автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Особенности легирования поверхности стали 30ХГСН2А медью методами электроискрового легирования и ионной имплантации

На правах рукописи

КОЗЛОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ЛЕГИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ 30ХГСН2А МЕДЬЮ МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ И ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

Специальность: 05.02.01 - Материаловедение в машиностроении

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 з коя 2009

Москва 2009

003483918

Работа выполнена в ГОУ «Московский государственный индустриальный университет» (МГИУ).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Овчинников Виктор Васильевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Баранов Юрий Викторович

кандидат технических наук Истомин-Кастровский

Ведущая организация: ГОУ ВПО «МАТИ» - Российский государственный

Защита состоится «02» декабря 2009 года в 16-30 на заседании диссертационного совета Д.212.129.01 при ГОУ «Московский государственный индустриальный университет» по адресу: 115280, Москва, ул. Автозаводская, д.16

С диссертаций можно ознакомиться в библиотеке ГОУ МГИУ.

Владимир Владимирович

технологический университет им. К.Э. Циолковского

Автореферат разослан « с/у> Л_2009 года

Учёный секретарь диссертационного

Совета Д.212.129.01

кандидат технических наук, доцент

Иванов Ю.С.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В конструкциях летательных аппаратов достаточно широко применяются высоконагруженные шарнирные соединения, работающие в условиях трения скольжения. К ним относятся тормозные гаки самолетов корабельного базирования, шарнирные узлы крепления закрылков, элеронов и горизонтальных рулей поворота; узлы крепления посадочных тормозных щитков.

Эффективность управления и маневренности самолетов в значительной степени зависит от надежности и работоспособности указанных высоконагруженных шарнирных соединений. При ограниченных размерах шарнир должен выдерживать значительные сосредоточенные нагрузки, обеспечивать минимальные люфты между его элементами, обладать малым коэффициентом трения в условиях высоких контактных напряжений и хорошей износостойкостью в течение всего ресурса самолета.

Сочетание комплекса требуемых свойств деталей шарнира может быть получено при нанесении на поверхность высокопрочного металла слоя материала определенной толщины с хорошими антифрикционными свойствами. При изготовлении шарнирных соединений для крепления массивных деталей материал с антифрикцнонными свойствами наносится на внутреннюю и торцевую поверхности втулки, которая сама фиксируется в гнездах фюзеляжа самолета. В случае выполнения шарнирных соединений крепления элеронов и других элементов крыла, антифрикционный материал наносится на рабочую поверхность фиксирующих болтов.

В связи с этим для обработки деталей возможно применение двух методов легирования поверхностного слоя деталей из стали 30ХГСН2А -электроискровое легирование (для обработки внутренних поверхностей втулок) и ионной имплантации (для обработки рабочей поверхности фиксирующих болтов).

Учитывая необходимость создания шарнирных соединений с высоким ресурсом работы в конструкции летательных аппаратов, развитие

современных методов обработки материалов и создание новых технологических процессов в этой области представляется весьма актуальным.

Цель работы. Исследование влияния сплавов на основе меди на структуру и свойства поверхностного слоя стали 30ХГСН2А, получаемого при электроискровом легировании и ионной имплантации, и на этой основе оптимизация режимов обработки, обеспечивающих повышение износостойкости,

В работе были поставлены и решены задачи:

1. Оптимизация режимов электроискрового легирования при использовании в качестве катода различных марок бронз.

2. Исследование структуры и физико-механических свойств стали 30ХГСН2А, подвергнутой электроискровому легированию в зависимости от режима обработки.

3. Исследование закономерностей влияния ионной имплантации на структуру и фазовый состав стали 30ХГСН2А.

4. Оптимизация режимов ионной имплантации по параметрам энергия и доза имплантируемых ионов.

5. Исследование структуры, состава и свойств имплантированного слоя на стали 30ХГСН2А.

6. Использование установленных закономерностей для разработки рекомендаций по повышению износостойкости изделий в промышленных условиях.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Впервые показана возможность повышения трибологических свойств изделий, изготовленных из стали 30ХГСН2А, при имплантации в их рабочие поверхности ионов меди

2. Установлено положительное влияние предварительной имплантации ионов железа в образцы из стали 30ХГСН2А на их механические и трибологические свойства.

3. Выявлена слоистая структура модифицированных в процессе имплантации ионами меди поверхностей образцов из стали 30ХГСН2А, состоящая из меди и предположительно химического соединения СщРеп, обеспечивающая их высокие трибологические свойства.

4. Показано положительное влияние электроискрового легирования в инертной атмосфере образцов из стали 30ХГСН2А бронзой, содержащей фосфор, путём уменьшения ширины зоны взаимного сплавления покрытия с подложкой за счёт ограничения числа рабочих импульсов.

