автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Формирование структуры и свойств наплавленных износостойких покрытий на основе металломатричных композитов системы Fe-WC-Ti

На правах и

□ОЗ171584

ИЛЯСОВ Алексей Викторович

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ НАПЛАВЛЕННЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИТОВ СИСТЕМЫ Ре-\«С-Т|

Специальность 05 02 01 Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2008 р 5

003171584

Работа выполнена на кафедре «Инструментальное производство» ГОУ ВПО Донского государственного технического университета

Научный руководитель Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор, Рыжкин Анатолий Андреевич.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор ОРЕШКИН Владимир Дмитриевич.

Ведущая организация ОАО «РОСТВЕРТОЛ», г. Ростов-на-Дону

Защита состоится » июня 2008 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 028.02 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр Ленина, 28, ауд. 209

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета

Автореферат разослан » 2008 г

доктор технических наук, доцент СОКОЛОВ Геннадий Николаевич.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кузьмин С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Применение наплавленных износостойких - покрытий на основе металломатричных композитов (ММ К) системы «Fe-W-С» для формирования свойств поверхностного слоя деталей машин, работающих в условиях сильного абразивного износа, предъявляет повышенные требования к их служебным характеристикам.

Разработанные процессы наплавки, широко используемые для модификации свойств поверхности изделий (работающих в условиях абразивного износа) обеспечивают получение износостойких композиционных покрытий с качественным соединением слоев со стальными изделиями и требуемыми физико-механическими характеристиками. Исследованию процессов наплавки композиционных покрытий посвящены работы К.В. Багрянского, Г.В. Боброва, Ю.С. Борисова, Н.Г. Дюргерова, М.С. Кауфмана, B.C. Клубникина, В.В. Кудинова, В.А. Лопоты, Е.И. Лейначук, А.Г. Леонова, В.И. Лысака, D.K. Mattock, В.Д. Орешкина, D.L. Olson, Б.Е. Патона, Г.Н. Соколова, П.А. Тополянского, Г.А. Туричина, А.А. Чулариса и др, в которых авторами, в основном рассматривались возможности получения композиционных материалов, и остались недостаточно изученные вопросы влияния электронной подсистемы и особенностей химической связи на их структуру и свойства. Продолжение исследований в этой области является актуальным как в научном, так и практическом плане.

Выполненные в последнее десятилетие А.И. Белым, А.П. Журдой, М.А. Пащенко, В.Н. Ткачёвым, Е.И. Фруминым, W. Theisen и др глубокие исследования в области разработки композиционных материалов на основе литого карбида вольфрама ( релита ) установили частичное растворение зерен релита и обогащение матрицы вольфрамом и углеродом, что может сопровождаться образованием стабильных и нестабильных двойных и тройных эвтектик. Авторами показано, что релит незначительно растворяется при наплавке ММК в матрице на медно-никелевой основе и существенно обогащает вольфрамом матрицу на основе железа. Эмпирически установлено, что растворение увеличивается с ростом потребляемой мощности и температуры расплава, поэтому технологических решений этой задачи до сих пор предложено не было

Важный аспект промышленной актуальности проблемы состоит в том, что наиболее остро для крупных производителей стоит задача повышения эксплуатационных свойств покрытия (прочность, долговечность) на фоне снижения их стоимости Продолжение исследований в этой области, с учетом накопленного опыта, обусловлено необходимостью создания научно-обоснованных методик прогнозирования и контроля свойств применяемых композиционных материалов. Научное решение проблемы лежит в области создания многокомпонентных композиций на

стальной основе. Это требует получения комплекса данных о взаимосвязи состава, структуры и свойств материала покрытия.

Актуальность работы подтверждается выполнением ее в рамках федеральных научно-технических программ России- «Исследование механизма самоорганизации управления трибосистем в химически активных средах»; «Создание регионального филиала центра коллективного пользования научным оборудованием «Лазерные и оптические технологии» с целью проведения исследований взаимодействия лазерного излучения с различными характеристиками с микро- и наноструктурированными системами и материалами».

Цель и задачи работы. Целью диссертационного исследования является разработка научно-обоснованной методики формирования заданной структуры и свойств наплавленного металломатричного композита системы Ре-МУП с повышенной износостойкостью

Для достижения поставленной цели, в работе решены следующие задачи1

1 Исследованы закономерности формирования структуры и свойств наплавленного материала на основе системы Ре-\Л/С-Т1

2 Разработан состав металломатричного композиционного материала для плазменно-порошковой наплавки износостойких покрытий на основе карбида вольфрама и модифицированной титаном и переходными металлами (V, Сг, Мп, N1) железной матрицы со структурой мартенсита

3. Разработана инженерная методика управления электрохимическим взаимодействием карбидных фаз наплавленного металломатричного композита системы Ре-\МС-Т|.

4. Экспериментальные исследования работоспособности предложенных составов покрытий на основе металломатричных композитов системы Ре-\МС-Т|.

Научная новизна работы заключается в создании научно-обоснованного подхода к формированию композиционной структуры износостойкого наплавленного материала системы Ре-МС-Т| с учетом выявленных закономерностей между термо-электрическими, электрохимическими, механическими и трибологическими свойствами его составляющих.

1. Установлено, что с уменьшением параметра кристаллической решетки и абсолютной термоЭДС карбидных фаз увеличивается энергия химической связи, что приводит к возрастанию их микротвердости и в итоге - к увеличению износостойкости композиционного материала

2 Структура сформировавшаяся в процессе наплавки материала на основе системы Ре-\Л/С-"П представляет собой однородное распределение зерен гексагонального карбида \МС, фазы Лавеса Ре\Л/3С, эвтектик РеэУ\/зС и Ре6\Л/6С и дисперсных включений карбида "ПС в модифицированной железной матрице со структурой мартенсита.

3 Показано, что дисперсные включения карбида титана в совокупности с равномерно распределенными карбидными эвтектиками Fe3W3C и Fe6W6C образуют износостойкую матрицу с мартенситной основой, сумма упрочняющих фаз которой составляет величину порядка 60 68 объемн %, а карбидные эвтектики улучшают смачиваемость и растворение карбидных зерен вольфрама, обеспечивая высокие значения твердости и износостойкости

Практическая значимость работы Результаты научных исследований легли в основу разработки способа подбора состава шихты для нап павки ММК материала на основе системы Fe-WC-Ti, обеспечивающего заданные высокие характеристики износостойкости. Результаты экспериментальных исследований работоспособности предложенных составов покрытий на основе ММК системы Fe-WC-Ti. Внедрение разработанных составов ММК осуществлены для нанесения износостойких защитных покрытий на поверхности изделий номенклатуры ОАО «Роствертол» и восстановления технологической оснастки, что позволило получить технический эффект в виде повышения средней стойкости изделий в 1,4 -2,1 раза

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались на международных конференциях. «Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия, сварка» (Минск-2004), «Порошковая металлургия» (Ницца-2001; «Деформация и разрушение структурированных ПМ» (Стара Лесна-2002), «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки» (Санкт-Петербург - 2006, 2007), «Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах» (Сочи-2006); на европейских конференциях материаловедов «Перспективные материалы и процессы» (Лозанна-2006, Нюрнберг 2007) и кристаллографов (Левен-2006); научно-практической конференции «Эффективные материалы, технологии и оборудование для сварки, плазмы, нанесения покрытий, металлообработки и порошковой металлургии. Информационные технологии в интеграции науки, образования и производства» (Ростов н/Д-2002,2004), а также на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ДПГУ 2004-2008 гг

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 20 печатных работ, в том числе 7 статей в периодических рецензируемых научных журналах, 1 статья в международном научном журнале, 5 статей в сборниках трудов международных научно-технических конференций, 2 статьи в международных практических конференциях, 5 тезисов докладов на международных, всероссийских и региональных научно-технических конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, общих выводов по работе, списка использованной литературы. Работа содержит 142 страницы машинописного текста, 42 рисунка, 29 таблиц, список литературы из 140 источников

В приложении представлены материалы о внедрении результатов исследований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы цель и задачи исследований, показана научная новизна, практическая значимость полученных результатов и их реализация

В первой главе выполнен критический обзор литературных данных, иллюстрирующих современный уровень разработок в области нанесения износостойких композиционных покрытий на стальные изделия Анализ результатов этих исследований приводит к убеждению, что проблема далеко не полностью решена в теоретическом и практическом отношениях В частности, создание и фундаментальные исследования структурированных покрытий является одним из перспективных направлений развития технологий и получения новых материалов Особый интерес представляют композиционные покрытия, механические и триболо-гические свойства которых обеспечивают их высокие функциональные свойства Их исследование дает возможность установить некоторые общие закономерности поведения данных покрытий в условиях сильного абразивного износа, что открывает широкие перспективы использования структурированных композитов для получения износостойких покрытий

Литературные данные дают основание полагать, что существующие композиции современных структурированных материалов для наплавки износостойких покрытий, содержащие карбид вольфрама и легированную никелевую матрицу, не являются оптимальными с экономической точки зрения Перспективной можно принять замену никелевой на железную матрицу, модифицированную карбидами металлов Однако, центральной проблемой на этом пути является тенденция частиц монокарбида вольфрама к растворению в железной матрице в процессе плазменной порошковой наплавки.

На основании вышеизложенного сформулирована цель и задачи диссертационной работы, объединенные общей идеей использования принципа варьирования состава композита на основе железа и карбида вольфрама, фундаментальном изучении фазовых превращений, протекающих в процессе плазменного воздействия и определяющих механизмы управления свойствами металломатричного композита

Во второй главе приведен анализ используемых материалов, методов экспериментальных исследований образцов металломатричного композита, получаемых плазменно-порошковой наплавкой.

Идентификацию фазового состава и изучение структуры покрытий на основе ММК проводили несколькими методами, сочетание которых определялось задачами исследований и методическими возможностями

Проведено изучение структуры WC-порошков, с использованием рентгеноструктурного и REM-EDX анализов. Измерения (REM-EDX) осуществлялись с разгоняющей разностью потенциалов 20 кВ на растровом электронном микроскопе Leo (Gemini 1530VP) и EDX-системой Edax, оснащенной ультратонким входным отверстием, позволяющим идентифицировать легкие элементы Эти измерения позволили разделить фазы WC и W2C, наблюдаемые на световом микроскопе, и установить природу нестабильности свойств покрытий на основе ММК.

