автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Изменение фазово-структурного состава и водородопроницаемости систем металл-покрытие при термообработке в атмосфере водорода

р г о од

1 1 и АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

, ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИИ ІНСТИТУТ ім. Г. В. КАРПЕНКА

- ДПР

На правах рукопису

НАГОВСЬКА Володимира Олександрівна

ЗМІНА ФАЗОВО-СТРУКТУРНОГО СТАНУ ТА ВОДНЕВОЇ ПРОНИКЛИВОСТІ СИСТЕМ МЕТАЛ—ПОКРИТТЯ ПРИ ТЕРМООБРОБЦІ В АТМОСФЕРІ ВОДНЮ

Спеціальність 05.02.01 — Матеріалознавство в машинобудуванні (промисловість)

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Львів — 1994

• Робота виконана в Фізико-механічному інституті ім. Г.В.Карпекка АН України.

' І '

Науковий керівник: член-кореспондент АН України,

. доктор технічних наук, професор

' ‘ ' ПОХЫУРСЫЩ Василь Іванович

Науковий консультант: доктор технічних наук . ■ - ФЕДОРОВ Валерій Васильович

. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

■ ■ . ШАПОВАЛОВ Володимир Іванович .

. ' кандидат фізико-математичних наук

• ' . старший науковий співробітник

ПАВЛИНА Василь Степанович

Провідна установа: Державний університет "Львівська

• політехніка" .

Захист дисертації відбудеться *С^>И ЗмЛ_ 1994 р

о “/0°°годині на засіданні спеціалізованої ^ади Д Ol6.4Z.OI при Фізико-механічноцу інституті ім. Г.В.Карпекка АН України (290601, Дьвів, МСП, вул. Наукова, б).

З дисертаціео можна ознайомитися б бібліотеці бізико-механічного інституту ім. Г.б.Карпе/:ка АН України.

’ Автореферат розісланий ^ЮТПО'РО 1994 р.

Учений секретар НИКИ40РЧИН

спеціалізованої ради . & ‘''^^^тригорій Миколайович

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. В сучасній,техніці конструкційні . матеріали часто експлуатуються в екстремальних умовах впливу температури, енергетичних полів та агресивного газового се-родовища, що містить водень. Слід відзначити, що раніше водень розглядався як шкідлива домішка втілення, яка приводить до водневого окрихчення металів, иднак, проведені в останні роки дослідження дозволили переглянути існуючі уявлення про роль водню; Було встановлено, що при малих концентраціях його мояша застосовувати як позитивно впливаючий легуючий елемент, що дозволяв керувати фізико-механічними властивостями металів. В цьому напрямку слід відзначити роботи по впливу водню на поліморфні (В.І.Шаповалов) та гідридні (В.О.Гольцов, Б.О.Колачов) перетворення, а також дослідження дифузійних процесів в системі Ме - Н (роботи ШІ ім.Г.В.Кар-пенка АН України), які дозволили виявити ефекти прискорення самодифузії, атомного впорядкування та дифузії домішкових, атомів в метала:?. Однак особливості процесів взазмодифузії

і, особливо, реактивної дифузії в системах метал-покриття з цівї точки зору вивчені недостатньо. Проведення подібних досліджень являються актуальним при виборі матеріалів для обладнання космічної техніки та. атомної енергетики, розробці нових технологічних процесів дифузійної зварки та покращення адгезії і міцнісних характеристик захисних покрить.

Дисертаційна робота направлена на виконання постанови Президії АН СРСР і Колегії МЧМ СРСР від 20.02.1986 р. № 470/122 (завдання 9.1 "Дослідження фізики поверхневих явищ і методів впливу на стан поверхні з метою направленої зміни властивостей металевих матеріалів") та спільного рішення Президії АН України та Мінсередмзшу СРСР від 05.01.1988 р.

№ С-4/32 (завдання ЗІ "Розробити способи і створити матеріали, які забезпечують непроникність газу при підвішених тисках і температурах"). _ .

