автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование взаимодействия лазерного излучения с плазменным потоком для повышения прочности покрытий

003485076

На правах рукописи

БАЛАШОВА Светлана Александровна

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПЛАЗМЕННЫМ ПОТОКОМ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ПОКРЫТИЙ

Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ.

05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 С НОЯ ?009

Иваново 2009

003485076

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ковровская государственная технологическая академия им. В.А. Дегтярева»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Чащин Евгений Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Мизонов Вадим Евгеньевич, доктор технических наук, профессор Микипорис Юрий Анатольевич

Ведущая организация:

КБ "Арматура" - филиал ГКНПЦ им. М.В. Хруничева

Защита диссертации состоится 18 декабря 2009 г. в 11— часов в ауд. Б-237 на заседании диссертационного совета Д 212.064.03 при ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина» по адресу: 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЭУ, с авторефератом можно ознакомиться на сайте ИГЭУ www.ispu.ru

Автореферат разослан « 6 » ноября 2009 г.

Ученый секретарь Ллу/

диссертационного совета ^ 7 1^ ^¿^^с-гг-х-а— А. А Шульпин

Общая характеристика работы

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Повышение ресурса техники возможно за счет улучшения эксплуатационных характеристик узлов, содержащих динамически взаимодействующие пары трения, путем поверхностного упрочнения деталей машин. Одним из возможных решений данной задачи является нанесение керамических покрытий, обладающих актуальными для трущихся пар положительными свойствами: высокой износостойкостью, жаропрочностью и коррозионной стойкостью.

Каждый из известных методов нанесения покрытий обладает своими показателями затрат, перечнем используемых для напыления материалов и диапазоном технических показателей покрытий. Гальванические и химические методы обеспечивают с высокой эффективностью только нанесение металлических покрытий. Номенклатура изделий, обрабатываемых способами биметаллизации и вакуумной обработки, обеспечивающими высокую адгезионную прочность покрытий, ограничена массой и габаритами покрываемой поверхности. Кроме того, необходимость вакуумизации объема рабочей камеры вызывает значительное уменьшение производительности обработки. Плазменное напыление практически не имеет ограничений по габаритам напыляемых деталей и отличается высокой производительностью. Однако при напылении керамики, адгезионная прочность сцепления покрытия с основой ограничена. Поэтому метода, удовлетворяющего всем требованиям, предъявляемым к керамическим покрытиям трущихся пар, не существует. В работах А.Ф. Пузрякова и В.В. Кудинова отдается предпочтение разработке гибридных способов нанесения покрытий, объединяющих различные принципы воздействия на материал покрытия.

Повышение адгезионной прочности покрытий при плазменном напылении является актуальной задачей, которую можно решить за счет интен-сифицикации теплового воздействия плазменного потока (ПП) на частицы напыляемого материала путем введения дополнительного источника энергии. Известен способ интенсифицикации теплового воздействия введением электронных пучков с длительностью импульса 10 - 100 не и плотностью мощности 107 - 109 Вт/см2. Однако использование электронно-лучевой обработки невозможно без применения вакуумного оборудования.

Разработанные в последнее время источники лазерного излучения (ЛИ) обеспечивают генерацию импульсов с энергетическими и временными параметрами излучения, достигающими и превышающими приведенные параметры электронных пучков. При этом лазерная обработка не требует вакуумизации зоны воздействия. Это делает актуальным решение научно-технической задачи повышения трибологических характеристик пар трения

за счет увеличения адгезионной прочности керамических покрытий, полученных лазерно-плазменным напылением. Решение поставленной задачи заключается в проведении, на основании современных технологий математического моделирования и вычислительного эксперимента, комплексного исследования физико-технических основ интенсификации теплового воздействия ПП введением модулированного ЛИ.

Математическое моделирование с использованием численных методов позволит последовательно проанализировать процессы взаимодействия двух концентрированных потоков энергии, синтезировать установку для проведения лазерно-плазменного напыления и оптимизировать параметры ЛИ для достижения максимальной адгезионной прочности при минимальных энергозатратах. С помощью этой модели можно рассчитать оптимальные параметры ЛИ в узком диапазоне, что способствует сокращению времени для наладки оборудования и проведения экспериментов.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Целью исследования является разработка математической модели комплексного исследования физико-технических основ взаимодействия лазерного излучения с плазменным потоком для повышения трибологических характеристик пар трения за счет увеличения адгезионной прочности керамических покрытий, полученных лазерно-плазменным напылением.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:

1. Разработка математической модели, позволяющей провести анализ поглощения ЛИ плазменным потоком с температурой 6-20 кК, учитывающей влияние энергетических и пространственно-временных параметров импульсов модулированного излучения, ПП и их взаимного влияния.

2. Разработка математической модели, позволяющей определить влияние параметров ЛИ на температуру ПП, температуру частиц напыляемого материала и оценить пределы регулирования энергетических, временных и пространственных параметров ЛИ, обеспечивающих повышение эксплуатационного ресурса плазменно-напыляемых керамических покрытий пар трения.

3. Определение адгезионной прочности формируемого керамического покрытия в зависимости от параметров ЛИ и начальной температуры ПП с помощью численного эксперимента.

4. Разработка методики, позволяющей определить параметры ЛИ с учетом температуры ПП, обеспечивающие при лазерно-плазменном напылении достижение максимальной адгезионной прочности керамических покрытий при одновременной минимизации непроизводительных потерь энергии ЛИ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Решение поставленных задач выполнено методами математического моделирования, применяемыми в газодинамике, лазерной физике, и описания процессов низкотемпературного плазменного воздействия.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В ходе решения перечисленных задач автором получены следующие новые научные результаты:

1. Предложен метод лазерно-плазменного напыления Л1203, заключающийся в создании плазмотроном ПП, подаче в него порошкообразного материала и нанесении напыляемого материала на поверхность подложки, причем, в отличие от известных аналогов на напыляемый материал перед нанесением на подложку воздействуют модулированным ЛИ, что приводит к возникновению оптического пробоя, в области которого поглощается до 95% энергии падающего ЛИ, до 3 раз увеличивает количество поглощенной парциальной энергии ЛИ и до 3-4 раз повышает адгезионную прочность керамических покрытий А1203.

2. Разработана математическая модель, описывающая процесс лазерно-плазменного напыления покрытий А120}.

3. Определены условия ввода ЛИ в ПП, обеспечивающие поглощение до 95% энергии ЛИ.

4. Разработан и реализован алгоритм расчета температуры частицы напыляемого материала при совместном воздействии на нее ЛИ и ПП с граничными условиями, включающими как ЛИ и ПП, так и потери за счет испарения и отражения излучения от поверхности частицы, без рассмотрения границы твердое тело-расплав, что учитывается в функции удельной теплоемкости.

5. Рассчитана адгезионная прочность формируемого керамического покрытия А1203 в зависимости от выбранных параметров ЛИ.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ результатов, полученных в диссертации, заключается в разработке методики, позволяющей определить параметры ЛИ с учетом температуры ПП, обеспечивающие при лазерно-плазменном напылении достижение максимальной адгезионной прочности керамических покрытий при одновременной минимизации непроизводительных потерь энергии ЛИ.