Структуру покрытий исследовали металлографически на поперечных микрошлифах. Электронно-микроскопические исследования проводилось на растровом (сканирующем) электронном микроскопе (Electron Back Scattering, JEOL). Обработка данных проводилась с использованием компьютерных программ (EDAX Inc) Для измерения микротвердости отдельных фаз ( по Виккерсу ) использован световой микроскоп «Olympus» с встроенным индентором Обработка цифровой фотографии отпечатка, получаемого индентером в автоматическом режиме при нагрузке 50 10"2 кг, проводилась с помощью программного обеспечения, поставляемого к данному оборудованию

Для рентгеноструктурных исследований применялся дифрактометр «Siemens» с использованием Cr/k/-излучения ( Ар-фильтр) и специального программного обеспечения Содержание карбидных фаз в процентном отношении определялось как отношение интенсивностей их наиболее сильных дифракционных отражений к интенсивности линии (110) для а-Fe аналогично методике Д М. Гуреева. Для повышения экспрессности фазового анализа написана программа в среде Mathcad

В рамках исследований основных свойств покрытий на основе ме-талломатричных композитов проводили испытания на абразивный износ, а также измерения его толщины и однородности. Для аналитических оценок использована физическая модель абразивного износа, разработанная ранее A.A. Рыжкиным и В.В. Плясовым для ГЦК структур. В данной работе модель износа адаптирована на класс сверхструктур, фаз Лавеса и гексагональных структур типа WC Для тестирования данной методики

для сложных кристаллографических объектов вычислены величины относительной износостойкости карбидов вольфрама в двух кристаллографических модификациях. Модель может быть использована для прогнозирования трибологических и функциональных свойств износостойких покрытий на основе металломатричных композитов, подбора оптимального состава и технологии наплавки, обеспечивающих повышение функциональных характеристик покрытий.

В третьей главе представлен комплекс исследований, посвященных следующим вопросам:

- изучению эволюции структур в системе Fe-W-C при плазменном осаждении и продуктов химических реакций в композиционных материалах после кристаллизации;

- моделированию кристаллической и электронной структур карбидных фаз, образующих металломатричный композит;

- исследованию износостойкости структурных карбидных фаз ме-талломатричного композита

Анализ дифрактограмм позволил однозначно идентифицировать присутствие в металломатричном композите исходных фаз - гексагонального WC и мартенсита (a-Fe), а также установить наличие двойного карбида FeW3C (фаза Лавеса) и следующих сверхструктур ПгРе3\Л/3С и Пг-Fe6W6C (тип Е93)

Полученные экспериментальные результаты, а также имеющиеся в литературе сведения о процессах, происходящих при твердофазных химических реакциях, позволили представить последовательность образования фаз при кристаллизации расплава системы Fe-W-C следующим образом. На начальной стадии карбид вольфрама, имеющий гексагональную структуру (тип WC), частично трансформируется в двойной карбид FeWjC (фаза Лавеса), который в условиях дефицита углерода может переходить в г|-фазы, в частности, в сверхструктуры nrFe3W3C и H2-Fe6W6C (тип Е93) По результатам рентгеновского фазового анализа установлено процентное содержание карбидных фаз WC, FeW3C, ni-Fe3WjC и nz-Fe6W6C в ММК.

Анализ микроструктуры ММК с использованием РЭМ позволил выявить изменения композиционной структуры в процессе фазовых превращений карбидов при кристаллизации расплава системы Fe-W-C, характерные для мартенситных переходов и соответствующие с представлениями Р. Канна. Также это подтверждают результаты рентгенострук-турных исследований и данные X Холлека о перераспределении элементов в системе Fe-WC

Моделирование кристаллической и электронной структуры фазовых составляющих ММК осуществлялось на основе данных рентгенострук-турного анализа, литературных источников и квантово-механических расчетов электронных состояний изучаемых фаз.

Б качестве прекурсора выступает гексагональный карбид вольфрама, взвешенный в расплаве Fe-WC. В процессе кристаллизации расплава re-W'C в его объёме формируются карбидные фазы.

На начальной стадии карбид вольфрама, имеющий гексагональную структуру (тип WC), частично трансформируется в двойной карбид FeW3C ''фаза Лавеса)

3 WC + Fe -> FeW3C + 2С , который также имеет гексагональную структуру и может рассматриваться в качестве промежуточной фазы. В дальнейшем в условиях дефицита углерода ( б соответствии с изотермическим разрезом тройной системы при 1250 сС, согласно данным Гуляева А.П., Трусовой Е.Ф.) двойной карбид может переходить в n-фазы, в частности в сверхструктуры nrFe3W3C и nrFe6W6C (тип Е93)

3 FeW3C + 6 Fe - Fe3W3C + Fe6W6C + С .

Соединения FeW3C, Fe6W6C, мартенсит, Fe3W3C и WC моделировались расчётными кластерами, представленным на рис.1 и 2.

Следует отметать, что при комнатной температуре кратчайшая длина W-C-связи d„ в ряду WC -» FeW3C — Fe3W3C ->• Fe6W6C составляет ~ 2,220 Á, 3,905 А, 3,064 Á и 3,022 Á, соответственно.

Проведённый рентгеноструктурный анализ позволяет рассматривать, в качестве наиболее вероятного, мартенситный механизм полиморфного у —> а превращения стального расплава (5ХНМ), реализуемый при высокой скорости его охлаждения. В качестве расчётного кластера, моделирующего железную матрицу со структурой мартенсита, может рассматриваться ОЦК элементарная ячейка, содержащая 22 атома углерода: по 3 атома в центрах граней и ребер, и по два атома в каждой из восьми тетраэдрических пор, - деформированную на 5%. В данном приближении мартенсит (a-Fe), который может формироваться по следующей схеме 2 Fe + 22 С => Fe2C22 .

а b с

Рис.1. Расчётные элементарные ячейки карбидных систем Ре\А/3С (а), Реб\Л/6С (Ь) и мартенсита железа (с)

На основании теоретических расчётов изучено строение электронно-энергетических полос карбидов WC, FeW3C, Fe3W3C, Fe6W6C и мартенсита (a-Fe), кристаллизующихся в расплаве системы Fe-W-C. Электронная структура карбидов изучена с использованием кластерной версии приближения локального когерентного потенциала. Установлены особенности электронных подсистем, которые определяют структуру химической связи в них. Анализ распределения парциальных зарядов валентных электронов свидетельствует о доминирующей роли вкладов р, d-электронов атомов железа и вольфрама. Сравнение электронных спектров FeW3C и Fe6W6C позволяет обнаружить усиление гибридизации p-d-электронов между атомами W и Fe при увеличении содержания железа в соединении. Роль электронной конфигурации железа проявляется в образовании направленных Fe р- С s-, W р - Cs-связей, ответственных за перестройку электронного энергетического спектра при переходе от WC к nrFe3W3C.

а ь

Рис.2. Кластеры гексагонального карбида вольфрама WC (а) и сверхструктуры FejW3C (b)

Найдены корреляции в изменении электронной энергетической структуры и механических свойств при переходе от прекурсора \/\/С к сверхструктурам Ре^3С и Ре6\Л/6С, проявляющиеся в уменьшении более, чем в 1,5 раза энергии когезии Есоц и значении микротвердости Нм Данные представлены в табл 1

Таблица 1

Сопоставление плотности электронных состояний на уровне Ферми М(ЕР) и энергии когезии (на пару атомов) с расчетными и экспериментальными значениями микротвердости и модуля всестороннего сжатия В0 в соединениях \А/С, Ре\А/3С, Ре3\/У3С, Fe6W6C и мартенсита железа

Фаза N(Ef), сост/яч Ry Энергия когезии Ecoh , эВ Модуль всестороннего сжатия В о, ГПа Длина связи do, Д Микр Д< Н„ ютвер- )СТЬ ГПа

теор экспер

мартенсит FeW3C Fe3W3C Fe6W6C WC 164,3 78,4 19,7 105,3 4,2 2,0 2,7 4,2 4,7 10,8 9,9* 15,0 35,0 36,7 108,0, 97,3* 0,841 3,905 3,064 3,022 2,220 8,30 10,43 14,77 15,26 24,20 7,58 14,93 23,17

* эксперимент

Анализ данных табл 1 позволяет констатировать наличие зависимости между изменением энергии химической связи и микротвердости в ряду WC FeW3C — Fe3W3C -» Fe6W6C -> мартенсит В частности, существует корреляционная зависимость микротвердости карбидной фазы в системе Fe-W-C от величины энергии химической связи В интервале (4,2 - 10) эВ значений энергии химической связи, соответствующих ряду Fe3W3C —> Fe6W6C WC, для микротвердости наблюдается прямая пропорциональность В этом же интервале энергий химической связи значения термоЭДС, длины связи и параметра решетки имеют обратно пропорциональную зависимость. Оценки абсолютной термоЭДС получены с использованием приближения Мотта, ранее примененного Рыжкиным А А. и Илясовым В.В. к твердым сплавам системы WC-TiC-Co-

ed ~0 18 ,

' XNddE(£F

где £j - термоЭДС определяется в В/К, энергия определяется в Ридбер-гах, а температура в Кельвинах, Nd- плотность состояний d-электронов на уровне Ферми Еу

Известно, что структурно-чувствительным параметром, наряду с другими, может служить величина и знак термоЭДС Последние определяются характером распределения ПЭС в окрестности уровня Ферми в соответствии с моделью Мотта. Интерпретация данных с этих позиций позволяет высказать утверждение о том, что структуры мартенсита (а-Fe) и фаза Лавеса FeW3C имеют в два раза большую степень беспорядка, чем карбиды ряда Fe3W3C -» Fe6W6C -»■ WC. Данное утверждение согласуется с физическими представлениями и экспериментальными данными и может быть проиллюстрировано рис.3.

Во, ГПа lo™

4 6 8 10

термо-ЭДСхЮОО, мкВ/град

Рис. 3 Корреляционные зависимости износостойкости 10™ (кривая 1) и модуля всестороннего сжатия Во (кривая 2) от величины термоЭДС карбидных фаз

Разработанная методика расчета относительной износостойкости д/ш нового класса кристаллографических структур была применена на следующих объектах, гексагональном WC, структуре Лавеса FeW3C, сверхструктурах типа nrFe3W3C и г)2-Ре6\Л/6С и мартенсите (a-Fe). Полученные оценки величины относительной износостойкости для карбида

вольфрама (I¡0¡ = 339,03 при твердости 24,2 ГПа) совпадают с экспериментальными данными Хрущова ММ. (1Ю1 =330,7 при твердости

24,696 ГПа), что позволяет использовать данную методику расчета для карбидов тугоплавких металлов. Расчетные значения износостойкости карбидных систем FeW3C, nrfre3W3C, n2-Fe6W6C и мартенсита (a-Fe) получены впервые.

