автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Обеспечение эксплуатационных свойств деталей ГТД вакуумными ионно-плазменными методами обработки с учетом технологической наследственности

РГ6 Oft

29 m

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи УДК 621.793:621.375.826

БУДИ ЛОВ Владимир Васильевич

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ ГТД ВАКУУМНЫМИ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫМИ МЕТОДАМИ ОБРАБОТКИ С УЧЕТОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

05.07.05 — тепловые двигатели летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Мое к на, Ifl0f>

Работа выполнена на кафедре технологии машинострое^ пня Уфимского государственного авиационного технического университета.

Научный консультант: заслуженный деятель науки п

техники РФ, доктор технических наук, профессор Мухин В. С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Марахтанов М. К-, доктор технических наук, профессор Сидоров В. В., доктор технических наук, профессор, академик Академии технологических наук РФ Зуев И. В.

Ведущее предприятие: акционерное общество (АО)

«Уфимское моторостроительное производственное объединение».

Защита состоится «_»___1995 года в__час.

на заседании диссертационного совета ДР 053.04.09 Московского государственного авиационного института (технического университета) по адресу: 125871, г. Москва, ГСП Волока-ламское шоссе, 4, МАИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного авиационного института (технического университета).

Отзыв на автореферат диссертации в одном экземпляре, заверенный печатью учреждения, просим направляв по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «__»»______1995 года.

Ученый секретарь диссертационного совета канд.аехн. наук, доцент

А. С. НЕВЕРОВ

ОБЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ • АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Эксплуатационные свойства деталей ГТ/1 ' обес-печиваится в ходе всего технологического процесса изготовления, в том числе и специальными упрочнявшими методами обработки, покрытиями. Однако существующие традиционные методы обработки (поверхностно-пластическая деформация, химико-термическая обработка, гальванические и диффузионное покрутил) о большинство случаен из обеспечивают вось комплекс эксплуатационных характеристик. Анализ литературных данных показывает, что в настоящее время о качестве наиболее перспективных методов обработки поверхности рассматривания метод:: вакуумной ионно-плазменной обработки, обладавшие цел:!м рядом принципиальных преимуществ: универсальностью, высокой производительность и, высокой воспроизводимость:! параметров покрыт;;/;, практически полным отсутствием экологических проблем. Несмотря на значительное число выполненных исследований и ревенных практических задач, до сих пор не известии закономерности по формированию свойств комплекса " покритие-подлозка ". Не исследовано влияние покрытий в комплексе с физико-химическими параметрами пед-логки на эксплуатационные свойства деталей ГТЛ, что не позволяет аффективно применять вакуумные конно-плазменные покрытия при изготовлении деталей. Анализируя опыт промышленного применения вакуумной ионно-плазменной технологии СВИПТ) з производстве ГТД, мохно отметить существенное отставание технологии вакуумной ионно-плазменной обработки от потребностей практики. Это находит свое проявление в низком качестве проектирования технологических процессов вакуумной ионно-плазменной обработки, в отсутствии инженерных методик расчетов режимов обработки, загрузки деталей, онидаемой точности и т.д. Следствием недостаточной научной разработки проблемы является не только сдерживание внедрения методов 8ИПТ в производство. .чо и отсутствие иняенеров-технологов, имеющих специальную подготовку в данной области.

В настоящее время ведутся интенсивные исследования, связанные с ионной модификацией поверхности и созданием защитных покрытий. Однако в опубликованных работах отсутствует сведения о влиянии механической обработки к свойств поверхности на защитные покрытия, хотя финианыэ методы обработки поверхности играьт определяющую роль в формировании эксплуатационных свойств комплекса "покрытие-подлоЕка". Такяе отсутствует результаты по исследования усталостной и длительной прочности, коррозионной и эрезигнной стойкости в зависимости от «им^яннх методов механической

обработки.

Таким образов, в настоящее, время существует обеирная область, практически ненсследованая - область вакуумной ионно-пла^ыешшй обработки, связанная с технологической наследственностью свойств покрытий и эксплуатационных свойств комплекса "покрытие-подложка". Отсутствует математические модели, удовлетворительно описывавшие процесс ионного оса«дония. покрытий при длинах свободного пробега частиц, соизмеримых с размерами плазменных систем, что не позволяет проводить расчеты ренимов напыления, реализуемых в серийных промышленных установках.

Актуальность темы диссертационной работы подтверждается тем, что сна связана с выполнением работ по:

1) межотраслевой научно-технической программе "Формирование геометрических и физико-химических свойств деталей ГТД с применением интегрированной технологии." от 27.i2.B7;

2) республиканской научно-технической программе "Новые материалы и технологии". Направление "Наукоемкие технологии":

3) проблеме "Обработка конструкционных материалов пучками заря-генных частиц" научного совета Министерства науки и технической политики РФ и РАН;

4) договорами ыеаду Уфимским государственным авиационным университетом и Яоимским агрегатным объединением "Гидравлика" и (10 "Уфимское моторостроительное производственное объединение" (гены 8-64-07, 8-40-В5,- 130-09, 2-05-85).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Обеспечение эксплуатационных свойств деталей ГТД на основе теоретических и экспериментальных исследований комплекса "покрытие-подлонка", получаемого методами вакуумной ионно-плазмон-ной обработки с учетом технологической наследственности.

АВТОР ВЫНОСИТ на защиту:

1". Математическая модель вакуумного нежно-плазменного осагде-ния покрытий при длинах свободного пробега частиц, соизмеримых с размерами плазненш/х систем с учетом рассеяния потока ионов металлов на молекулах газа, и результаты расчетов.

2, Иетод модификации и осагдения покрытий плазмой с повыеенной концентрацией заряменных частиц, создаваемой ме*ду обрабатываемой поверхностью и специальным экраном, расположенным на определенном расстоянии от поверхности. Генерация зарямешшх частиц обеспечивается быстрыми осциллирущимк электронами, эмитируемыми с поверхности обрабатываемой детали (аффект полого катода).

3. Закономерности изменения физико-химических и экеллуатацион-

них свойств комплекса "покрытие-подложка" в зависимости от рынков ионно-плазнекного напыления и технологии предпарительной' подготовки деталей ГТД.

4, Закономерности распыления,модификации и нагрова поверхности ионструкиионннх материалов под действием бомбардировки ионами тлеющего разряда и плазменными потоками,получасмими на основе вакуумного лугового разряда,

3. Результаты зондовых измерений распределения плотности плазменного потока - в объеме вакуумной камера к метода обеспечения заданной точности при ионно-плазненном нанесении покрытий на детали ПЛ.

6. Принципы проектирования комплекса "пократие-подлоака", обеспечивавшего эксплуатационные характеристики деталей ГТД: принцип технологической наследственности, принцип существования оптимальной толщины покрытия.

7, Разработаннуз на основе проведенных исследований технологический документации, обеспечивающую изготовление деталей ГТД с вакуумными конно-плаэненныки покрытиями в серийном производстве. и результаты длительных испытаний з составе пзлиоразнерь-их двигателей.

МЕТОДУ ИССЛЕДОВАНИЯ. При выполнении работы применялись мэтоды математического модэлироваиия технологических систем,регрессионный анализ, дифференциальное и интегральное исчисление, многокритериальная оптимизация. Результата обрабатывались на ЗВЙ как па известным, так и по специально разработанным программам. Экспериментальные исследования проводились на конструкционных сталях и сплавах: ЗОХГШ. 3QXA, 40ХНМА, 12XÍEH9T, 12ХШ!2а2«2-!3, ICO, ЗП-975ИД, ВТ18-У, ВТЗ-1. Исследования структурно-газового состава осуществлялись методами растровой и просвечивавшей микроскопии на приборах Ш - 840. 8S - 540, 1ЕИ - 2000 /'X. РентгеностгшП1ф:>ий анализ поверхности осуществлялся на дк$рактометре ДР011 - ЗМ.

Микротвердость поверхностных слоев и покрытий исследив 1лась нз приборе ПУТ-3, прочностные к пластические свойства при статических нагрузках -.на прессе Гагарина, остаточные напрянения определялись рентгеноструктурным анализом и методом гибких пластин,Испытание на усталость проведено на ЙУИ—5000 и вибростенде ЕЭДС-400 по ГОСТ 25.502-79.. Исследования.харспрочности проводились на матн-пе типа ВП-101 в соответствии с ГОСТ 10.145-81. Оценка параметров надежности вилась на-основе ГОСТ- i3Ú77-01. .Испытания на ксррикп проводились по «еищше-ВЙАМ," a ,так»в, применялись элсктрсхимич

кие методы исследования с измерение« электродных потенциалов поверхности, расчетом поляризационных кривых и токоп коррозии. Испытания на абразивный износ проводились на пескоструйной установке струйно-эгекторного типа в соответствии с Р'ГИ 1.2.04В—64. Статистическая'обработка экспериментальных данных выполнялась на персональных ЭВМ я соответствии с ГОСТ В.207-73, регламентируищим методику наполнения прямых-измерений с многократными независимыми наблюдениями.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. 1. На основе предполоюния об аддитивности дьух потоков - диффузионного и бесстолкновительного - разработана математическая модель осаждения покрытий при длинах свободного пробега частиц , соизмеримых с характерными размерами плазменных систем г С Л ~ г ). Взаимодействие потоков ионов металла с реакционным газом в объеме сводится к рассеивании потока ионов в приближении модели "твердых паров". Распределение ионной компоненты вблизи катода подчиняется закону косинуса. .Полученная модель позволила связать технологические параметры ионного осаждения (1р; 1'п; Р; И; г ) со скоростью роста, температурой и химическим составом покрытия на локальной поверхности, расположенной в произвольной точке вакуумной камеры.

2, Впервые установлено, что при ионно-плаэменном осаждении покрытий в системе, состоящей из специального экрана в виде сетки и обрабатываемой поверхности детали, находящихся под отрицательным потенциалом, образуется структура из плазмы и слоя пространственного заряда менду границей плазмы и обрабатываемой поверхность!) (эффект полого катода). При размерах ячейки сетки а < а„, прикатод-пае области перекрывают расстояние между ячейками и отрагают быстрые осциллирующие электроны, что увеличивает концентрации заряженных частиц вблизи обрабатываемой поверхности и приводит к возрастании количества ионов, бомбардирующих поверхность покрытия, ионному перемешивании растущего покрытии, росту покрытий с субмелкозернистой структурой. Получены критерии существования эффокта полого катода.