Разработано программное средство для оценки температурного состояния плазменно-напыляемой частицы в зависимости от параметров ЛИ и ПП (свидетельство на регистрацию № 12240 от 29.01.2009 г.).

Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы для разработки новых плазмотронов для лазерно-плазменного нанесения покрытий, состоящих из корпуса, катода, анодного блока, сопла, оптических элементов для фокусировки и ввода лазерного излучения в ПП, систем подвода порошка напыляемого материала и плазмообразующего газа, и отличающихся тем, что оптические элементы для фокусировки и ввода ЛИ

в ПП установлены на внешней стороне корпуса, с возможностью пересечения оптической оси ЛИ и оси ПП на выходе его из сопла (патент на полезную модель № 75391от 01.04.08 г.).

Показана возможность увеличения прочности сцепления покрытия А1203 с подложкой до 3-4 раз с 30-40 МПа до 100-150 МПа.

Предложены научно-обоснованные рациональные режимы лазерно-плазменного напыления, обеспечивающие повышение относительной прочности сцепления покрытия А1203 с подложкой.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Программное средство "Расчет температуры частиц при воздействии плазменного потока" использовалось для определения области рациональных режимов лазерно-плазменного напыления покрытия из А1203 пар трения для оборудования фирмы "НОВОТЕХ".

Пары трения гидравлических узлов машин с керамическим покрытием из порошка А1203 использовались в ООО "Контейнекс-Монолит", эксплуатация этих узлов подтвердила увеличение ресурса в 1,8-2,0 раза за счет повышения адгезионной прочности.

Результаты исследований используются при разработке технологических процессов напыления керамических покрытий, повышающих износостойкость пар трения, входящих в состав гидроцилиндров на предприятии ФГУП "ВНИИ "Сигнал".

АПРОБАЦИЯ. По теме диссертации получен 1 патент на полезную модель, 1 свидетельство на регистрацию программного средства. Основные результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались на международных конференциях: XXXIV Гагаринские чтения, Москва, 2008-2009гг.; "Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки", С.-Петербург, 1518 апреля 2008г.; "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности", С.-Петербург, 28-30 апреля 2008г.; "XVI Туполев-ские чтения", Казань, 28 - 29 мая 2008г., "Молодежь и наука: реальность и будущее", г.Невинномысск, 3 марта 2009 г., XV Бенардосовские чтения, г. Иваново, 27-29 мая 2009 г.; а также на научно-практических конференциях: Ш и IV научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых, Ковров, 2008-2009гг.; молодежной школе-семинаре "Современные нанотехнологии и нанофотоника для науки и производства", г. Владимир, ноябрь 2008г.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации лично автором и в соавторстве опубликовано 16 работ, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, получен 1 патент на полезную модель и 1 свидетельство об отраслевой регистрации разработки.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения, она содержит 124 листа, 39 рисунков, 6 таблиц и список литературы из 103 названий.

Содержание работы

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследований, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ рассмотрены предпосылки, обусловившие необходимость проведения разработки, исследования и обоснования математической модели взаимодействия двух концентрированных потоков энергии в виде ЛИ и ПЛ. Проведены исследования методов напыления для повышения эксплуатационных характеристик пар трения узлов и агрегатов машин. Определены роль и место газотермических методов напыления при решении задач обеспечения показателей безотказности и долговечности техники. Выполнен анализ способов нанесения керамических покрытий. Отмечено, что повышение теплового воздействия на частицу напыляемого материала приведет к увеличению адгезионной прочности. Однако решение этой задачи традиционными методами может сопровождаться значительным ростом затрат на оборудование, невысокой производительностью метода и ограничениями на размеры напыляемых деталей.

Показано, что разработка гибридных способов нанесения покрытий является наиболее актуальным направлением развития поверхностного упрочнения, которое нельзя осуществить без математического моделирования сложных физических процессов взаимодействия, объединяющих различные принципы воздействия на материал покрытия.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ методом конечных приращений исследована зависимость температур частиц мелкодисперсной фазы от параметров ПП. Анализ результатов вычислительного эксперимента показал, что для увеличения прочности сцепления плазменно напыляемых керамических покрытий необходимо интенсифицировать тепловое воздействие ПП на частицу напыляемого порошка введением модулированного ЛИ. Показано, что в случае образования ЛИ оптического пробоя и совмещения его зоны с ПП в области оптического пробоя поглощается до 95 % энергии падающего ЛИ:

16тт2 е6г2кТп

зУз

-ехр

' -Ьу кТ

\

г

г

1-ехр

Ы

где с - скорость света; V - частота излучения; X - заряд иона; е - потенциал ионизации атома; Т - температура ПП; я - концентрация в нем атомов; к -постоянная Больцмана, А - постоянная Планка.

Совмещение ПП в зоне его выхода из плазмотрона с областью оптического пробоя обеспечивает повышение температуры плазмы, а, следовательно, и напыляемого материала, за счет поглощения энергии ЛИ. По результатам проведенных исследований математического объекта разработана укрупненная модель взаимодействия ЛИ с ПП. Определено, что наибо-

лее подходящим режимом распространения фронта ионизации для поперечного прогрева ПП является режим СДВ поглощения, который реализуется при умеренных значениях интенсивности ЛИ, а скорость ее распространения стабильна и задается интенсивностью излучения:

где I - интенсивность ЛИ; р0 - плотность газовой среды; у - показатель адиабаты газа.

Обязательным условием возникновения пробоя является нарастание концентрации возбужденных электронов при превышении частоты ионизации над частотой диффузионных потерь

при напряженности электрической составляющей электромагнитного поля квантов ЛИ

где е - диэлектрическая проницаемость вещества, е0 - диэлектрическая постоянная, а - характерный размер области воздействия луча, ю - круговая частота излучения, ст - сечение взаимодействия электрон-атом.

Определены условия введения ЛИ в ПП. Показано, что наиболее рациональным режимом распространения фронта ионизации для поперечного прогрева ПП является режим СДВ поглощения, который реализуется при значениях интенсивности ЛИ до 1 ГВт/см2, длительность импульса - порядка 100 не, при этом начальная температура ПП - не менее 10 кК. Получена зависимость пороговой интенсивности пробоя в ПП от начальной температуры плазмы на выходе из плазмотрона.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ разработана модель взаимодействия ЛИ с ПП, содержащим частицы напыляемого материала. Исходя из допущения, что со всех сторон на частицу оказывается равномерное воздействие по причине малых размеров; форма частицы условно принята сферической. Процессы нагрева и плавления в конденсированной среде рассмотрены в рамках единой расчетной области без разделения на твердое тело и расплав. Для моделирования области нагрева с плавлением использованы уравнения теплопроводности:

ЗТ/сЯ + (\Ддгас1Т) = а(Т)АТ, где а(Т) = кт (Т)/с(Т)р - температуропроводность; ?.т(Т) - теплопровод-

ность; р - плотность материала; V - вектор скорости фронта испарения; с(7) -эффективная сглаженная функция удельной теплоемкости с(Т), которая, кроме сглаживания перепада в значении при фазовом переходе «твердое те-

I = С£Е0Е2

ло - расплав», включает в себя удельную энергию плавления. Граничные условия на поверхности поглощения-испарения:

Чт(г) = 0-к(Тз))-1х(гД)-1у(Т(г)) + ду заданы с учетом ^(М) - распределения интенсивности падающего излучения в плоскости, нормальной оси луча,

потерь плотности мощности на испарение, R - отражательной способности поверхности, учитывающей ее температуру, q v = ст • е ■ ("Гд - Тп4) - лучистого обмена между поверхностью частицы и ПП.

