного кола функциональных покригпв ч широким набором почнпшнпх характеристик. Встиновлено чалеж1асть м!ж 7ехнолопчш1МИ, експлуаташйними параметрами напилення та тонкою структурою поиерхн! основного матер1алу в к!нцсвому рахунку дозволяе ощннги сумшшсть елсмснтш композици з точки зору п!двнщенпя П . мщноси.

í■fhg'■Юs

Рис. 9. Номограма, яка зв'яауе ппощу контакту з режимом плазмового напилення матер1апЫ; режк,' 1*6 в!дносяться до молкб^еиового покритта:

1 - лаверхня основн попередньо деформована;

2 - напилення з дроту;

3 - напилення ■ захисному сопл);

4 - напилення в Дннам!чному вакуум!;

3 - покрик п!сля &|длалу; 6 - напилення в р!дку фазу.

Таким чином, запропоноваш щцходи з використшшям критерио

опзначають сшввщпошення факторов, як! дпоть на р!зних етапах плазмового напилення, починамчи вщ введения матер!ал!а у плазмовий сгрумшь до формування покриггя.

Наведен! результат, що встановлюють взасмозв'язок м!ж р!зними трупами фактор!в, е вих!дними, базовими для подальшого вибору конкретиих покритттв та технолопй Тх отримання, при цьому Тх адгезшний, фазовий та структурний фактори е толовними.

У п'ятому роздш розглянуто фпико-Х1М1чш. властивост! матертлт з покригтями та ощнено мвлсливкть шдвищення ТХ працездатносп в умовах ди деяких досить поширених агресивних ссредовищ.

Для пщзнщення мшносгп викорисгано р!зн! засоби активаци: напилення в атмосфер!, що контролюеться, дишнпчному вакуум!, ступшчасте напилення, на щдшаркй, в р1дку фазу. При цьому структур» формувалися шляхом створення основного покриття з наступшш насиченням його елементами, яю формують др1бнодисперсш включения, а також термодифуз!йною обробкою, в тому числ! СВЧ, лаэерним променем.

На приклада таких ушверсальних пекрнп ¡в, як молШден, шксль-алюмшш, як! е базовими для ряду Технолопчних ироцесш, показан! 1х можливоет! для захисту В1Д д!Т агресивних середовищ - розплавш мстал!в, потоку ам!аку чи водню в широкому д!апазош температур та напружень.

Розглянуто захисн! властивост! плазмових покритт!в в таких корозшних середовищах' (КС), як мореька вода та П ¡м1татор - 3%-й розчин N301. Комплексним дослщженням на м!цн!сть, втому, корозшно-ерозшне зиошування, вмирюванню ВТ п!ддавали одношаров! та багатошаров! покритгя. Практично у и покриття гпдвищують грапито мщносп зразга'в. Наибольший захисТ забезпечугать двошарош напилен! покриггя на баз! композищй №-А!-Т1 та ИЬ-Ть Дан! про ВТ корелюють з результатами механ!чних - експерименпв. Пошарове отравления метилу я1д д!сю КС, е причиною^релаксаци. В спектр! ТЗВТ цих систем шки^З/га збер!гаються навггь п!сля витримки в КС протягом 400 год.(рис.Ю). Поршиюючи ступеш релаксащ'Г компонент £ -сфскту загасання снерп'Г пружннх колнвань до та теля дп короз!иного середопиша, можна оцпппи захиёну здатшеть плазмових покритт!в.

Запропонований механпм^ -релаксаци з врахуванилм особливостей дислокашнно! взаем одм в прицоверхневих та глпбинних шарах матер!алу ос нови дозволили зрозукнти склады и й характер^ -релаксаци в умовах нагнчения матриц! воднем. Насичення зразюв залпа водном призвещить

Рис. 10. ТЗВТ зразк1в >ал1» > (А1Ш)+Т1 плашовим покриттям: I - п1сля вих1дно! обробки)

2 - Ысля витримки ■ ро!чин1 впродовис 140 год;

3 - протйгом 400 год.

до збыынення ^-релаксици. Отже, за розмфом та змшою даного сфекту можиа еудкги про захисш влаетивоет! покрнтгя.

Другим показником проншснсння водню через покриття с низькотемперагурний ефект водень-дислокащйно! (Н-Д) взаемодП. Проявляемся шн у залЫ при температур] до 120 К та лередбачас шдвищену ипльшеть внышх дислокацш та водню водночас.