3. Установлен эффект зависимости скорости распыления конструкционных материалов от метода предварительной механической обработки. Установлено, что поверхности с высокой степенью пластической деформации и мккротвердостью подвергаются менее интенсивному ионному травлении, чем недеформированные. Наблв-дается корреляция мевду микратвердостьв поверхности и коэффициентом распыления.

4, На основе анализа термодинамических условий заро*дения и роста покрытий показано, что физико-химические и эксплуатационные свойства комплекса "понрытие-подлояка" долвны определяться но только технологическими параметрами процесса напыления, но и методами механической обработки подложим, формируищими определенный поверхностный слой, свойственный каждому метода обработки. Пластическая деформация и термическое воздейстпие в тонких поверхностных слоях приводят к изменении структуры, дроблении блоков, возрастание на два-три порядка плотности дислокаций, ' сниюнил энергии активации диффузии.

Впервыы сформулированы и экспериментально доказаны принципы обеспечения эксплуатационных свойств комплекса "покрытие-подлогка" на основе вакуумного ионно-плазменного осаждения покрытий: принцип технологической наследственности и принцип существования оптимальной толщины покрытий.

5. Впервые установлено, что предел выносливости, усталостная долговечность и задитные свойства комплекса "покрытие-подломка" определяется методами предварительной подготовки подложки. Максимальные усталостная долговечность, предел выносливости и защитные свойства комплекса достигаптся при тех ке методах и ревимах подготовки поверхности, что и максимальные усталостная долговечность, предел выносливости и коррозионная стойкость самой подложки,

В.-.На основе зондовнх измерений распределения плотности потока ионов в объеме вакуумной камеры установлено, что основное влияние на точность обработки оказывалт следщжие технологические параметры процесса: ток дуги 1р; ток магнитной системы 1м; давление Р. Показано, что в области исследованных технологических рехимов погреиность обработки пропорциональна размерам обрабатывавшей области.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Установленные принципы проектирования технологических процессов и полученные закономерности позволяют разрабатывать технологические процессы вакуумной ионно-плазменноЛ обработки деталей ГТД. Применение разработаных технологических рекомендаций и технологических инструкций для отрасли способствует внедрению вакуумной ионно-плазменной технологии на предприятиях отрасли.

На основе полученных результатов внбирдптся и рассчитнваптся толщины покрытий, режимы обработки, оптимальные методы пояготопки поверхностей, агидаемая погрешность и количество деталей, загружаемых в зону обработки. Разработка теоретических и экпппри*"»-

талышх основ вакуумной ионно-плазменной обработки позволила осуцествить специальную подготовку ишенеров-технологов по новому учебному плану к новым учебным дисциплинам по специализации "Физические технологии и САПР ТП".

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ работы подтвер1дена: статистической обработкой экспериментальных данных; , применением независимых методов оценки исследуемого параметра; применением различных методик для оценки исследуемого параметра.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ. В АО "Уфимское моторостроительное производственное объединение" полакительно проведены испытания лопаток. РКНД с защитными покрытиями в составе полноразмерного двигатв-ля (изд.9511-101).

В УАО "Гидравлика" поломителъно проведены испытания вала компрессора и моноротора турбины изделий Т6А. ТА-В. ВД-100 в составе технологических двигателей (изд.ОП-В, ОП—10) и лопаток ротора турбины с защитными ааростойккми покрытиями в составе изделия 3TA0 К1.

Созданы производственные участки на АО "УМПО", УАО'Тидравлика", УПО им.С.М.Кирова.

Выпускается серийная продукция (более 100 наименований) с вакуумными ионно-плазменнами покрытиями.

ПодтверЕденный экономический эффект составил более 3?0 тыс.рублей (в ценах 1990 г.).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсухдались кд заседаниях научного совета ГКНТ по проблеме "Обработка конструкционных материалов пучками заряаешшх частиц'Ч 1933, .1994 ); заседании головного совета "Машиностроение" по проблеме "Интегрированные технологии и управляемые технологические процессы в авиастроении и машиностроении" ( 1994 ); ме«дународных научно-технических конференциях: " Новые технологии в машиностроении " ( Рыбачье, 1993, 1994 ). "Восток-Запад" (С.-Петербург,1993), "Проблемы повышения качества мавин" (Брянск, 1994), "Вакуумная наука и техника" (Москва, 1994 ), меядународной XII еколв "Модели з механике сплоеной среды'Ч Казань, 1993); всесоюзных конференциях; "Процессы в источниках ионов" (Москва,1976, Харьков,19?й), "Динамика разреввнных газов и молекулярная газовая динамика" (Сенеродонецк,1980). "Взаимодействие атомных частиц с твердым телом" (Минск,1984), "Прочность и наде*ность двигателей" (Куйбыиев,19В5), "Износ в машинах и метода защиты от нега" (Брянск,1985), " Проблемы технологического обеспечения свойств поверхностей" (Уфа г 1987 ); " Пути повышения

качества и надежности машин" (Москва, 1907), " Разработка и применение конструкционных сплавов хрома" (Киев, 1988), "Высокие технологии в машиностроении" (Саратов, 1993.), " Отделочно-упрочня-еязя технология в машиностроении" (Минск, 1994), "Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц" (Томск, 1934), " Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 1934); республиканских конференциях: " Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов" (Уфа, 1985), "Математическое обеспечение и управление процессами механической и физико-химической обработки" (Рыбинск. 1905, 1930), " Плазменная техника, .типология к их применение" (Казань, 19В8); отраслевых совещаниях и конференциях:"Пути интенсификации процессов упрочняв-пей обработки деталей" (Куйбышев, 1980), "Разработка оборудования и технологических процессов многофункциональных вакуумных ион-но-г.лазмешшх покрытий" (Москва. 1990)."

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных теоретических и экспериментальных исследований автором опубликованы 52 работы, в том числе 34 статьи, 3 учебных пособия, 3 технических отчета, 2 технические рекомендации, 2 патента. Автор награяден серебряной иедальв ВДНХ СССР ( 1987 ).

П законченном виде работа обсуждалась в Иосковс. - энергетическом институте. Самарском государственном аэрокосмическом университете, Уфимском государственном авиационном техническом университете, Московском государственном авиационном институте.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, 8 глаз, основных выводов и результатов работы н содер5ит 375 страниц манинописного текста, 158 рисунков, 70 таблиц, библиографию из 287 наименований.

ОСНОВНОЕ С0ДЕРШШЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность проблемы' обеспечения эксплуатационных свойств деталей ГТД путем создания комплекса "пок-рытие-подлолка" на основе методов вакуумной ионно-плаэменной обработки с учетом технологической наследственности,

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ показано, что работоспособность деталей, узлов и кавин в целом существенно зависит от физико-химических свойств поверхности деталей. Физико-химическое состояние комплекса "покрытке-подлоша" определяется методами и режимами напыления, методами и режимами механической обработки деталей, специальными 4!прочн'.;вцими методами обработки. Ихевциеся в .настоящее время дан-

нне о связи эксплуатационных свойств покрытий с параметрами поверхностного слоя подлимки свидетельствуют о том, что отдельно рассматриваемые параметры покрытий и параметры поверхности не могут слуаить достаточным критерием для выбора технологических рохи-мов напыления покрытий. Необходимыми критериями при проектировании технологического процессе могут являться только эксплуатационные свойства комплекса "покрытие-подлонка" совместно с технико-экономическими показателями процесса, которые зависят от всей совокупности свойств источников ионов, условий конденсации и физико-химического состояния поверхностного слоя детали. Для разработки и совершенствования конкретных технологических процессов ионного ocai-дсния, для оценки взаимосвязи отдельных физико-химических явлений, значения и удельного веса этих явлений в механизме формирования эксплуатационных свойств деталей ГТД разработана структурная схема получения ионных покрытий.

Структурная схема С рис»I) представляет собой взаимосвязь мег-ду входными (первичными) параметрами, определяющими элементы используемой технологической системы, и выходными (вторичными), определяющими эксплуатационные характеристики покрытий,

В области исследований физики процесса, механизма формирования покрытий и их свойств необходимо отметить результаты работ таких ученых, как Падалка В.Г., Костюк Г.И., Аксенов И.И., Андреев ft.fi,, Барвинок В,А., Вере^ака A.C., Семенов fi.il., Эйзнер Б.П., ЛУнев В.М., йаркеев Ю.П.. Предводктелев А. А., Ирочек S.A., Бабад-Захряпин A.A., Палатник Л,С., Ыовчан Б.А., Вершина А,К., Пителько А, А., Коломицев П. Т., Зуев И. В., Бецофеи С. а., Петров Л.И.

Основой лебого технологического процесса с использованием вакуумной ионно-плазменной обработки являятся плазменные ускорители или источники ионов. В области разработки, изучения процессов и создания ускорителей для обработки поверхностей потоками плазмы или ионными пучками особое значение имевт исследования таких ученик, как Дородное А.М., Петросов В.А., Кимблин С,9,, Месяц Г.А., Панин П.И., Гримт С.Д.к Оке E.H., Гусева й.И.. Раховский В.И., Кесаева И.Г., Влетто A.A., Блинов И.Г.. йубоядван C.R., Габович Н.Д., Иинайчев В.Е.

Однако результата этих исследований относятся преимущественно и созданию саиих ускорителей,либо к исследовании свойств покрытий и Физики процессов, происходящих на поверхности без учета свойств поверхностного слоя.

СТРУКТУРНАЯ CXEHft ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗКСПЛУЯЩ-ШКУХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ ГТД

Рис.1

Взаимосвязь между эксплуатационными свойствами деталей машин И параметрами поверхностного слоя, определяемыми технологией обработки, исследовалась Сулимой A.Ü., Балашовым Ё.Ф., Мухиным B.C., Пашковым Д.Д., Сусловым А.Г., Рудзитом Я. А., безъязычным В.Ф., Хворостухиным Л.А., Далъским A.M., Прониковым B.C., Рыновым Э.В., Сорокиным В.К., Силиным С.С., Гороховым В.А.

Анализ работ в названных направлениях показывает, что в настоящее время существует обвжрная неисследованная область вакуумной ионно-плазменной обработки - область, связанная с технологической наследственностью свойств покрытий и эксплуатационных свойств комплекса "покрытие-подлогка" деталей ГТД.-

Отсутствие разработок в этой области, а такне-отсутствие об-цих научных принципов совместного проектирования технологических процессов обработки деталей ГТД с учетом ионно-плазменной обработки стало серьезным тормозом на пути внедрения ионно-плазменной технологии в производство.