' Мета роботи - встановлення закономірностей вллмву водню на процеси реактивної дифузії в системах метал-покриття і . розробка методів керування їх адгезіею та водневою проникливістю. Досягнення вказаної мети передбачало вирішення наступ-

' них завдань:

. І. Розробка методичних підходів для вивчення фі'зико-ме-ханічних властивостей захисних покрить в атмосфері водно.

2. Вивчення кінетики взаєморіфузії в наводнених металах.

3. Дослідження особливостей реактивної дифузії та кінетики оаезвуглечувакня при наводненні систем метал-покриття.

' '4. Вивчення впливу термічної'обробки в атмосфері водно

на водневу проникливість металів- з захисними покриттями.

5. Розробка рекомендацій по водневій технології термічної обробки систем метал-покриття для підвищення їх стійкос-. ті до дії водно та зниження-водневої проникливості.

• 6. Розробка рекомендацій по водневій технології покрашення адгезії захисних покрить на металах.

. Наукова новизна роботи. Вперше встановлено, що застосування газоподібного водно в процесі дифузійної зварки двох металів заліза та нікелю майже-на порядок збільшує коефіцієнти взасмодифузії, зменшупчи енергію активації процесу в З рази. Проведено термодинамічний розрахунок ймовірності протікання всіх можливих реакцій при наводненні систем Fe * No-В та У8 ТІС і отримано його експериментальне підтвердження у випадку утворення летких гідридів (BHg, BjjHg) і обезвуглечу-вання в присутності розчинених атомів Н. Показано, що наявність втіленого воднй прискорив процеси реактивної дифузії в дифузійних покриттях на основі Тс ,J}£ та системи МІ-&. . нанесених на сталі У8 та І2ХІ8НІ0Т, шо проявляється в розпаді інтерметалідів ТУ Ffz , Fe3/lPi& t/i3B і утворенні гідридних ( Ті Hz, Bz И і ) та карбідних (Є - F?3C , Fe^f^Cx ) фаз. Встановлено, що термічна обробка у водні плазмових покрить на основі ТІ, Си та системи JfSSc Fe , нанесених на сталь І2ХІВНІ0Т і мідь та .нікель, майже на порядок підвищує їх пластичність і в 2,0-2,5 рази підвищує адгезійну міцність. Показано, що зниження водневої проникливості через досліджувані сталі УВ та І2ХІШІ0Т (до 100 разів) спостерігається у випадку нанесення комплексного електролітичного покриття на основі системи А/І - В • •

Практична цінність. Розроблені :етодологічні підходи до вивчення кінетики реактивної дифузії в наводнених системах _ метал-покриття. Встановлені часові та температурні залежНос- '

ті зміни фазово-структурного сталу захисних дифузійних покрить в процесі їх деградації в вакуумі та атмосфері водно. На основі ефекта прискорення процесів реактивної дифузії в . системах метал-покриття запропоновані рекомендації по їх хіміко-термічній обробці в газоподібному водні, шо дозволило знизити водневу проникливість, підвицити пластичність і покращити адгезійну міцність. Розроблено новий технологічний процес нанесення оксидних плівок з низькою водневою проникливістю. Отримані закономірності та ефекти впроваджені в промисловість з економічним ефектом ПО тис.крб. в рік (за станом на 01.01.1989 р.).

Автор захидаз. Методику дослідження процесів реактивної дифузії, яка базується на вивченні температурних та часових залежностей зміни фазово-структурного стану і водневої проникливості систем метал-покриття. •

Експериментально встановлені закономірності та_ ефекти, зумовлені впливем водню на кінетику фазоутворення в дифузійних та плазмових покриттях. •

Рекомендації по водневій технології хіміко-термічної обробки захисних покрить, шо покращують їх адгезію, пластичність і зменшують водневу проникливість. .