Анализ данных рис 3 показывает, что с увеличением значений тер-моЭДС соответствующей карбидной фазы наблюдается уменьшение ее износостойкости, что согласуется с экспериментальными данными Рыж-кина А А по износостойкости твердых сплавов Таким образом, изучение особенностей эволюции структуры в системе Fe-W-C при плазменно-порошковой наплавке позволят прогнозировать структуру и свойства продуктов химических реакций в композиционных материалах данного вида

Четвёртая глава посвящена наименее изученным вопросам создания композиционных покрытий на основе системы Fe-W-C К таким вопросам, о которых нет данных в научной литературе, следует отнести- распределение карбидных фаз вольфрама по толщине ММК покрытия,

- моделирование физических и трибологических свойств металло-матричных композитов системы Fe-W-C,

- влияние состава ММК на его эксплуатационные свойства.

Исследование распределения карбидных зерен по глубине покрытия на основе металломатричных I(FeyWxC)-Fe-K0Mn03HT0B проводили на растровом (сканирующем) электронном микроскопе (Electron Back Scattering, JEOL). Обработка данных проводилась с использованием компьютерных программ (EDAX Inc). Изучение микроструктуры ММК состава 40 мае % порошка легированной инструментальной стали для штампов марки 5ХНМ (ГОСТ 5950-63) и 60 мае % монокарбида вольфрама WC, представленное на рис 4, иллюстрирует распределение зерен гексагонального карбида WC, фазы Лавеса FeW3C, эвтектик Fe3W3C и Fe6W6C в модифицированной железной матрице со структурой мартенсита

На фрагменте микроструктуры рис.4,б зерно, расположенное в центре, имеет текстуру с характерными поверхностями раздела исходного монокарбида вольфрама и двойного карбида FeW3C. Эвтектика, блокирующая зерна, представляет собой сочетание двойных карбидов в виде пластинчатых или хлопьевидных включений двойного карбида Fe3W3C и игольчатых упорядоченных ансамблей Fe6W6C рис.4,а, в.

в

Рис.4. Особенности микроструктуры металломатричного композита: данные растровой электронной микроскопии: а - композиционная структура, х200; б - зерно карбида вольфрама (в центре) трансформируется в фазу Лавеса (на периферии зерна) и карбидные эвтектики в мартенсите, х500; в - хлопьевидная и пластинчатые эвтектики Ре3У/3С и Ре6\Л/6С, х750

Сравнительный анализ микроструктур поверхности шлифа поперечного среза образца с покрытием толщиной 6" 10"3 м для ММК состава 40 мас.% 5ХНМ + 60 мас.% УУС и того же состава с 2 мас.% добавкой титана, представленных на рис, 5, показывает, что частицы гексагонального карбида вольфрама, в силу его большей плотности относительно мартенсита, преобладают в нижней части покрытия из ММК. Данное распреде ление зерен карбида вольфрама, на наш взгляд, обусловлено проявлением двух тенденций: во-первых., направленной диффузией частии У\/С в стальном расплаве в направлении субстрата, инициируемой силой тяжести; во-вторых, растворимостью вольфрама в железе, на что указываю^ ¡..'с^ультаты рентгснофззового анализа, представленные з гзбл,

Введение титана в исходную шихту изменяет характер кристалла заиии, что отмечается повышением дисперсности частиц №'С л интенсивности их растворения е расплаве, особенно ярко выраженный в цен

тральной области покрытия (см. рис.5,Ь,е). Отмеченные различия должны оказать влияние на износостойкость покрытий из этих составов. По данным рентгенофазового анализа установлены наличие карбида титана и его содержание в ММК покрытии. Результаты представлены в табл.2.

40 мас.% 5ХНМ + 60 мас.% \Л/С

38 мас.% 5ХНМ + 60 мас.% Ж + 2 мас.% П

Рис. 5. Распределение карбидных фаз вольфрама по толщине (6'10"3 м) износостойкого покрытия на основе ММК для двух составов наплавочного материала, х 100

Таблица 2

Содержание структурных фаз в наплавленном металле двух составов, в мас.%

Исходный состав композиции Мартенсит . Ж Ре3УУ3С + РеУУ3С Ре6\Л/6С "ПС

40 мас.% 5ХНМ + 60 мас.% WC 42.0 12.0 36.0 10.0 -

38 мас.% 5ХНМ + 60 мас.% Ж + + 2 мас.% П 24.0 8.0 54.0 10.0 4.0

Анализ данных представленных в табл.2; позволяет утверждать, что при легировании системы Ре-УУ-С титаном увеличивается процентная доля фаз распада Ре\А/3С + Ре3\М3С более, чем на 18 %, и одновременно настолько же уменьшается доля мартенсита. Происходящее нами связывается с дефицитом углерода в системе Ре-УУ-С.

Рис.6. Распределение карбидных фаз. х 1600: а - микрофотография во вторичных электронах; Ь,с,с! - микрофотографии того же участка в рентгеновском характеристическом излучении С Ко, и УУ/й

Распределение элементов С, Ре и \А/ б плоскости торцевого среза ММК покрытия представлено на рис.6, по данным рентгеновского характеристического излучения. В нижней части слева (рис.6,а) размещено зерно карбида вольфрама (светлый фон) с фрагментами структур распада Ре\А/3С и Ре3УУ3С, как в «теле» зерна \А1С так и вне его. Можно видеть (см. рис.6,(1), что количество вольфрама меняется (светло-серый фон) при переходе от зерна УУС к фрагментам структур распада, окружающим «материнское» зерно и характеризует, на наш взгляд, процессы диффузии вольфрама в расплаве при кристаллизации.

При моделировании физических, механических и трибологических свойств металломатричного композита на основе системы Ре-УУ-С иг

пользованы подходы и методики, развитые в работах А А Рыжкина и В В Илясова Для теоретического расчета трибологических свойств структурных фаз ММК использована физическая модель абразивного износа, которая ранее использовалась только для бинарных ГЦК карбидов и их твердых растворов В данной работе отмеченная физическая модель адаптирована для нового класса кристаллографических структур, составляющих физическую модель структурированного материала износостойких ММК 1(Реу\А/хС)-Ре-покрытий Износостойкость покрытий из ММК, составленного из рассмотренных выше карбидных фаз, определялась как сумма парциальных износосгойкостей отдельных фаз, нормированных на количественное содержание фаз в металломатричном композите, установленное рентгенофазовым анализом

Таблица 3

Взаимосвязь исходного состава композиции для наплавки с характеристиками покрытия: микротвердостью, относительной износостойкостью и износом

Исходная композиция сталь + М/С + Т| Микротвердость Н, ГПа Износостойкость (теория) Износ (эксп.), мг/км

35 мае % 5ХНМ + 65 мае % Ж 16,2 226,7 1120 ± 74

40 мае % 5ХНМ + 60 мае % У/С 12,4 174,5 1213 ± 80

40 мае % 5ХНМ + 30 мае % Ж + 30 мае % УУ2С 10,7 150,5 1313 ± 87

38 мае % 5ХНМ + 60 мае % Ж + 2 мае % И 14,3 200,3 1131 ± 84

37 мае % 5ХНМ + 60 мае % Ж+ 3 мае % "П 15,2 213,1 1111 ± 110

В рамках адиабатического приближения для оценки величины микротвердости и относительной износостойкости металломатричного композита, составленного из погруженных в мартенсит железа карбидных фаз, использованы следующие соотношения, использующие массовый коэффициент каждой фазы.

// — У^ к. Н,, где Н - микротвердосгь /-й фазы, к- массовый коэффи-

1=1

/г

циент фазы и I - тип фазы, 1ге1 где 1ге/ - относительная

(=1

износостойкость металломатричного композита, /г,- относительная износостойкость /-й фазы Результаты расчетов микротвердостей и относительной износостойкости структурных фаз, формирующих структуру ММК приведены в табл 3 Здесь же представлены данные эксперимента по износу металломатричных покрытий соответствующих исходных композиций

Таким образом, расчетами величины износостойкости для разных составов исходных композиций системы «Ре-\Л/(УП» показано, что теоретические результаты по стойкости для ММК подтверждаются данными эксперимента по износу исследованных покрытий, полученных плазменной порошковой наплавкой в лабораторных условиях

Установлено влияние состава исходного состава композиции на процентное соотношение фаз, составляющих микроструктуру образцов В частности, эти результаты позволяют отметить некоторые закономерно сти образования карбидных фаз во-первых, изменение соотношения между содержанием \Л/С, стали 5ХНМ и легирующей добавки Т| в двух- и трехкомпонентных системах приводит к разной интенсивности растворения зерен \/УС в расплаве и разной кинетике образования сложных карбидов п1-Ре3\/УзС и П2"Реб^Л/6С, во-вторых, показана негативная роль третьей фазы \Л/гС проявившаяся в преобладающем образовании мартенсита железа, что снижает износостойкость металломатричного композита.

Расчетами величины износостойкости для разных составов исходных композиций систем Ре-\/У-С и Ре-\Л/-С-Т| показано, что теоретические результаты по стойкости металломатричных композиционных покрытий подтверждаются данными эксперимента пары трения образец - круг

Эвтектика, окружающая зерна гексагонального карбида вольфрама (см рис 5,а, в), представляет собой сочетание деойных карбидов в виде пластинчаты* или хлопьевидных включений двойного сарбида сеЛл^С "> игольчатых, упорядоченных ансамблей Ре6\Л/6С Регулярное распредсле-

сать как пспучение структурированного кот зициенног- :

повышенными функциональными свойствами

1 о

Выполненное исследование влияния состава «¡п ¿¡ллаиатричмых композитов позволяет установить общие закономерности поведения покрытий на основе металломатричных 1(Реу\А/,С)-Ре композитов с модифицированной титаном матрицей в тяжело нагруженных трибосистемах, что открывает широкие перспективы использования данных композитов в машиностроении.

В пятой главе обобщены новые данные о закономерностях фор мирования износостойких покрытий на основе ММК системы Ре-№'-С и разработана номограмма (рис. 7), объединяющая характеристики износостойкости и значения термоЭДС с энергией связи карбидных составляющих композита.