Технологическая' наследственность, связывающая ме«ду собой свойства подложки и покрытия, основана на тех фактах, что количество центров конденсации, количество и размер зародыией, а следовательно, и размер зерен зависят от состояния поверхности в момент конденсации (количество дислокаций в поверхностном слое, количество точечных дефектов и т,д,). Предварительная механическая обработка поверхности детали лезвийным и абразивным инструментом Формирует определенный, свойственный кагдому методу обработки поверхностный слой С микротвердость, шероховатость, физико-химические свойства, структурно-фазовый состав, остаточные напряжения ), Пластическая деформация тонких поверхностных слоев приводит к существенному искажению структуры; дроблении блоков, на 2-3 порядка возрастает плотность дислокаций, снижается энергия активации объемной и поверхностной диффузиич

Таким образом, состояние поверхностного слоя, определяемое технологическими условиями обработки, оказывает существенное влияние на характер процессов конденсации, диффузии, а следовательно, и на эксплуатационные свойства покрытий. Экспериментальные результаты, доказывающие технологическую наследственность, приведены в гл. 4,5,6. На основе проведенного анализа были сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена пассмотоениЕ объектов исследования, методов и методик исследования эксплуатационных и физике химических свойств комплекса "подлюка-покрытие".

_ Объектом для проведения испытаний яплялись различные образцы из сталей ЗОХГСНА, ЗОХГСй! ЗОХА. 40Х!!УА. 40Х, 12Х1Ш13Т. 13X11Н2В2МО-Ш и сплавов !С6К, ЭП-975ИЛ, ВТ18-9, 0Т25У. а такго детали силовых установок ТП-ВЛ, ТА-12, ТА-8, БД-100. агрегатов ТИУ, ТИП и изделий 39, 95..195, Д-430Т1.

В качестве перспективных защитных покрытий- рассматривались карбиды, нитриды, карбонитриди металлов переходной группы 14 - (Л рядов, а также жаростойкие покрытия на оснопо .41, Со, Сг, А1, У.

Предварительный выбор покрытий был проведен на основе данных, представленных в ОСТ 1,40011-83, а такге феноменологических поло-ген»?! о выборе покрытий и их параметров с позиций оценки влияния его состава на прочностные характеристики материалов. Экспериментальные исследования проводились на серийных установках " 1ШВ 6.6-И1", ЙАП-1, ВИТА, экспериментальной установке типа "ПУСК", а также на стендах каф.208 МАИ с использованием плазменно-ионных источников с осциллирующими электронами. Исследовались технологические системы с использованием нейтральной газовой среды ( аргона ), а Так1е схем "плазменный котел",. двухступенчатый плазменный разряд с применением оптически непрозрачных экранов,- плазменный разряд на основе полого катода.

Описаны методики рентгеноструктурного анализа, растрсвой и просеечкпаЕ^ей минрос1!пчии, оценки гаростойкости, термической усталости,' адгезии,, вынослиаости, абразивной и коррозионной стойкости. остаточных напряжений.

Экспериментальный исследования были проведенн в два этапа. На первом этапе осуществлялись эксперименты, предусматривающие проверку работоспособности деталей с покрытиями при определенных условиях, выбор типов покрытия, определение оптимальных технологических ренимоп. На втором этапе осществлялся статистический эксперимент, отработка разработанной технологии на кадегность.

Завершавшие испытания были проведены на деталях, изготовленных по документации, передаваемой в серийнов производство и эксплуатацию, и установленных на технологических двигателях в течение заданного ресурса работа изделия.

Ei ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ рассматривается математическая модель вакуумного иошо-плазменного осаждения покрытий.

В основе разработанной модели лежит модель разреженной плазмы с учетом элементарных актов взаимодействия ионной компоненты с атомами и молекулами реакционного газа. Полученная модель позволила связать технологические параметры ( ток дуги Jp, давление реакционного г.аза Р, потенциал смещения Un> радиус катода R, положение детали относительно катода г. <?. (3 ) через физические параметры процесса ( энергия конов W, , плотность потока.ионов плотность теплового потока q, температура подлежи ^п.г.р 'СК°Р0СТЬ конденсации Vr¡ip , концентрация частиц n1>r ^ ) с параметрами покрытий ( толщина h, равномерность толщины Ah, химический состав nx г ).

При выводе расчетных формул'били сделаны следующие допущения: коэффициент конденсации- ионов и атомов на подложке близок к единице, что справедливо для большинства металлов на металлических подложках в диапазоне температур вплоть до 700°С:

при достаточно .высоком значении отрицательного потенциала на поверхность поступает ионный ток насыщения, величина которого в неравновесной плазме определяется формулой Бома;

образование химических соединенна происходит на поверхности подложки, на которую поступает поток ионов металла и поток атомов реакционного газа;

взаимодействие потоков. ионов металла с реакционным газом в объеме сводится к рассеиванию потока ионов. Рассеивание ионов учитывается в приближении модели "твердых шаров";

распределение ионной компоненты вблизи катода подчиняется закону косинуса;

рассматривается непрерйвний стационарный ре»™ напыления. при котором тепло отводится только эа счет излучения с поверхности подложки.

Процесс осаждения покрытий (рис.2) проводится при давлении Р * Ю-1 Па, расстояние деталей от катода г»150-400 мм. Частицы испаряются с поверхности катода со скоростью Vnj¡= Ю4 - i О5 м/с, степенью ионизации (Э,* 100 % . Двигаясь сквозь газ <азот, аргон, смесь аргона с метаном и т.д.). ионы металлов испытывают соударения с молекулами газа. Для Р * 10"1 Па длина свободного пробега \ « 50мм, то есть до попадания на подложку ион металла может в среднем испытать от 3 до 8 соударений. Результатом соударений является рассеяние ионов металла, частичная ионизация атомов газа.

Схема ионно-ллазмедаого осевдэния покрытий

Рис.2

Обобщенная математическая модель будет описана следующей системой уравнений :

[ г ) ЙЗ. „ Г№Т"

«-X ] > • 000 а + ,а>

(А .}. г«

1 - р р

" ш к2

(2)

эф °г =

а**

а" ~ 4 Я2 и,

/етрг

КГ,

/гГ Ра

(3)

(4)

(6)

ъ.г.г 2ец [ ' .г,

„ + 2еип + О,

08.

т:

- т

), „

(6) (?)

4М1Мр

(в)

О, Тконд> + С2<тисп - Хпл> + Ь + Ч .. <®>

гдд 30, W0r плотность ионного потокр и энергия ионов вблизи катода;

|лр - коэффициент ерозии катода!

М^М^Мд- масса ионов -металла, атомов газа и атомов подложи;

а. ,а - коэффициенты конденсации и распыления!

К р

йе ' - средний заряд ионов металла;

Ор.О^- потенциальный барьер реакции и энергия конденсации иона металла;.

ц,р - молекулярная масса и плотность покрытая.

Полученная система уравнений совместно" с • различными условиями, определяемыми конкретными установками, позволяет рассчитать параметры,технологического процесса осаждения покрытий в любой точке вакуумной камеры.

Рассмотрим случай, когда длина свободного пробега ионов металла намного больше расстояния от катода до поверхности обрабатываемой детали г . Такое приближение справедливо при напылении металлов и их сплавов при давлении Р* 10"2Па и расстоянии от катода 250 мм. Пусть поверхность детали расположена параллельно плоскости катода и неподвижна, тогда выполняется условие а = ф .

Для слабых магнитных полей, создаваемых в ускорителях, используемых на установках "ПУСК" , "ННВ 6,6 - ИГ', плотность ионного тока определяется соотношением

u J Z rp p

1 +

D^ 1,2

v h - P

(10)

В частности, значение плотности потока ионов на оси катода(р0= Of X = 0; у = 0) будет определяться простым соотношением

u J Ze 1 s .....R.!>_

«v.*»

itM, oç + r >

(il)

Зная распределение- плотности ионного тока и ' задаваясь технологическими режимами напыления, можно рассчитать скорость осаждения покрытия и температуру поверхности в произвольной точке плоской поверхности по соотношениям (3) - (10).

Проведем сравнение экспериментальных данных скорости конденсации Сг, Т1. Ът на поверхности, расположенной на оси катода параллельно плоскости катода. Результаты сравнения представлены на рйс.З,,4.

При \ * г ( р 10_1Па: г % 200 мм ) и а = <р получим

, h2 К гп ехр(

"О" ... -

- J (X - RCOS0)2+ (у + Ro 1пФ)г\д,

"г ,г>

)<1ф

/ЩГ

С Г + (х - RcostjO + (У + Reirnji) 3

(12)

При расчете соотношения (12) были использованы числешше метода ( метод трапеций или линейной интерполяции). Составлен пакет программ на языке Turbo - Pascal для JBM совмвстгоя« компьютеров. Сравнение расчетных и акспериментальных данных (рис.5, 6) показывает, что модель адекватно описывает проиесс ионного осаждения.

Зависимому скорости роста покрытия ик

от расстояния % от оси потока

80 60 'мо ее

Зависимость скорости роста покрытий Т| ,Сгот расстояния от плоскости катода

60 60 40 20

• У, ЙГ

\

И < К

V4

юо

200

_Кпм

Зоо

I -оасстояние от катода »?«100мм; 2-Ь»150ум; 3--Ь =200мм; 4-(1»250мм . Режим напыления: . ^-150А;11П-180В| г»90мм.

Рис.З

1,2-покрытие Т| ; 1-на оси катода; 2-расстояние от оси катода 100мм; 3,4~покрытие Се 5 3-ца оси катода: 4-раоетоянив пт оси катода 100мм .. Режим напыления; ;Ьв150А; ип=180Б; 5=90мм .

Рис.4

Зависимость плотности ионного тока от давления газа

го

Ю 5 О

I хйА 01 >

Г

Г#

^ 1

¡о А Ю'

,-е

Ю'1

Зависимость скорости роста покрытия от давления

гас

1С"9 4 10* 4 ю-1

£ ^Па

Режим налылекия: *180А: г1ч»180В;Лп«0| К»,»95мм; I-.fi -»180мм; 2-Ь «200йм; З-К«250мм; , »;» -еясперимен* (п ойбОмм).