Апробація. Матеріали дисертаційної роботи доповідалися та обговорпщрлися на Ш Всесоюзній нараді "Фізико-хімічні проблеми високотемпературної водневої проникливості металів" (Дніпропетровськ, 1983 р.), ІУ Всесоюзній нараді "Зоднева проникливість металів з захисними покриттями" (Калінінград,•. 1984 р.), ІУ Всесоюзному семінарі 'Водень в металах" (Москва, 1984 р.), ХД конференції молодих вчених ФМ1 ім.Г.В.Кар-пенка АН України (Львів, 1985 р.), І Українській республіканській конференції "Газофазне отримання нових функціональних матеріалів і плівок" (Ужгород, 1989 р.), У Республіканській конференції "Корозія металів під навантаженням і методи захисту" (Львів, 1989 р.),- УІ Всесоюзній школі по проблемам атомноводневої енергетики і технології (Сверд- , ловськ, 1989 р.) і знайшли своз відображення в 15 публікаціях. ' ’ ' . . * •

Структура і об"зм роботи. Дисертація складається .з'

■ вступу, чотирьох розділів, основних висновків і додатку. Роботи містить /Э^стор. машинописного тексту, включамчи 3*3 рисунки, //у таблиць і перелік літератури із /6® назв.

• - \

• ЗМІСТ ЮБОТИ

В першому розділі приведений літературній огляд по впливу стану поверхні і захисних покрить на водневу проникливість , конструкційних матеріалів. Проаналізовані особливості протікання дифузійних процесів в-наводнених металах і розглянуті ' молитві механізми прискорення самодифузії та атомного впорядкування в системі Ма - Н. Зроблений огляд основних способів нанесення дифузійних та плазмових покрить і ті умови, які

• впливають на формування їх структури і фізико-мзханічних властивостей. Коротко розглянуті існувчі на даний час водневі технології керування властивостями конструкційних матеріалів, на основі чого сформульовані мета та завдання роботи.

У другому розділі описані обладнання та методики вимірювання і обробки результатів, які застосовували для рішення поставлених в роботі завдань. Комплексний характер дослідження особливостей протікання дифузійних процесів в системах метал-покриття досягали вішірованням дифузійних параметрів водно, проведенням рентгеноструктурного, міцумрент- •

• геноспектрального та металографічного аналізів, а такоя ви- ; мі репанням електропровідності, мікротвердості і міцнісних характеристик пробами на згин та відрив покриття від основи.

Водневу проникливість систем изтал-шжриття визначали методом Дайнеса-Беррера на об"ємометрич;іій установці, обладнаній автоматизованим компенсаційним манометром Ыак-Леода. Статистична обробка результатів показала, що точність її вимірювання складає 4/5. Дослідження електропровідності проводили на установці високочастотної широкосмугової резисто-метрії з автоматичним компенсатором змінного струму, що дозволяло проводити неперервний запис зміни електроопору в за-локності від температури та часу проведення експерименте.

При використанні амінного струму зв. сового діапазону частот .(до 25 кГц) на температурних залежностях електроопору феро-N магнетиків в околі точней Кюрі з'являється аномалія (макси- '

мум електроопору), параметри якої е структурно-чутливими характеристиками металу. Визначаючи зміну висота аномалії під дією зовнішніх фізико-хімічних факторів, визначали перероз- . поділ об"ямної долі магнітних фаз по товщині покриття. Термічну обробку досліджуваних систем метал-покриття в вакуумі та водні проводили на розробленій нами установці з використанням як пічного нагріву, так і пропусканням струму силою до 200 А, що забезпечувало швидкість нагріву до 300 град/с при тиску водно в робочій камері до І Шіа. '

• В якості основних методів ідентифікації фаз, що утво-риються а покриттях в результаті термічної обробки застосовували рентгеноструктурний та мікрорентгеноспектральний аналізи. Дифрактограми досліджуваних зразків отримували на апараті ДРОН-2,0 в РєКа випромінюванні при. послідовному зі-шліфовуванні шарів покриття через кокні 5-15 мкм. Періоди ’ гратки визначали по положенням дифракційних максіздумів, а природу фаз, що утворюються, - на основі порівняння-експериментальних даних з табличними значеннями для положень та інтегральних інтенсивностей ліній еталонних зразків згідно картотеки Д£ТМ. Перерозподіл концентрації компонентів в покритті визначали на установці ” Са.теС(Г з точністю до І%, Металографічні дослідження проводили на мікроскопах МИМ-8 та "/\feophot”, а вимірювання мікротвердості на приладі ІМГ-3. .