АналЬ шкш Н-Д взасмодп, точний вщлне IX прояву на температурит шкал! дають змогу перейти вщ яшено! оцшки до юльюсного визначення концентраца водню, що Сере участь у в'Ки'модц з дислокашями. Для цього використовано модель Шоека, яка передбачае взаемодш дислокацш з атомами домшкш, що осаджуються на них, В1д1граючи роль стопор!в.

3 умов релаксацишого максимуму ) зпдно з процесом Н-Д

взасмодн виходить, що концентращя подню С е функщею температура максимум1в£,<((,та довжшш дислокаций,, знайдено'Г експеримептально на тдетав! кривих АЗВТ:

2

(сСо }-!<{1гису (7)

пе:и}- кругова частота; 1г- час релакеацп процесу; М

Ц^ ефектнвиа еиерпя активаци дифузп водню; - енерпя взаемоди водню з дислокашями 5,2 * 10**-13 ерг/град; О - модуль зеуву 10**12 дин/кв.см; - передекепоненцшний множник коефщ]'ента гратчаето! дифузп водшо в залЫ - 2*10**-3 кв.см/с.

Обчислено концентрации С водню для ряду одно- та . бапгпжомпоненгних покригпв, виходячи з чого ветановлено позитивиу захисну роль деяких покригпв, для яких концентрашя водню в матриш знижуегься бшьш шж у 50 разш поршняно з матрицею без покриття.

Метод захищений авторським свшоцтвом i показав хорошу в1дгшв1дшсть експериментально отри маним рашше даним на чистих сталях шляхом отравления повсрхневого шару металу.

Доындження р!эних аспект in формування плазмових покригпв як без додатковоТ обробки так i теля термодифузпшо! обробки, Гх ф!зико-мехашчних властивоетей,, а також стабшьносп композищй в р!зннх середовищах дозволили вияпити ряд покригпв, що маготь иозитивш характеристики. . На баз| цих, та шдомих ¡иших, з йалежними ím позитивиими функщоналышми особливостями, з'яйилась можливкть узагальнити та науково обгрунтувати пщходи до проблем и угворення нових багатокомпонентних покригпв з локращеними корозшно-ерозшними властивостями.

Ш остин розд!л приевячено питаниям нанесения, обробки та властивостям нових uiwia плазмових покригпв, що використовуються безпосередньо втехнолопчних процесах.

Технолопя напилення з можливим формуванням покригпв визпаченоТ структури та певного фазового складу була застосована для захисту групи вироб!в в окисних середовищах. Зокреми, для захисту деталей арматури розроблено тсхнолопчш процеси напилення та дослщжено ряд' жарост!йких матер1ал!в, серед яких в умовах високотемпературного окисления фазовою стабшьшстю й мщшстю видшяються двошаров1 покриття, як! формуються з термореагуючих MaTepia.i¡B на ochobí Al-Ni-T¡. Оптималыи режими напилення в динампшому вакуум! на обладнаиш "Plasma Tethnik" створюють умовй, що сприяють змшненшо границь зерен завдяки nofloi сильних точок закртлення на nonepxHÍ матриш у оигляда дисперсних фа:з та збмьшенню критично? деформаци в 3-4 рази. Для визначеноГ номенклаТури nnpo6íe з мегою шдиищення жаромщносп матричного матерклу рочроблеио cnociC ианессння покригпв на основ! карбшв hío6¡io i циркон!io шляхом напилення в р|дку фазу п додатковому сопт з захисною атмосферою. Це дозволило проконтролювати склад контактно! зон и, яка складасться з фаз впроваджения у вигляда др!бнодисперсних включень, що передшкоджають роземоктузаншо покригпв, зменшують швидюсть повзучосп, .збмьшуготь граничив значения мшропластично! деформдщ! га обмежують рух дислокащ'й, викликпючи ¡нтенсивну деформацжну зм!ну.

Проведено комплекс дослщжень та розроблено склади для напилення, в тому числ! на ochobí шкель-хромових та нисель-алюмнйсвих сплав!в з дом!шками легуючих елемент!в i складиих. комилексних оксид'ш-аероснл1в (TiOj, -SiOjj a AI^Oj -SiO¿ )- умовно (титанаероейл TiaL,

алюмоаеросил AlaL), як! с виеокодиспсрспими частками з дуже розвиненою поверхнею й мютять у co6i пдридн! групи, здатш руйнуватися, утворюючи в!льш зв'язки, та активЬувати взасмодпо. 3 метою створения визначено! структури та шдповщного складу компонештв та j'x акгивацн сум!Ш поддавали в!брообробц! ö кульовому mjihhí протягом 40...90 хв в середопшш водню при iiarpici до 573 К. Малопорувап та мщнозчсплен! покриття отримаш при напилснш композицш в динам!чному вакуум! на установи]' "Plasma Technik", а також внаслщок днфузмно! обробки.