Рис.5

Режим напыления: Лр «1В0А; 14=1803; Зч «0; Й««90мм; 1-К «|еОнм; 2-Ь *200мн; 3-Н »250мм; '

• -аксперимент (« »¡¿бОим/ .

Рио*б

ъ

0 ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ рассматривается распыление и нагрев поверхности конструкционных материалов под действием ионной бомбардировки , В вакуук'ш-плазменной технологии гироко кспользужтся методы, связанные с обработкой поверхности тлевцим разрядом и ионная очистка потоком ионов, создаваемых источниками ионов (газоразрядные источники ионов, ускорители в установках "Булат", "Пуск"). 3 зависимости от режимов могут наблюдаться как эффективная очистка (распыление! поверхности подлогки, так. и нагрев. Б частности, аи-рокий диапазон давлений, в котором существует тлеыщий разряд, приводит к тому, что его воздействие на поверхность детали различно а зависимости от используемой области давления. При давлениях пияе 13 Па (10 мм рт.ст.) преобладающим является катодное распыление материалов, что позволяет примзнять эту область давлений для очистки поверхности от окисных пленок и органических загрязнений.

Вследствие низкой удельной мощности разогрева в нормальном тлеющем разряде обработку большинства конструкционных материалов целесообразно проводить в области аномального тлеющего разряда, т.е. на максимально допустимых режимах по току. Однако аномальный тлевяий разряд с высокой плотностью тока является неустойчивой формой и легко переходит в дуговой разряд, что вызывает местный перегрев и разрувение (оплавление) обрабатываемой детали. Для распыления и ионной очистки поверхности обрабатываемой детали было предложено использовать эффект полого катода. Принцип обработки заключается в том, что с помощью специального экрана в виде сетки менду обрабатываемой поверхностью и экраном формируется плазма с повышенной концентрацией зароненных частиц. В катодной полости,образованной поверхность!! детали экраном,увеличивается генерация заряженных частиц осциллирующими электронами, возрастает числа ионов. бомбардирующих поверхность, и скорость распыления обрабатываемой поверхности (рис,7). Экспериментальные исследования по опрн-делениЕ закономерностей ионного распыления в зависимости от состояния поверхности и вида предварительной механической обработки были проведены как при действии на поверхность тлеющим разрядом, таи и с помоцьп пучков ионов, получаемых источниками с электростатической системой ускорения. Энергия ионов изменялась в диапазоне от 0,2 кэВ до 10 кэВ, плотность ионного тока - от 0,2 да 2,0 мЛ/скг (рис.0, табл.1). ____________

Били ппп8Д£Л5НК скорости распиленил стал?й 12X18Н9Т, 13Х11Н2В2НФ-3. 30КГСЙП и сплавов ЗП-375ЙД. В73, ВТ-13 ниэкоэкерге-тячкыми иона.?".! гээов Р.г, Хе и необходимо» время илшей обработки обеспечивавшее распыление слоя тодг.ккей от 0,5 до 2.0 нкм для дос-ТИ55НИП максимальной адгезии пэкгкгий Т1Н, СгН. НС, СгС,

Зависимость скорости распыленна Зависимость скорости распыления

о,"оа

0(04

стали 13ХИНгВ2МФ-Е от рроменй. Предварительная обработка -полирование

г -г '— ■ ■ )

V > —А

г

стали ЗОХГСНА в аргоне от потенциала подло»ки для различной механической обработки

10 <&0

ао « 1 ёо Ь

з 4 $ Ип.кб

а - с экраном; о- без экрана; 1)р - 500 0; Р» 1,33 Па. Рис.7

»- чистовое точение; и- влифование. Рис.В

Таблица 1

Параметры поверхностного слоя стали ЗОХГСНА после механической обработки и скорость ионного травления Е = 2 кэВ, Ь = 90 мин. } = 0.75 «А/см,,Р = 10 Па

Вид механической ! Твердость ! Наклеп Иерохопатость! Скорость

обработки (___ ------ •------ ------ |______ ----- ¡распыле-

!Обр, !Исх,- !Глуби- ! Стэ— ! Р.а, ! К . ния и,

!11(ГПа!11,ГПа!на Ъ, .'пень, ! «км ! ика ! мки/инн

» ! ! мкм 1 У. ! ;

8лифойание + 6,5 5.5, 25 18,5 0,32 3,2 0,015

отпцск + 5,3 5.5 0 0 0,32 3,2 0,04

ПДУ + 6,0- 5,5 90 10,0 1.5 6,3 0,02

сцперфшшинро- 5,8 5,5 60 5,5 0,20 0,0 0,035

ванне

Тонкое точение + 6,1 5,5 30 И ,0 0. 49 2,20 0,02

ПДУ + 6,3 6,5 90 14 .3 1, 40 5,5 0,02

супер|ини»иро- 6,0 5,5 60 10 .0 0. 20 1.0 0,025

ванне

Кроме того , проведенный цикл энспорккентов позволил сделать вывод, что поверхности с высокой степеньц пластической двфорнации и микротвердостьв Подвэргавтся иэнеэ интенсивному Ионному травлении, чей недефориироваИные, Наблюдается корреляция *е«ду микротвердостьв поверхности и скоростью распадения.

В ПЯТОЙ ГПЯЬЕ рассмотрена точность вакуумно-плазменнах покрытий. Остановимся на основных факторах,, вызывающих появление первичных пзГрсЕностей ионно-плозменной обработки. Изучение распределения плотности ионного тока пр сеченип плаэкенного notOKa показало значительная неравномерность Потока, Так, скорость напыления уменьяается в два раза при увеличении рассеяния от катода от 220 м» до 300 мы и такое яе цменьиение tío радиуса наблюдается при удалении от оси испарителя на 80 - 120 мм,

Вторая группа факторов, влияющих на появление первичких пог-ревностей, связана с конфигурацией напнляекых Деталей и нх поло«е-нием относительно потока плаЭмы. Установлено, что при цгле наклона до 45 скорость сниаается незначительно, при угле 60 - снимется на 25/!, а при.параллельйом располо!енци поверхности и направленна потока - в 2 раза,

Основное внимание в работе было уделено исследовании взаимосвязи точности и производительности, влиянию технологической системы на точность и"производительность обработки. В обчем случае составляющими технологический системы при ванууиной ионно-плазмен-ной обработке будут являться: плазменный ускоритель, поток плазмы, приспособление, деталь, 8 работе Показано, что иаядый из злеаентов технологической системы влияет на точность к производительность обработки.

Для определения экономической точности метода ионно-плазкенной обработки, построения кривой распределения и 'определения поля рассеяния была проведена статистическая, обработка выборки готовых деталей нескольких типоразмеров. Выло установлено, что погре»-ность метода ионно-плазкенной обработки дН зависит от размера (радиуса R) рабочей зона, в которой устанавливайся детали, и количества деталей п в одном цикле, т,в.

д!1 .= f( R,n) it , С13)

гдо К - коэффициент. зависящий от- реяимов напыления.

Таким о'Ч'азом,. приведенные, исследования' позволили ревить. прой-леи'ьз'гфапягшиа-' точнас тип при .полно-плазменной обработке и -ябесле-

чип. максимальнуя производительность при заданной точности, выявить первичные погрешности к их удельный вес в общей операционной погреЕНССти. '

В ШЕСТОЙ ГПйВЕ исследовалось влияние подлоаки, методов и рези-мов ионной очистки, методов и режимов ионного осавдения на физико-химические свойства комплекса "пикрытие-подлонка", Выли рассмотрены следившие свойства комплекса: ыикрогеоматрия, адгозия, микротвердость, остаточные'напряшения, структура и химический состав покрытий,1

Установлено, что шероховатость покрытий образуется в результате действия двух механизмов: наследственности, обусловленной шеро-ховатостьв поверхности после механической обработки, и непосредственно физико-химического процесса при конденсации покрытий на поверхности деталей. На вероховатость поверхности оказывает влияние многие факторы: геометрическое и физико-химическое состояние поверхностного слоя, ■ реяимы и длительности ионной очистки, материал покрытия, давление, условия горения.дуги, условия конденсации покрытия, взаимное расположение детали и ускорителя. Закономерности формирования вероховатости были определен!/ для аакцумио-плазкенных покрытий на основе карбидов и. нитридов металлов Т1, Сг, 1г, Мо, Н и варостойки.х покрытий СоСгйП, Н1СоСгП1У па различных сталях и сплавах: 13X11Н2В2МФ-Ш; 12Х1ВНЭТ; ЗОХй; ЗОХГСНА;. ШС6К; ВТ—1В; ЗП-975ИД,

Для определения рццествеиности связи и формы зависимости шероховатости комплекса "покрытие-подложка" от исходной, шероховатости был проведен корреляционный анализ по результатам экспериментов, Двумерная модель для оценки вероховатости покрытий при толцинах 11 = 10-15 мим и исходной вероховатости подлоаки = 0,01-0,04 икв определяется соотшнаениен

= Са + СЬ , (14)

где Сл = 0,2 нкм;" 0,13 ыки; 0.1 ака; 0,07 шш соответственно для Т1, Сг, 2г и Ко:

СЬ = ПИ); Ь = 10-15 ним, СЬ = 0,9.

Установлено, что основными факторами, определявшими адгезия вакуумных покрытий, являится параметры покрытия (состав, толщина, остаточные напряжения), параметры подлогки к вид ее подготовки (состав, микрогеоветряп поверхности, вид предварительной нехани-

ческой оорлботки). технологические petvtiu осгчдспия покрытий (температура подложки, ускоряющее напряжении, состав и даплепи'! газа).

В работе приводятся конкретные данные дли обеспечения высоких адгезионных свойств покрытий на основе карбидов и нитридов металлов Tl, Сг, Но. H.'Zr, а таяав наростойких покрытий на основе CoCrAlY; NiCoCrfUY. Показано, что для всех исследованных сталей и сплавов с покрытиями существует минимальная температура Tsin, нн*е которой не удается обеспечить удовлетворительной адгезии. Покапано, что при прочих равных условиях введение в камеру нейтрального газа (Р) улучшает адгезии покрытий. Последующая термическая обработка улучшает адгезии покрытий на основе чистых металлов и практически не изменяет адгезии покрытий на основе карбидов и нитридов металлов.

