автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Модифицирование инструментальных твердых сплавов ионными пучками различной интенсивности

На правах рукописи

ПОВОРОЗНЮК СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

МОДИФИЦИРОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ ИОННЫМИ ПУЧКАМИ РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНО СТИ

05.02.01 - Материаловедение (промышленность)

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

АВТОРЕФЕРАТ

Омск — 1997

Работа выполнена в лаборатории физики высоких плотностей энергий и радиационных технологий Института сенсорной микроэлектроники Сибирского отделения Российской Академии наук.

Научный руководитель:

засл. деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, Полетика М.Ф.

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук Полещенко К.Н.

доктор физико-математических наук, профессор Алексеев П.Д. кандидат технических наук, Котляров А.Я.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт

технологии и организации производства двигателей, Омский филиал

Защита состоится " 26 " июня 1997 г., в \Ч час. на заседании диссертационного совета К 063.23.05 при Омском государственном техническом университете по адресу: 644050, 0мск-50, проспект Мира 11.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим высылать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГТУ.

Автореферат разослан "¿3" 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.ф-м.н., доцент

В.И. Суриков.

общая характеристика работы

Актуальность темы Развитие машиностроения связано с интенсификацией процессов механической обработки, что выдвигает на передний план проблему повышения износостойкости режущих инструментов. В первую очередь это относится к твердосплавным режущим инструментам на долю которых приходится 2/3 всего объема металлообработки резанием. Вышеназванная проблема решается двумя путями: созданием новых инструментальных материалов и разработкой упрочняющих технологий.

Перспективным методом повышения износостойкости инструментальных твердых сплавов (ИТС) является модифицирование их поверхностных слоев путем обработки ионными пучками килоэлек-тронвольтных энергий. В результате подобного воздействия изменяется химический, фазовый состав, структура в поверхностных слоях твердых сплавов, что предопределяет изменение их физико-механических свойств. Характер протекания процессов при этом в значительной мере зависит от параметров облучения, таких как химический состав ионного пучка, энергия и доза ионов, плотность ионного тока (интенсивность облучения).

Применяемые в настоящее время для ионно-лучевого модифицирования материалов установки существенно различаются по технологическим возможностям, в первую очередь по интенсивности ионного воздействия. В то же время практически все исследования в этой области были выполнены с применением какого-либо одного источника ионов, в связи с чем выводы и рекомендации, содержащиеся в этих работах не могут быть в полной мере использованы в случае облучения на других установках, принципиально отличающихся по технологическим параметрам. Это препятствует также более глубокому пониманию эффектов ионно-лучевого модифицирования, приводящих к изменению износостойкости твердосплавных режущих инструментов, и зависимости этих эффектов от параметров ионного облучения. На настоящий момент не определены области рационального использования различных типов ионных источников для модифицирования инструментальных твердых сплавов.

Цель работы. Сравнительное исследование влияния модифицирующей обработки с использованием различных типов источников ионов на структурно-фазовые превращения и износостойкость поверхностных слоев инструментальных твердых сплавов.

Используемые обозначения и сокращения

ИТС — инструментальные твердые сплавы;

ИЛО — ионно-лучевая обработка;

НПИ — непрерывный пучок ионов;

МИП — мощный ионный пучок;

ИПП — импульсно-периодический пучок ионов.