Методы исследования. В работе использованы: металлографический (оптическая, ионная, электронная микроскопия),

микрорентгеноспектральный, рентгеноструктурный и Оже-спектроскопический методы анализа, а также метод вторичной ионной масс-спектрометрии. Проведены измерения микротвердости и испытания на малоцикловую усталость и усталость в условиях знакопеременного изгиба. Определен коэффициент трения обработанных образцов стали 30ХГСН2А и их износ в зависимости от параметров режима обработки.

Практическая ценность.

1. Определены оптимальные режимы электроискрового легирования, обеспечивающие наименьшие значения коэффициента трения и износа стали 30ХГСН2А

2. Определены оптимальные параметры процесса ионной имплантации медью образцов из стали 30ХГСН2А, обеспечивающие их высокие эксплуатационные свойства

3. Разработано устройство для механизированной электроискровой обработки деталей в виде тел вращения (патент РФ на полезную модель № 64121).

4. На основании комплекса проведенных исследований и установленных закономерностей разработаны промышленные технологии электроискрового легирования и ионной имплантации изделий из стали

30ХГСН2А, работающих в условиях высоких нагрузок, трения скольжения и износа.

5. Результаты работы опробованы и используются на ОАО «Российская самолетостроительная корпорация «МиГ» для повышения эксплуатационной стойкости высоконагруженных шарнирных соединений деталей самолетов в условиях трения скольжения.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались: на научных семинарах кафедры «Материаловедение и технология конструкционных материалов» МГИУ; XXX Гагаринские чтения «Международная молодежная научная конференция», МАТИ, г. Москва, 2004 г.; Седьмой Всероссийский семинар «Проблемы теоретической и прикладной электронной и ионной оптики», г. Москва, 2005 г.; III Международной научно-практической конференции, г. Пенза. 2005 г.; Международная конференция «Молодые ученые - промышленности, науке, технологиям и профессиональному образованию: проблемы и новые решения», г. Москва, МГИУ, 2007 г.; XI Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня», г. Санкт-Петербург, 2009 г..

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, изложенных на 186 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 55 рисунков. Список литературы включает 138 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность, научная новизна, практическая значимость выполненной работы, а также обоснована необходимость ее проведения.

В первой главе приведен обзор литературных данных по применяющимся современным методам легирования поверхности стали для

повышения износостойкости деталей машин. Определены преимущества методов электроискрового легирования и ионной имплантации сталей. Проанализированы отечественные и зарубежные данные по влиянию электроискрового легирования (ЭИЛ) и ионной имплантации (ИИ) на свойства сталей, а также попытки объяснить механизм упрочнения и повышения износостойкости. Из приведенного литературного обзора следует, что метод ионной имплантации достаточно широко применяется для улучшения поверхностных свойств металлов и сплавов. В ряде случаев он может оказаться эффективным для повышения долговечности деталей машин и механизмов, особенно для повышения износостойкости. Однако имеющиеся в литературе сведения по этому вопросу, в основном, ограничиваются применением для улучшения поверхностных свойств сталей азота. Практически отсутствуют систематические исследования структурных изменений в результате ионной имплантации в сталь ионов металлов, например, меди. Проведенный анализ литературных данных позволил сформулировать цель работы и определить основные задачи исследования.

Во второй главе приводятся сведения об использованных в работе материалах (стали 30ХГСН2А, бронзе марок ВБр5М, БрАЖМцЮ-3-1,5), методике проведения электроискрового легирования, методике выполнения ионной имплантации, методиках испытаний и исследований образцов и натурных деталей после ионной имплантации и электроискрового легирования.

Представлены химический состав и механические свойства стали 30ХГСН2А. Образцы и детали из указанной стали подвергали стандартной термической обработке, после чего проводили электроискровое легирование на установке ЕЛФА-512М или ионную имплантацию на установке с двумя независимыми источниками ионов - источника ионов металлов и источника ионов газов. Источник ионов металлов работает в импульсном режиме и генерирует импульсные пучки ионов металлов. При этом формируется

полиэнергетический пучок ионов, в состав которого входят как однозарядные, так и многозарядные ионы.

При электроискровом легировании для нанесения поверхностного слоя использовали катоды из бронзы марок ВБр5М и БрАЖМц10-3-1,5, а при ионной имплантации использовались ионы меди, формирующие твёрдые растворы меди в железе.