Автором впервые была исследовано влияние на микротвердость покрытий таких факторов, как скорость конденсации, температура подлогки, расположение лодланки относительно потока плазмы, а танго получены дополнительные данные по влиянию давления газа (как реакционных, так и нейтральных) на микротвердость покрытий. Установлено, что с увеличением температура конденсации микрптвер-дость всех исследованных покрытий монотонно уменьзается, наиболее существенное уненьвение мнкротвердости наблюдается при повышении температуры до Ткр= 050-000°С ,

Экспериментальные исследования по влияние технологических факторов на остаточные напрягения в покрытиях Т i Н. 2rH, Cr С были проведены на.сплавах ЗП-075ИД~ ßTrlB'J, ЗИ-901. 12X!0ii'JT. При определении остаточных напряхений был использован sin1 У - метод. Характеристики субструктур ли/а, D, Р оценивались на основании угловой зависимости физического уверения дифракционных линий. Результаты экспериментальных исследований показали, что с увеличением тока дуги от 100 А до 200 А при одном и той йе давлении величина остаточных напряаений уыеньвается. Так, для сплава ЗП975-ИД -от - 700 И Па до = -100 «Па; для сплава ЗИЗВ1-В ~ от

¿о<.п - -950 МПа до -200 ¡¡Па. Иаеньиение величины остаточных напрягений прн увеличении тока дуги объясняется двумя факторами: увеличением никрокапельной фаза прн увеличении тока дуги и умань-вениеа содерганид азота в покрытии. Содеряание азота в покрытии при давлнении 0,13 Па и изменении тока дуги от 100 до 200 А умень-ваетса от 51 от2 до 47 атХ. Остаточные напряяения во öfceä диапазоне изменения технологически» параметров <Iр,Р, Ни, Т) - Сйймаяцие. Анализ субструтпу;;-; покрытия Т i Л показа.что поН|>!пие

является однофазны* и состоит из фаз« внедроння Tifl г периодом кристаллической решетки а = 0,4260, что соответствует стсхиометри-ческому составу, для Kotoporo а = 0,4244, Фазовый состав В диапа-зонв давлений 10 -1 Па изменяется незначительно и для всех покрытий характерно наличие S-TiN с реветной типа NaCl и периодом решетки a = 0,4250 - 0,421)0. Величина ицнродоформации рееетии (да/а) составляет В,0x10 , Что соответствует плотности дислокаций 4X10"CM*¿ .

Эффективным способом снинения ортаточних Напржений является иетод слоевых композиций на основе слоев чистый металл-нитрид (карбид) металла. Так, введений ¡вести подслоев Ti обчей толпиной 0,3 ¡1™.,, позволило получить покрытие с толщиной Н г 38-45 мкм и ¿„1Г1 = -200 lilla,

Существенное влияние на эксплуатационные свойства Комплекса "рокрытие-подлоЕка" оказыйа&т структура покрытия, Известно, что покрытия с субмелкоэернисТой структурой И однородностью обладают более высокими эксплуатационными характеристиками (пластичность, тречиностойность, варосто^кость).

В работе впервые теоретически обоснован и практически реализован метод нанесения покрытий с использованием нейтральных газов и специальных сетчатых экранов, основанный при эффекте полого катода, позволяющий получать покрытияе высокой дисперсностью и однородностью '(рис.3-11), Установлено, что такив покрытия обладают высокой термической стабильностью, и укрупнение иитерметаллидной фази при температурах! = 390 С-1000 С после видергни в течении 300 часов не наблюдается.

Установлено, что варостойкие конденсационные покрытия HICoCrfilY и CoCrfUY , полученный по разработанной технологии, характеризуются более высокой трециностойкостью при деформации на изгиб (при угле Я0°). Покрытия, полученные по существующей технологии (рис.12),.покрываются сплошной сеткой трещин по всей толщине (II - 40 - 50 мкм). В покрытиях, полученных с использованием эффекта полого катода, иикротрецина не образуются. Испытания на термо-цнклирование (нагрев в течение 30 минут-до 1000 С в печи, охлаеде-нио на Воздухе) показали, что после 200 циклов микротрещины и отслоения в покрытиях пе образуются. Ha контрольных образцах с покрытием NiCoCrfUY (II = 50 мкм); напиленных по серийной технологии, после. 120 циклов появились микр'отре^ины. после 160. циклов' наблюдались разрешение покрытий^

Микроструктура покрчтия Со МП и основы ЭГЙ75-!1Д.',1СС00

Микроструктура покпчтий ^ И основа? ЖСсК-'!И . "ТСООО

|СоСгЯ^У

Предварительная обработка -полироэатге (Хч.=0,Кмкы), Напнление с экраном (а=3м*ц Ь«10мм),Режим напылрния: Зр -ЮОЛ^и-бО^РвЮ"1 :1а;Т*450°0.

Рис.9

Микроструктур. покрытия МНЬСгМУ и основы' ЖСЬл-Ь'Л.' *10000

Предварительная обработка -шлифование' *0,63мк«),Режи« напмлений: 3(> =15ПД; 3* =150А { ^»ЮО^; Т=Ь00 С; Р*5.Ю"\Па .

Рис. 10

Микроструктур.! ПОКПЧТКЯ & и.основы' Ж.'7Ь-ИД,' '100С0

(ЪСгМЧ

экраном

Рис.1!

Предварительная обработка

дуокй. эявктрокорундом Рсяям напнлсш»й!>*150А$

РиелГ.

Установлено, что шлифование приводит к активизации диффузионных процессов на границе "покрытие-подлояка" и значительному укрупнении упрочняющей )[' - фазы (рис, 10), Размеры упрочняющей - фазы и протаюнность переходного слоя практически но зависят от рогимов напыления' и последующей термообработки. Виброгалтование, обработка электрокорундом .и полирование поверхности приводят к незначительному изменении /'- фазы в переходном слое и уменьшают протяженность переходной зоны (рис,9).

В СЕДЬМОЙ ГЛАВЕ рассматриваются эксплуатационные свойства конструкционных сталей и сплавов с покрытиями. Установлено, что покрытия вызывают некоторое изменение (1-5 У. от исходной) прочности. Ударная вязкость и пластичность остаются практически без изменений независимо от толщины покрытий на основе карбидов и нитридов металлов в пределах от 5 до 13 мкм. Ускоряющее напряжение, температура основы и микротвердость покрытий- такзо не сниназт механические характеристики, если температура основы не превышала температуры отпуска исследуемого материала.

Экспериментальные исследования характеристик выносливости в зависимости от вида предварительной механической обработки были проведаны со сталями ЗОХГСНА и 13X11Н2Ш-И.

Исследованы следующие виды предварительной механической обработки: шлифование, пнепмодинамическоо упрочнение (ПДУ), суперфиниширование (СФ), алмазное выглаживание. Усталостная долговечность образцов после напыления нитрида титана составляла 95-УВ У. от исходной. Нанесение хрома гальваническим способом снияает усталостную долговечность (рис.13).

Аналогичные результаты были получены и для образцов из стали 13Х11Н2Е2МФ-Е, прошедших следующие варианты предварительной обработки перед напылением покрытий:шлифование (На-0,32 ккм), алмазное выгланивание (йа-О.ОВ мкм),-полирование (0,00 ним),полирование + имплантация ионами азота ( энергия Е-30 кэВ, доза Д=2х10 ион/см*). полирование + виброгалтование + никель-кадмирование ( Ь = 12-15 мкм). После предварительной обработки на образцы наносились покрытия Т1И, СгН, СгС. Установлено, что предел выносливости и усталостная долговечность образцов из стали 13X11Н2В2ИФ-®'определяются видом предварительной механической обработки (или специальной упрочняющей обработки, например, ионной имплантацией).* Вакуумные

* Эксперименты были проведены совместно со Г-'ксловым ПЛ.

Зависимость усталостной долговечности стали 20ХГСНА с покрытием ТМ от различных видов обработки при вероятности неразрушения Р=0,5

в

5,5 *.5

1 V- - 1

1

V* 1

✓✓ 'л У, 'А V

2 ъ. 3

I- шлифование; 2- шлифование + Т|А/ ;3- ПДУ; 4- ИДУ + ТЫ ; 5- супер$иниигирование;

6- суперфиниширование + ТЫ ;

7- алмазное .выглаживание;

8- алмазное выглаживание + ТЫ .

1

3 4 5 6 7 &

Рио.13

лияние покрытий на предел выносливости стали ГЗХПНЙЗЭЙ-Ш ■ ШЪ. 120 <$20 6<0 б'оо

56° 5г. о 4ао

1- механичеакое полиоование;

2- исходная +жСс1(Н*15мкм);

3- исходная + Т)>/(п*15мкм);

4- исходная + Т1С (^*15мкм).

Влияние предварительной*ос »

73 о ЪЪО 64 О 600 560 52о

+80

к л ч N

и- J л Т ¿V . Л5

а, у 0 \ > II мм Я

• ш Ж «Я5® ?й«| М1 зЭИ

№

и

на предел выносливости 13ХПН232МФ-Ш

¿0'

/0е

10* Рис.15

То*"

стали

1- механическое полирование;

2- электролитно-плазменное полирование; 3- электролитно-плазменное полирование + Л™ (^=15мкм); 4- механическое полирование; 5» механическое полирование + +Т||Г$1г15мкм) + 6*ямг (2ч>.

ионно-плазиешше покрытия d отличие от электролитических не снижают предела выносливости исследованных материалов (рис.14,15).

Влияние рсякков напыления, толщина покрытий и состава покрытий на предел выносливости исследовалось на образцах из сталей 38ХА, 12X1011ЗТ. 13X11112В2КФ-1.

Pcikmh напыления для всех покрытий были одинаковы и составляли: ток дуги 1,,= 180 т 10 А. 1„= 200 ft, Un = 20 - 1 ВО В, давление азота Р = 5x10" - 10 Па, время напыления t = GO -. 180 мин, температура образцов Т = 300 - 550 0 С.

Анализируя полученные результаты, монно сделать вывод, что в исследованном диапазоне технологических реяимов предел выносливости и усталостная долговечность определяются видом предварительной обработки поверхности.