Міцнісні характеристики зразків з покриттями визначали на установці ИмАіІІ лла-Тоо (20-75). Оцінку сили зчеплення з основою проводили пробами на відрив, створюючи нормальні на--пруження на границі розділу метал-покриття. При цьому використовували клей ВС-ІОТ (й3(У * б,0-6,5 МПа). Шляхом вимірювання кута згину до появи першої тріщина -визначити здатність системи метал-покриття витримувати задану, пластичну деформацію, . . ' • ...

В третьому розділі викладені результати дослідження впливу водню на процеси.взаемодифузії та реактивну дифузію з системах метал-покриття. ’

Особливості протікання взаемодифузії в твердометалевих • системах вивчали на основі дослідження процесу дифузійної зварки металів та розсмоктування захисних покрить. Для цього

А

м/сг 10

Ж:

-17

1173 Ге-АЧ 973

1173 N1 -Ре 913

0,8 \ 0,91000/7/1,0

І І А Мр ЮГ* І тг - їр-голШ

\ 1

/ У . Ю'ш

—і—: —і—! і. ' Ю'п « . ! ' * -

0,8 о,9 то/хкі,в

' Рис.І. Політерми коефіцієнтів дифузії компонентів в.

• системі Ре-МЇ після ізотермічного відпалу

в водні СІ) та вакуумі (2). .

зразки з чистих нікеля та заліза вводили в безпосередній механічний контакт і проводили ізотермічний відпал в вакуумі та водні, після чого мікрорентгенспектральним аналізом визначали концентраційний розподіл взаємопроникання атомів, як функцію віддалі- від границі розділу. Для визначення коефіцієнтів взаемодифузії в цьому випадку використовували рішення

2-го закону Фіка для дифузії в напівобмежений зразок з ну-дьовов початково» концентраціє». Із отриманих результатів слідує (рис.І), 'шо в обох приведених випадках взазмодифузії коефіцієнти дифузії після водневої обробки (90 год. при 973 та ІІ73 К) зростають до. 9,5 разів, при зменшенні енергії активації процесу дифузії в 3 рази.

' Вплив водню на кінетику дифузії при розсмоктуванні захисних покрить вивчали методом електропровідності, досліджуючи зміну висоти максимуму електроопору нікелевих зразків з гальванічним мідним покриттям в процесі ізотермічного відпалу» Встановлено, шо цей парамет при однаковій часовій Фазі відпаду (І год., Т » 873 К) зменшується більш інтенсив-

но у водні порівняно з вакуумом, шо вказує на прискорення . дифузії немагнітних атомів міді в феромагнітний нікель.

Крім розглянутих випадків твердо розчинної дифузії при ■ контакті різнорідних металів можливе утворення інтерметалід-них фаз, зумовлене протіканням реактивної дифузії. Найбільш повно закономірності впливу водна на цей процес можна вивчити при дослідженні зміни фазово-структурного стану систем метал-покриття при термічній обробці в області високих температур. 05"єктом дослідження вибрали титанові і алюмінієві покриття, а також комплексні електролітичні покриття на основі Системи ЛА’ - £ .

Дифузійне насичення сталі У8 титаном проводили контактним методом з порошкової суміші /-е Ті . ЯСгОіі ННцСВ при температурі 1373 К. Отримане покриття (табл.І) складалося з шару карбіду титану з включеннями фази Ті » під яким розташована зона твердого розчину титану в залізі. В результаті вакуумного відпалу (150 год., 1173 К) протікання реактивної дифузії проявляється у розпаді інтерметаліду Ті Рег . При цьому титан, со вивільнився йде на утворення додаткової кількості карбіду титану, за рахунок чого товщина покриття зростає з 18 до 25 мкм. Аналогічні зміни після 150 год. відпалу спостерігаються і у водні. Однак, в цьому випадку частина вивільненого титану утворив з воднем гідридну фазу ТІ• Одночасно суттєво прискорюється дифузія вуглецю з основи в покриття, наслідком чого в утворення карбідної фази € - Ре3С , яка формується в основному на Границі розділу покриття-основа. Зростання часу- відпалу до ' 300 год. приводить до розпаду гідридної фази Гі,Нг » ПРИ цьому кількість Є- Ре3С в наводнених зразках зростає, їло корелрє із спостережуваними в експерименті змінами мікротвердості. У випадку шлікарного алітування сталі У8 вплив водки на реактивну дифузію проявляється в інтенсифікації розпаду інтериеталіду Ре3ЛВ з утворенням виділень фази