Исследование микроструктуры поверхностных слоев проводили с помощью оптического микроскопа «Carl Zeise» методом травления в реактиве растрового электронного микроскопа JSM-6700F с приставкой энергодисперсионного микроанализа JED-2300F. Проводились исследования морфологии поверхностей и электронно-фрактографический анализ.

Распределение элементов по глубине поверхностных слоев исследовали с помощью вторичного ионного масс-спектрометра PHI-6600 фирмы «Physical Electronics» (США). Шероховатость поверхности плоских образцов после облучения исследовалась на электронном профилометре «Alpha-Step 200» фирмы «Тепсог» (США). Рентгеноструктурный анализ проводили как в классическом варианте на многоцелевом автоматизированном рентгеновском дифрактометре Bede Dl System фирмы «Bede Dl System» (Великобритания), так и методом скользящего рентгеновского пучка на дифрактометре D8 Discover (Bruker-AXS, Германия). Микродюрометрический анализ проводился на приборах ПМТ-3.

В связи с тем, что важнейшими служебными характеристиками деталей шарнирных соединений является коэффициент трения и сопротивление износу, выбор оптимальных режимов электроискрового легирования и ионной имплантации исследуемой стали проводили путем испытаний на износ на модернизированной машине трения конструкции НИИТАвтопром.

Исследования характеристик усталости образцов после электроискрового легирования и ионной имплантации выполняли на машине МУИ-6000 в условиях чистого изгиба с частотой 3000 об/мин.

Работоспособность обработанных деталей определяли в условиях стендовых испытаний, имитирующих условия эксплуатации деталей.

В третьей главе приведены результаты исследований влияния параметров режима электроискрового легирования (ЭИЛ) на структуру и свойства поверхностного слоя стали 30ХГСН2А.

Основными показателями процесса ЭИЛ, характеризующими процесс формирования поверхностного слоя, являются удельный прирост массы образца Am (мг/см2), удельное время легирования х (мин/см2) и производительность процесса П (см2/мин). Величина показателей процесса ЭИЛ определяется параметрами режима ЭИЛ, к которым, в первую очередь, относятся: энергия единичного разряда W (Дж); рабочий ток заряда 1Р (А); скорость вращения детали п (об/мин); величина продольной подачи детали А (мм/об).

Результаты экспериментов показали, что масса покрытия увеличивается с ростом силы рабочего тока заряда конденсаторов и уменьшается при увеличении продольной подачи детали. Аналогичным образом изменяется средняя толщина покрытия НСР, наносимая в один слой.

Установлено, что формирование слоя покрытия зависит от параметров режима ЭИЛ. При значении рабочего тока заряда конденсаторов в пределах 0,7...0,8 А формируется слой бронзы с толщиной до 6 мкм. При этом наблюдаются участки, где покрытие отсутствует. Повышение значения рабочего тока заряда конденсаторов до 1,0... 1,1 А сопровождается увеличением толщины слоя покрытия до 8... 10 мкм. При рабочем токе более 1,2 А наблюдаются участки с толщиной покрытия 16. ..18 мкм. В то же время слой покрытия характеризуется существенной неравномерностью толщины -наблюдаются участки с толщиной покрытия менее 4 мкм. Для данного диапазона режимов характерным является большая шероховатость обработанной поверхности деталей.

Увеличение продольной подачи детали в процессе электроискрового легирования сопровождается снижением толщины слоя покрытия (рис. 1).

Так при продольной подаче 0,5...0,9 мм/об толщина слоя покрытия составляет 10...12 мкм, а при подаче 1,1. ..1,4 мм/об толщина слоя бронзы снижается до 6...7 мкм. Использование продольной подачи более 1,5...1,6 мм/об сопровождается нарушением сплошности покрытия и образованием участков, не покрытых бронзой.

а б в

Рис. 1. Влияние величины продольной подачи детали на формирование слоя покрытия при ЭИЛ стали 30ХГСН2А бронзой марки ВБр5М (х500): а-0,5...0,9 мм/об; б- 1,0...1,4 мм/об; в~ 1,5...1,8 мм/об;

Установлено, что при ЭИЛ бронзой ВБр5М на воздухе формируется слой с темно-серой окраской. Образование темного налета в покрытии из бронзы ВБр5М связано с окислением фосфора в электроискровом промежутке. Поэтому, по аналогии с процессами дуговой сварки неплавящимся электродом было решено осуществлять процесс ЭИЛ марки ВБр5М в атмосфере инертного газа - аргона.

Применение газовой защиты аргоном позволяет устранить окисление фосфора. Однако осуществление процесса ЭИЛ в инертной атмосфере приводит к появлению в структуре слоя покрытия частиц стали 30ХГСН2А. Данное явление связано с увеличением количества рабочих импульсов тока (импульсов с амплитудой больше определенного - порогового значения для данного режима). Возрастание числа рабочих импульсов в искровом разряде вызывает увеличение протяженности зоны сплавления и попадание частиц стали в слой покрытия.