Исследования защитных свойств вакуумно-плазменных покрытий на основе карбидов, нитридов и карбонитридов металлов Ti, Сг, Zr, Mo на конструкционных сталях 13X11Н2В2МФ-1, 12Х18НЗТ и сплавах ЖСБЭ, ЭП-375ИД, проведенные автором, показали, что достижение полови-тельного эффекта при применении вакуумно-плазменных покрытий обус-. доЕЛивастся следившими факторами: составом, структурой, толщиной, a такае материалом поддонки и исходной Еерсховатостьк поверхности; Определяяэдю роль играет метод предварительной механической обработки (рис.16,17). Для всех исследованных покрытий установлено существование оптимальных толщин, обеспечивающих наибольшую защитную способность покрытий. "

Для покрытий TIN, СгМ, СгС, ZrN на стали 38ХЛ прослегивается увеличение защитных свойств покрытия от технологии обработки подложки. Так, через 10 суток после выдераиаания в камере тропического климата (I = 40еС;= 30-30Z) общая площадь пораженных участков составляла 15—25/1 для точеных образцов (Ra = 3,2 мкм); 3-52 для алифованных (Ra = 0,63 - 1,25 мкм), на образцах, прошедших доводку (Р.а = 0,02 мкм) или алмазное выглааивание, следов коррозии не обнаруаено,

Установлено, что защитные свойства комплекса "покрытие-подлоа-ка" в значительной степени определяются материалом подлоеки (табл.2),

; Максимальными защитными свойствами обладают покрытия на подложках с высокой коррозионной с'тойкостьв. Это связано с тем, что при наличии пор возникают микрогальванопары, и коррозионные процессы определяятся комплексом "покрытие-подлоака". При визуальном исследовании на микроскопе Uertival было замечено, что коррозия па

Результаты коррозионных испытаний покрытии Tir/ различной толщины на стали 38ХА в камере тропического климата

Результаты короопионных испытаний покрытий нгк различной толщины на стали 36ХА в камере тропического климата

¿(%)

80

го

го *о 60 sa jco ¡¿о ¿ю

/ ■ 1 /

/ /

X г

>1 /

л Ml— —и,

• - ti -5мкм; □ -h =10мкм; » - h =15мкм; q -без покрытия (предварительная обработка -точение, Rï=2Qmkm) ;û-Ii=IOmkm; *-î! = I5mkm (предварительная обработка - шлифование, Ro. =1,25мкм))

Рис.16

• о-h =10мкм; * -h =15мкм

(предварительная обработка - точение .R i =20vkm);4 -h -IOmkm; *-h=I5MKM (предварительная обработка - шлифование,Rq=I,25мкм).

Рис.17

Зависимость электродного потенциала от времени для стали 13ХПН2!ЗгчМ1 с различными покрытиями

Зависимость коррозионной стой« кости стали 13Х11Н282ММ от метода обработки поверхности. Испытания по методике ВЙАМ

■«о

SX

1 vt

! 3 t 1 e

- я1 ~z ч

х j| H ? ГТ

S à

I-Ti«/ (К >I6mkm)i 2-Tifi(h»I2MKM); 3-TirJi(h абмкм); 4-ТЫ (h »Зикм): 5-Cz(h =15мкм)! 6-fJiC <Ь*14м™}.

Рис .18

Рио.19

Таблица 2

Стационарный электродный потенциал для различных сталей с покрытие!! ТаИ СЬ = 5 мкм)

Иатериал113X11Н2В2МФ-® ! 12Х1В!!ЗТ ! ЗВХЛ ! ЗВХЙ подловкй!(Р.а=0.05 ним) !(,05 «кн)!СР,а=0.03 мкмН (Р.а^О.бмкм)

Стацио- ! !

парный ! - 0,159 ! - 0,181

потенци-1 1

ал. В ! !

!

• -0,325 ! - 0,378

тонких покрытиях начинается, по риска», оставшимся от предварительной механической обработки. Покрытия в рисках и на поверхности имеет разную, кристаллическую структуру и более крупное зерно. Поры группируются вдоль рисок. При толцинзх покрытий Т1К Ь = 5-6 мкм число точечных поранений достигает 60 см" . при толщинах И = 10-12 мкм число поражений 5-6 см"2. Аналогичными свойствами обладают, и покрытия 2гН, СгС. На основе анализа поляризационных кривых установлено, что коррозия Ш-Сй и Сг толщиной 13-15 мкм проходит более интенсивно, чем на образцах с покрытиями ТIN толщиной Ь=12—15 мкм С табл. 3).

Перерасчет анодной плотности то.ка в показатель коррозии для стали 13ХИП2С2МФ-1 с покрытием Т1К. Ь = 15 мкм составляет 0,006 мм в.год. Показатель коррозии для стали 13Х11Н2В2МС|-Е с покрытием Ш-С(1 составляет 0,3 мм в год, т.е. в 50 раз выше, чем с серийным покрытием. Аналогичные результаты получены и при использовании ме-

Таблица 3

Значение стационарного электродного потенциала стали 13X11Н2В2МФ-1

Состояние 13ИЭ61-15 !ЗИ951-Я ! Т1Н ! Ш ! М-Сй ! Сг

поверхности!исходное!с имп- !Ь=15 мкм!1)=15 мкм !Ь-13-14 !15 мкм

! !ланта- !без имп-!с имп- ! мкм !

! !цией о '.лантации'лантацией! !

Стационарный потенциал, В

-0,144 -0,14В -0.032 -0,031 -0. 148 -0,0!)?

тодики ВИЛИ (рис .И»), Установлено, что су™оотвует оптимальная толщина покрытий в пределах 10—10 мкм. При толщинах Ь < (;..„- коррозия развивается за счет пор в покрытии, при толщинах Ь > корроэия происходит преимущественно по иикротрецииам в покрытии из-за высоких остаточных напряжений.

Вопрос о влиянии температуры и длительности теплового воздействия на эксплуатационные свойства вакуумных ионно-плазменных покрытий, устойчивость параметров покрытий при эксплуатации практически не исследован. Диапазон температур, для которых исследовалась теплостойкость покрытий, был выбран в пределах от ?.00сС до 1!00СС. Были исследованы конопокрытид Ho.fi: ?1ЬН; ХгЯ; Сг; ТIN: СгН; Т1С: СгС и композиционные покрытия Т1Сч7гС; "ППкЧоС: Т1С»Сг С; СгС+01; СоСгЛIV» Покрытия наносились на жаропрочные стали и сплавн ИСбИ, ЗП-Э75ИД, ВТ—10, В результате проведенных исследований была установлена высокая стабильность свойств о зависимости от времени и температуры для нитридов металлов Ш группы и пониженная стабильность металлов и и 'Л групп при Т 400 С. Установлено. что при температурах Т > 6004 исследованные покрытия разруаавтея в течение 8-24 часов. Покрытия, нанесенные с использованием аффекта эффекта "полого катода", а танго слоевые композиции обладает более высокой тепло- и термостойкость®.

В ВОСЬМОЙ ГЛАВЕ рассмотрено проектирование технологических процессов вакуумной иьино-плазменной обработки деталей ГТД. Результаты, полученные автором, позволили сформулировать принципы которые долями стать, основой для исследования и разработки комплекса "покрытие-подлояка":

Принцип технологической наследственности, заклвчаЕ^ийся в том что физико-химические свойства покрытий.и эксплуатационные свойства комплекса "локрытие-подло*ка" опроделявтея нй только технологическими реяимами ионно-плазменной обработки, но и методами предварительной подготовки подлонки, формирувщими. . определенный поверхностный слой, свойственный каждиму методу.

Принцип оптимальности толщины покрытия, заключающийся в той, что для определенных условий эксплуатации и вида покрытий супест-пуетвует такая толщина покрытия, которая обеспечивает наиеысяне эксплуатационные характеристики.

Принцип технологической наследственности позволяет, зная основные закономерности формирования покрытий, выбрать оптииальнув технологи» обработки поверхности и оптимальные реяимн напыления данного вида покрытия'.

Формирование свойств ковллекса "ппкр.чтйе-подлозкл" необходимо

проводить н два этапа. На первом этапе при формировки:« зсрохова-тости, глубины и степени деформационного упрочнения, величины и знака остаточных напряжений достигаются оптимальные эксплуатационные характеристики коррозионной стойкости, предела выносливости, усталостной долговечности подложки. На втором этапе, управляя параметрами осаждения покрытия, получают покрытия с высокой эрозиен-' ной и коррозионной стойкостью.

Существование оптимальней толщины покрытия основано на том, что при малых толщинах наличие пор, несплоиностей, а такав раэрущзние тонкого покрытия высокой твердости ( 20000 МПа ) при действии контактных нагрузок приводит к тому, что покрытия не обеспечивает эффективной защити подложки. С другой стороны, при толщинах покрытий 11 0„г < >1 из-за наличия значительных остаточных напряжений Ц - -1000 - 1200 ЦПа) происходит разруаение, растрескивание покрытий, Что также резко снижает защитные свойства покрытий.

На основе полученных данных были предложены и разработаны типовые технологические процессы напыления защитных покритий, а такав новые технологические процессы напыления с использованием эффекта полого катода и инертных газов, системы "плазменный котел", Принцип обработки с использованием эффекта'полого катода заключается в том, что с помощь» специального экрана в виде сетки мезду обрабатываемой поверхностью и экраном формируется плазма с определенными свойствами. Подучена условия возникновения эффекта полого катода и соотноаения, позволяющие проводить расчет параметров сетки - прозрачность 0 у. размеры ячеек:

и,

- ?

[.и-*»)

(15)

ас ¿Л-к.)1

и

(1б>

Таким образом, эффект полого катода возможен Лишь в том случае, если ме«ду потенциалом на детали (Ус ), электронной температурой ( Т,,), концентрацией частиц ( п,-, пг), прозрачностью экрана Э, размерами ячейки сетии а и расстоянием между экраном и обрабатываемой поверхностью Ь будут выполняться соотношения (15) и (16),

На основе проведенных исследований и сформулированных приици-

пов обеспечения эксплуатационных свойств комплекс;) "покрытие-подложка" била разработана конструкторская и технологическая документация, обеспечивающая изготовление деталей ГТД. Так, для лопатки компрессора из стали • 13X1 iJJ2Bff с покрытием Ni—Cd (изд.33), исходя из принципа технологической наследственности, была предложена

1Г

технология, включавшая ионную имплантацию H , осаждение покрытий и последующий отжиг. Усталостная долговечность и' предел выносливости обеспечивались имплантацией, коррозионная и эрозионная стойкость -покрытием TIN, Сравнение предлагаемой и существующей технологий показало, что покрытие Mi-Cd снимет на 20 Mfla ¿., стали по сравнения с исходным соотношение* ( б1., = -400 НПа, Тнс„ = 300° С). Снижение, предела выносливости стали с покрытием N!—Cd обусловлено действием растягивающих остаточных напряжений в покрытии, наличие» в поверхности подложки водорода. Ионная имплантация H увеличивает J до 420 УПа, последующее нанесение покрытия TiN, не изменяя предела выносливости, повысило коррозионную стойкость в 18-20 раз а эрозионную стойкость а 2-2,5 раза.»