По неявной конечно-разностной схеме разработан и реализован алгоритм, представленный на рис. 1.

Результаты вычислительного эксперимента показали, что параметры ЛИ, обеспечивающие возникновение оптического пробоя и нагрев частицы -порошка А1203 до температур 3-3,5 кК при поверхностном испарении 20-30% (рис. 2), должны лежать в пределах: длительность импульса ЛИ 100-300 не, энергия импульса 0,2-0,4 Дж. Показано, что при воздействии импульсов ЛИ длительностью выше 400 не происходит полное испарение частицы, воздействие импульсов ЛИ с длительностью 10-60 не и менее вызывает испарение частицы на 70-80%.

Так как промышленно выпускаемые лазеры имеют отклонения от требуемых временных" и энергетических параметров, в качестве источника ЛИ необходимо использовать Nd: YAG - лазер с линейным четырехзеркальным резонатором, который полностью удовлетворяет условиям лазерно-плазменного напыления. Для лазерно-плазменного напыления подходит установка «Киев - 7» с плазматроном ПУН - 1, обеспечивающая температуру плазмы в пределах 6-20 кК.

С использованием рекомендаций главы 1 по способу введения ЛИ в ПП разработан комбинированный узел для лазерно-плазменного напыления и проведены прочностные расчеты для элементов конструкции блока совмещения ЛИ с ПП.

Ma(1 + 3Ma2) + m(Ts,Ma)b-

М

Рис. 1. Блок-схема расчета температуры частицы

7 т-Т, кК-|-----

6-L_-----

---

4---^ ---

3-----"" ' =

2-------

1-------

t,HC

О ------1

О 100 200 300 400 500 600

Рис. 2. Зависимость изменения температуры Т поверхности частицы Л1203 от времени t при длительности импульса ЛИ 100 не и энергии 0,2 Дж

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ исследовано влияние температуры нагрева и скорости полета частицы при лазерно-плазменном напылении на свойства получаемых керамических покрытий. Рассчитана относительная прочность сцепления покрытия с подложкой:

N(t)/N0 = 1 - exp[-(v • t)/exp(Ea /к • Тк)],

где v - частота собственных колебаний атомов, находящихся в контакте; t -время затвердевания частицы порошка; Еа - энергия активации поверхности подложки, Тк = [К, • (Тч - Т0)/(КЕ + Ф(ак))]+ Т0 - температура в зоне контакта, Тч и Т0 - температура частицы и подложки в момент осаждения покрытия; Ф(ак) - функция интеграла вероятности; КЕ = (\JX2)- y]a2/a¡ -

критерий тепловой активности частицы по отношению к подложке; X¡ и Х2 - коэффициенты теплопроводности порошка и подложки; ai и а2 - коэффициенты температуропроводности порошка и подложки.

Результаты расчета представлены на рис. 3.

Анализ результатов вычислительного эксперимента показал наличие максимального значения относительной прочности сцепления, которое, применительно к частицам диаметром до 60 мкм. достигается при нагреве напыляемых частиц от температуры 3 кК. Принимая за критерий оптимизации отсутствие непроизводительных потерь дополнительной энергии модулированного ЛИ, энергетические и временные параметры ЛИ должны удовлетворять следующим значениям: энергия импульса - 0,2 - 0,4 Дж, длительность импульса ЛИ - 100 - 300 не. (рис. 3). При этом адгезионная прочность увеличивается до 3 - 4 раз по сравнению с плазменным напылением с 30-40 МПа до 100-150 МПа.

■Т, кК-I_

V

Ч

t,H

Рис. 3. Относительная прочность сцепления частиц с подложкой К(1)/Ы0 в зависимости от энергии импульса ЛИ: 1) длительность импульса 100 не, 2) 200 не; 3) 300 не

Введение ЛИ в ПП, содержащий частицы напыляемого материала, способствует нагреву и ускорению частицы. Скорость частицы рассчитана как

оч = 1,4 • и°'7 / ■ р°'5, что в приближении кинетической энергии движения составляет

где с1ч - диаметр частицы; рч - плотность частицы; ип- скорость плазмы; Уч -объем частицы; - кинетическая энергия частицы.

В результате оценки скорость частицы при воздействии на нее СДВ увеличивается до 800-820 м/с, что превышает значение 300-310 м/с при плазменном напылении. Это приводит к увеличению ударного давления:

Ру =0,5-р-рч -с3 -ич,

где (д - коэффициент жесткости частицы; с3 - скорость звука в жидкости, и к образованию физико-химического взаимодействия покрытия с подложкой при отсутствии подогрева основы. С учетом увеличения скорости напыляемых частиц в 2,5-2,7 раза увеличится и скорость напыления. Это приведет к локальному нагреву поверхности детали и, как следствие, к отсутствию ее коробления.

При увеличении скорости и температуры частиц напыляемого материала существует возможность значительного увеличения производительности метода, уменьшения пористости и увеличения прочности сцепления покрытия с подложкой. Увеличение относительной адгезионной прочности до 3-4 раз позволит уменьшить массогабаритные показатели деталей до 2,02,5 раз.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ приведены результаты вычислительного эксперимента, выполненного численными методами, дана оценка относительной прочности сцепления напыляемых частиц с подложкой, по результатам математического моделирования взаимодействия ПП и ЛИ, а также по результатам математического моделирования взаимодействия ЛИ с ПП, содержащим мелкодисперсную фазу. Разработана методика выбора параметров ЛИ, обеспечивающих получение максимальной адгезионной прочности плазменно наныляемых покрытий, позволяющая: определять энергетические и пространственно-временные характеристики импульсов ЛИ в зависимости от параметров ПП, которые обеспечивают оптический пробой с формированием фронта поглощения в режиме СДВ; определять предельно допустимые температуры нагрева частиц напыляемого материала, содержащихся в ПП, в зависимости от его температуры, параметров ЛИ и обеспечивающей поверхностное испарение частиц не более 30 %; исследовать влияние параметров ЛИ на адгезионную прочность формируемых керамических покрытий; оптимизировать параметры ЛИ и ПП из условия достижения адгезионной прочности покрытия 100-150 МПа при минимизации непроизводительных потерь энергии ЛИ.

По предложенной методике определены параметры воздействия установки лазерно-плазменного напыления на базе комплекса «Киев-7» и построен график, представленный на рис. 4, на котором изображена область оптимальных режимов процесса лазерно-плазменного напыления для достижения адгезионной прочности 100-150 МПа при максимальной эффективности использования энергии ЛИ. Приведены результаты экспериментов, подтверждающих адекватность разработанной математической модели.