Bn6ip техколопчних режимт нападения провадився з дотриманиям умов изасмозв'язку 1х з експлуагащйними параметрами шдгшвщноедо иомограми (рис.9) i критерно (див. таблицю) у"'\)1~д ■

Покрнття r"\TFFto*

ПГ-lOH-ül (10ПГ) 1,41

NiCr 2,76

AINi 3,10

AlNi-AlaL 7,68 (дннамрший вакуум)

9,60 (напплення в рщку фазу)

N!-Nb-B-SiOj_ 10,00 (напиленйя в piflicy фазу)

9,20 (лазернл обробка)

МПГ-AUiL 6,70 (динам^чний вакуум)

7,60 (напилсння в piöicy фазу)

12nr-TiaL 9,00

8,70 (динам1чний вакуум)

12ПГ-Т!а1.-Мо 7,70

„ ' 6,90 (дштнчний вакуум)

Заиропоноваш покриття характеряму юг ься шдонщеними пор!внино з регламентованими номограмою (рис. 9) значениями < ритерно , що сшдчпгь про високу е1])ектившсть Ух напплення.

Змпшючи умови теплоцй' та газодннам!чно1 взаемодп композишйного матср!алу, що оброблюсться, з плазмовим струменем, у тому числ! й в захисиому сопл1, а також температуру та швидк'ють охолодження при крисгад!чащ» розплавлеиих часгинок у момент формування покрлтгя, можна щлеспрямовано керувати процесом напплення, зокрема таким способом, як напплення в р!дку фазу, тим самим регулюючи порувапсть покрптьч аж до ушорспня лнтоТ структур».

Даш фазового ача.шзу, дослщжень м/кробудови, мжроструктури, м1крох!м1чного складу з використанням чорнобмш та кольоровоТ зйомки в характеристичному рентгешвському випромипованш за програмою Вфтар св1дчать про наявшсть д!лянок з р!зним свтнням, що ввдповщае х!м!чним сполукам, складним комплексним оксидам га шпшелям (на основ! алюмшио, титану, кремн¡ю), як! сконцентрован! в приповерхневих шарах та вщповщають за гидвищення загальних властивостсй.

Як наслщком, наприклад* зменшення концентраци водню С в матриц! В 50-100 разт п!сля наводиення даюгь п1дставу рекомендувати покриття |2ПГ-Т!аЬ та 12ПГ-Мо-Т!аЬ для освоения як найб!льш ефсктивн!.

Напилення з оплавлениям покрпгпв було вшсорнсгано для захисту зашрно! армагури, що працюе в умовах зносу в 1%-му розчиш Н^О^. За даними досл!джень, короз!йно-ероз!йна витривал!сть в 1%-му розчиш Н^О^зростае в ряд! покритт!в:

А1№ -> 10ПГ -> 12ПГ -> Х18Н10Т (основа) -> (А1№-А1аЬ) -> -> (ЮПГ-ТЫЬ) -> (12ПГ-Т!аЬ) -> (12ПГ-ТтЬ-Мо).

Розроблеш покриття на основ! складних високодисперсних оксидов кремшю, алюмшио, титану, легугочих елемент!в Мо, В, N1) мають комплекс властивостей, що дозволятоть розширити диапазон 1х викорисгання для захисту вироб!в в!д дп агресивних фактор!в, включагачи висок1 температуря, навантаження, середовища - водень, кислота, робоч! р!дини (рис. И).

30>Ю!

6.10'

Рис. 11. Ресурс роботи Юп1рнО< рвгулюгочо! армагури то клопон)*, (ml ' lamuexl покри-тяи*: I - кислоти: II • гахов! cymfuil; 111 • воде > пупьпок»; IV - okmchI середовища;

I - 6о*овий ресурс; 2 - покриття AINI-Alot; 3 - |2ПГ-Мо-11о1; 4 - ЮПГ-TlaU

5 - Мо+А1Ш-Д1о1; 6 - ISnrTlal; 7 - М-НЬ-ё-ИО,; в - 1С1ГЙ1о1; t . AINH-TI+«l,0,; ID - AINI+tl;

II • AINI-tMo; 12-TIB,.