Для предотвращения попадания частиц стали в слой покрытия необходимо снизить ток заряда конденсаторов при ЭИЛ бронзой ВБр5М в аргоне до 0,9 А. Это позволяет получать равное количество (140... 150 имп/с)

рабочих импульсов, обеспечиваемых при ЭИЛ на воздухе при токе заряда конденсаторов 1,2 А.

Механические испытания образцов, подвергнутых ЭИЛ на оптимальных режимах с нанесением покрытия в 3...4 слоя, показали, что предел прочности, предел текучести, относительное удлинение и другие показатели образцов с покрытием и контрольных практически идентичны и не зависят от марки бронзы.

При использовании бронзы марки ВБр5М наблюдается снижение малоцикловой усталости образцов по сравнению с контрольными. Металлографическими исследованиями было выявлено, что ЭИЛ бронзой указанной марки приводит к появлению микротрещин, которые идут от линии, разделяющей слой покрытия и материал образца. В микротрещинах установлено присутствие меди.

Результаты трибологических испытаний показали, что при нагрузке 50 МПа коэффициент трения и износ образцов, подвергнутых ЭИЛ бронзой ВБр5М меньше, чем БрАЖМЦ10-3-1,5. Однако при повышении нагрузки до 200...250 МПа на отдельных участках наблюдается выкрашивание покрытия бронзы ВБр5М.

Анализ полученных экспериментальных результатов показал, что для получения низких значений коэффициента трения и износа стали 30ХГСН2А при ЭИЛ целесообразно применение фосфористых бронз, например, ВБр5М.

В четвертой главе приведены результаты исследований влияния ионной имплантации на механические и трибологические свойства стали 30ХГСН2А. Образцы исследуемой стали были подвергнуты имплантации ионами меди с энергией 40 КэВ и дозами 1016, 5'1016, 1017 и 5*1017 ион/см2.

Анализ результатов механических испытаний показал, что изменение дозы имплантируемых ионов не оказывает существенного влияния на прочностные и пластические характеристики стали 30ХГСН2А при статическом нагружении.

Усталостные испытания гладких образцов из стали 30ХГСН2А (в состоянии после закалки и отпуска) в условиях чистого изгиба с частотой 3000 об/мин, имплантированных ионами меди в сравнении с неимплантированными образцами, показали, что позволяет повысить число циклов до разрушения 97 200 до 126 000 циклов при дозе имплантации свыше 1017 ион/см2 сопровождается снижением числа циклов до разрушения.

Испытания на малоцикловую усталость осуществляли согласно ГОСТ 23026-76 на машине TIRATE ST - 2300 с частотой нагружения 8 циклов в минуту. Результаты испытаний представлены на рис. 2.

Рис. 2. Влияние дозы имплантируемых ионов меди на малоцикловую усталость образцов стали 30ХГСН2А: К- контрольный образец (неимплнтированный); И— имплантированный образец с различной дозой ионов меди

Из приведенных данных видно, что образцы, подвергнутые имплантации ионами меди, при испытаниях на малоцикловую усталость выдержали на 5...22% больше циклов испытаний по сравнению с контрольными образцами. Наблюдается некоторое снижение значений малоцикловой усталости при дозе имплантируемых ионов 5х1017 ион/см2.

Испытания на износостойкость и коэффициент трения проводились в жестких условиях: нагрузка на образцы дискретно увеличивалась каждый час на 25 МПа. Основной характеристикой износостойкости после испытаний являлся линейный износ. Испытания показали, что при имплантации образцов ионами меди наблюдается заметное повышение сопротивления износу (в 2...2,5 раза по сравнению с неимплантированными образцами). Характеристики в этом случае лучше при дозе имплантации 1017 ион/см2. Облучение с дозой 1016 ион/см2 привело к формированию менее прочный поверхностный слой, который быстро сработался. В то же время имплантация с дозой более 5х1017 ион/см2 способствует формированию слоя с наличием хрупких составляющих.

На поверхности образцов стали 30ХГСН2А в исходном состоянии и после имплантации ионами меди с дозой более 5х1017 ион/см2 наблюдалось выкрашивание поверхности, а на поверхности имплантированных образцов той же стали по оптимальному режиму оно было незначительным. Внешний вид поверхности образцов после испытаний представлен на рис. 3.