Научная новизна. Впервые проведено исследование особенностей модифицирующей обработки ИТС непрерывными, импульсно-периодическими, импульсными ионными пучками с использованием различных типов источников ионов в широком диапазоне плотностей ионного тока (от 50 мкА/см2 до 150 А/см2). Впервые осуществлено сравнительное исследование воздействия слаботочных и сильноточных ионных пучков на структуру и фазовый состав сплавов системы WC-Co. Экспериментально зафиксировано, что в результате воздействия сильноточными ионными пучками наносекундной длительности происходит упрочнение межфазных областей вследствие снижения степени их дефектности и синтеза новых фаз в виде интерметаллидных соединений типа CoxWsOz и CoxWyCz. Предложены механизмы взаимосвязи между эффектами ионно-лучевого модифицирования (изменениями структурно-фазового состояния и свойств), происходящими в поверхностных слоях твердых сплавов в результате воздействия ионных пучков различной интенсивности, и закономерностями изнашивания в различных условиях резания. Показано, что общим как для слаботочного, так и для сильноточного ионно-лучевого модифицирования является повышение сопротивляемости абразивному изнашиванию. Вследствие ряда эффектов, таких как упрочнение межфазных границ, увеличение плотности дислокаций внутри карбидных зерен, наиболее заметно проявляемых после воздействия МИП, увеличивается сопротивляемость адгезионно-усталостному изнашиванию. Установлены особенности ионно-лучевого модифицирования с учетом структурных отличий ИТС. Зафиксировано, что для сплавов с малой толщиной кобальтовой прослойки в результате воздействия мощных ионных пучков, возрастает вероятность охрупчивания. Определены оптимальные условия резания, соответствующие виду ионно-лучевого воздействия, для которых достигается максимальное повышение износостойкости при обработке жаропрочного хромо-никелевого сплава.

Практическая ценность и реализация работы. Выполненные исследования позволили установить рациональные области ис-

пользования ионных пучков различной интенсивности, определить целесообразные режимы облучения. Результаты производственных испытаний модифицированных твердосплавных инструментов при резании различных материалов показали существенное повышение износостойкости (от 2 до 5—б раз) по сравнению с исходными. На основании проведенных исследований и результатов производственных испытаний, были разработаны практические рекомендации по назначению вида и режимов ИЛО твердосплавных режущих инструментов, с учетом условий их эксплуатации. Согласно данным рекомендациям было облучено две партии твердосплавных инструментов общим количеством 3 тысячи штук, которые были использованы в производственном процессе на ПРП АК "Омскэнерго". Модифицирование инструмента обеспечило повышение его износостойкости при резании углеродистых сталей в 2—3 раза.

Защищаемые положения.

— экспериментально установленные закономерности изменения структурно-фазового состояния поверхностных слоев сплавов \УС-Со, облученных сильноточными и слаботочными ионными пучками в диапазоне плотностей ионного тока 5 • 10~5А/см2—150А/см2.

— кинетические зависимости изнашивания модифицированных ионными пучками различной интенсивности твердосплавных инструментов при резании жаропрочного никелевого сплава, полученные в широком интервале скоростей резания для инструментальных материалов отличающихся параметрами структуры.

— предложенные механизмы влияния эффектов ионно-лучевого модифицирования на износостойкость твердых сплавов в условиях резания (на примере резания сплава ХН62БМКТЮ), учитывающие интенсивность облучения и структурные особенности инструментального материала.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на III и IV Всероссийских конференциях "Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц" (Томск, 1994; Томск, 1996); XXIII Международном совещании по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 1993); на XI научной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью" (Москва, 1993); на IV Международной конференции "Радиационные гетерогенные процессы" (Кемерово, 1995); на IV Международной конференции "Компьютерное конструирование перспективных материалов и технологий" САБАМТ-95 (Томск, 1995); на IX Между-

народной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов (Томск, 1996).

Работа в полном объеме докладывалась на семинаре кафедры "Технология машиностроения, резание и инструмент" Томского политехнического университета, семинаре кафедры "Радиационной физики и материаловедения" Омского государственного университета, научном семинаре ИСМЭ СО РАН (г.Омск).

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 20 печатных работ. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 122 страницах основного текста, содержит 71 рисунок, 6 таблиц. Список литературы содержит 182 наименования. Общий объем работы 190 страниц.

краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы. Сформулированы цель исследования и положения, выносимые на защиту.

В первой главе дается краткая характеристика объекта исследования — металлокерамических твердых сплавов системы \VC-Co, их структуре и свойствам. Приводится обзор механизмов изнашивания и поверхностного разрушения твердосплавного режущего инструмента. Анализируются процессы, происходящие при взаимодействии ускоренных ионов с твердыми телами, приводящие к изменению их физико-механических свойств. Отражается опыт применения высокоэнергетических ионных пучков для модифицирования твердосплавного режущего инструмента.