Для вала Т6А-215 из стали 13X11Н2В2М11—Ш с электролитическим покрытием Сг (изделие TGfi), исходя из принципа технологической наследственности, была предложена технология, включающая ' в себя доводку поверхности подложки ( Ra = 0,1 - 0,2 икк1 и последующие напыления покрытия TiN.

В соответствии с ТЗ H 004/24 и ТУ N 004/1300-05 -были проведены, длительные испытания детали Т6А-215 N53143 с посадочным пояске« с покрытием TiN в составе изделия 0П-8. После наработки в объеме 2115 часов было установлено, что на поверхности пояска отсутствуют царапины, фретинг- коррозия, коррозия и другие нарутения покрытий, ß соответствии с ТЗ N004/32-ТЗ0Р05 были проведены длительные испытания детали Т8-011Б с посадочный пояском с покрытием 'ПН в составе изделия ОН—10. После наработки а объеме 1124 часов нарушений покрытий не произошло.

В соответствии с паспортом N 95 0-101 проведены длительные сравнительные испытания серийной технологии и комбинированной технологии (покрытие Tiff, имплантация H . отжиг) лопаток компрессора П ступени в составе изделия 530195Б055 с наработкой 1000 часов. Установлено, что серийные лопатки имеют существенные эрозионные и коррозионные лозрс*«ения. На лптткох с покрытиями TîH повреждений но обнаружено.

* Рабо га 1Ц;|""!.л "на сскчсгии гм Смслопчи Л. «f.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

X. Разработана математическая модель осаждения покрытий при длинах свободного ■ пробега частиц, соизмеримых о размерами плазмошшх систем. В основа модели ложит предположите об аддитивности двух потоков - диффузионного и босстолкновительного с учетом рассеяния потока ионов ■ металла на молекулах и атомах газа в приближении модели "твердых шаров".

Полученная модель позволила связать технологические параметры <1р, 1!п, Р, Н, а )со скоростью роста, температурой и химическим с<?ставсм покрытия, на локальной поверхности, расположенная в произвольной точке объема вакуумной камеры. Расчетные данные адекватны экспериментальным результатам (5-7%), что позволяет применять полученную модель для количественного расчета режимов напыления на промышленных установках.

2. Предложено использовать эффект полого катода для напыления и модификации поверхности конструкционных материалов, заключающийся в том, что, в системе, состоящей из специального экрана в виде сотки и обрабатываемой поверхности детали, находящиеся под отрицательным потенциалом, формируется плазма с повышенной концентрацией зарякошшх частиц, генерируемых быстрыми осциллкрущими электронами, эмитируемыми с поверхности катодной полости. В босстолкновительном приближаю!» без учета ионизации частиц в слое пространственного • заряда получены критерии существования эффекта полого катода между обрабатываемой поверхность» и экраном.

3. Получены 'аналитические зависимости адекватно описываюцио ионную очистку и изграв обрабатываемых деталей плазменным потоком, генерируемым источниками на основе ьакуумно-дугового разряда с интегрально холодигм катодом.

Установлено, что скорость распыления исследованных конструкционных материалов зависит от метода предварительной моханической . обработки. Поверхности ' с высокой степенью пластической д&фэрмацзм и кикротвордость» подвергаются менэёо штенсивному конному травлению, чем недеформированныэ.

Наблюдается корреляция м&вду микротвердостыо поверхности и коэффициентом распыления.

4. Разработан и исследован технологический процесс с

примзнениьм &ффгкта полого катода, что пазг.с.чяот в 2 - 2,5 раза увеличивать скорость ионного распыления л очистки поверхности деталей, получать жаростойкие конденсированные покрытия NiCrAlY к I.'iCoCrAlY с суомелкозорнистсй стру к турей и высокой пластичностью. Разработан и исследован технологический процесс по напылению жаростойких конденсационных покрытий в среда аргона при давлении Р = 5хЮ-ГПа, что позволяет получать однородные покрытия с высоки/л эксплуатационными свойствам;:

(традшостойкость, жаропрочность, пластичность). Напыление в среда аргона на 15 - 20 % увеличивает равномерность покрытий я повышает точность.

5. Разработана структурная схема взаимодействия факторов при формировании физико-химических свойств комплекса " покрытие-подложка", что позволило обеспечить систыдшй анализ и обосновать принципы обеспечения эксплуатационных сьойстз деталей ГХД с применением вакуумных иашо-п-аокетшх методов обработки:

принцип технологической наследственности зэнлгчаачийся в тем, что максимальные эксплуатационные свойства комплекса "покры-ти8-подлозкз" достигается ппи сочетании оптимальных íизико-хими-чбеких свойств покрытий и оптимальных параметров подлонки, onps-делаемых условиями эксплуатации,

принцип оптимальности то.тянни покрытия, заключавшийся в том, что для определенных условий эксплуатации и вида покрытий существует такая толщина покрытия, которая обеспечивает наивысшие эксплуатационные свойства комплекса.

6. Для промышленных конструкционных материалов, применяем;« для изготовления деталей ГТД, раскрыты закономерности формирования физико-химических свойств комплекса "покрытие-подложка" и механизмы технологического наследования:

шероховатость покрытия определяется исходной шероховатостью подложки, толщиной покрытия, технологическими режимами нанесения (1р,Р), материален катода. Шероховатость покрытий при напылении нитридов и карбидов металлов ( Ti, Сг, lío, W, Zr ) при толщине Покрытий от 5 до 15 мкм адекватно описываются соотношениями, полученными в работе;

микротвардость Покрытий на основе карбидов я нитридов металлов линейно возрастаэт с увеличением давления газа до РКр , определяемого взаимном расположением подложи и катода. При

достижении Р > Ркр_ микротвердость покрытий и скорость конденсации резко уменьшаются;

остаточные напряжения в покрытиях из карбидов и нитридов металлов на исследованных конструкционных сталях и сплавах во всем диапазона изменения технологических параметров являются сжимающими и определяются толщиной покрытия, давлением газа и током дуги;

структура покрытий определяется режимами напыления ( т , Р ) и методом предварительной механической обработки. Напыление жаростойких покрытий СДП-2, СДП-4 в среде аргона при давлении Р м 5хЮ"'Па с использованием гЗДекта полого катода позволяет получать покрытия с высокой однородностью и высокой дисперсностью интермоталлидной фазы ;

адгезия покрытия к подложке определяется температурой подложи и видом предварительной обработки. Существует минимальная ■ температура Т . зависящая от вида покрытий и вида активации поверхности, ниже которой не удается обеспечить удовлетворительную адгезию.

7. Установлено, что механические свойства сталей, жаропрочных сплавов и титановых ' сплавов при статических испытаниях

' ^ °о,2 • ав* Ф» ® •) с покрытиями на основе карбидов, нитридов и карбонитридов металлов Сг, Т1, Мо, 'Л', 1г толщиной Ь < 15 мкм и механические свойства жаропрочных сплавов с покрытиями СоСгАХУ и 1ИСоСгА1У толщиной К <60 мкм не снижаются и соответствуют исходным. Установлено, что в отличие от традиционных покрытий (электролитическое' хромирование и никелькадмирование) , снижающих продел выносливости на 10-15% и усталостную долговечность на одам-два порядка, комплекс "покрытие-подложка" на основе карбидоЕ, нитридов и карбонитридов металлов Сг, Т1, 1т, Но, № толщиной ЬС 15 мкм, получаемый вакуумными

ношю-плазмешшми методами с учетом технологической .наследственности, обеспечивает повысение предела выносливости и усталостной долговечности в зависимости от методов

предварительной-упрочнящей обработки.

8. Установлено, что коррозионная стойкость комплекса "покрытие-подложка" на основе нитридов, карбидов и карбонитридов металлов Ът, Т1, Сг, Но, «V определяется методами

' предварительной механической обработки подложки и возрастает при уменьшении - исходной шероховатости подложки. Максимальная защитная способность покрытия достигается при их же методах и регатах

предварительной обработки, при которых. достетаотся и максимальная коррозионная стойкость самой подложки. Существует оптимальная толщина, при которой достигаются максималыые защитные свойства покрытий.

9. Установлено, что существуют критические температуры Т * 400-600 °С, при превышении которых покрытия ка основе карбидов и нитридов металлов теряют свое функциональное назначение. Объективным критерием теплостойкости покрытий является величина Н^ = í(T,t), при которой покрытие сохраняет своэ функциональное назначение.. Теплостойкость покрытия TIN стэхисметрического состава Н > 12000 Ща, покрытия Zríí стэхиомэтричаского состава

> 14000 МГГа,

10. Для промышленных установок получены и аналитически описаны зоны изменения технологических параметров, позволяющих на стадам проектирования процессов пенно-плазменной обработки осуществлять научно обоснованный выбор рекимов. Определено влияние реетмов напыления на точность' деталей ГГД. Показано, что погрешность толщины покрытий в области исследоЕанкых технологических режимов прямо ' пропорциональна размерам зоны обработки и определяется соотношениями, полученными в работе.

11.Положительные результаты длительных исштенйй вала турбины TA6A-2I5 с наработкой 2115 .часов, моноротора турбины Т8-0ПЗ с наработкой 1124 часа и лопаток' компрессора П ступени изделия 95 с наработкой IOCO часов позволили рекомендовать разработанные технологические процессы в производство. Применение комбинированной обработки ( ИИ + покрытие TIN ) обеспечивает в сравнении с серийными методами обработки увеличение предела выносливости на 7,6 - 22,7 ».циклической долговечности - в 20 раз, эрозионной стойкости - в 2-2,5 раза, коррозионной стойкости -' в 10-15 раз. Внедрение разработанных технологий позволило сократить длительность технолстических процессов изготовления.ряда деталей ГГД на 30 - 50 % (замена хромирования, замена' упрочняющих технологий, замена ручного труда) и отлуЧить экономический эффект на УАО "Гидравлика" свыше 300000 руб, АО УМПО - свыше' 7,80 тыс.руб: на один моторокоМплэкт (в ценах на 0I.0I.X99I г.)