та ^ - заліза. Крім того, внаслідок обезвуглечу-вання під впливом водно розпадається карбід Піс-

ля 300 год. відпалу у водні процес реактивної--дифузії завершується, в результаті чого покриття являє собою.лише твердий розчин в залізі. - . •

• ' Таблиця І. Вплив термічної обробки у вакуумі та водні на фазово-структурний стан системи У8 ТІС

Фазовий склад} Вихідне • • ~ — —г — — Відпал у вакуумі! Відпал у водні

Глибина,мм покриття 150 год. 300 год|і50 год. 300 год.

Поверхня ТІС, Ті Рег (сліди) TIC . I TIC ! TIC, j tih2, Ьс-та. р-н І Ті В Fe ТІС, ТІ (слідів ^-тв.р-н Ті в Fe

. 0,009 ТІС, Tt Fez (сліди) TIC TIC 1 TIC, І T1H2 І (сліди), 1 i-FeaC ТІС ТКслід^ €-Fe3C

0,016 с^-ТВ.р-Н ТІ В Fe ТІС- (сліди) . TIC TIC j -ТВ. 1 ■ TIC р-н Ti j (сліди), в F? U-тв.р-н {.71» *Fe і - Fe3C, ТІС . (сліди), ТІ (елі дій ^-тв.р-н ТІ в Fe

0,025 і основа У8 . TIC, O^-TB.p-H Ti В Ft, основа У8 Tic | Fe3 С «<-тв. І (сліди), р-н ТІ J ТІС вРе, j (сліди), основа Wi-тв.р-н У8 { Ті в Fe І основа ! *» 9^-ТВ.р-Н . Ті в Ft Fe3c (сліди), - ТІС (сліди), основа У8

При титануванні стаді І2ХІ8НІ0Т реактивна дифузія прояв-дявться лише у водні, про що свідчить однакова структура покриття у вихідноцу стані та-після вакуумної обробки - шар ін- v терметалідної фази Ті Fez з окремим:' включеннями карбіду ТІС. Основні особливості впливу водно - частковий розпад інтерме-

таліду і поява нових карбідних фаз СггіС6^а Crf Cft формування яких зумовлене прискоренням дифузії хрому з основи та розпадом карбіду ТІС внаслідок обезвуглечування під впливом водню. Після 300 год. водневого відпалу процес реактивної дифузії в досліджуваній системі завершується, в результаті чого покриття складається лгае з твердого розчину титану в залізі.

Шлікерне алітування сталі І2ХІ8НІ0Т приводить до утворення дифузійного шару, який складається з трьох дон. Безпосередньо до основи прилягає зона <4 -твердого розчину Д8 в залізі, над якою розмішений шар з дисперсною структурой, що містить включення ГеЯІ . Зовнішня зона покриття являє собою твердий розчин [\/і та Сґ в сполуці РеД? із слідами інтерметаліда Fs з-Я £ • Після вакуумного відпалу покриття гомогенізується і товщина його зростав з 20 до 40 мкм лри практично незмінному фазовому складі. У випадку водню процес реактивної дифузії проявляється в розпаді інтерметаліда fejg на поверхні і утворенні виділень фаз FeJS та Ft по просування вглиб покриття. Зростання часу відпалу у водні до 300 год. приводить до повного розпаду алюмінієвого покриття на сталі І2ХІ8НІ0Т.