Проведенный анализ публикаций показал, что на настоящий момент зафиксированы многочисленные факты существенного повышения износостойкости твердосплавных инструментов при резании различных классов обрабатываемых материалов в результате модифицирования их поверхностей ускоренными ионными пучками. Однако в проведенных исследованиях уделялось мало внимания матери-аловедческим аспектам ИТС, специфике их структуры и свойств. Практически не рассматривались изменения в фазовых составляющих твердых сплавов, вызванные ИЛО, с учетом особенностей их

кристаллического строения. Не учитывалось в достаточной степени, возможное радиационно-стимулированное взаимодействие между фазами ИТС, в том числе изменения на межфазной границе, являющейся важным звеном прочностных характеристик данного класса материалов. Не исследовалось влияние на эффективность и особенности модифицирования отличий структурных параметров твердых сплавов. Для объяснения полученных результатов, зачастую, слабо учитывалось многообразие механизмов изнашивания твердых сплавов при резании в различных условиях трибомеханического контакта.

Показано, что в литературных источниках приводятся весьма обнадеживающие результаты применения МИП для обработки твердосплавных режущих инструментов. Однако, мало изучены эффекты, ответственные за повышение их износостойкости. Практически отсутствуют комплексные исследования в этой области, а имеющиеся данные носят единичный, бессистемный характер.

Анализ литературных данных позволил установить, что для модифицирования ИТС исследователями был использован широкий круг источников ионов, значительно различающихся по своим технологическим параметрам (в первую очередь по интенсивности воздействия). Несмотря на это, в настоящее время отсутствуют работы, где бы проводились сравнительные, комплексные исследования модифицирования ИТС с применением нескольких типов источников ионов, значительно различающихся по своим технологическим параметрам. Это препятствует лучшему пониманию физико-химических процессов и эффектов, приводящих к изменению эксплуатационных свойств ИТС.

Во второй главе обоснован выбор и приводится описание основных экспериментальных методик и экспериментального оборудования. Дано краткое изложение принципа действия трех типов источников ионов, примененных в данной работе, приводятся их основные технические характеристики. Основные параметры пучков ионов приведены в таблице №1.

В качестве объектов исследования были выбраны сплавы ВК8 и ВКЮ-ХОМ, которые отличаются размерами зерен а — WC фазы и средней толщиной связующей ß — Co^wc) фазы.

Оценка изменения структурно-фазового состояния поверхностей ИТС под действием ионных пучков осуществлялась посредством металлографии (Неофот-2), рентгеноструктурного анализа

(ДРОН-УМ) и энерго-масс-спектрометрии вторичных ионов (ЭМ-СВИ). Последняя методика сочетает в себе возможности вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС) с оценкой энергораспределения вторичных ионов (ЭРВИ).

Таблица №1

Виды и параметры ионно-лучевой обработки.

Энергия Плотность Плотность

Вид воз- Состав Доза ионов тока пучка мощности

действия пучка ион/см2 кэВ А/см2 Вт/см2

нпи Ti+, N+ Zr+, Аг+ 2 • 101' 30 5•10~ь 1,5

ипп Ti+ 2 • 101' 30 2 • 10"J 60

мип С+.Н+ Ю13- Ю14 300 150 45 • 10е

Коррозионная стойкость оценивалась методом снятия потенцио-динамических кривых. Абразивное изнашивание модифицированных поверхностей ИТС исследовалось на машине трения, работающей по схеме палец—диск.

Исследование эксплуатационных свойств ИТС осуществлялось посредством анализа кинетики изнашивания модифицированных инструментов из сплавов ВК8 и ВКЮ-ХОМ при резании труднообрабатываемого жаропрочного сплава на никелевой основе ХН62БМКТЮ (ЭП742ВД). Эксперименты проводились в широком интервале скоростей резания, что позволило оценить сопротивляемость модифицированных поверхностей различным видам изнашивания (абразивному, адгезионно-усталостному, диффузионному, окислительному).

Некоторые вопросы методики исследования (в частности, изучение микротвердости (ПМТ-3), исследование контактных характеристик процесса резания) были вынесены в другие главы для более логичного и последовательного изложения материала.

В конце главы на основании проведенного ранее анализа литературных данных, с учетом конкретизации экспериментальной техники и экспериментальных методик, сформулированы задачи исследования:

1. Установить характерные изменения структурно-фазового состояния и свойств поверхностных слоев твердых сплавов, вызванные обработкой ионными пучками различной интенсивности.