Рис. 4. Область оптимальных режимов реализации лазерно-плазменного напыления: 1)-длигельность импульса 100 не, 2)-150 не, 3)- 200нс, 4)- 250 не, 5)- 300 не для ЛИ с диаметром 1 мм; 6)- длительность импульса 100 не и 7)- 300 не для ЛИ с диаметром 10 мм

Pi, Вт

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан метод и плазматрон для лазерно-плазменного напыления керамических покрытий.

2. Разработана математическая модель, описывающая процесс лазерно-плазменного напыления покрытий А1203.

3. Определены условия ввода ЛИ в ПП, обеспечивающие поглощешш до 95% энергии ЛИ.

4. Определен оптимальный режим распространения фронта ионизации - режим СДВ поглощения, который реализуется при значениях интенсивности ЛИ до 1 ГВт/см2, длительность импульса порядка 100 не, при этом начальная температура ПП не менее 10 кК.

5. Установлена зависимость пороговой интенсивности пробоя в ПП от начальной температуры плазмы на выходе из плазмотрона.

6. Разработан и реализован алгоритм расчета температуры частицы напыляемого материала, показавший, что частица нагревается до значений порядка 3 кК, при этом энергетические и пространственно-временные параметры импульса ЛИ должны находится в пределах: длительность импульса 100-300 не, энергия импульса 0,2-0,4 Дж, диаметр луча 1-10 мм.

7. С помощью численного эксперимента определена относительная прочность сцепления формируемого керамического покрытия Л1203 со стальной подложкой 12Х18Н9Т при лазерно-плазменном напылении, которая увеличивается до 3-4 раз и достигает максимального значения при использовании импульсов ЛИ с энергией 0,3-035 Дж.

8. Разработана методики, позволяющая определить параметры ЛИ с учетом температуры ПП, обеспечивающие при лазерно-плазменном напылении достижение максимальной адгезионной прочности керамических покрытий при одновременной минимизации непроизводительных потерь энергии ЛИ.

9. Предложены научно-обоснованные рациональные режимы лазерно-плазменного напыления, обеспечивающие повышение относительной прочности сцепления покрытия Л1203 с подложкой.

Список литературы, опубликованной по теме диссертации

Научные статьи, опубликованные в изданиях по списку ВАК:

1. Плазмотрон для лазерно-плазменного нанесения покрытий [Текст]: пат. №75391 Рос.Федерация: МПК С 23 С 4/12, Н 05 Н 1/42/Курганов И.А., Митрофанов A.A., Федин A.B., Чащин Е.А., Шилов И.В, Балашова С.А.; заявитель и патентообладатель ООО «Лазерно-плазменные технологии». -№2008112130; заявл. 01.04.08; опубл. 10.08.08, Бюл. №22. -ил.

2. Свид-во об отраслевой регистрации разработки. Расчет температуры частицы при воздействии плазменного потока [Текст]/ С.А.Балашова,

Е.А.Чащин, П.В.Воротнев (РФ). - № 12240; заявл. 29.01.2009; опубл. 11.02.2009.

3. Балашова, С.А. Продление ресурса оборудования для наземных отработок космических аппаратов [Текст] / С.А.Балашова, Е.А.Чащин, И.В. Шилов, A.A. Митрофанов // Информация и космос. - 2009. — №2. -С.115-119.

4. Балашова, С.А. Повышение эксплуатационных характеристик керамических покрытий [Текст] / С.А.Балашова, Е.А.Чащин, И.В.Шилов, А.А.Митрофанов // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2009. - №2 (38). - Вып. 1. - С. 72-79.

5. Балашова, С.А. Повышение эксплуатационных свойств покрытий, нанесенных лазерно-плазменным напылением [Текст] / Е.А. Чащин, С.А. Балашова // Приводная техника.-2009.- № 3 (79).-С.37-40.

Публикации в других изданиях:

6. Балашова, С.А. Взаимодействие импульсного лазерного излучения с плазменным потоком, содержащим мелкодисперсную фазу [Текст] / Е.А. Чащин, И.В. Шилов, С.А. Балашова // Материалы 10-й международной научно-практической конференции. Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки: Ч. 1.- С.-Пб., 2008. - С. 312.

7. Балашова, С.А. Лазерно-плазменное напыление керамических покрытий [Текст] / Е.А.Чащин, И.В.Шилов, С.А.Балашова // XXXIV Гагарин-ские чтения. Международная молодёжная научная конференция: сборник научных трудов: Ч. 3,- М., С.126-127.

8. Балашова, С.А. Модель взаимодействия лазерного излучения с плазменным потоком, содержащим мелкодисперсную фазу [Текст] / С.А. Балашова, Е.А. Чащин, И.В. Шилов, A.A. Митрофанов // Сб. трудов пятой международной научно-практической конференции. Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности; под ред. А.П. Куди-нова,Г.Г.Матвиенко. - С.-Пб.-Т.12.-2008.-С. 151 - 152.

9. Балашова, С.А. Модель теплового состояния мелкодисперсной частицы, находящейся под совместным воздействием плазменного потока и лазерного излучения [Текст] / С.А. Балашова, М.А. Кузнецов,

A.A. Митрофанов, И.В. Шилов // Материалы III научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых: Ч. 2,- Ковров: ГОУ ВПО "КГТА им.

B.А. Дегтярева", 2008. - С. 13-18.

10. Балашова, С.А. Плазмотрон для лазерно-плазменной обработки [Текст]/

C.А. Балашова, A.B. Федин, Е.А. Чащин, A.A. Митрофанов, И.В. Шилов. // Материалы 1П научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых: 42.-Ковров: ГОУ ВПО "КГТА им. В.А. Дегтярева", 2008. - С.3-7.

П.Балашова, С. А. Выбор источника излучения для лазерно-плазменного напыления / Е.А. Чащин, И.В. Шилов, С.А. Балашова // Научно-технический сборник к 100-летию со дня рождения Д.Ф. Устинова, 2008. -С. 56-61.

12. Балашова, С.А. Источник лазерного излучения для лазерно-плазменного нанесения покрытий [Текст] / Е.А. Чащин, И.В. Шилов, С.А. Балашова // Молодежная школа-семинар "Современные нанотехноло-гии и нанофотоника для науки и производства". - ВлГУ, - 2008. - С.29-30.

13. Балашова, С.А. Влияние параметров лазерного излучения на свойства покрытий при лазерно-плазменном напылении [Текст] / С.А. Балашова, Е.А. Чащин, И.В. Шилов // II Международная научно-практическая конференция "Молодежь и наука: реальность и будущее". - Невинномысск, - 2009. -С.261-263.

14. Балашова, С.А. Влияние лазерно-плазменного напыления на прочностные характеристики получаемых покрытий [Текст] / С.А. Балашова, Е.А. Чащин // Материалы IV научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых: Ч 1.- Ковров: ГОУ ВПО "КГТА им. В.А. Дегтярева", 2009. -С. 13-22.