за

Основное содчрмание диссертации опубликовано и сдедукчих работах:

!.Будилов В. В.. Коровкин В. И,, Латывев Л. П., Кивкин Г.Г. Исследование волновых процессов в газоразрядной камере //Сб. труд-дов. - Москва: изд.МАИ, 13?7. Вып.1.- С.22-27.

2. Будилов В.В., Измайлов A.A., 1ишкин Г.Г. Волновые процессы в источниках типа Пеннинга // Сб.трудов. - Харьков;иэд.ХАИ, 1978.-С.77-01.

3. Будилов В.В., Иолескоз А.И. Влияние регимов обработки тлев- • *им разрядом на физико-механические свойства поверхностного слоя стали ЗОХГСНА // Оптимизация технологических процессов по критериям прочности. - Уфа: изд.УАИ. 1983. - С.45-50.

4. Будилов В.В. Структурная схема технологического процесса ионного осагдения покрытий // Оптимизация технологических процессов по критериям прочности. - Уфа: изд. УАИ, 1905. - С.50-55.

5. Дыбленко E.H., Мельников С.А.,' Будилов В.В. Исследование влияния параметров процесса осамдения нитрида титана на физико-механические свойства покрытий // Оптимизация технологических процессов по критериям прочности. - Уфа; изд. УАИ,1985. - С.72-78.'

6. Будилов В.В.. Мухин B.C. Влияние параметров поверхностного слоя на процесс ионного распыления // Сб. трудов Uli Всесоюзной конференции "Взаимодействие . атомных частиц с твердым телом". -Минск, 1985. - С,144.

7. Мухин B.C., Будилов В.В. Павыение надемности двигателей методами ионно-плазменной технологии: Тез. докл. X Всесоюзной НТК " Конструкционная прочность двигателей ". - Куйбы«ев: изд. КуР.И, 1905. - С.107.

8. Будилов В.В., Дыбленко D.H., Мельников С.А. Влияние вакуумных покрытий на прочность конструкционных материалов //Оптимизация технологических процессов по критериям прочности. - Уфа: изд.УАИ, 1986, - С.30-33.

S. Будилов В.В.. Мельников С.А., Асадуллина P.M. Основные закономерности формирования яероховатости поверхности при вакуумном напылении покрытий //Оптимизация технологических процессов по критериям прочности. - Уфа: изд. УАИ, 1387. - С.42-43.

10. Будилов В.В., Мельникоз С.А. Основные закономерности формирования микротвердости покрытий //Оптимизация технологических процессов по критериям прочности.о- Уфа: изд. УАИ, 1988. - С.78-80.

11, Будилов В.В. Проектирование технологического процесса ваку-умно-плазменной обработки деталей двигателей летательных аппара-

tod: Учебное пособие. - Уфа: изд. UAH, ЛЗВВ, 85 с.

12. Будилов В.В. Технологическое обеспечение адгезии вакуумных покрытий //Оптимизация технологических процессов по критериям прочности. - Уфа: изд.УПИ, 11303 . - С.95-102.

13. Будилов В.В., Дыбленко В.М., Мельников C.fl. Исследование и разработка технологии нанесения вакуумно-плазменных упрочнявших покрытий на детали ГТД //Вопросы авиационной науки и техники, - П.: 13(33. Вып.1. - С.73-79.

14. ТР1.53527-040-030. Технологические рекомендации. Нанесение нитридов титана и циркония методом конденсации с ионной бомбардировкой на детали агрегатов ГТД из сталей 38ХА, 13X11112В2МФ, 12X18II9T - И: ВИЙ«. 1390, 16 с.

15. ТИ 2.39724-012-032. Нанесение нитридов титана и циркония методом конденсации с ионной бомбардировкой на детали ГТД из сталей 13Х11Н2В2И<М. 12Х16Н9Т. 38ХЙ, ЗП718ЙД,40X13 и сплавов ВТ18-9, ВТ-9, ВТЗ-1, ВТ-б. - Уса: УШ, 1392, 27 с.

10. Будилов В.В. Коррозионные свойства вакуумно-плазменных покрытий на конструкционных сталях // Поверхность: технологические аспекты прочности деталей. - Уфа: изд. УМ, 1392, - С.97-102.

17. Будилов В.В., Клыкова Т.Н., Минаева О.Б. Коррозионная стойкость вакуумных ионно-плаэменных покрытий нитрида титана: Тез.НТК " Актуальные проблемы авиастроение ", - Уфа: иэд.УГЙТУ, 1992. - "С-. 18-19.

18. Мухин B.C.., Будилов В.В., Минаева О.Б. Теплостойкость вакуумных ионно-плазменных покрытий на основе карбидов и нитридов металлов: Материалы П мемдународной конференции "Новые технологии в маяиностроении". - Харьков: ХАИ, 1993,- С.345-349,

19. Мухин B.C., Будилов В.В. Принципа проектирования технологии вакуумной ионно-плазменной обработки деталей ГТД: Материалы меж-, дународной конференции "Высокие технологии в мамино- и приборостроении. - а.: ЦРЗД, 1993. - С.42-45.

20. Йудилов В.В., Мухин B.C. Технологии нанесения ионно-плаз-мешшх покрытий в вакууме и их свойства: Обзор // Оптимизация обработки конструкционных материалов. - Уфа: изд. УГйТУ, 1993. -С.3-61.

21. Будилов В.В. Теоретические основы вакдумной ионно-плаэмен-ной технологии нанесения защитных покрытий: Материалы П международной конференций "Новые технологии в ма«иностроенин".- Харьков: Ш, 1993,- С.71-75. '

22. Оудилоп В.В. Физические ог'пг.ы вакддкно-плаэаенноА техноло-

гии нанесения покрытий; Учеб.пособие. - Уфа:изд.УГЙТУ, 1933.- 71с.

23, Будилов.В.В. Технология вакуумного ионно-плазменнаго нанесения покрытий: Учеб.пособие. - Уфа: изд.УШУ, 1993, - С.76.

24, Будилов B.D. Коррозионная стойкость вакуумно-плазыенных покрытий на конструкционных сталях //Оптимизация обработки конструкционных материалов. - Уфа: изд.УГАТУ, 1993, - С.81-06,

25, Лмирханова ll.fi., Вудилов В.В., Клыкова Т.Н. Коррозионная стойкость ионно-плазменных покрытий на основе TIN: Тез. докл. IU европейской конференции по материалам и процессам "Восток-запад".-С.-Петербург, 1993,

2Б. Будилов В.В., Минаева О.Б., Ниресв P.M., Еехтман С.Р. Моделирование интегрированной технологии с использованием ионных пучков и плазменных потоков: Материалы Е конференции "Кодификация конструкционных материалов пучками заряженных частиц". Т.2.-Томск: СО РАН, 1994. - С.115-118,

27. Мухин B.C., Будилов В.В. Модификация поверхности конструкционных материалов ионами с низкой энергией: Материалы I конференции "Модификация свойств конструкционных материалов пучками зара-ненных частиц" . T.I. Томск: СО РАН, 1994. - С.93-95.

28. Будилов В.Б. Влияние состояния поверхности металлов на коэффициент распыления при ионной бомбардировке: Тезисы докл. 11! всенационального совещания "Радиационная физика твердого тела".-Севастопаль, 1334. - С.25.

29. Будилов В.В. Принципы повыеения качества поверхностей деталей вакуумной иошш-плззыенной обработкой: Тез.докл. международной конференции "Проблемы повывенкя качества намин". -Брянск, 1994. -С,98-99.

30. Мухин B.C., Будиявп В.В. Проблемы обеспечения качества ва-ёин методами вакуумной иошт-плаэмешшй технологии: Тез.докл. международной конференции "Проблемы повшенкз качества иажин".-Брянск. 1994. - С.36-9?.

31. Будилов В.В., Киреев P.M., Мсхтиан С.Р. Нанесение вакуум-но-плазменных покрытий с использованием эффекта полого катода: Материалы-международной конференции "О.тделачно-упрочнавезя технология в машиностроении".Т.2,- Минск: Федерация НИМ СНГ, 1994,-С.37-39.

: 32, Будилов В.В., Мухин B.C., Минаева O.D. Влияние толекны вакуумного ионно-плазменного покрытия Тi N на эксплуатационные свойства лопаток компрессора ГТД:Теэ.докл. международной конференции "Отделочно-упрочнящая технология 'в машиностроении". Т.2,-

Минск: Федерация КТОН СНГ, 1394.- С.114-110.

33. Будилов В.В.. Киреев P.M.. Еехтман С.Р. Вакуумное ион-но-плазменное осдндение покрытий с использованием эффекта полого катода: Тез.докл.меадународной конференции "Вакуумная наука и техника",- Гурзуф, 1994.- СИЗО.

34. Мухин B.C., Будилов В.В., Минаева О.Б. Расчет скорости осагдения и стехиометрии ионно-плазменных покрытий на основе нитридов металлов: Тез.докл.мендународной конференции "Вакуумная наука и техника",- Гурзуф, 1994,- С.191.

33. Будилов В.В. Влияние вакуумных покрытий на прочность конструкционных материалов //Авиационная промышленность,1394. НВ,-С.33-30.

38. Будилов В.В., Сырескин В.А., Тулупов Й.П. 'Проблемы и перспективы технологии вакуумной ионно-плазменной обработки деталей ГТД //Авиационная промымленность. 1994. N9,- С.38-43.

37. Будилов В.В.. Киреев P.M., Измайлова II.Ф.. !ехтман t.P. Особенности нанесения пакуумно-плазменных покрытий с использованием эффекта полого катода //Поверхность: технологические аспекты прочности деталей. - L'$a: нзд.УГАТУ, 1934. - G.49-54.

38. Будилов В.8., Мухин Й.С., Минаева 0.6. Математическое моделирование процесса осагдения вакуумных кошш-плазменных покрытий //Йзу.пузоп. Авиационная техника. 1395. N1. - С.101—100.

33. Будилов В.В.. Мухин В.С;. Минаева O.G. Защитные свойства вакуумных ионно-плазменных покрытий на липатках компрессора ГТД //Авиационная промыяленность. 1935. Н2. - С.27-31.

40. Будилов В.8. Технологическая наследственность и эксплуата-ционняе свойства конструкционных сталей н сплавов с вакуумными иошю-плазменными покрытиями //Авиационная промышленность, 1395, N3. - С.36-44,