2. Исследовать влияние облучения непрерывными, импульсно-пе-риодическими и мощными импульсными пучками ионов на кинетику изнашивания твердосплавного режущего инструмента при различных условиях трибомеханического контакта.

3. Определить влияние различий в параметрах структуры инструментальных твердых сплавов на особенности и эффективность модифицирования их эксплуатационных свойств.

4. Предложить механизмы влияния эффектов модифицирования инструментальных твердых сплавов непрерывными, импульсно-периодическими и мощными импульсными пучками ионов на сопротивляемость поверхностных слоев твердых сплавов различным видам изнашивания при резании.

5. На основании проведенных исследований разработать рекомендации по использованию различных видов источников ионов для модифицирования твердосплавного режущего инструмента в зависимости от условий резания и соответствующих им механизмов изнашивания.

Третья глава посвящена исследованию структурно-фазового состояния и свойств модифицированных поверхностей ИТС.

Металлографический анализ показал, что облучение слаботочными ионными пучками (НПИ) не приводит к существенным изменениям их зёренной структуры. Наблюдается лишь некоторая тенденция к увеличению среднего размера зерна а — ИТС фазы, связанная с преимущественным распылением кобальта и более полным оголением карбидных зерен (см. рис.1(а,б)).

Воздействие МИП приводит к значительно более сильным изменениям структуры поверхности ИТС. Для относительно малых (рис.1(в)) интенсивностей воздействия 0=50—70А/см2) происходит перераспределение кобальтовой фазы (на фотографии темные участки) в цепочки и глобулярные скопления. Что касается карбидной фазы (светлые участки), то можно отметить два типа образований. Первый — измельченные зерна карбидов. Второй — зерна карбидов, слившиеся в результате термической и радиационно-стимулированной диффузии. Причем преобладает первый тип. При увеличении плотности ионного тока (до ^=100— 150А/см2) инициируется дальнейшее развитие процессов, характерных для второго типа образований (рис.1(г)) (образований первого типа практически не наблюдается). Происходит слияние карбидных зерен в единые конгломераты, которые, в свою очередь, становятся более округлые,

чем исходные зерна карбидов. Практически вся кобальтовая фаза оказывается сосредоточенной в цепочки и глобулярные скопления.

Рис.1. Структура модифицированного сплава ВКЮ-ХОМ: а) — исходного (Х1200), б) — НПИ + Аг+, Б=6 • 1017ион/см2 (х1200), в) — МИП ]=50 А/см2 (х2000), г) — МИП л=100 А/см2 (х2000).

Посредством рентгенографии было оценино изменение периодов решетки и проведен анализ тонкой кристаллической структуры (методом аппроксимации) а — \¥С фазы. Для обоих вариантов аппроксимирующих функций (Коши и Гаусса) результаты анализа качественно совпадают и показывают, что под действием ионных пучков в зернах \УС увеличиваются микродеформации и соответственно возрастает плотность хаотически распределенных дислокаций и их скоплений. Упругие поля, создаваемые такими дислокациями, затрудняют скольжение дислокаций, увеличивая предел текучести материала (деформационное упрочнение).

Фазовый состав модифицированных поверхностей исследовался методом ЭМСВИ. Сравнение и анализ экспериментальных данных относительных интенсивностей выходов вторичных ионов (часть из

которых представлено в табл.№2) и энергетических спектров Со и \У, свидетельствуют о том, что под действием ионных пучков в поверхностных слоях ИТС происходит дополнительное растворение С и О в /3 — Со(№С) фазе. После слаботочного ионного облучения (НПИ) растворение носит локальный характер, а при переходе к существенно более интенсивному воздействию (МИП) данный процесс характеризуется значительно большей интенсивностью, пространственными масштабами и сопровождается образованием новых ин-терметаллидных фаз по типу Сох\Уу Сг и Сох\¥у 0г. Наличие этих процессов подтверждается, в частности, уменьшением выхода ионов Со~2 и возрастание выхода с анализируемых поверхностей комплексных ионов Со\У+, Со\УО+, СоУГО$, СоС+, Со2С+.