Рис. 7. Номограмма связи между величиной абсолютной термоЭДС (1), относительной износостойкостью (2) и энергией связи карбидных фаз металломатрично-го композита системы Ре-У^-С

Установленные корреляционные зависимости микротвёрдости карбидных фаз в системе Ре-\Л/С-~П от величины энергии химической связи позволяют в сочетании с данной номограммой прогнозировать свойства новых составов металломатричных 1(Реу\Л/хС)-Ре композитов. По данным М.А. Пащенко и Е.И. Фрумина целесообразна разработка специализированных наплавочных материалов для разных условий работы изделий, например, для бурения «мягких», «средних» и «твёрдых» пород. Резуль-

4.00

8.00

Энергия связи, эВ

тэты данной работы позволяют на стадии проектирования задаваясь уровнем износостойкости покрытия выбрать содержаний карбида вольфрама в исходной композиции с использованием полнома третьего порядка

3 ^о, 3-а2 1Ю, 2 + аЗ -а0'

где к1УС - весовое содержание \Л/С в исходной шихте; 1-Ю1 относительная износостойкость наплавленного композиционного материала; аг -коэффициенты полинома, / = 0, 1, 2, 3

Разработаны составы новых композиционных покрытий на основе металломатричного 1(Реу\Л/хС)-Ре композита и технология их плазменно-порошковой наплавки на стальную поверхность

Промышленные испытания и внедрение разработанных составов ММК осуществлены для нанесения защитных покрытий на поверхности изделий номенклатуры ОАО «Роствертол» и восстановления технологической оснастки, что позволило получить технический эффект в виде повышения средней стойкости изделий в 1,4 - 2,1 раза

Таким образом, варьируя содержание карбида вольфрама и состав легирующих добавок можно регулировать прочностные и трибологиче-ские свойства металломатричного композита, что открывает широкие перспективы использования структурированных металломатричных композиционных покрытий в машиностроении

Общие выводы

1 Теоретически установлена и экспериментально подтверждена корреляционная зависимость между значениями относительной износостойкости и содержанием монокарбида вольфрама и титана в исходной композиции, что позволяет регулировать износостойкость конечной продукции на начальной стадии разработки нового покрытия

2 Впервые полученные расчетные значения износостойкости сложных по составу материалов покрытий, включающих сверхструктуры типа П1-Ре3\Л/3С и П2-Ре^6С, фазу Лавеса РеЩС, мартенсит железа и гексагональный карбид вольфрама, выполненные на основе аналитической модели абразивного износа согласуются с экспериментальными данными по износу Износостойкость разных по составу ММК, составленных из рассмотренных выше карбидных фаз, определялись как сумма парциальных износостойкостей отдельных фаз, нормированных на количественное содержание фаз в композите, установленное рентгенофазовым анализом

3 Предложена физическая модель структурированного материала износостойких покрытий на основе сложных соединений типа сверх-

структур- износостойкий слой толщиной порядка 6-Ю'3 м содержит частицы монокарбида вольфрама, промежуточные фазы (структура Лавеса Ге\1\13С), конечные фазы распада (сверхструктуры Ре3\Л/3С и Ре6\Л/6С) и дисперсные включения карбида "ПС - распределенные в железной матрице со структурой мартенсита, модифицированной переходными металлами (V, Сг, Мп, N1). Модель базируется на экспериментальных результатах рентгеноструктурного исследования особенностей образования карбидных фаз в ходе кристаллизации расплава систем «Ре-УУ-С» и «Ре-УУ-С-Т|» после наплавки (с использованием современных методов исследования микро- и макроструктуры) и модельных расчетах характеристик электронной структуры, физических свойств и механических характеристик карбидных фаз и композиционного покрытия в целом

4. Проведено моделирование кристаллических и электронных структур карбидных систем, формирующих металломатричное композиционное Х(РеуУУхС)-Ре-покрытие и выполнены оценки характеристик электронного состояния и расчеты величин энергии химической связи, термоЭДС, микротвердости и относительной износостойкости в изученных карбидных системах, что позволило установить новые корреляционые зависимости: с уменьшением параметра кристаллической решетки и абсолютной термоЭДС карбидных фаз увеличивается энергия химической связи, что приводит к возрастанию их микротвердости и в итоге - к увеличению износостойкости композиционного материала.

5. В ходе проведенных экспериментальных исследований установлено, что изменение соотношения между содержанием гексагонального монокарбида вольфрама и стали 5ХНМ в двухкомпонентной системе приводит к разной кинетике растворения гексагонального монокарбида вольфрама \/\/С в расплаве и образования сложных карбидов и мартенсита при кристаллизации расплава после импульсной плазменной обработки с высокой плотностью мощности (300 МВт/м2).

б Экспериментально установлено, что карбид вольфрама, имеющий гексагональную структуру, частично трансформируется в двойной карбид РеУУ3С, который, в условиях дефицита углерода, переходит в структуры типа ПгРе3\Л/3С и Иг-Ре^С, образующие собой эвтектику. Характерная для металломатричного композиционного покрытия эвтектика, представляет собой сочетание двойных карбидов в виде пластинчатых или хлопьевидных включений двойного карбида Ре3УУ3С и игольчатых упорядоченных ансамблей Ре6УУ6С, которые улучшают смачиваемость и растворение карбидных зерен вольфрама. Распределение зерен карбида вольфрама с эвтектиками в железной (дисперсноупрочненной карбидом титана и модифицированной переходными металлами) матрице со структурой мартенсита можно трактовать как получение структурированного

композиционного материала, в котором сумма упрочняющих фаз составляет величину порядка 60 68 объемн %, что обеспечивает высокие значения твердости и износостойкости.

7. Разработан научно-обоснованный подход к формированию заданной структуры и свойств наплавленного металла системы Fe-WC-Ti с повышенной износостойкостью и предложены составы новых композиций для наплавки на основе металломатричного 2(FeyWxC)-Fe-Ti композита на стальную поверхность Промышленные испытания и внедрение разработанных составов ММК осуществлены для нанесения функциональных покрытий и восстановления методом наплавки износостойких ММК на поверхности деталей и технологической оснастки номенклатуры АОА «РОСТВЕРТОЛ», что позволило получить технический эффект в виде повышения средней стойкости в 1.4 - 2,1 раза

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1 Рыжкин А А. Фазовый состав металломатричных композитов системы «Fe-W-C», формируемых плазменным осаждением / А А Рыжкин, А В Илясов // Вестник ДГТУ. - 2007. - Т. 7, № 2 - С 169-176

2 Илясов А В Особенности фазообразования при кристаллизации расплава системы Fe-W-C после осаждения в потоках плазмы / А В Илясов, А А Рыжкин, В В Илясов // Физика и химия обработки материалов -2007 - № 4.- С. 21-24

3 Илясов В В Физическая модель износостойкости металломатричных композиционных материалов / В.В. Илясов, А А Рыжкин, А В Илясов // Вестник ДГТУ - 2008 - Т 8, № 2 - С. 31-46.

4. Илясов А В Электронная структура и химическая связь в карбидах, кристаллизующихся в системе Fe-W-C / А В Илясов, А.А Рыжкин, В В Илясов // Журнал структурной химии - 2008. -Т. 49, № 5 - С 830845

5. Электронная энергетическая структура широкозонных полупроводниковых кристаллов AlxSii-xC/ В В. Илясов, Т П Жданова, А В Илясов и др // Журнал структурной химии - 2005 -Т 46, № 5 - С 830-834.

6 Electronic structure and X-ray spectra of the system SiC-(AI, Ti, C) / V.V Ilyasov, T P Zhdanova, A.V. Ilyasov et al // Phys stat sol (b). -2002 -Vol 229, No 3 - P 1187-1190

7 Электронная структура и природа химической связи в политипах кремния 2Н, ЗС SiC Сходство и различие // В В Илясов, Т П. Жданова, И Я Никифоров, А В Илясов // Химическая физика и мезоскопия. - 2000 -Т 2, №2 - С 199 -204.

8 Илясов А.Б Влияние состава композитов системы «Fe-W-C» на интенсивность абразивного износа / А В Илясов, А.А Рыжкин, В В Илясов // Сб трудов междунар. научно-техн конф «Актуальные проблемы триботогии», Т 3, июнь 2007 - M • Машиностроение, 2007 - С 255-260

9 Илясов А.В Разработка состава и технологии нанесения плазмой износостойкого покрытия на основе металломатричного композита / А В Илясов, А А Рыжкин, В В Илясов // Технология ремонта, восстановления деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки Материалы 9-й Междунар практ конф.-выставки. В 2 ч часть 1 - СПб Изд-во Политехи. Ун-та, 2007. - С. 120 -126

10 Перспективы метода плазменной наплавки износостойких ме-талломатричных композитов на поверхности инструмента и технологической оснастки / А В Илясов, А А Рыжкин, В Тайзен и др. // Технология ремонта, восстановления деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки Материалы 8-й Междунар практ. конф -выставки" В 2 ч часть 1 - СПб Изд-во Политехи Ун-та, 2006 - С. 45 -50.

11 Илясов А.В. Особенности электронной структуры карбидных систем Fe3W3C и WC при их кристаллизации из расплава Fe-W-C / А В Илясов, А А Рыжкин // 9-й междунар симпозиум «Упорядочения в металлах и сплавах».-ОМА-9 - Ростов-на-Дону, п Лоо, 12-16 сент. 2006 г.. Труды симпозиума. Ч 1 - Ростов-н/Д- Изд-во РГПУ, 2006. - С. 192 -195.

12 Рубанов В В. Физические и трибологические свойства композитов на основе SiC-AI / ВВ. Рубанов, А В. Илясов // Новые материалы и технологии порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия, сварка: Материалы докл 6-й междунар.научно-техн конф., 6-7 апр - Минск, 2004. - С. 246-249.

13. Рыжкин А А Физические и трибологические свойства композитов на основе алмазоподобных материалов / А А. Рыжкин, А В Илясов // Эффективные материалы, технологии и оборудование для сварки, плазмы, нанесения покрытий, металлообработки и порошковой металлургии Информационные технологии в интеграции науки, образования и производства1 Сбтр научно-техн конф и научно-пракг. Семинара / ЮжноРоссийский Экспоцентр Ростов-н/Д, 2004. - С. 76 - 77

14 Рыжкин А А Трибологические свойства керамических материалов на основе карбида кремния / А А Рыжкин, А В Илясов, В В Рубанов // Науч -практич. конф. "Современные технологии, материалы и изделия порошковой металлургии". Сб. трудов. Ростов н/Д, 2002 г. - С. 76 - 77.