Таким чином встановлено, що карбідні титанові покриття в присутни'Л’і водню с більш стабільні на вуглецевих сталях, що зумовлено, на наш погляд, конкуруючою дією двох факторів. При довготривалому відпалі у водні карбід титану ТІС відновлюється d поверхневих шарах- покриття з одночасним їх обез-вуглечуванням. Однак, вихідна дифузія вуглецю з металу основи компенсує його втрати, внаслідок чого фазово-структуї • ний стан покриття лишається незмінним. Із порівняння даних для алітованих сталей У8 та І2ХІ8НІ0Т випливав, що в покритті на нержавіючій сталі фазово-структурні перетворення відбуваються більш інтенсивно, то, очевидно, в наслідком існування в перехідному шарі системи "сталь У8 —ЯВ " потрійного карбіду Feз-ЯРСх » який служить бар"ером для дифузії алюмінію з покриття в основу. '

При дослідженні впливу водню на структуру та фазовий склад комплексних електролітичних покрить на основі системи МІ-£ а якості мздельного матеріалу основи було вибрана армко-залізо. Після вакуумного відпалу вихідна покриття,

яке складалося з фази Мс3£ » втіленої в нікелеву матрицю, змінює свою структуру, шо проявляється в утворенні включень фаз Ы1гЛ, А1іц£3 та боридів заліза Ре1£ на границі розділу. В результаті водневого відпалу поверхневий шар покриття відновляється до чистого нікелю, а борований ьар за-

Рис.2. Політерми водневої проникливості системи "сталь У8 * А/і-В ". І - вихідна;

2,3 - У8*МІ-£, дрібнодисперсна структура; 4 - У8 * Л/і -В , крупнодисперсна структура з вхідної сторони зразка;

5 - те к покриття з вихідної сторони зразка.

ліза зростав майже в 5 разів, шо узгоджується з даними металографічного та мікрорентгеноспектрального аналізів. З метою підтвердження отриманих результатів був проведений термоди-. намічний розрахунок ймовірності протікання всіх можливих реакцій при наводненні дослідженого покриття.'Обчислення показали, що при взаємодії з воднем можуть утворюватися вищезгадані боридні фази, а також леткі гідриди бору, - ВИ, ВНд і В£Н£. При цьому найбільш термодинамічно вигідним є утворення диборану В^Н^, ао підтверджено експериментально.

Такий, чином, наявність розчиненого водню ініціює та прискорює процеси протікання взаємодифузії та реактивної дифузії в досліджених системах "дифузійне покриття - метал". Можливий механізм знайденого ефекту полягає, на нашу думку, в зміні електронної структури систем Ме - Н, шо проявляється

800 700 500 №, 300°С

' § Ю'7

' .

С> ' •

■ ^ .

Ю'9

1,0 1,2 1,4 1000Пк К

Таблиця 2. Еплив термічної обробки на міцнісні властивості плазшвих покрить •

Сисїєма.иетал-покриття ■ ! {Режим терио-!обробки, К ! І І Сила зчеплення s’ , й1 МПа , 1 І Проба на перегин | град. ^ і

ІВихідн. }зразок I J Г !Вакуум !Водень ! І т ' —і ІВихідн» {зразок Вакуум Г ■ ! Водень !

І2ХІ6Н10Т + ТІ ! 293-»-*-1473, { 50 термо-І циклів ! 1 ! 1,43 І І 1 3,0 Г 6,0 ! ! t j . к=зо° - ітріишна ?в по-Ікритті ! j 1. 115° 2. Л - 70°-трішина в покритті !І.«< » 115° |2.с^=і 115° !3.сСш ІІ5°-тріюина в . [покритті

Си + альсифер { 293-»-І173, І 50 термо-} циклів 1 j . } 3,2 | 3,14 j 6,1 І 1 ! ! ! ! ! ! ю°- !тріщина j в по-!критті = 25° -тріщина в покритті j = 75° -Ітріщина в {покритті . t .