Таблица №2

Величины относительных интенсивностей вторичных ионов.

Режимы обработки.

НПИ МИП МИП МИП

ион исх. гг,Аг 50 А/см2 100 А/см2 150 А/см2

п=1 п=1 п=1 п=3 п=5

Со С 5.2 3.0 13.5 32.8 3.3 24.9 17.7

Со2 173.7 125.7 96.7 92.4 33.5 91.5 67.0

Со2С 33.7 137.7 70.9 37.8 30.1 1317.4 144.1

Со\У 5.2 4.2 25.1 33.6 33.3 33.3 22.8

СоУ/О 2.6 4.2 19.3 32.8 33.3 31.6 17.7

Со\У02 0.0 1.8 3.2 5.0 6.0 5.0 2.5

Вследствие.термически и радиационно-стимулированной диффузии атомов через дефектную межфазную границу, часть их захватывается дефектами границы, происходит их "залечивание". Таким образом осуществляется упрочнение межфазных границ за счет создания пограничного слоя с прочносвязанными атомами Со-^У-С. Остальная часть атомов № и С растворяется в ГЦК решетке /3 — Со(тс) фазы. При этом атомы замещают атомы Со, а атомы С внедряются в октаэдрические пустоты, аналогично тому как это происходит при спекании сплава, но только в гораздо больших концентрациях. После воздействия МИП происходит существенное размытие межфазных границ, которое в случае тонких кобальтовых

прослоек затрагивает всю их толщину. В результате происходит исчезновение в этих местах межфазных границ и формирование единых, неоднородных по составу зеренных образований (конгломератов), которые и наблюдались нами при металлографическом анализе (рис.1(г)).

Испытания, выполненные на машине трения, показали, что в результате обработки поверхностей ИТС как слаботочными, так и сильноточными ионными пучками увеличивается их сопротивляемость абразивному изнашиванию. Это коррелирует с зафиксированным нами повышением микротвердости ИТС вследствие ИЛО.

Исследование коррозионной стойкости ИТС не выявило заметного ее изменения после облучения слаботочными ионными пучками (НПИ), а обработка МИП приводит к существенному (до 4,9 раза) увеличению окислительной активности сплава.

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований кинетики изнашивания модифицированных инструментов из сплавов ВК8 и ВКЮ-ХОМ в различных условиях резания жаропрочного никелевого сплава. Изучены особенности формы изношенных поверхностей. Определены основные параметры контактного взаимодействия облученных режущих инструментов с обрабатываемым материалом, такие как средняя температура резания, удельная сила трения — qp и среднее контактное давление — qN на передней поверхности режущего инструмента.

Для установления взаимосвязей эффектов ионно-лучевого модифицирования ИТС и факторов, определяющих их износостойкость в различных условиях трибомеханического контакта при резании, с целью понимания механизмов, приводящих к изменению эксплуатационных свойств ИТС, был разработан комплексный подход, который схематично изображен на рис.2.

Установление и анализ факторов, представленных на рис.2, позволили проанализировать общий характер изнашивания модифицированных поверхностей инструментов из ВК8 и ВКЮ-ХОМ при резании жаропрочного сплава ХН62БМКТЮ и сделать следующие выводы:

1. Обработкой ионными пучками можно повысить износостойкость твердосплавных инструментов при резании жаропрочных никелевых сплавов в. 2-3 раза.

2. Эффективность модифицирования существенным образом зависит от интенсивности ионного воздействия, структурных особен-

ностей ИТС и условий трибомеханического контакта.

3. Воздействие более интенсивных ионных пучков (МИН, ИПП) эффективно для инструментов из ВК8 вследствие существенного упрочнения межфазных границ и кобальтовой прослойки (за счет растворения W и С) с одновременным деформационным упрочнением карбидной фазы.

Рис.2. Структурная схема взаимосвязи эффектов модифицирования и процессов изнашивания ИТС (для решения технологических задач повышения износостойкости режущих инструментов).

4. Для инструментов из ВКЮ-ХОМ, обработанных МИП и ИПП, повышение износостойкости наблюдалось лишь при наименьшей скорости резания (V = 12м/мин) за счет снижения абразивного износа. С повышением скорости резания эффективность их резко сни-

жаегся.