Нанесения нових покритв збшьшило ошр зносу деталей в 2,8 - 10 разш I ресурс роботи клапанних ундльнснь до Гх списания вщ 2,4 до 5 раз^в залежно в!д робочих умов та призначення деталей арматури хш!чноговиробництва. <

ЭАГАЛЬШ ВИСНОВКИ

В результат» проведених дослшжень unpiuieuo важливу наукопо-техшчну проблему, що полягае у встановленн! законом!рностей формування покритпп, я ici визначають взаемозв'язок технолопчних параметрш плазмового напилення з характеристиками мщност! систем» матриця-покригтя. Це стало базою для створешш нових за складом покригпв, обгрунгування оштшальних cnocoGia i технолагш ïx напилення i термодифузжно!' обробки з метою гндвищення працездатносп виробш газових та х1м!ч'1шх виробницгв в умовах короз!йно-ероз!йного впливу робочнх середовиш, що мае аелнке народно-гослодарче значения.

1. На основ') залропонованих моделей контакту, що враховують параметр!! напиливаних частинок i мйсрорельсх^у, особливосп деформування поверхш, ïï дефектное)! та енергетичний стан вперше отримапо функщональш Kuiuciciii залежност! фгшчиса та фактичноТ площ контакту взаемодпочих фаз стосовно до покригтя в щлому. Даш залежност! е базооими для ощшеи тих параметрш, що визначають власТ1шост1 компознщиного матер)апу - адгешша та мЬкфазова MiwiicTb, активащйний об'ем, енерпя активацп утворення га руйнування з'еднань.

2. Встаиовлено узагалышюч) граипчш умови теплового поля в систем! матриця-покригтя, що враховують нертноважшеть npoueciB у мЬкфазовш зон! та зв'язуюгь реальн! параметр!) м'нерорельефу поверх»! з параметрами покригпв, що дозволило «сласти аналпичт р'1шеш1Я й, врахувавши трпВалion, напилення, визпачити контактну температуру як для поодинокого герлнчного циклу, гак i для випадку формування багатошарового покриття на илосий, сфернчшй i цилшдрнчшн поверхнях; показано цнкл!чшсгь змшн контактно! температури в м!ру иашарування покриття. З'яеована роль поверхневих явищ в супеиому (у 2-3 рази) шдшиценш контактно') температури; веганоолено перюднчтсть зм!ии контактно') температури залежно в!д порядкового номеру слеменпв

ПОКрИП'Я.

3. Огримано аналп'ичш залежност! сили адгезн й м!ц)юст! зчеплення вщ парамртр1в i структур!) контактно')' зони та шд фактично"! плоии контакту. Визначено вклад дислокацшного i терм!чного мехаппм1в активацп в реалЬацш мщпнх xiMi4Hiix зв'язкш.

4. Виявлено закопомфиосп ппливу покригпв на характер деформацп i • руйнування композшдш, на i'x змщнення чи знемпднлшя, коли для ряду

систем основа-покрип я мае mïcuc щверстя влаепшостей, що иромиляоься при змин покригпв i умов внпробупань. Мехатчн! впастивост! корепюють

з мЬкфазовою мщшстю персхщноУ зони видпивщно до запропоноваио': класифзкацИ локритв.

5. Нанесения покригпв ¡стотно змнпое структурно-дислокацшшп стан поьерхневих шар!в матриц! й ускладпюс спектр загасання енсрп' пружних коливань у композищях при вим|рюваннях впутркипього гсртя Встановлено кореляцпо м!ж макро- 1 мкровластивостямн твердого т!ла а покриттями, яка полягае В тому, що им ¡нам характеристик мщност! Матер1ал1в вдоювщаготь змши параметр! в вну.гр1иГнього тертя, зокрема, границ! критично! деформацй', а школи й появ! нових ефскпв -.релаксащй.

6. Запропоноваио та персвфено взаемозалежнкть у вигляд! номограми основних технолопчних параметр1в процесу напилсння (швидгасть частинок, контактна температура, дисперсн'<сть частинок), експлуатацшиих характеристик (адгсз1я, ццльшеть покриггя, модуль пружносп), тонко! струкгури приповерхневих шар1в (границя критично! деформацп РГ що дозволило обгрунтовано п!дил и до виоору режиму обробки композищй га управлшня конкретиим гехнолопчиим процссом.