15. Балашова, С.А. Влияние параметров лазерного излучения на прочность сцепления плазменно напыляемых покрытий [Текст] / С.А. Балашова, Е.А. Чащин. // Материалы международной научно-технической конференции "XV Бенардосовские чтения": Ч 1,- Иваново: ГОУ ВПО "ИГЭУ им. В.И. Ленина", 2009. - С.94-95.

16. Балашова, С.А. Выбор рабочих режимов процесса лазерно-плазменного напыления [Текст] / Е.А. Чащин, С.А. Балашова // XXXV Гага-ринские чтения: международная молодёжная научная конференция: 4 3.-М., С.78-79.

Изд. лиц. № 020354 от 05.06.97 г. Подписано в печать. 05.11. 2009 г. Формат 60x84/16. Бумага писчая № 1. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная. Усл.-печ. л. 0,93. Уч.-изд.л.1,0 . Тираж 100 экз. Заказ № 751.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ковровская государственная технологическая академия имени В.А.Дегтярева». 601910, Ковров, ул. Маяковского, 19.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Постановка задачи разработки модели процесса лазерно-плазменного напыления.

1.1. Нанесение покрытий с улучшенными трибологиче-скими характеристикми.

1.2. Роль и место плазменного напыления в нанесении керамических покрытий.

1.3. Постановка задачи.

ГЛАВА 2. Метод лазерно-плазменного напыления.

2.1. Анализ возможностей методов математического моделирования для нанесения покрытий.

2.2. Воздействие 1111 на частицу напыляемого материала.

2.3. Выбор ЛИ в качестве дополнительного источника энергии для повышения эффективности плазменного напыления.

2.4 Воздействие ЛИ на ПП.

Выводы.

ГЛАВА 3 Установка для лазерно-плазменного напыления.

3.1. Воздействие ЛИ на ПП, содержащий мелкодисперсную фазу.

3.2. Выбор источника ЛИ.

3.3. Синтез установки для лазерно-плазменного напыления.

Выводы.

ГЛАВА 4. Влияние параметров ЛИ на свойства формируемых покрытий.

4.1. Влияние температуры частицы напыляемого материала на свойства покрытий.

4.2. Влияние скорости напыляемых частиц на свойства покрытий.

Выводы.

ГЛАВА 5. Оптимизация параметров ЛИ для лазерноплазменного напыления.

5.1 Выбор рациональных режимов лазерно-плазменного напыления.

5.2 Анализ результатов эксперимента.

5.3 Методика выбора параметров ЛИ для лазерноплазменного напыления.

Выводы.

В результате оценки скорость частицы при воздействии на нее СДВ увеличивается до 800-820 м/с, что превышает значение 300-310 м/с при плазменном напылении. Это приводит к увеличению ударного давления

Ру = 0,5 ■ (1 ■ рч • с3 ■ ич, где р. - коэффициент жесткости частицы; с3 — скорость звука в жидкости, и к образованию физико-химического взаимодействия покрытия с подложкой при отсутствии подогрева основы. С учетом увеличения скорости напыляемых частиц в 2,5-2,7 раза увеличится и скорость напыления. Это приведет к локальному нагреву поверхности детали и, как следствие, к отсутствию ее коробления.

При увеличении скорости и температуры частиц напыляемого материала существует возможность значительного увеличения производительности метода, уменьшения пористости и увеличения прочности сцепления покрытия с подложкой. Увеличение относительной адгезионной прочности до 3-4 раз позволит уменьшить массогабаритные показатели деталей в 2-2,5 раза.

В пятой главе приведены результаты вычислительного эксперимента выполненного численными методами, дана оценка относительной прочности сцепления напыляемых частиц с подложкой, по результатам математического моделирования взаимодействия ПП и ЛИ, а также по результатам математического моделирования взаимодействия ЛИ с ПП, содержащим мелкодисперсную фазу. Разработана методика выбора параметров ЛИ, обеспечивающих получение максимальной адгезионной прочности плазменно напыляемых покрытий: 1) определение энергетических и пространственно-временных характеристик импульсов ЛИ в зависимости от параметров ПП, которые обеспечивают оптический пробой с формированием фронта поглощения в режиме СДВ; 2) определение предельно допустимой температуры нагрева частиц напыляемого материала, содержащихся в 1111, в зависимости от его температуры, параметров ЛИ и обеспечивающей поверхностное испарение частиц не более 30 %; 3) исследование влияния параметров ЛИ на адгезионную прочность формируемых керамических покрытий; 4) оптимизация параметров ЛИ и 1111 из условия достижения адгезионной прочности покрытия 100-150 МПа при минимизации непроизводительных потерь энергии ЛИ.

По предложенной методике определены параметры воздействия установки лазерно-плазменного напыления на базе комплекса «Киев-7», и построен график (рис. 5.2), на котором изображена область оптимальных режимов процесса лазерно-плазменного напыления для достижения адгезионной прочности 100-150 МПа при максимальной эффективности использования энергии ЛИ. Приведены результаты экспериментов, подтверждающих адекватность разработанной математической модели.

Выводы

Подводя итоги данной главы можно сделать следующие выводы:

Исходя из результатов расчетов, представленных на рис. 3.12 определили ограничения по минимальной начальной температуре 1111 и интенсивности ЛИ, необходимой для реализации оптического пробоя.

С помощью того же рисунка и рис. 3.10, 3.11 были определены ограничения по временным и энергетическим характеристикам ЛИ с целью предотвращения энергетических потерь импульса ЛИ и полного испарения частицы.

По результатам оценки относительной прочности сцепления напыляемых частиц с подложкой определено ограничение на температуру нагрева частиц при лазерно-плазменном напылении, температуры выше 3 кК не требуется для достижения максимальной адгезионной прочности. Также определено, что использование импульсов модулированного ЛИ с энергией более 0,3-0,4 Дж приводит к непроизводительным потерям энергии ЛИ.

Область оптимальных режимов узла лазерно-плазменного напыления представлена на рис. 5.2.

Получено подтверждение проведенным расчетам, фотография шлифа при лазерно-плазменном напылении приведена на рис. 5.3. Анализ фотографий показывает, возможность интенсификации физико-химической взаимодействия в зоне контакта напыляемых частиц и подложки, что способствует равномерности наносимого покрытия при одновременном увеличении адгезионной прочности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная работа посвящена разработке укрупненной математической модели взаимодействия ЛИ с 1111 при лазерно-плазменном напылении для улучшения прочности плазменно напыляемых керамических покрытий.

Предложено ввести дополнительный источник энергии в виде ЛИ в 1111, который дает возможность интенсифицировать тепловое воздействие на частицы напыляемого материала. Было показано, что при этом возможна наиболее полная утилизация энергии лазерного импульса до 95 % в ПП и его равномерный прогрев в поперечном направлении.

Для поглощения значительной доли энергии импульса ЛИ плазма должна нагреться и образовать область оптического пробоя, в которой образуется фронт ионизации, движущийся навстречу лазерному лучу в режиме СДВ.