5. Для инструментов из ВКЮ-ХОМ, обработанных МИП, снижение износостойкости (при V — 20—30 м/мин) связано с увеличением хрупкого разрушения (см. рис.3). Причиной этого является охрупчивание /3 — Со(шс) фазы в сочетании с высокими контактными нагрузками — и qм^ Кроме этого, с повышением скорости резания, происходит увеличение окислительной составляющей износа.

Рис.3. Выкрашивания на передней поверхности — а) и сколы за площадкой контакта задней поверхности — б) режущей пластины из ВКЮ-ХОМ, обработанной МИП.

6. В случае модификации ВКЮ-ХОМ ИПП Тг'+, наблюдаемое (при V = 20—30м/мин) ухудшение износостойкости, объясняется интенсификацией адгезионного схватывания с обрабатываемым материалом (с образованием налипов) на фоне некоторого, хотя и существенно меньшего, чем после воздействия МИП, охрупчивания. Перечисленные процессы интенсифицируют вырыв частиц инструментального материала.

7. Воздействие НПИ вследствие существенно меньшей удельной мощности оказалось не способным в достаточной степени упрочнить сплав ВК8. Для инструментов из ВК8, повышение износостойкости после модифицирования НПИ, достигается только при наименьшей (V = 6м/мин) скорости резания за счет снижения интенсивности абразивного изнашивания.

8. Для сплава ВКЮ-ХОМ, обладающего изначально более высокой прочностью межфазных границ, большей гомогенностью структуры и субструктуры, модифицирование НПИ, приводя к упрочнению а,— WC и ß — Co(wc) фаз и межфазных границ, не вызывает охрупчивания. За счет этого упрочнения, инструменты из ВКЮ-ХОМ, модифицированные НПИ, при наибольшей скорости резания (У = 30м/мип) имеют износостойкость в 3,3 раза выше, чем исходные инструменты.

В заключении главы приводятся результаты производственных испытаний твердосплавных инструментов, упрочненных различными видами ионных пучков, при резании сталей 40Х, ЗОХГНМ, титановых сплавов ОТ4, ВТЗ-1. Установлено, что ИЛО позволяет повысить стойкость инструментов при резании данных классов материалов в 2 — 5 раз.

На основании лабораторных исследований и производственных испытаний, даны практические рекомендации по рациональному выбору вида и параметров ионно-лучевого модифицирования твердосплавного режущего инструмента в зависимости от марки твердого сплава и предполагаемых условий резания.

В приложениях приведены акты и протокол производственных испытаний, акт об использовании результатов диссертационной работы.

общие выводы

1. Впервые проведено сравнительное исследование влияния обработки непрерывными, импульсно-периодическими и мощными импульсными пучками ионов в широком интервале плотностей ионного тока (от 50ткА/ст2 до lbQA/cm2) на структуру, фазовый состав и свойства ИТС системы WC-Co. Установлено что, характер и степень изменения структурно-фазового состояния и свойств поверхностных слоев существенным образом зависят от интенсивности ионного воздействия и структурных особенностей твердого сплава.

2. Зафиксировано, что облучение слаботочными ионными пучками (ионная имплантация), помимо фактора ионного легирования, приводит к изменениям фазового состояния на границах карбид— связка в результате радиационно-стимулированного перераспределения атомов а — ]¥С и /3 — Со(шс) фаз.

3. Обработка сильноточными ионными пучками (МИП) инициирует интенсивное растворение и С в ГЦК-решетку /3 — Со(шс) фазы, вследствие термически и радиационно-стимулированной диффузии, сопровождающееся размытием межфазных границ и приводящее к слиянию зерен в местах тонких кобальтовых прослоек в единые образования (конгломераты). Процессы растворения \¥, С и О инициируют образование новых интерметаллидных соединений по типу Сох\¥у Сг и Сох\¥у0г.

4. Воздействие как слаботочных, так и сильноточных ионных пучков на поверхность сплавов \VC-Co вызывает повышение степени дефектности кристаллической структуры а — IV С фазы вследствие увеличения плотности дислокаций, что приводит к деформационному упрочнению карбидных зерен.