7. В!дпрацьовано способи активацн порошкопнх материал!в для напилсння, активацн поверхневих шар1В шляхом попереднього нанесения ПерехщнИх шар!в, а також поверхневого деформуиання, що забезпечуе формування однородно! структур«, покращення когсз!шшх та адге:«йних властивостей. На оснош високодисперсних комплсксних оксидш -асросил!в - запропоноваио склади для плазмопого нанилення, як! дозволяготь розширити д!апазон засгосуаанПй покритт!в для захнету вироб!в втч корозжно-ерозшноТ дп агресивних факТор1в. 3 метою шдвищення жаромщносп та жаростжкост! магср;алт розроблено режим плазмово-ливарного напилсння в р!дку фазу на основ! Мо, А1, N1: аеросилш, карб!д!в нюб!ю га циркошю, дибориду титану, композищй екзотерм!чио реагуючих порошмв А1-М!-Т!, для яких характер»! пщвищена адгезшна та когез!йна м!цн!сть внаел!док формування на м!жфазовш границ! та в межах зерен дисперсШних фаз, як! спрпяють змщненню та зб!льшенню критично! деформацй в 3-4 рази завдякн появ1 М1цних точок закрепления. Дл>. покритпв на основ! А1№-А1,,03-5>'Юг; №Сг-Мо-ТЮг-8!Ог ефект шдвищення корозшноТ спйкосп та зносостШкосп, жаром!цносп досягасться переважно напилепням у дииам!чному вакуум!, в р!Д1су фазу, а також лазерною та термодифузпьчом обробками.

8. Запропоноваио та максимально ефектипно внкористано метод експрес-аналцзу впливу на основний матертп самих покриттш та !х эахисних властивостей а умовах дп дгреснсних середовищ шляхом Досл1Д>кень окремих парамегр'ш та конкретних мехашзм'т вну фшнього

тертя в композищях. З'ясовано, що взаемоэдя покригпв та середовищ призводить до вишнснення низькотемперагурцого ефекгуф-релаксаци та П диференщацп на складов! JS^J^.ji^ Величина^-релаксацы, íí мкцс знаходження на температуршй шкал! залежать в!д типу покриття та еередопища, а гакож ш'д шгенсивност! íx ди. JZut¡>cpciiuiaui;i J^-рслаксащ'Г обумоплена процесами в глибинних (J^) та поверхневих (jy шарах. За 3MÍH010 J3> -релаксаци аби ií цсзмнннсгю можна суднш про захисш власгипосп покригпв.

9. Огрпмано залежшсть для розрахунку концентраци водню у б!льш як 15 видш покрытии. При наяшшсп деякнх покригпв концентращя водню в поверхневих шарах у 5Ü-100 разш менша, н!ж у незахнщеиому матерЬл!.

1Ü. Результаты дослщжень внкирисгаш • при розробщ нопих

технолопчних ироцссш у nuuirt гехшщ та стосоино умов виробництва для

захисту деталей зашрно-регулюючоУ арматуры,, пар тертя, оснастки,

... . **

клапанных ущьчьнень, ЯК1 зазнають ды кислот, лупв, розплашв металщ, воды з маслом, пароппово! сумиш, водню.

ОСНОВ! II ПУБЛ1КАЦП ПО TEMI ДИСЕРТАЦШНО? РОБОТМ

1. Максимович Г.Г., Шатинский В.Ф., Копылов В.И. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями.- Киев: Наук, думка, 1983. - 264 с.

2. Копылов В.И. Метод оценки сцепления подложки с покрытием// ФХММ- 1973,- N5,- С.79-81.

3. Шатинский В.Ф., Копылов В.И., Рыбаков B.C. Кинетика формирования металлических плазменных покрытий и оценка их физико-химических свойств//Там же,- 1973.- N3,- С.27-30.

4. Шатинасий В.Ф., Копылов В.И. Исследование фактической площади контакта металлических поверхностей ввакуу|" при повышенных температурах и нагрузках//Там же.- 1975.- N1.- C.VJ-64-.

5. Копылов В.IT., Шатинский В.Ф. Исследования процессов в контактной зоне при плазменном напылении и оцецка их лараметров//Неоргани-ческые и органосиликатные покрытия. - Л.: Наука, 1975.-С.96-106.