15 Rubanov V. Solid state properties cubic SiC and based solid solutions / V. Rubanov, A. Ilyasov // European conférence on «PM Hard Materials». PM2001 Congress: Procceding.- Nice (France), 2001.- P. 183 -186.

16. Study of effect of increase of durability of chemical bonding the grains of diamond-like materials, doped metal at synthsis / A. Ryzhkin, A Ilyasov // European conference on «РМ Tool Materials». PM2004. Proceeding -Veinna, Austria, 2004. - P. 647-650.

17. Ilyasov A. Wear resistance and physical properties of PM SiC-AI composites / A Ilyasov, V. Rubanov // Proceeding of the Int.conf DFPM 2002,15-18 Sept - Stara Lesna, Slovac, 2002. - P 201 - 202.

18. Ilyasov A. Structure and phase transitions of some crystals in the systems Fe-WC after discrete plasma influence / A. Ilyasov, A Ryzhkin, V Ilyasov // Proceeding of the European crystallography conf. ECM-23 2006, 611 Aug - Leuven, Belgium, 2006 - P. 193.

19 Электронная структура и химическая связь наноструктурирован-ных материалов / Ю В. Илясов, В В Илясов, И Я Никифоров, А В Илясов // Сб трудов XIX всерос. науч школы-семинара «Рентгеновские и электронные спектры и химическая связь», 19-23 февр, Ижевск, ФТИ УрО РАН, 2007.-С. 54-57

20 Илясов А.В. Формирование износостойкой структуры металло-матричных композиционных материалов на основе системы Fe-WC-TI / А В Илясов // Известия Волгоградского государственного технического университета межвуз сб науч. сг Серия Сварка взрывом и свойства соединений - 2008 - № 3 (41) - С 130 -141

Личный вклад автора. В представленных работах выполненных в соавторстве с другими исследователями, автором получены и и обобщены экспериментальные и теоретические результаты и установлены взаимосвязи между термоэлектрическими, электрохимическими, механическими и трибологическими характеристиками ММК системы Fe-WC-Ti [ 3, 8, 11-18, 20 ]; проведены рентгеновские исследования параметров структуры и фазового состава композита после кристаллизации [ 1, 2, 9, 10, 18], выполнены все расчеты электронной структуры (с использованием метода локального когерентного потенциала), энергии химической связи (в приближении Фриделя) и величин диффузионной термоЭДС (в модели Morra) для карбидов и карбидных эвтектик [3-7,10-19]; методами электронно-микроскопического и металлографического анализов исследовано распределение зерен карбидов вольфрама и титана, карбидных эвтектик в модифицированной железной матрице [ 1, 2, 9, 10, 18]; разработаны технологические рекомендации для процесса плазменной порошковой наплавки металломатричных композитов системы Fe-WC-Ti f 9,10,18]

В печать 22.05 2008

Объем 1,2 усл.п.л. Офсет. Формат 60x84/16 Бумага тип №3 Заказ №254 Тираж 100. Цена

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344000, г.Ростов-на-Дону, пл.ГагаринаД

Введение.

Глава 1. НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА

1.1. Современные износостойкие композиционные покрытия и их свойства

1.2. Перспективы повышения эксплуатационных свойств износостойких покрытий и методы их нанесения

1.3. Влияние состава композита на параметры износостойкости

1.4. Выводы и постановка задач исследования

Глава 2. МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Аттестация использованных материалов и образцов.

2.2. Методики аналитического и экспериментального исследований микроструктуры металломатричных композитов.

2.3. Развитие методики количественного рентгеновского фазового анализа для исследуемых композитов

2.4. Расширение области применения аналитической модели абразивного износа на класс сверхструктур

2.5. Выводы по главе.

Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ФАЗООБРАЗОВАНИЯ В ХОДЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА СИСТЕМЫ ПОСЛЕ ОСАЖДЕНИЯ В ПОТОКАХ ПЛАЗМЫ И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ СТРУКТУРНЫХ КОМПОНЕНТ

3.1. Изучение продуктов растворения твердой фазы гексагонального монокарбида вольфрама в расплаве железа после кристаллизации

3.2. Моделирование кристаллической и электронной структуры фазовых составляющих ММК.

3.2.1. Структурные свойства карбидов в системе Fe-WC-Ti.

3.2.2. Структурные модели карбидных систем

3.2.3. Теоретические расчёты параметров электронной структуры карбидов системы Fe-WC-Ti .:.

3.2.4. Расчёты энергии химической связи и установление корреляций с физическими свойствами

3.3. Износостойкость структурных элементов металломатричного композита

3.4. Выводы по главе

Глава 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ И СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЬНОЙ ПОДЛОЖКЕ

4.1. Исследование распределения карбидов вольфрама в металломат-ричном композите системы Fe-WC-Ti

4.2. Моделирование физических и трибологических свойств металло-матричных композитов системы Fe-WC-Ti

4.3. Изучение влияния состава металоматричного композита на его эксплуатационные свойства

4.4. Выводы по главе

Глава 5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ И ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Разработка новых составов металломатричных композитов с заданными характеристиками износостойкости.

5.2. Разработка состава и технологии нанесения плазмой износостойкого покрытия на основе металломатричного композита.

5.3. Внедрение результатов исследований.

Ключевой проблемой развития современного машиностроения является повышение качества и надежности выпускаемой техники. Анализ состояния проблемы показывает, что она является комплексной и предполагает привлечение современных методов исследования и проектирования, технологического обеспечения и экономического управления. Важнейшей составляющей этой проблемы является задача оптимального формирования свойств материала — поверхностного слоя деталей тяжело нагруженных трибосистем. Особое значение приобретает стабильность свойств поверхностного слоя деталей, высокая твёрдость и механическая прочность в сочетании с высоким сопротивлением изнашиванию. Современная динамика развития промышленности показывает, что широкое применение высоколегированных материалов для повышения прочности и износостойкости деталей машин (оборудования, инструмента и технологической оснастки) экономически несостоятельно. В большинстве случаев более целесообразным является использование для этой цели упрочняющих, износостойких и защитных покрытий.

В последние годы ведутся разработки высокопроизводительных и дешевых методов получения на поверхности инструмента и технологической оснастки покрытий на основе металломатричных композитов (ММК), содержащих карбиды (нитриды, бориды) тугоплавких металлов. К их числу можно отнести метод плазменной наплавки ММК, широко используемый для модификации свойств поверхности инструмента, работающего в условиях абразивного износа. Технология плазменной порошковой наплавки считается одним из наиболее экономичных и эффективных способов нанесения износостойких покрытий на упрочняемые изделия. Следует отметить, что использование наплавки плазменной переносной дугой позволяет добавить тугоплавкие частицы (карбиды переходных металлов) непосредственно в расплав стальной основы композита, что приводит к увеличению износостойкости застывших материалов на поверхности детали.

Наиболее эффективным способом защиты рабочих поверхностей деталей машин, например, ножей зерноуборочного комбайна, роторного экскаватора и лап культиватора, работающих в условиях интенсивного абразивного износа, является плазменная порошковая наплавка (ППН) износостойких покрытий. В качестве наплавляемого материала применяются, в частности порошковые смеси АМРЕЬ1\¥Е1Л} (фирма Н.С^агск) на основе карбида вольфрама (более 95 мас.%) и легированной никелевой матрицы (~ 50 НКС). Однако, важный аспект промышленной актуальности проблемы состоит в том, что наиболее остро для крупных производителей стоит задача повышения эксплуатационных свойств покрытия (прочность, долговечность) на фоне снижения их стоимости. В группе проф. В. Тайзена вместо легированной никелевой матрицы было предложено использовать сплавы на основе железа, которые должны обеспечить высокую износостойкость при более низких затратах (относительно никелевой матрицы). Порошковые материалы системы Ее-\¥С, по их мнению, могут найти широкое применение для нанесения покрытий методом ППН на поверхности деталей, инструмента и технологической оснастки, эксплуатация которых осуществляется в условиях интенсивного абразивного износа.

Однако, центральной проблемой использования для плазменной наплавки порошковых смесей Ре-\УС является тенденция твёрдых частиц монокарбида вольфрама к растворению в расплаве порошковой стали в течение процесса наплавки. Эмпирически установлено, что растворение увеличивает потребляемую мощность и температуру расплава. Видимо, поэтому технологических решений этой задачи до сих пор предложено не было и научное решение проблемы лежит в области создания многокомпонентных композиций на стальной основе. Это требует получения комплекса данных о взаимосвязи состава, структуры и свойств покрытия. Таким образом, научный аспект решения задачи имеет материаловедческий характер.

Современные научные представления о составах износостойких композиционных покрытий с использованием карбидов тугоплавких металлов и технологии плазменно-порошковой наплавки сложились на основе работ таких учёных как К.В. Багрянский, А.И. Белый, Г.В. Бобров, Ю.С. Борисов, Н.Г. Дюргеров, С.А. Ермаков, С.С. Жаткин, А.П. Журда, A.C. Ильин, Р. Киффер, Н.С. Колев, В.В. Кудинов, Е.И. Лейначук, В.А. Лопота, В.И. Лысак, Г. Меккер, О. Моргаки, В.Д. Орешкин, Б.Е. Патон, A.A. Паркин, П.Ю. Пек-шев, .М. Петров, Д.А. Писарев, A.A. Рыжкин, H.A. Соснин, Г.Н. Соколов, В.Н. Ткачёв, П.А. Тополянский, Г.А. Туричин, В. Финкельнбург, Е.И. Фру-мин, А. Хасуи, A.A. Чуларис и др. Однако уже проведенные исследования касаются в основном металлургических проблем или технологических особенностей нанесения покрытий, а связь их состава и структуры со свойствами почти не изучена. Таким образом, физическая картина процессов формирования композиционных покрытий на основе системы Fe-WC остается неполной, а материаловедческий аспект повышения их качества остается фактически не изученным и в силу этого актуален с научной точки зрения.

Для повышения производительности и эксплуатационной надёжности технических средств необходима разработка научно-технического аппарата, обеспечивающего достоверную оценку факторов технологий в пределах до-пускового ограничения, в котором с заданной вероятностью были бы достигнуты заданные уровни параметров материала. Повышение износостойкости поверхностного слоя деталей тяжело нагруженных трибосистем невозможно решить без научного прогнозирования их поведения в парах трения, без применения аналитических методов расчёта показателей износостойкости. Именно эти вопросы рассмотрены в диссертации и определяют её научное и практическое значение.