5. Раскрыта связь параметров структуры ИТС (размера зерна карбидной фазы, толщины связующей (3 — Со(шс) фазы) с особенностями и эффективностью модифицирования их эксплуатационных свойств ионными пучками различной интенсивности.

6. Воздействие высокоинтенсивных ионных пучков способно в большей степени, чем ионная имплантация, упрочнить межфазные границы и повысить сопротивляемость пластическому деформированию связующей фазы за счет дисперсионного упрочнения. Вместе с тем обработка МИП приводит к некоторому охрупчиванию поверхностей твердого сплава вследствие снижения пластичности кобальтовой прослойки, наиболее заметно проявляющемуся при малых ее толщинах.

7. Воздействие МИП приводит к возрастанию окислительной активности сплава, положительно сказывающееся на износостойкости из-за снижения интенсивности адгезионного взаимодействия с обрабатываемым материалом при малых скоростях (температурах) резания. Однако при высоких скоростях резания происходит повышение интенсивности окислительного изнашивания.

8.Установлено, что ионно-лучевое модифицирование приводит к повышению сопротивляемости абразивному изнашиванию ИТС как в условиях внешнего трения, так и при резании металлов. Это кор-

релирует с наблюдаемым повышением микротвердости облученных поверхностей И ТС.

9. Обобщены эффекты модифицирования ИТС ионными пучками различной интенсивности. Предложены механизмы их влияния на сопротивляемость различным видам изнашивания (абразивному, адгезионно-усталостному, диффузионному, окислительному) при резании.

10. Получены и проанализированы особенности кинетики изнашивания модифицированных режущих инструментов при обработке жаропрочного никелевого сплава в зависимости от вида ИЛ О, особенностей структуры твердого сплава и скорости резания, с учетом установленной специфики контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов.

11. Полученные экспериментальные данные, а также результаты производственных испытаний показывают, что применяя различные виды ионных пучков можно существенно (в 2—3, а в отдельных случаях до 5-6 раз) повысить износостойкость ИТС при резании различных материалов. Разработаны рекомендации по рациональному назначению вида и режимов ИЛО твердосплавного режущего инструмента в зависимости от марки твердого сплава и условий резания. Использование упрочненного в соответствии с разработанными рекомендациями инструмента в производстве, обеспечило повышение износостойкости в 2—3 раза.

основные публикации

1. Блесман А.И., Иссерс В.В., Машков Ю.К., Поворознюк С.Н. Аналитический контроль металлических поверхностей, подвергнутых ионной имплантации.// Повышение конструкционной прочности деталей машин и режущего инструмента электрофизическими и электрохимическими методами обработки. Тез.докл. Омск,1990, с.8.

2. Блесман А.И., Иссерс В.В., Машков Ю.К., Поворознюк С.Н. Повышение износостойкости узлов трения методом ионно-лучево-го модифицирования.//Тез.докл. Международного семинара "Трибо-лог-бМ", Ростов,1990, с.64—67.

3. Полещенко К.Н., Поворознюк С.Н. Износ ионно-импланти-рованных поверхностей режущего инструмента.// Тез.докл. Международного семинара "Триболог-8М", Ростов,1991, с.88—89.

4. Полещенко К.Н., Вершинин Г.А., Поворознюк С.Н. Воздействие ионных пучков на структуру и фазовый состав твердых спла-

bob.// Модификация поверхности конструкционных материалов с целью повышения износостойкости и и долговечности деталей машин. Тез.докл. Регионального семинара. Благовещенск,1992, с.31—32.

5. Байбарацкая М.Ю., Наумов В.А., Поворознюк С.Н., Чулкова A.C. Улучшение триботехнических свойств титановых сплавов методом ионной имплантации.// Вестник машиностроения, 1993, №2.

6. Полещенко К.Н., Вершинин Г.А., Поворознюк С.Н. Ионно-лучевая модификация поверхностей твердых сплавов // XXIII Межнациональное совещание по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Тез.докл., М.,МГУ, 1993, с.101.