6. Копылов В.И., Шатинский В.Ф. Влияние условий формирования и структуры плазменных покрытий на механические свойства стали и кинетику разрушения защитного слоя// ФХОМ.- 1975.- N5.- С.62-66.

7. Шатинский В.Ф., Копылов В.И. Об аналогии мелсду поверхностной энергией разрушения и^чнергией активации образования соедине-

ния б твердом состоянии//ФХММ,- 1976,- N1.- С.34-38.

8. Тепловой режим в контакте основа-покрытие при плазменном напылении/ Д.В. Иващук, В.И. Копылов, П.Р. Шепчук, В.Ф. Шатин-ский// Композиционные материалы и новые конструкции. - Киев: Наук. думка, 1977. - С.120-128.

9. Копылов В.И. Проявление разупрочняющего эффекта у конструкционных материалов с плазменными покрытиями//ФХММ.- 1977.-N5.- С.61-66.

10. Копылов В.И., Шатинский В.Ф. Ползучесть и долговечность армко-железа с молибденовым плазменным покрытием//Пробл. прочности. - 1977,-N11. С.75-78.

П. Кинетика разрушения сталей с плазмешшмиГ^покрытиями/ В.И. Копьглов, Д.В. Иващук, П.Р. Шевчук, В.Ф. Шагинский// Жаростойкие покрытия для защиты конструкционных материалов. - Л.: Наука, 1977,-С. 140-143.

12. Копылов В.И., Гойхман М.С. Взаимодействие металлических расплавов с конструкционными материалами, защищенными плазменными покрытиями// Совместимость и адгезионное взаимодейс твие расплавов с металлами. - Киев: ИПМ АН УССР, 1978. - С. 162-171.

13. Копылов В.И., И1атинский В.Ф. Механизм разрушения твердых тел с плазменными покрытиями//Тр.VIII Всесоюзн. совещ. по жаростойким покрытиям. - Л.: Наука, 1979. - С. 104-108. ■

14. Копылов В.И. Деформационные и прочностные свойства материалов с плазменными покрытиями в среде металлических расплавов// ФХММ.- 1980.-N2.-089-94.

15. Влияние покрытий и их дислокационной структуры на механические свойства и вну треннее трение твердых тел/ В.Ф. Шатин- . ский, В.И. Копылов, Б.Г. Стронгин и др.// Свойства конструкционных материалов при воздействии рабочих сред. - Киев: Наук, думка, 1980. - С. 267-276.

16. Жаропрочность и релаксационные свойства твердых тел с плазменными покрытиями/ В.И. Копылов, В.Ф. Шагинский, Б.Г. Стронгин, И.А. Варвус// Высокотемпературная защита материалов. -Л.: Наука, 1981. - С.155-159.

17. Копылов В.И., Шатинский В.Ф. Влияние плазменного напыления молибдена на ползучесть стали 40Х При предварительном нанесении на ее поверхность легкоплавкого подслоя// ФХММ.- 1981.- N5.- С.20-24.

18. Особенности затухания упрушй энергия в системе железо-Мо Плазменное покрытие молибденом/Б.Г. Стропгин, И.А. Варвус, В.И.

Копылов, H.'i'i ¡ХГапшаепн// ФТП Респ. межвед. научн.-техн. сб. -Киев; Донецк: Вища шк„ 1983. - Вып. 13. - С.48-52.

19. Влияние твердых и жидких металлических покрытий на микропроцессы в поверхностных слоях твердых тел//В.И. Копылов, Б.Г. Строштш, И.А. Варвус, A.B. Олейнич// ФХММ,- 1983,- N6,- С.7-17. .

21). Исследование закономерностей влияния плазменных покрытий и слоев на механизмы деформации и внутреннего трения твердых тел/ В.И. Копылов, В.Ф. Шатинский, Б.Г. Стронгин, И.А.Вароус// Антикоррозионные покрытия: Тр. 10-го Bcecoicu. совещ. по жаростойким покрытиям. - Л.: Наука, 1983. - С.25-34.

21. Копылов В.И., Шатинский В.Ф. Энергетическая оценка кинетических процессов образования и разрушения контактной зоны при плазменном напылении// Диффузионное насыщенней покрытия на металлах. - Киев: Наук, думка, 1983. - С.25-30.

22. Копылов В.II. Зищи шые свойства плазменных покрытий в среде водорода// Новые коррозионно-стойкие металлические сплавы, неметаллические и композиционные материалы п покрытия: Тез. докл. III Респ. кинф. по коррозии и противокоррозионной защите металлов

- Киев: УкрНИИГИ, 1983. - С.15-17.