Работа выполнена по федеральным научно-техническим программам России: «Исследование механизма самоорганизации управления трибосистем в химически активных средах»; «Создание регионального филиала центра коллективного пользования научным оборудованием «Лазерные и оптические технологии» с целью проведения исследований взаимодействия лазерного излучения с различными характеристиками с микро- и наноструктури-рованными системами и материалами».

Цель и задачи работы. Целью диссертационного исследования является разработка научно-обоснованной методики формирования заданной структуры и свойств наплавленного металломатричного композита системы Бе^С-Тл с повышенной износостойкостью.

Для достижения поставленной цели, в работе решены следующие задачи:

1. Исследованы закономерности формирования структуры и свойств наплавленного материала на основе системы Ре-\УС-И

2. Разработан состав металломатричного композиционного материала для плазменно-порошковой наплавки износостойких покрытий на основе карбида вольфрама и модифицированной титаном и переходными металлами (V, Сг, Мп, N1) железной матрицы со структурой мартенсита.

3. Разработана инженерная методшса управления электрохимическим взаимодействием структурных фаз наплавленного металломатричного композита системы Ре-\УС-Тл.

4. Экспериментальные исследования работоспособности предложенных составов покрытий на основе металломатричных композитов системы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Развивая представления о взаимосвязи термоэлектрических и триболо-гических характеристик теоретически установлено влияние состава ме-талломатричного Х(Беу\¥хС)-Ре композита на износостойкость покрытий (осаждаемых в потоках плазмы) в тяжело нагруженных трибосистемах. Теоретически установлена и экспериментально подтверждена корреляционная зависимость между значениями относительной износостойкости и содержанием монокарбида вольфрама и титана в исходной композиции, что позволяет регулировать износостойкость конечной продукции на начальной стадии разработки нового покрытия.

2. Для теоретического изучения износостойкости сложных по составу материалов покрытий, включая класс сверхструктур типа Г11-Ре3\УзС и т|2-Fe6W6C, структуры Лавеса Ре\УзС, мартенсит железа Ре2С22 и гексагональный карбид вольфрама, адаптирована аналитическая модель абразивного износа. Теоретическая износостойкость структурных составляющих ме-талломатричного композита системы Ре-\У-С согласуется с экспериментальными данными по износу. Впервые получены расчётные значения износостойкости Ре\УзС, Г11-Ре3\¥зС, г^-Реб'^С и Ре2С22 карбидных систем. Износостойкости разных по составу ММК, составленных из рассмотренных выше карбидных фаз, определялись как сумма парциальных износо-стойкостей отдельных фаз, нормированных на количественное содержание фаз в композите, установленное рентгенофазовым анализом. Расчётные значения износостойкостей ММК для разных исходных составов коррелируют с экспериментальными значениями износа.

3. Предложена физическая модель структурированного материала износостойких покрытий на основе сложных соединений типа сверхструктур: износостойкий слой толщиной порядка 6*10"3 м содержит частицы монокарбида вольфрама, промежуточные фазы (структура Лавеса Ре\УзС), конечные фазы распада (сверхструктуры РезАУзС и Fe6W6C) и дисперсные включения карбида ТлС - распределенные в железной матрице со структурой мартенсита, модифицированной переходными металлами (V, Сг, Мп, N1). Модель базируется на экспериментальных результатах рентгеноструктур-ного исследования особенностей образования карбидных фаз в ходе кристаллизации расплава систем «Ре-\У-С» и «Fe-W-C-Ti» после наплавки (с использованием современных методов исследования микро- и макроструктуры) и модельных расчётах характеристик электронной структуры, физических свойств и механических характеристик карбидных фаз и композиционного покрытия в целом.

4. Проведено моделирование кристаллических и электронных структур карбидных систем, формирующих металломатричное композиционное £(Реу\¥хС)-Ре-покрытие и выполнены оценки характеристик электронного состояния и расчёты величин энергии химической связи, термоЭДС, микротвёрдости и относительной износостойкости в изученных карбидных системах, что позволило установить новые корреляционые зависимости: с уменьшением параметра кристаллической решётки и абсолютной термоЭДС карбидных фаз увеличивается энергия химической связи, что приводит к возрастанию их микротвёрдости и в итоге - к увеличению износостойкости композиционного материала.

5. В ходе проведённых экспериментальных исследований установлено, что изменение соотношения между содержанием гексагонального монокарбида вольфрама и стали 5ХНМ в двухкомпонентной системе приводит к разной кинетике растворения гексагонального монокарбида вольфрама WC в расплаве и образования сложных карбидов и мартенсита при кристаллизации расплава после импульсной плазменной обработки с высокой плотностью мощности (300 МВт/м2).

6. Экспериментально установлено, что карбид вольфрама, имеющий гексагональную структуру, частично трансформируется в двойной карбид

Ре\^зС, который, в условиях дефицита углерода, переходит в структуры типа г11-Рез\¥зС и г|2-Реб\\/бС, образующие собой эвтектику. Характерная для металломатричного композиционного покрытия эвтектика, представляет собой сочетание двойных карбидов в виде пластинчатых или хлопьевидных включений двойного карбида Ре3\¥зС и игольчатых упорядоченных ансамблей Реб\^6С, которые улучшают смачиваемость и растворение карбидных зерен вольфрама. Распределение зёрен карбида вольфрама с эв-тектиками в железной (дисперсноупрочнённой карбидом титана и модифицированной переходными металлами) матрице со структурой мартенсита можно трактовать как получение структурированного композиционного материала, в котором сумма упрочняющих фаз составляет величину порядка 60. 68 объёмн. %, что обеспечивает высокие значения твёрдости и износостойкости.

7. Разработан научно-обоснованный подход к формированию заданной структуры и свойств наплавленного металла системы БеЛТ^С-Тл с повышенной износостойкостью и предложены составы новых композиций для наплавки на основе металломатричного Х(Реу^хС)-Ре-Т1 композита на стальную поверхность. Промышленные испытания и внедрение разработанных составов ММК осуществлены для нанесения функциональных покрытий и восстановления методом наплавки износостойких ММК на поверхности деталей и технологической оснастки, что позволило получить технический эффект в виде повышения средней стойкости в 1.4-2,1 раза.

Результаты выполненных исследований нашли апробирование и практическое применение на предприятии ОАО «РОСТВЕРТОЛ».

1. Алхимов А.П. Метод «холодного» газодинамического напыления / А.П. Алхимов, В.Ф. Косарев, А.Н. Папырин // ДАН СССР. 1990. -Т.315, № 5. - С. 1062- 1065.

2. Блатт Ф.Дж. Термоэлектродвижущая сила металлов./ Ф.Дж. Блатт, П.А. Шредер, К.Л. Фойлз // Перевод с англ. Под ред. Д.К. Белащенко. М.: Металлургия, 1980. - 248 с.

3. Бровер Г.И. Особенности строения и свойств инструментальных сталей после высококонцентрированного нагрева и отпуска / Г.И. Бровер, В.Н. Варавка, А.П. Русин // Физика и химия обработки материалов. 1988.-№5.-С. 107-113.

4. Бохонов Б.Б. Структурно-морфологические характеристики твердофазных химических реакций, протекающих через образование промежуточных продуктов / Б.Б. Бохонов. Автореф. дисс. докт. хим. наук.-Новосибирск, 2005. - 46 с.

5. Варавка В.Н. Динамика неравновесных субструктурных процессов в металлах / В.Н. Варавка. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2007. -144 с.

6. Вахней А.Г. Теоретическое и экспериментальное исследования электронной структуры и рентгеновских эмиссионных спектров БезС / А.Г. Вахней, В.Н. Антонов, А.Н. Яресько // Металлофизика и новейшие технологии. 1996. - Т. 18, № 12. - С. 21 - 25.

7. Винокуров В.Н. Исследование относительной износостойкости материалов, применяемых для изготовления самозатачивающихся почворе-жущих деталей / В.Н Винокуров // Усовершенствование почвообрабатывающих машин. Сер. 11. М.: ЦНИИТМАШ, 1962. - С. 43 - 48.

8. Гольдшмидт Х.Т. Сплавы внедрения / Х.Т. Гольдшмидт. М.: Мир, 1971. - 424 с. Гуляев А.П. Журнал технической физики - 1950. - Т. 20. - С. 66-78.

9. Гуреев Д.М. Фазовый состав быстрорежущих сталей при быстрой кристаллизации лазерного расплава / Д.М. Гуреев // ФиХОМ. 1994. - № 6.-С. 126-138.

10. Гуреев Д.М. Структурообразование при лазерно-ультразвуковом расплавлении поверхности быстрорежущих сталей / Д.М. Гуреев // Фи-ХОМ. 1998. -№ 2. - С. 41 - 44.

11. Журда А.П. Новые композиционные сплавы и результаты исследований их свойств / А.П. Журда, А.И. Белый // Теоретические и технологические основы наплавки. Наплавленный металл. Киев. - ИЭС им. Е.О Патона АН УССР, 1977.-С. 151 -157.

12. Илясов A.B. Особенности фазообразования при кристаллизации расплава системы Fe-W-C после осаждения в потоках плазмы / A.B. Илясов, A.A. Рыжкин, В.В. Илясов // Физика и химия обработки материалов.-2007,-№ 4.- С. 21-24.

13. Илясов A.B. Влияние состава композитов системы «Fe-W-C» на интенсивность абразивного износа / A.B. Илясов, A.A. Рыжкин, В.В Илясов // Труды междунар. научно-техн. конф. «Актуальные проблемы трибологии», 6-8 июня,- Самара, 2007.- С. 369-370.

14. Илясов A.B. Особенности электронной структуры карбидных систем

15. Илясов В.В. Физико-химические основы создания новых твердых исверхтвердых инструментальных материалов: Дисс. д-ра техн. наук: 05.02.01, 05.02.04. Ростов-на-Дону, 2000. - 348 с.

16. Илясов В.В. Структурные и электронные свойства широкозонных полупроводников AIN, BN и их твёрдых растворов BxAlixN / В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров // ЖСХ. 2005. - Т. 46, № 5. -С. 822 - 829.

17. Илясов В.В. Электронная энергетическая структура и рентгеновские спектры широкозонных кристаллов AIN, BN и их твёрдых растворов BxAli.xN / В.В. Илясов, Т.П. Жданова, И.Я. Никифоров // ФТТ. 2005.Т. 47, № 9.- С. 1559-1566.

18. Илясов B.B. Электронная структура и природа химической связи нитрида бора в сфалеритной модификации / В.В. Илясов, Н.Ю. Сафонцева, И.Я. Никифоров // ФТТ. 1994. Т. 2, № 2. - С. 451 - 459.