По результатам проведенных исследований была разработана укрупненная модель взаимодействия ЛИ с 1111.

Определили зависимость порога и времени образования ионизационного фронта, а также скорости его распространения от параметров ЛИ (интенсивность, диаметр лазерного луча, длительность импульса). Выяснили, что обеспечить объемное и равномерное поглощения энергии ЛИ плазмой, индуцированного лазером ионизационного фронта важно именно на удаленной от лазера стороне 1111 можно только путем острой фокусировки луча со смещением фокуса за удаленную границу 1111.

При начальной температуре ПП менее 10 кК обеспечить достижение порога пробоя могут только импульсы ЛИ наносекундной длительности. Причем при длительности импульса 100 не его энергия должна быть не менее 0,4 Дж.

Для диаметра луча 5 мм интенсивность пробоя должна быть более 0,027

2 2 ГВт/см , а при 1 мм более 0,67 ГВт/см .

С помощью разработанной укрупненной модели взаимодействия ЛИ с ПП, содержащим частицы напыляемого материала было установлено, что импульс ЛИ приводит к резкому нагреву частиц ~6 кК до испарения поверхностного слоя, а по окончании действия импульса температура уменьшается до 3 кК и стабилизируется. За счет энергии ПП частица остается расплавленной после действия импульса ЛИ, и в таком состоянии попадает на поверхность напыляемой детали.

Показано, что при воздействии на частицу импульсов выше 400 не происходит их полное испарение за счет поступающей от ЛИ энергии. Слишком короткие импульсы вызывают испарение частицы на 70-80 %. Целесообразно использовать источник ЛИ с длительностью импульса в диапазоне 100-300 не и энергией импульса 0,2-0,524 Дж, частица испаряется на 30-50 %.

В качестве наиболее подходящего источника ЛИ предложено использовать Nd: YAG - лазер с линейным четытехзеркальным резонатором, который полностью удовлетворяет условиям лазерно-плазменного напыления.

Разработан узел для введения ЛИ в ПП при лазерно-плазменном напылении и проведены прочностные расчеты для элементов конструкции блока совмещения ЛИ с ПП.

В результате проведенного расчета относительной прочности сцепления покрытия с подложкой выяснено, что температуры частиц 3 кК достаточно для достижения максимального значения относительной прочности сцепления, при этом она может увеличиться до 3 — 4 раз до значений 100-150 МПа по сравнению с плазменным напылением 30-40 МПа, что будет способствовать продлению ресурса динамически взаимодействующих пар трения до 1,5-2,0 раз. При этом скорость частицы увеличивается до ~ 800 м/с, что в 2,5-2,7 раза превышает значение 300 м/с при плазменном напылении. Это приводит к получению максимально возможной прочности сцепления, при отсутствии подогрева основы.

При увеличении скорости и температуры напыляемых частиц существует возможность значительного увеличения производительности метода, уменьшения пористости и увеличения прочности сцепления покрытия с подложкой и будет способствовать локальному нагреву поверхности детали и как следствие к отсутствию коробления.

Определена область оптимальных параметров ПП и ЛИ, обеспечивающих получение максимальной адгезионной прочности плазменно напыляемых покрытий при максимальной эффективности использования лазерной энергии.

Анализ фотографий шлифов, полученных способом лазерно-плазменного напыления, подтверждает выводы проведенных расчетов и показывает возможность улучшения эксплуатационных характеристик плазменно напыляемых покрытий путем применения комбинированного напыления.

По теме диссертации получен 1 патент на полезную модель, 1 свидетельство ОФАП и опубликовано 14 работ из них 3 статьи в журналах, рекомендованных перечнем ВАК. Основные результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались на международных конференциях: XXXIV Гагаринские чтения, Москва, апрель 2008-2009г.; "Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки", С.-Петербург, 15-18 апреля 2008г.; "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности", С.-Петербург, 28-30 апреля 2008г.; "XVI Туполевские чтения", Казань, 28 - 29 мая 2008г.; заседании III и IV научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых, Ковров, апрель 2008-2009г; заседании молодежной школы-семинара "Современные нанотехнологии и нанофотоника для науки и производства", Владимир, 19-21 ноября 2008 г.; XV Бенардосовские чтения, г. Иваново, 27-29 мая 2009 г.; "Молодежь и наука: реальность и будущее", г. Невинномысск, 3 марта 2009 г.

Программное средство "Расчет температуры частиц при воздействии плазменного потока" использовалось для определения области рациональных режимов лазерно-плазменного напыления покрытия из А1203 пар трения для оборудования фирмы "НОВОТЕХ".

Пары трения гидравлических узлов машин с керамическим покрытием из порошка А1203 использовались в ООО "Контейнекс-Монолит", эксплуатация этих узлов подтвердила увеличение ресурса в 1,8-2,0 раза за счет повышения адгезионной прочности.

1. Многократное повышение надежности и ресурса работы узлов компрессоров и насосов методом газотермического напыления / Л.Х. Балдаев, В.А. Лупанов, Е.А. Панфилов и др. // Компрессорная техника и пневматика. - 2003. - № в. с. 14-15.

2. Нанесение керамических материалов напылением / В.В. Кудинов, И.Д. Кулагин, Э.К. Синолицын // Сб.: Металлизация распылением и испарением. М.: Изд. МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского. - 1967.

3. Пузряков А.Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2003. - 358 с.

4. Проблема качества газотермических покрытий / Л.Х. Балдаев, Л.Н. Ди-митриенко // Надежность и сертификация оборудования для нефти и газа. -2001. -№3.-с. 18-20.

5. Патент РФ № 2196394 от 01.10.2003. Способ плазменной обработки материалов, способ генерации плазмы и устройство для плазменной обработки материалов.

6. Патент РФ № 2208893 от 06.10.2003. Способ и устройство нанесения покрытий методом плазмохимического осаждения.

7. Басиев, Т.Т. Лазерные системы с пассивной модуляцией добротности для прецизионных технологий / Басиев Т.Т., Федин A.B., Шилов И.В. и др. // Изв. Академии Наук. Сер. физическая 2001 - т. 65- № 6 — с. 891 -896.

8. Технология нанесения защитных покрытий из окиси алюминия с помощью плазменной струи на детали, контактирующие с жидким алюминием / Сб.: Качество, надежность и долговечность в машиностроении // Материалы III краевой конференции. Красноярск, 1970.

9. Кудинов В.В. Плазменные покрытия М.: Наука, 1977. - 97с.

10. Термоустойчивые защитные покрытия / Труды III семинара по жаростойкости покрытий. С.-Пб.: Наука, 1968.11 .Жаростойкие и теплостойкие покрытия / Труды IV всесоюз. Совещания по жаростойким покрытиям. С.-Пб.: Наука, 1970.

11. Аппен A.A. Температуроустойчивые неорганические покрытия С.-Пб.: Химия, 1967.

12. Балдаев JI.X. и др. Порошковые материалы для плазменного напыления жаростойких покрытий / JI.X. Балдаев, В.А. Лупанов, В.И. Котенев // Препринтное изд. ЦНИИТМАШ. М. - № 8. - 1988. - 7 с.