23. Копылов В.И., Строштш Б.Г., Варвус H.A. Релаксационные явления в системе железо-аокрытие-водород// Водород в металле: Tp.1V Всесоюз. сове. - М: MATH, 1984. - 4.1. - С.101.

24. Копылов В.И., Строштш Б.Г., Варвус H.A. Внутреннее трение наводорожешюг» железа с плазменными покрытиями молибденом// ФХММ.- 1985 - N1.- С.31-33.

25. Копылов В.И., Швайка A.M. Структура зоны контакта и адгезионные свойства металлов при плазменном напылении//Теория и практика ппотермического нанесения покрытий. - Дмитров: ВНИИГнМ, 1985.-Т.2.-С.73-76.

26. Воздействие твердых и жидкометаллических по|.рытий на макро- и микросвойсгва твердых тел/В.И. Копылов, Б.Г. Стронгин,

И.А. Варвус, В.Ф. Шатинский// Темперш уроустойчивые защитные пок-ры гия. - Л,: Наука, 1985. - С.85.

27. Релаксационные явления в сложных металлических сисюмах метатп-иокрыгие-среда/ В.И. Копылов, Б.Г. Стронгин, И.А. Варвус, ■В.Ф. Шапшский//Защитные покрытия на металлах. - Киев: Наук, думка. 1986. - Вып.20. - С.27-30.

28. Стронгин Б.Г., Варвус И.А., Копылов В.И. Зависимое!ь

ß -релаксации от структурного состояния поверхности железа// Вто-

рое совещание по Всесоюзной межвузовской комплексной программе "Рентген": Тез. докл. - Ереван, 1987. - С.229-2Э0.

29. Копылов В.И., Швайка А.М. Анализ адгезионных свойств системы покрытие-матрица// Получение и применив защитт1х покрытий. - Л.: Наука, 1987. - С.5-8.

30. Влияние раствора NaCl на релаксационные свойства материалов с многокомпонентными покрытиями/ В.И. Копылов, Б.Г. Строн-гин, И.А. Варвус, Т.С. Тарлупа//ФХММ.- 1988.- N4.- С.27-32.

. 31. Варвус И.А., Стронгин Б.Г., Копылов В.И. Изменение физико-механических свойств композита диборид титана-медь при нагреве// Порошк. металлургия.- 1989.- N1.- С.61-64.

32. Варвус И.А., Стронгин Б.Г., Копылов В.И. Низкотемпературный спектр внутреннего трения наводороженного железа с покрытиями// ФХММ.- 1989.- N1.- С.70-74.

33. Копылов В.И., Стронгин Б.Г., Варвус И.А. Поглощение инфразвука Газотермическими покрытиями при наличии газовых и жидких сред// Теория и практ ика газотермического нанесения покрытий.

- Дмитров: ВНИИГиМ, 1989. - Т.2. - 4.2. - С.89-93.

34. Иванов Е.М., Копылов В.И. Влияние физических свойств частиц и матрицы на адгезию.при газотермическом напылении// ФХММ,- 1990. - N 3. - С.83-90.

35. Повышение коррозионной и эрозионной стойкости плазменных многокомпонентных покрытий из порошковых смесей после термодифузиоиной обработки / В.И. Копылов, А.Н. Бориско, А.Ф. Сидельиик.Е.Р. Бондарь// Нанесение, упрочнение и свойства защитных Покрытий на металлах: Тез.( докл. XXIII-семинара по диффузионному насыщению и защитным покрытиям. - Ивано-Франковск: ИПМ АН УССР, 1990.-С.36.

36. Копылов В.И., Стронгин Б.Г., Варвус И.А. Создание многокомпонентных композиционных порытий и их защитные свойства// Жаростойкие неорганические покрытия: Тр. 13-го Всесоюз. совещ. по жаростойким покрытиям. - Л.: Наука, 1990. - С.6-10.

37. Основные особенности формирования многокомпонентных газотермических покрытий, обусловливающие физико-механические свойства композиций при напылении// В JI. Копылов, И.А. Варвус, Б.Г. Стронгин и др.// ФХММ. -1991. - N 1. - С.65-70. . - •" ' "**"

38. Повышение эффективности напыления и свойства многокомпонентных газотермических Покрытий/ В.И. Копылов, Ю.В.Колесников, И.В.Говоров,И.В.Гурей,Л.А.Пархоменко//Гам же. - 1991. - N4. - С.100-105.