19. Илясов Ю.В. Влияние состава твёрдых сплавов на износ при резании металлов: Дисс. канд. техн. наук: 05.03.01, 05.02.04. Ростов-на-Дону, 2005. - 130 с.

20. КанР. Физическое металловедение/Р. Канн. Вып. 2. -М.: Мир, 1968492 с.

21. Каролик A.C. Расчет электронных свойств парамагнитных Cu-Ni сплавов методом ППВ в приближении виртуального кристалла / A.C. Каролик, В.М. Голуб // Физика металлов и металловедение. 1997.- Т.83, Вып. 5. - С. 5-13.

22. Кауфман М.С. Наплавочные материалы, обеспечивающие износостойкость деталей отбойно-центробежных дробилок / М.С. Кауфман // Опыт применения наплавки в народном хозяйстве. Ч.1.- М.: ГОСНИТИ, 1962.- С. 74-79.

23. Киффер Р. Твёрдые сплавы / Р. Киффер, П. Шварцкопф. М.: Метал-лургиздат, 1957. - 664 с.

24. Козырев С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации. 2-е изд. / С.П. Козырев // М.: Машиностроение, 1971,- 240 с.

25. Колесов В.Г. Износостойкость наплавочных сплавов при работе в абразивной среде / В.Г. Колесов // Сварочное пр-во. 1960. - № 11.- С. 20 -25.

26. Королев Н.В. Влияние температуры нагрева на износостойкость наплавочных сплавов в условиях ударно-абразивного воздействия / Н.В. Королев, А.И. Мельников // Сварочное пр-во. 1978. - № 6. - С. 30 - 33.

27. Кортелев Г.А. Повышение стойкости ножей бульдозеров и зубьев экскаваторов наплавкой порошковой лентой ПЛ-УЗОХЗОГЗТЮ / Г.А. Кортелев, М.Р. Николаенко, A.B. Черепахин и др. // Сварочное пр-во. -1974.-№ 6.-С. 47-48.

28. Костецкий Б.И. Основные вопросы теории трения и изнашивания деталей машин / Б.И. Костецкий. Киев: Машгиз, 1955. - 52 с.

29. Крагельский И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский.-М.: Машиностроение, 1968. 479 с.

30. Крагельский И.В. Основы расчётов на трение и износ / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов. -М.: Машиностроение, 1977. -526 с.

31. Кристиан Д. Теория превращения в металлах и сплавах. 4.1 / Д. Кристиан.- М.: Мир. 1978. - 582 с.

32. Кудинов В.В. Нанесение покрытий напылением / В.В. Кудинов, Г.В. Бобров. М.: Металлургия, 1992. - 432 с.

33. Кудинов В.В. Нанесение покрытий плазмой / В.В. Кудинов, П.Ю. Пек-шев, В.Е. Белащенко и др.- М.: Наука, 1990- 408с.

34. Кузьменко О.Г. Электрошлаковая наплавка крупногабаритных молотовых и прессовых штампов / О.Г. Кузьменко // Сварщик. 2004. - № 1. -С. 14-19.

35. Курлов A.C. Фазовые равновесия в системе W С и карбиды вольфрама / A.C. Курлов, А.И.Гусев // Успехи химии.- 2006. - 75, № 7. - С. 687 - 708.

36. Курдюмов Г.В. Превращения в железе и стали / Г.В. Курдюмов, JIM. Утевский, Р.И. Энтин. М., «Наука», 1977. - 236 с.

37. Кудряков О.В. Феноменология мартенситного превращения и структуры стали / О.В. Кудряков, В.Н. Варавка. Ростов н/Д: Издательский центр1. ДГТУ, 2004.-200 с.

38. Лейначук Е.И. Абразивный износ наплавленного металла типа XI0В14 / Е.И. Лейначук // Автоматическая сварка. 1977. - № 2. - С. 45 - 49.

39. Лейначук Е.И. Износостойкая механизированная наплавка рабочих колес землесосов / Е.И. Лейначук, В.М. Мозок, С.И. Мироненко // Автоматическая сварка. 1967. - № 3. - С. 52 - 56.

40. Лейначук Е.И. Влияние титана на стойкость наплавленного металла против образования кристаллизационных трещин / Е.И. Лейначук, В.В. Подгаещсий, Г.И. Парфесса // Автоматическая сварка. 1974. - № 7. -С. 21-25.

41. Лейначук Е.И. Влияние хрома на стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин / Е.И. Лейначук, В.В. Подгаец-кий, Г.И. Парфесса // Автоматическая сварка. 1978. - № 1. - С. 20 -23.

42. Лейначук Е.И. Влияние марганца на стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин / Е.И. Лейначук, В.В. Подгаец-кий, Г.И. Парфесса // Автоматическая сварка. 1977. - № 12. - С. 4 - 7.

43. Лейначук Е.И. Влияние молибдена и вольфрама на стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин при сварке/ Е.И. Лейначук, В.В. Подгаецкий, Г.И. Парфесса // Автоматическая сварка. -1973.-№11.-С. 9-14.

44. Лейначук Е.И. Электродуговая наплавка деталей при абразивном и гидроабразивном износе / Е.И. Лейначук. Киев: Наук. Думка. - 1985. - 160 с.

45. Лившиц Л.Г. Металловедение для сварщиков / Л.Г. Лившиц. М.: Машиностроение. - 1979. - 253 с. '

46. Лившиц Л.Г. Основы легирования наплавленного металла / Л.Г. Лившиц, Н.А. Гринберг, Э.Г. Куркумелли. М.: Машиностроение. - 1968. -186 с.

47. Любарский И.М. Металлофизика трения / И.М. Любарский, Л.С. Па-латник. — М.: Металлургия. 1976. — 176 с.

48. Ляховая И.В. Влияние скорости поперечных колебаний электрода на производительность широкослойной наплавки / И.В. Ляховая, Д.М. Кушнерев // Автоматическая сварка. 1972. - № 5. - С. 62 - 63.

49. Макаренко Г.Н. Плазмохимический синтез тугоплавких карбидов / Г.Н. Макаренко, Т.Н. Михлер // Сб.тр. Карбиды и сплавы на их основе.-К.: Наукова думка, 1976. С. 5 - 9.

50. Максимович Г.Г. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушение материалов с покрытиями / Г.Г. Максимович, В.Ф. Шатинский, В.И Копылов.- Киев: Наукова думка, 1983.- 264с.

51. Миронова Т.П. Особенности износостойкой наплавки стальных изделий с использованием энергии пучка релятивистских электронов. Дисс.канд. техн. наук. 1996. - 150 с.

52. Медведева Н.И. Влияние металлических и углеродных вакансий на зонную структуру гексагонального WC / Н.И. Медведева, A.JI. Ивановский//ФТТ.-2001. Т. 43, №3. - С. 452-455.

53. Мойсов Л.П. Оценка защитных и формирующих свойств шлаковой фазы порошковой проволоки / Л.П. Мойсов // Сварочное производство. -1992.-№ 7.-С. 25-27.

54. Мойсов Л.П. Порошковая проволока сварочный материала XXI века / Л.П. Мойсов // Монтажные и специальные работы в строительстве. — 2002. -№9.-С. 7-10.

55. Павлов И.В. К вопросу о механизме образования переходного слоя в зоне сплавления разнородных сталей / И.В. Павлов, Д.П. Антонец, Ю.Н. Готальский // Автоматическая сварка. 1980. - № 7. - С. 5 - 7.

56. Патон Б.Е. Новые электрошлаковые технологии и материалы / Б.Е. Па-тон, Л.Б. Медовар // Автоматическая сварка. 2003. -№ 10 - 11.-С. 188-193.

57. Переплетчиков Е.Ф. Плазменная наплавка деталей металлургического оборудования / Е.Ф. Переплетчиков // Сварщик. 2004. - № 1. - С. 10 — 11.

58. Переплетчиков Е.Ф. Плазменно-порошковая наплавка износо- и кор-розионностойких сплавов в арматуростроении / Е.Ф. Переплетчиков // Автоматическая сварка. 2004. - №10. - С. 37 - 43.

59. Походня И.К. Прогрессивные способы наплавки деталей износостойкими сплавами / И.К. Походня. -М.: ВИНИТИ. 1959. - 91 с.

60. Пряхин A.B. Износостойкая наплавка деталей прессового и прокатного оборудования на предприятиях цветной металлургии / A.B. Пряхин, JI.H. Бармин // Наплавка. Опыт и эффективность применения. Сб. на-уч.тр. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона. - 1985. - С. 23-26.

61. Рентгеновские спектры и электронная структура твердых растворов на основе ЗС SiC и BN / B.B. Илясов, Т.П. Жданова, A.B. Илясов и др.// Журнал структурной химии.- 2001. Т. 42, № 1. - С. 120 -131.

62. Рыжкин A.A. Синергетика изнашивания инструментальных режущих материалов (трибоэлектрический аспект) / A.A. Рыжкин.- Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2004. 323 с.

63. Рыжкин A.A. О связи между износостойкостью и физическими свойствами инструментальных материалов / A.A. Рыжкин, В.В. Илясов // Вестник машиностроения. 2000. - № 12. - С. 32 - 40.

64. Рыжкин A.A. Оценка абразивного износа инструментальных материалов. / A.A. Рыжкин, В.В. Илясов, Ю.В. Илясов // Вестник ДГТУ. Сер. Трение и износ. Ростов н/Д. - 2000. - С. 13 - 22.

65. Рыжкин A.A. Один из подходов к снижению уровня относительного износа лезвийного режущего инструмента на стадии проектирования / A.A. Рыжкин, В.В. Илясов, Ю.В. Илясов // Вестник ДГТУ. Сер. Трение и износ.- Ростов н/Д. 2001. - Вып.З. - С. 147 - 154.

66. Рыжкин A.A. Фазовый состав металломатричных композитов системы «Fe-W-C», формируемых плазменным осаждением / A.A. Рыжкин, A.B. Илясов // Вестник ДГТУ. 2007. - 7, № 2. - С. 169 - 176.

67. Рыжкин A.A. Трибоэлектрические явления и износ инструментальных материалов / A.A. Рыжкин // Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем: Сб. науч. тр.- Ростов-н/Д, 1998,- С. 9-51.

68. Рябцев И.А. Механизированная электродуговая наплавка деталей металлургического оборудования / И.А. Рябцев, И.А. Кондратьев. Киев: Экотехнология. - 1999. - 62 с.