7. Полещенко К.Н., Поворознюк С.Н., Вершинин Г.А. Износостойкость сплава WC-Co, подвергнутого воздействию ионных пучков // Взаимодействие ионов с поверхностью. Тез.докл. 11 конф., М., МИФИ, 1993, с.98-99.

8. Тихомиров В.В., Геринг Г.И., Полещенко К.Н., Поворознюк С.Н. и др./. Высокоэнергетические ионно-лучевые технологии повышения ресурса металлоизделий.// Ресурсосберегающие технологии машиностроения. Тез.докл. Республиканской н.-пр. конф., М.: МА-МИ, 1993, с.171—172.

9. Полетика М.Ф., Полещенко К.Н., Поворознюк С.Н., Николаев A.B. Влияние методов ионно-лучевой обработки на износостойкость твердых сплавов / / Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц. Тез.докл. III Всероссийской конф., Томск, 1994, с.5-6.

10. Полетика М.Ф., Полещенко К.Н., Поворознюк С.Н., Губкин Н.И. Эффективность ионно-лучевых способов поверхностного упрочнения твердосплавного инструмента при резании жаропрочных сплавов // Физические процессы при резании металлов, Сб.науч.трудов ВОЛГТУ, Волгоград, 1994, с.70-77.

11. Полещенко К.Н., Поворознюк С.П., Вершинин Г.А. Влияние условий ионно-лучевого воздействия на структуру и свойства твердых сплавов // Поверхность, 1995, №4, с.114-116.

12. Полещенко К.Н., Вершинин Г.А., Геринг Г.И., Поворознюк С.Н., Николаев A.B. Радиационно-стимулированные процессы в твердых сплавах при ионно-лучевом воздействии //Радиационные гетерогенные процессы. Тез.докл. VI Международной конф. Кемерово, 1995.

13. Полетика М.Ф., Поворознюк С.Н., Полещенко К.Н., Губкин Н.И. Износостойкость твердых сплавов, модифицированных интен-

сивными ионными потоками //IV Международная конф. САБАМТ-95 Тез .докл. - Томск, 1995, с.181—182.

14. Поворознюк С.Н., Полещенко К.Н., Кульков С.Н., Вершинин Г.А. Структурные изменения и распределение имплантированной примеси в сплаве \VC-Co при ионно-лучевом воздействии // Поверхность, 1995, №11, с.74-77.

15. Полещенко К.Н., Геринг Г.И., Вершинин Г.А., Поворознюк С.Н., Писчасов Н.И. Процессы и эффекты модифицирования твердых сплавов системы \VC-Co при воздействии мощными ионными пучками //IX Международная конф. по радиационной физике и химии неорганических материалов, Тез.докл. - Томск, 1996, с.83-85.

16. Полещенко К.Н., Геринг Г.И., Вершинин Г.А., Поворознюк С.Н. и др. Применение сильноточных ионных и электронных пучков для модифицирующей обработки инструментальных материалов / / Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц. - Тез. докл. IV Всероссийской конф., Томск, 1996, с.266-268.

17. Полещенко К.Н., Геринг Г.И., Вершинин Г.А., Поворознюк С.Н. и др. Особенности модифицирования сплавов \УС-Со слаботочными и сильноточными ионными пучками // Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц. - Тез. докл. IV Всероссийской конф., Томск, 1996, с.268-270.

18. Поворознюк С.Н., Полещенко К.Н., Геринг Г.И., Полетика М.Ф. Влияние структурных особенностей сплавов \VC-Co на проявление эффектов ионно-лучевого модифицирования // Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц. - Тез. докл. IV Всероссийской конф., Томск, 1996, с.362-363.

19. Полещенко К.Н., Вершинин Г.А., Геринг Г.И., Орлов П.В., Поворознюк С.Н. и др. Модифицирование структуры и свойств твер-' дых сплавов системы \VC-Co сильноточными пучками заряженных частиц // Вестник Омского университета, №2, 1996, с.36-40.

Подписано к печати 19.05.97 г. Формат 60 84/16 Оперативный способ печати.

Уч.- изд. л. 1,0 Тираж 100. Заказ 416-

Редакционно-издательская группа ОмГУ Полиграфическая лаборатория 644077, г.Омск - 77, пр-т Мира, 55-а, госуниверситет