А/і * Си | 293—1173, ! 50 термо-1 циклів ! | 3,68 1 7,56 !Розрив U=30°-| | по тріщина ! І наннР ■ і в по- J | jKpHTTi о<= 35° -тріщина в покритті ' •!І. << * 115° \z.cC = 90°! тріщина в (покритті

в ослабленні металевої складової сил міжатомного зв"язку.

З метою визначення можливостей створення водневих технологій керування фізико-механічними властивостями систем метал-покриття, виходячи із знайденого ефекту прискорення процесів реактивної дифузії, б четвертому розділі приведені результати дослідження водневої проникливості і міцнісних характеристик дифузійних та плазмових покрить. Оскільки фази, що утворюються в перехідному шарі кетал-покриття.відрізняються розчинністю та коефіцієнтом дифузії водню, то виникає можливість, вибраваи відповідний час та температуру ізо-' термічного відпалу, зафіксувати такий фазово-структурний стан, який дозволить максимально змінити потік водню через досліджуваних матеріал. Вимірювання водневої проникливості , систем У8 + ТІ, І2ХІ8НІ0Т+ТІ, І2ХІ8НІ0Т та У8 + Л/і-Д підтвердили це припущення і показали, що термічною обробкою у водні величину його потоку кожна зменшити на 2 порядки. Крім того, встановлено, що знайдений ефект залежить від ступеня дисперсності покриття та місця його розміщення - на вході чи виході досліджуваних зразків (рис.2). Оскільки в якості бар"вру прониканню водна та для зменшення пористості покрить в багатьох випадках застосовують окислювальний відпал, нами розроблено новий методичний підхід.до нанесення оксидних плівок шляхом реалізації неперервності процесу окислення та відновлення у водні, що дозволило знизити водневу проникливість, наприклад, сталі І2ХІ8НІ0Т до ірьох порядків. - '

Вплив водневої обробки на міцнісні характеристики систем метал-покриття розглядали на прикладі плазмових покрить. Показано, що термічною обробкою у водні систем І2Х18НІ0Т ♦ ТІ, Си + альсифер та А/с*Ои можна в два рази підвищити адгезію, змениити пористість і на порядок покращити пластичність, що підтверджено дослідженнями на розтяг та згин після відповідної термообробки в вакуумі та водні Стабл.2).,

• ’ ВИСНОВКИ ■ .

, І. Розроблені методичні підходи до вивчення впливу водню на процеси реактивної дифузії в системах метал-покриття.

2. Вперше показано, по в. присутності розчиненого водою при' скорюзться процес дифузійної зварки металів. При цьом^

коефіцієнти взаемодифузії заліза та нікеля зростають майже на порядок, а енергія активації процесу зменшуються в три рази. .

3. Впераа встановлено, ао розчиненні! водень інтенсифікуй

процеси реактивної дифузії в системах дифузійне покриття

- метал, шо проявляється в зміні їх структури внаслідок розпаду основних інтерметадідних фаз Рє2ТІ , Ре3Л та Л/13£ і утворення в перехідній зоні карбідних ,

Ре3Я£Сх) та гідридних (ТПу фаз.

4. Показано, що термічноя обробкою в атмосфері газоподібного

водню мокна до 100 раз зменшити водневу проникливість систем метал-покриття, причому оптимальний ефект спосте-рігаеться у випадку нанесення комплексних електролітичних покрить на основі системи А/І -В • ■

5. Розроблений- новий методичний підхід до нанесення оксидних плівок на конструкційні матеріали шляхом реалізації неперервного протікання процесу окислення - водневого відновлення, що дозволило знизити водневу проникливість сталі ■І2ХІ8НІ0Т до трьох порядків.

6. Сформульовані та обгрунтовані наукові передумови для створення водневої технології керування адгезією та механічними властивостями плазмових покрить на металах.

7. Результати дослідження кінетики процесів фазоутворення в

системах метал-покриття при наводненні впроваджені в промисловість з річним економічним ефектйм ПО тис.крб. (в цінах і989 р.}. : . .