69. Салманов М.Н. Новый высокованадиевый наплавочный материал для штампов горячего деформирования и пресс-форм / М.Н. Салманов, В.Н. Шабалин, Н.С. Салманов // Сварочное производство. 2001. - № 10.-С. 22-25.

70. Самсонов Н.Г. Температурный режим при электрошлаковой наплавке порошковой проволокой / Н.Г. Самсонов, Н.В. Королёв, JI.H. Бармин // Автоматическая сварка. 1981. - № 1. - С. 34 - 38.

71. Самсонов Г.В. Тугоплавкие соединения / Г.В. Самсонов. М.: Метал-лургиздат, 1976. - 560 с.

72. Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие в 2-х т. Под ред. H.H. Потапова. М.: Машиностроение. - 1989. - Т. 2. -Сварочные проволоки и электроды. — 1993. - 763 с.

73. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. -М.: Машиностроение. 1987. 192 с.

74. Силуянов В.П. Прогрессивные способы восстановления деталей машин / В.П. Силуянов, В.А. Надольский, П.И. Лужков. Минск: Урожай. - 1988. - 120 с.

75. Соколов Г.Н. Наплавка износостойких сплавов на прессовые штампы и инструмент для горячего деформирования сталей / Г.Н. Соколов, В.И. Лысак. Волгоград, ВолгГТУ, 2005. - 284 е.

76. Соколов Г.Н. Новые термостойкие композиционные материалы для наплавки на прессовый инструмент / Г.Н. Соколов // Вопросы материаловедения. 2004. - № 4. - С. 51 - 59.

77. Соколов Г.Н. Влияние соотношения хрома, молибдена и углерода на структуру и свойства наплавленного металла системы Fe-Cr-Mo-C / Г.Н. Соколов // Сварочное производство. 2000. -№11. — С. 3 — 5.

78. Соколов Г.Н. Свойство наплавленного металла Fe-Cr-Mo-C для наплавки инструментов для деформирования сталей / Г.Н. Соколов // Автоматическая сварка. 1996. - № 6. - С. 53 - 54.

79. Соколов Г.Н. Свойство наплавленного металла, используемого для упрочнения металлургического инструмента / Г.Н. Соколов // Автоматическая сварка. 2004. - № 10. - С. 62 - 64.

80. Соколов Г.Н. Композиционный порошковый электрод / Г.Н. Соколов, А.Ю. Вариводский // Патент РФ № 2152860, МКИ3 В23К 35/38. Бюллетень № 20. - 2000.

81. Соколов Г.Н. Технология ЭШН оправок трубопрокатного агрегата / Г.Н. Соколов, И.В. Зорин, С.Н. Цурихин // Сварщик. 2004. - № 1. - С. 15.

82. Соколов Г.Н. Особенности процесса ЭШН композиционным стержнем в малогабаритном секционном кристаллизаторе / Г.Н. Соколов, И.В. Зорин, С.Н. Цурихин // Автоматическая сварка. 2004. - № 10. - С. 2630.

83. Соколов Г.Н. Ремонтная наплавка малогабаритных торцов деталей сборочной и сварочной оснастки / Г.Н. Соколов, В.И. Лысак, И.В. Зорин, С.Н. Цурихин // Сборка в машиностроении, приборостроении. -2003.-№ 7.-С. 30-32.

84. Соколов Г.Н. Порошковая проволока для наплавки / Г.Н. Соколов, С.Н. Цурихин, В.И. Лысак, И.В. Зорин // Патент РФ № 2254219, МПК7 В23 К35/368. Бюллетень № 17. - 2005.

85. Соколов Г.Н. Способ изготовления порошковой проволоки для сварки и наплавки / Г.Н. Соколов, Б.В. Маркин, Н.Ю. Тарасова // A.C. № 1722756, МКИ3 В23К 35/40. Бюллетень № 12. - 1992.

86. Соколов Г.Н. Электрошлаковая наплавка в секционном кристаллизаторе оправок трубопрошивного стана / Г.Н. Соколов, А.Н. Михеев, A.A. Павлов // Сварочное производство. 2002. - № 6. - С. 31 - 34.

87. Соколов Г.Н. Порошковая проволока для наплавки / Г.Н. Соколов, C.B. Товкес // A.C. № 1389147, МКИ3 В23К 35/36. Бюллетень. -2002.-№24.-С. 412.

88. Соколов Г.Н. Влияние структуры и типа наплавленного металла на износостойкость кулачков трубообточных станков / Г.Н. Соколов, A.A. Филюшин // Автоматическая сварка. 1988. - № 8. - С. 47 - 49.

89. Счастливцев В.М. Структурные особенности мартенсита в конструкционных сталях / В.М. Счастливцев // Физика металлов и металловедение. 1972.- Т. 33, № 2.- С. 326-334.

90. Степанов Б.В. Высокопроизводительные методы наплавки / Б.В. Степанов. -М.: Машиностроение. 1977. - 74 с.

91. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / Под ред Б.Е. Патона. М.: Машиностроение. - 1974. - 768 с.

92. Торопов М.И. Износ проблема общая / М.И. Торопов // Технология машиностроения.- 2004. - № 6. - С. 45-53.

93. Трефилов В.И. Физические основы прочности тугоплавких металлов /

94. B.И. Трефилов, Ю.В. Мильман, С.А. Фирстов. Киев: Наукова думка, 1975.-316 с.

95. Ткачёв В.Н. Износ и повышение долговечности деталей сельскохозяйственных машин /В.Н. Ткачёв-М.: Машиностроение, 1971. 264 с.

96. Ульяницкий В.Ю. Структура и трибологические свойства износо-стойкоих детонационных покрытий / В.Ю. Ульяницкий, A.A. Штерцер,

97. C.Б. Злобин // Физическая мезомеханика. 2006.- Т. 9, № 4. - С. 87 - 92.

98. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов / М. Хансен, К. Андерко. -М.: Металлургиздат, 1962. 1488 с.

99. Хасуи А. Наплавка и напыление / А. Хасуи, О. Моргаки.- М.: Машиностроение, 1985,- 240с.

100. Хрущов М.М. Закономерности абразивного изнашивания / М.М. Хрущов //Износостойкость. -М.: Наука, 1975. С. 5 - 28.

101. Хрущов М.М. Износостойкость и структура твердых наплавок / М.М. Хрущов. -М.: Машиностроение, 1971. 96 с.

102. Хрущов М.М. Исследование изнашивания металлов / М.М. Хрущов, М.А. Бабичев. М.: Изд-во АН СССР, 1960. - 351 с.132

103. Шеенко И.Н. Современные наплавочные материалы / И.Н. Шеенко, В.Д. Орешкин, Ю.Д. Репкин. Киев: Наук.думка, 1970. -238 с.

104. Электронная энергетическая структура широкозонных полупроводниковых кристаллов AlxSiixC/ B.B. Илясов, Т.П. Жданова, A.B. Илясов и др.//Журнал структурной химии.- 2005. Т.46, № 5.- С.830-834.

105. Cohen M.L. Calculation of bulk moduli of diamond and zinc-blende solids.//Phys.Rev. B,-1993 32,-12,-p.7988-7991.

106. Fridel J. The Physics of Metals I./ J. Fridel, edited by J.M.Ziman (Cambridge University Press, Cambridge, 1969).

107. High technology welding filler metals for the aerospace industry. USA: Houston, Texas. Universal Wire Works Inc. - 1996. - 22 p.

108. Holleck H. Ternäre Carbidsysteme mit Mangan, Eisen, Kobalt und Nikel und deren Bedeutung fur verschleißfeste Werkstoffe / H. Holleck // Metall.- 1985.-39, 7.-P. 634-645.

109. Hubert D. Development and optimization of iron chromium - boron -carbon alloys for metal-arc welding of hardfacings with flux-cored electrodes / D. Hubert, K. Granat, Z. Li, E Lugscheider // Schweissen und scheiden. - 1989. - № 12. - P. 212 - 215.

110. Hugosson H.W. The connection between the electronic structure and the properties of binderless tungsten carbides / H.W. Hugosson, H. Engqist // Int. J. Refractory Metals Hard Materials. 2003. - Vol. 21. - P. 55 - 61.

111. Ilyasov V. Prospects of computer modelling for a level of wear resistance of PM hard materials on the basis WC-Fe-Ni / V. Ilyasov, A. Ryzhlcin, Yu. Ilyasov // Powder Metallurgy Progress. 2002.- Vol.2, No.l.- P.44-53.

112. Mott N.F. The Resistance and Thermoelectric Properties of the Tansiti on Metals / N.F. Mott // Proc. Roy. Soc. 1936. A156. - P. 368 - 382.

113. Pollock A. Tables ASTM / A. Pollock // Metall. Trans. 1970. - Vol. 1. -P.767.

114. Solid state properties cubic SiC and based solid solutions / V. Rubanov, A. Ilyasov, V. Ilyasov // European conference on «PM Hard Materials». PM2001 Congress: Proceeding.- Nice . 2001. - P. 183 - 186.

115. Sahraoui T. Ab initio calculations and experimental studies of site substitution of ternary elements in WC / T. Sahraoui, A. Kellou, H.I. Faraoun // Mater. Sei. Engineering B. 2004. - Vol. 107. - P. 1 - 7.

116. Theisen W. Herstellung verschleißbeständiger Metallmatrix-Verbunde auf Fe-Basis / W. Theisen // Mat.- wiss. u. Werkst offtech. 2005. - Vol. 36, No.8. - s. 360 - 364.

117. Timoshevskii A.N. Electronic Structure and Nature of Hyperfine Interactions in Carbon and Nitrogen Austenites / A.N. Timoshevskii, V.A. Timoshevskii and B.Z.Yanchitsky // Materials Science Forum. 2001. - Vol. 373.-P. 713-716.

118. Vierrege G. Zerspanung der Eisenwerkstoffe / G. Vierrege . Verlag Stahleisen. - 2. - Auflage. - Düsseldorf, 1970. - s. 81 - 83.

119. Wear resistance and physical properties of PM SiC-Al composites / V. Ilyasov, V. Rubanov, A. Ilyasov et al. // Proceeding of the Int.conf. DFPM 2002, 15-18 Sept.- Stara Lesna, Slovac.- 2002.- P. 201-202.

120. Zhukov V.P. Electronic Structure of Refractory Carbides and Nitrides / V.P. Zhukov, V.A. Gubanov // J. Phys. Chem. Sol. 1987. - Vol. 48. - P. 187- 195.