13. Карслоу Г. Теплопроводность твердых тел Текст. / Г. Карслоу, Д. Егер. -М.: Наука, 1984.-487с.

14. Борисов Ю.С. и др. Газотермические покрытия из порошковых материалов: Справочник. Текст. / Ю.С. Борисов, Ю.А. Харламов, C.JI. Сидоренко, E.H. Ардатовская — Киев: Наукова Думка, 1987. 296 с.

15. Тушинский Л.И. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий Текст. / Л.И. Тушинский, A.B. Плохов. Новосибирск: Наука, 1986.

16. Получение покрытий высокотемпературным распылением Текст. / Под ред. Л.К. Дружинина, В.В. Кудинова. -М.: Атомиздат, 1973.

17. Факторы, определяющие формирование частиц порошка в процессе распыления газовым потоком / И.М. Федорченко, О.С. Нечипоренко // ДАН СССР. Техническая физика. 1968. - № 3. - с. 79.

18. Тюрин Ю.Н. Совершенствование оборудования и технологий детонационного нанесения покрытий // Автом. Сварка. 1999. - № 5. - с.27.

19. Погребняк А.Д., Тюрин Ю.Н. Модификация свойств материалов и осаждение покрытий с помощью плазменных струй // Успехи физических наук. -2005. -т.175, № 5.-с. 515-545.

20. Структура и свойства защитных гибридных покрытий, нанесенных комбинированным способом / А.Д. Погребняк, Ю.А. Кравченко // Вютник СумДУ.-2004.-№8(67).

21. Кудинов В.В., Иванов В.М. Эффективность использования энергии плазменной струи при нанесении покрытий порошком // Порошковая металлургия. 1972. - № 12.

22. Дэшман С. Научные основы вакуумной техники / Пер. с англ. под ред. М.И. Меньшикова. -М.: Мир, 1964. 715с.

23. Хасуй А. Наплавка и напыление Текст. / А. Хасуй, О. Моригаки. М.: Машиностроение, 1985.

24. Бартенев С.С. Детонационные покрытия Текст. / С.С. Бертенев, Ю.П Федько, А.И. Григоров. С.-Пб.: Машиностроение, 1982. - 308 с.

25. Астахов Е.А. Антифрикционные свойства и коррозионная стойкость детонационного покрытия из AI2O3, применяемого в машиностроении // Ав-том. Сварка. 2004. - № 1. - с. 10 - 22.

26. Современные тенденции получения газотермических покрытий / JI.X. Балдаев, В.И. Калита // Технология металлов. 2003ю - № 2, С. 37 - 43. -№3, С. 31 --35.

27. Хасуй А. Техника напыления. М.: Машиностроение, 1975.

28. Максимович Г.Г. и др. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями Текст. / Г.Г. Максимович, В.Ф. Шатинский, В.И. Копылов. Киев: Наукова Думка, 1983.

29. Краснов А.Н. и др. Низкотемпературная плазма в металлургии Текст. / А.Н. Краснов, В.Г. Зильберберг, С.Ю. Шаривкер. М.: Металлургия, 1970.

30. Физика и техника низкотемпературной плазмы Текст. / Под ред. C.B. Дреснина. М.: Атомиздат. - 1972.

31. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена М.: Атомиздат, 1979. -416с.

32. Кутателадзе С.С. Анализ подобия в теплофизике Новосибирск: Наука, 1982.-280с.

33. Кинетика образования жидкой фазы с учетом теплоты фазового перехода под действием точечного источника тепла / Ю.Н. Лохов, Г.Н. Рожнов, И.И. Швыркова // Физика и химия обработки материалов. 1972. - № 3. -с. 9-17.

34. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки «Расчет температуры частицы при воздействии плазменного потока» № 12240 от 29.01.2009г.

35. Борисова А.Л., Адеева Л.И., Сладкова В.Н. Фазовые превращения в газотермических покрытиях из оксида алюминия // Автом. Сварка. 1997. -№ 4. - с. 26 - 32.

36. Ахметов Н.С. Общая неорганическая химия — М.: Высшая школа, 2001. -743с.

37. Турова Н.Я. Неорганическая химия в таблицах — М.: Высший химический колледж Российской АН, 1997. 115 с.

38. Бабичев А.П. Физические величины: Справочник. Текст. / А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова-М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232с.

39. Дульнев Г.Н., Испирян P.A., Ярышев H.H. Теплопроводность при постоянном и импульсном местном нагреве // Труды ЛИТНО. Тепломассобмен при взаимодействии потоков энергии с твердым телом. С.-Пб. - 1967. -вып. 31. — с. 5 - 19.

40. Формирование слоя при напылении тугоплавких металлов / Г.Д. Никифоров, В.И. Привезенцев // Физика и химия обработки материалов. 1969. -№ 1.-е. 86.

41. Нанесение покрытий плазмой / В.В. Кудинов, П.Ю. Пекшев, В.Е. Бела-щенко, О.П. Солоненко, В.А. Сафиуллин. -М.: Наука, 1990.-408 с.

42. Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. — М.: Машиностроение, 1990. 899 с.

43. Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением Текст. / Теория, технология и оборудование. — М.: Металлургия, 1992.

44. Влияние режимов оплавления поверхности пучками электронов на микротвердость и коррозионные свойства покрытий TiN/Al203 и TiN/Gr/Al203 / А.Д. Погребняк, Ю.А. Кравченко, B.C. Кшнякин, С.Н. Маслова // Вюник СумДУ. 2006. - № 6 (90).

45. Шипко A.A. и др. Упрочнение сталей и сплавов с использованием электронно-лучевого нагрева Текст. / A.A. Шипко, И.Л. Поболь, И.Г. Урбан. Минск: Наука и техника, 1995. - 280 с.

46. Тарасов JI.B. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения М.: Радио и связь, 1981 - 400 с.

47. Ананьеев Ю.А. Оптические резонаторы и лазерные пучки М.: Наука, 1990.-264 с.

48. Кравец А.Н. Технологические Nd лазеры с пассивной модуляцией добротности: Учеб. пособие для студентов втузов, - Ковров: Ковровский технологический институт, 1993. - 142 с.

49. Кудинов В.В. и др. Оптика плазменных покрытий Текст. / В.В. Кудинов, A.A. Пузанов, А.П. Замбржицкий. -М.: Наука, 1981.

50. Федотов В.Н. Лазерная техника. Основы устройства и применения: Учебное пособие Текст. / В.Н. Федотов, М.М. Веселов, A.B. Федотов. -Пенза: ПАИИ, 2004. 154 с.56.3велто О. Принципы лазеров -М.: Мир, 1984- 400 с.

51. Ударная волна при оптическом пробое в воде / А.И. Иоффе, H.A. Мельников, К.А. Наугольных и др. // Журнал прикладной механики и технической физики. 1970. - № 3. - с. 125 - 127.

52. Булгаков, A.B. Тепловая модель импульсной лазерной абляции в условиях образования и нагрева плазмы, поглощающей излучение / А.В Булгаков, М.Н. Булгакова // Квантовая электроника.- М., 1999., т.27, № 2 — с. 154-158.