ПУБЛІКАЦІЇ ПО МАТЕРІАЛАХ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

1. Пархєта Р.Г., Наговська В.О. Изменение структуры диффузионных покрытий при воздействии на них водорода // С зико-химические проблемы высокотемпературной водородопроницае-мости металлов. Тез.докл. Ш Всесовз.совещания. - Днепропетровск, 1983. - С.22-23.

2. Похмурский В.И., Наговская В.А. Исследование влияния во. дорода на структуру титановых покрытий // Водородопрогіи-

цаемость металлов с-зиаатными покрытиями. Тез.докл. ІУ Всесооз.совет. - Калининград, 1984. г С.36-41. . ,

3. Сидорак И.И., Пархєта Р.Г., Наговская В.А. Влияние исходной структуры никель-боридных покрытий типа КЭП на их

термостабильность в атмосфере водорода // Там же. -С. 42-46.

4. Водородопроницаемость и струхтурная стабильность диф$у-зионных покрытий в водороде / В.И.Похмурский, И.И.Сидо-рак, Р.Г.Пархета, В.А.Натовская // Водород в металлах:

Тез.докл. ІУ Всесоюз.совещ. - М.: 1984. - С. 49-50.

5. Наговская В.А. Влияние изотермического отжига в атмосфере водорода на структурную стабильность алитированных покрытий // Матер. ХП конф. мол. ученых йМИ АН Украины.

■ Секция 4Ш. - С.20-25. - Деп. в ВИНИТИ 18.04.1906,

» 2833-В. ■

6. Влияние водорода на структуру и фазовый состав электро-

■ литических кикель-боридных покрытий при повышенных температурах / И.И.Сидорак, Р.Г.Пархета, В.А.Наговская и

. др. // Физико-химическая механика материалов. - 1986. -» 2. - С. 106-109. '

7. Сидорак И.И., Пархета Р.Г., Наговская В.А. Высокотемпературная водородопроницаемость и стабильность титаниро-ванных сталей // Там же. - 1987. - № I. - С. 53-55.

8. Наговська В.О., Сидорак І.Й., Пархета Р.Г. Термодинамічний аналіз газофазных реакцій високотемпературної дисоціації боридних покрить у водні // Коррозия металлов под напряжением и методы зашиты: Тез.докл. У республ.конф.

- Львов, 1969. - С.215-216. >

9. Про вплив водно на коефіцієнти взаємної дифузії в системі залізо-нікедь / В.І.Похцурський, І.й.Сидорак, •

Р.Г.Пархета, В.0.Наговська // Там же, - С.217-218.

10. Анализ высокотемпературного взаимодействия боридных покрытий на железе с водородом / В.И.Нохмурский, И.И.Сидорак, Р.Г.Пархета, В.А.Наговская // Взаимодействие водорода с металлами: Информ. сообщения; - Свердловск, 1989. .

; - С.П6-П7. ■

11. О влиянии водорода на коэффициенты взаимной диффузии в системе железо.-никель / В.И.Похцурский, И.И.Сидорак,' Р.Г.Пархета, В.А.Наговская // Там же. - С.ІІ8-ІІ9.

12. Изменение физико-механических свойств плазменных покры-. тий при термоциклической обработке в газообразном водороде / И.И.Сидорак, В.А.Наговская, О.И.Вёселкова и др.

- Львов, 1992. - 42 с.. - / Препринт АН УССР, йиз.-мех.

ин-т № 185/.

13. Наговська В.О. Характеристика взаємодії нікель-боридних покрить на залізі а воднем // Фізико-хімічна механіка л матеріалів. -/1993. - № 5. - С. 102-104.

14. А.с. № ІЗІ2999 СССР, МКИ с23 с ІІ/ОО. Способ получения окисной пленки / В.И.ПохцурскиЯ, И.И.Сидорак,. Р.Г.Пархе-та, В.А.Наговская. - Зарегистрировано 22.01.1987.

15. А.с. № 4867099 / 067612, МКИ с 23 с 4/00 4/18. Способ последующей обработки покрытий, напыленных плдомовым методом / И.И.Сидорак, В.Н.Ллсников, В.И.Похмурский, В.А.Наговская и др. - Зарегистрировано Г4.0І.І99І.