39. Копылов В.И. Особенности формирования структурных составляющих газотермических покрытий из порошковых смесей, обуславливающих свойства композиций//Тр. XIV Всесоюз. совещ. по жаростойким покрытиям.- С.-Петербург: Наука, 1992. - С.46-49.

40. Анализ защитных свойств и низкотемпературных эффектов внутреннего трения газотермических композиционных покрытий и водороде/ В.И. Копылов, И.А;Варвус, Б.Г.Стронгини др./ФХММ.-1993. - N 5. - С.25-35.

41. A.C. 816188 СССР МКИ С23с 7/00. Способ плазменного напыления покрытий/ В.И. Копылов, В.Ф. Шатинский. - ДСП.

42. A.C. 1522079 СССР МКИО 01 N19/04. Способ оценки прочности сцепления плакированных покрытий с подложкой и сплошности их контакта/ В.И. Копылов, Б.Г. Стронгин, И.А. Варвус, В.Ф. Шатинский. - Опубл. 15.11.89, Бюл. N 42.

43. Пол. решение по заявке N4455627/25/105344 от 05.07.88. Способ оценки водородопроницаемости покрытий/ В.Т. Копылов, Б.Г. Стронгин, И.А. Варвус, В.Ф. Шатинский.

44. Пол. решение по заявке N4860476/26/071735 от 27.06.90. Состав п способ напыления износо- и коррозионностойкого плазменного покрытия/ В.И. Копылов, В.Ф. Шатинский, А.Н. Бориска.

АННОТАЦИЯ

Копылоо В.И.' Физико-химические процессы плазменного напыления И управления параметрами, ответственными за повышение эксплуатационных характеристик композиционных систем матрица -покрытие.

Диссертация является рукописью на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.01 т материаловедение в машиностроениии. Институт сверхтвердых материалов им. В.М.Бакуля HAH Украины.- Киев, 1995. .

Работа посвящена исследованию физико-химических процессов ирц плазменном напылении, разработке новых подходов к управлению параметрами, ответственными за формирование покрытий И эксплуатационные свойства композиционных материалов. Изучены формирование физического контакта и распределение температуры по сечению композиций, определены основные факторы, ответственные за активационные процессы в межфазной зоне, за структуру покрытий, адгезионную и межфазную прочность. Показана взаимосвязь технологических, эксплуатационных параметров напыления, тонкой

структуры приповерхностных слоев. Показаны адекватность механических характеристик параметрам внутреннего трения, а также соответствие микро- и макросвойств. Изучены коррозионно-эрозиониые свойства композиций в условиях воздействия агрессивных газовых и жидких сред. Выданы рекомендации и осуществлено внедрение технологических Процессов напыления функциональных покрытий. Результаты исследований опубликованы в 58 научных работах, в том числе одной монографии, 4-х авторских свидетельствах и положительных решениях на изобретения.

Kopilov V.I. Phisical-chemical processes о/ plasma spraying and parameters control which are responsible for operating characteristics development of matrix-coating composite systems.

The thesis is a typcscript for technical scieces doctor's degree in 05.02.01 speciality - material scicce in mechanical engineering. V.M.Baku/ institute of superhard materials of National Scientific Academy of Ukraine, Kiyev.- 1995.

The work is devoted to the research of physical-chemical processes taking plase during plasma spraying and elaboration of new approaches to parameters control which are responsible for forming of coating and operating characteristics of composite materials. Physical contact formation, temperature distribution over the cross-section of compounds are investigated; the main factors which arc responsible for activational processes in interphase zone, for coating structure, adhesive and interphase strength are determined. Intercommunication of technological, operating parameters of spraying and fine structure of surfase layers is shown. The eqivalent of mechnical characteristics to the parameters of internal friction, correspondence of microand macroproperties arc shown. Corroding-erosion properties of compounds on the circumstances of influcce of aggressive gas and fluid media are studyed. Recommendations are given, technical proccss adoption of spraying of functional coatings is made. Investigation results are published in 58 scientific works including 1 monograph, 4 author's certificate and positive decisions of inventions.

Ключов! слова: Плазмове напйлення, адгсз!йна, мЬкфазова мщшеть, довгогривал!сть, внугрнине тертя, релакеащя, кфозшно-ерозшна спйкк'ть.

ANNOTATION