53. Арутюнян, Р.В. Воздействие лазерного излучения на материалы Текст. / Р.В. Арутюнян, В.Ю. Баранов, Л.А. Большое и др. М.: Наука, 1989.- 367 с.

54. Возбуждение взрывной волны при инициировании цепной реакции в смесях газов излучением С02-лазера / Н.В. Карлов, H.A. Карпов, Ю.Н. Петров и др.//Письма ЖЭТФ. 1971. - 14. - вып. 4. - с. 214-217.

55. Зельдович Я.Б. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений Текст. / Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер. М.: Наука. -1966.-686с.

56. Балашова С.А. Лазерно-плазменное напыление керамических покрытий Текст. /Чащин Е.А., Шилов И.В., Балашова C.A.II XXXIV Гагаринские чтения. Международная молодёжная научная конференция. Часть 3.- М., с.126-127.

57. Бегунов Б.Н., Заказнов Н.П. Теория и расчет оптических систем М.: Машиностроение, 1973.-488 с.

58. Яворский, Б.М. Справочник по физике Текст. / Б.М. Яворский, A.A. Детлаф // М.: Наука, 1965. 847 с.

59. Коздоба Л.А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности (обзор) // Физика и химия обработки материалов. 1968. - № 4. - с. 3 - 9.

60. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. -М.: Машиностроение, 1989. -304 с.

61. Влияние отражательной способности поверхности на испарение металла под действием интенсивного светового потока / С.И. Анисимов, Б.И. Дмитриенко, Л.В. Лесков // Физика и химия обработки материалов. — 1972.-№4.-с. 10-14.

62. К теории взаимодействия лазера с веществом / Ю.В. Афанасьев, О.Н. Крохин // Квантовая радиофизика: Труды ФИАН. — М.: Наука, 1970. с. 118-170.

63. Изменение отражательной способности за время действия импульса ОКГ /А.Н. Бонч-Бруевич, Я.А. Имас, Г.С. Гомонов и др. // Журнал технической физики. — 1972. 62. - вып 1.-е. 288-293.

64. Крылов Ю.К. Исследование движения частиц каплевидной и мелкодисперсной фракций и возможности определения их температуры в моментобразования // Труды ЛИТНО. Вопросы квантовой электроники. 1968. -вып. 65. — с. 50 - -57.

65. Термохимическое действие лазерного излучения / В.П. Вейко, Г.А. Котов, М.Н. Либенсон // ДАН СССР. 1973. - 208. № 3. - с. 587 - 590.

66. Рыкалин H.H., Углов A.A. О роли объемного парообразования при нагреве металлов излучением лазера // Физика и химия обработки материалов. 1970. - № 2. - с. 33 - 36.

67. Рыкалин H.H., Углов A.A. Процесс объемного парообразования при действии луча лазера на металлы // Теплофизика высоких температур. — 1971. 9. №3.-с. 575-582.

68. Самохин A.A. О роли перегрева в режиме развитого испарения // Краткие сообщения по физике (ФИАН). 1973. - № 4. - с. 7 - 10.

69. Мирской В.Н., Стулов В.П. О законе подобия для коэффициента лучистого теплообмена при гиперзвуковом обтекании тел // ИФЖ. 1979. -т.Зб.-с. 214-248.

70. Кухлинг X. Справочник по физике: Справочник. Текст. / Пер. с нем. под ред. Е.М. Лейкина-М.: Мир, 1982. 520с.

71. Балашова С.А. Источник лазерного излучения, обеспечивающий улучшение эксплуатационных характеристик при лазерно-плазменном напылении / Е.А. Чащин, И.В. Шилов, С.А. Балашова // Закрытый сборник к 100-летию Устинова, 2008. С. 56-61.

72. Справочник по лазерной технике Текст. / Под ред. Байбородина Ю.В., Криксунова Л.З., Литвиненко Л.В Киев: Технша, 1978 - 440 с.

73. Промышленное применение лазеров Текст. / Под ред. Г.К.Кебнера; Пер. с англ. А.Л.Смирнова; Под ред. И.В.Зуева.- М.: Машиностроение, 1988— 280 с.

74. A.N. Kravetz, Т.Т. Basiev, S.B. Mirov, A.V. Fedin. Technological Nd-lasers with passive Q-switches based on LiF:F2~ crystals // Proceedings of SPIE The International Society for Optical Engineering-1991- v. 1839, p. 2-11.

75. ГОСТ 24714-81. Лазеры. Методы измерения параметров излучения. Общие положения.

76. ГОСТ 25213-82. Лазеры. Методы измерения длительности и частоты повторения импульсов излучения.

77. ГОСТ 25819-83. Лазеры. Методы измерения максимальной мощности импульсного лазерного излучения.

78. ГОСТ 25212—82. Лазеры. Методы измерения энергии импульса излучения.

79. Техно логический HAT:Nd — лазер с пассивным затвором на кристалле LiF:F2" / Т.Т. Басиев, А.Н. Кравец, A.B. Федин и др.// Письма в ЖТФ -1991.- Т. 17, вып.9.-с. 16-22.

80. Трехкаскадный усилитель одномодового излучения ИАГ:Кс1 лазера с пассивным затвором на кристалле LiF:F2". / Т. .Т. Басиев, А.Н. Кравец, A.B. Федин // Квантовая электроника - 1991.- Т. 18, № 7. - с. 822-824.

81. Модуляция добротности HAT:Nd лазера с линейным трехзеркальным резонатором кристаллами LiF:F2~ / Т.Т. Басиев, А.Н. Кравец, A.B. Федин и др.// Квантовая электроника - 1992.- Т. 19, № 8. - с. 772-773.

82. Полезная модель 75391 Российкая Федерация. Плазмотрон для лазер-но-плазменного нанесения покрытий Текст.; заявл. 01.04.08.

83. Шлыков Ю.П., Ганин Е.А. Контактный теплообмен. М.: Госэнергоиз-дат, 1963.-144 с.

84. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазменных тугоплавких покрытий М.: Машиностроение, 1981. - 192 с.

85. Кудинов В.В. О температуре и скорости частиц при плазменной металлизации // Сварочное производство. 1965. - № 8.

86. Термическое взаимодействие частиц с подложкой при нанесении покрытий напылением / A.M. Дубасов, В.В. Кудинов, М.Х. Шоршоров // Физика и химия обработки материалов. 1971. - № 6. — с. 29.

87. Термический цикл в контакте между напыляемой жидкой частицей и подложкой / A.M. Дубасов, В.В. Кудинов // Физика и химия обработки материалов. 1970. - № 5.

88. Баврин И.И. Курс высшей математики: Учебное пособие. М.: Просвещение, 1992.-400с.

89. Балашова С.А. Выбор рабочих режимов процесса лазерно-плазменного напыления Текст. /Чащин Е.А., Балашова С.А. // XXXV Га-гаринские чтения. Международная молодёжная научная конференция. Часть 3.- М., с.78-79.

90. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. И.В. Крагельского, В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1978. - Кн.1, 400 с.