а б в

Рис. 3. Внешний вид поверхности образцов после испытаний на износ: а - исходный образец; б - образец с предварительной дозой имплантации железа 1016 ион/см2 и последующей ионов меди 1017 ион/см2; в - образец с дозой имплантации 5х 1017 ион/см";

Результаты проведенного микродюрометрического анализа показали существенного увеличения микротвердости в поверхностном слое имплантированных образцов по сравнению с контрольными не наблюдалось.

С помощью оптической микроскопии выявлен тонкий нетравящийся слой, образовавшийся в результате ионной имплантации.

Исследование микроструктуры имплантированных образцов с помощью ионного микроскопа позволило выявить слоистый характер имплантированного слоя. Распределение подслоев в имплантированном слое определяется, в основном, концентрацией имплантированных атомов и образовавшихся в результате ионной имплантации дефектов. Как показали результаты лазерной спектрометрии, Оже-электронной спектроскопии и вторичной ионной масс-спектрометрии, в имплантированном слое происходит перераспределение компонентов стали.

Результаты исследований шероховатости поверхности плоских образцов, имплантированных по различным режимам, в сравнении с неимплантированными, не выявили какой-либо видимой закономерности, позволяющей сделать вывод о изменении чистоты поверхности после ионной имплантации, хотя и наблюдалась некоторая тенденция к уменьшению шероховатости у имплантированных образцов. Повышение сопротивления усталостному разрушению, по-видимому, происходит за счет возникновения сжимающих напряжений в имплантированном слое.

Ионная имплантация позволяет обрабатывать в отличие от электроискрового легирования окончательно изготовленные детали и не требует проведения последующей механической обработки, что не мало важно для производства.

На тех же образцах методом рентгеноструктурного анализа выполнено исследование остаточных напряжений в поверхностном слое. Полученные результаты не позволили построить четкую зависимость уровня остаточных напряжений от дозы облучения.

Профили распределения имплантируемых ионов, полученные методом вторичной ионной масс-спектрометрии, подтвердили, что при увеличении дозы имплантируемых ионов растет их концентрация в поверхностном слое мишени, а также возрастает глубина проникновения в мишень (рис. 4).

Обращает на себя внимание рост пика концентрации углерода в поверхностном слое стали 30ХГСН2А при увеличении дозы имплантации с

1017 до 5х1017 ион/см2. Содержание углерода в имплантированном слое повышается примерно в 1,4...1,8 раза по сравнению с глубинными слоями мишени.

а 6

в г

Рис. 4. Профили распределения элементов при имплантации: а - Си-1017 ион/см2; б-Бе-Ю16 - Си-1017 ион/см2; в — Ре-5х1016 - Си-1017 ион/см2; г-Си-5хЮ17 ион/см2;

В процессе выполнения исследований на основании анализа литературных данных, было высказано предположение, что предварительная имплантация образцов ионами железа должна способствовать увеличению глубины проникновения ионов меди в сталь 30ХГСН2А и повышению показателей эксплуатационных характеристик деталей. Повышение сопротивления износу при использовании предварительной имплантации железом может быть связано с проявлением аморфизации имплантированного слоя, что приводит к увеличению удельной прочности материала.

По всей видимости, перераспределение компонентов в имплантированном слое связано с неизученностью распределения ионов по энергиям в источниках имплантации. Источником ионов металла является вакуумная дуга в парах металла. Кроме того, сам этот источник работает в импульсном режиме. В тот момент, когда импульса нет, летят слабо энергетические комплексы (пары), аналогично потокам атомов при термонапылении. Это нейтральные низкоэнергетические атомы, которые имеют энергию в несколько сотен электрон-вольт. Такие атомы не обладают проникающей способностью. Они осаждаются на поверхности, образуя площадки с повышенной концентрацией легирующего элемента. Наряду с этим процессом, идет процесс сорбции углеводородов из «нечистого» вакуума, что приводит к повышению содержания углерода на поверхности образца для имплантации.

В момент, когда проходит высокоэнергетический импульс, высокоэнергетические ионы веществ активируют поверхностный слой (создает в нем дефекты - главным образом, вакансии), что в свою очередь, активирует процессы диффузии напыленного металла на поверхности образца, которая вызывает формирование различных «концентрационных ступенек».

В любом случае, это явление весьма положительно, так как поверхностный слой, обогащенный медью, рассматривается как твердая смазка, повышающая трибологические свойства.

В пятой главе представлены результаты промышленного опробования технологии обработки деталей шарнирных соединений методом ЭИЛ и ионной имплантации.

Для реализации электроискрового легирования в автоматическом режиме была модернизирована установка «ЕЛФА-512». Установка дополнительно укомплектована приспособлениями для перемещения обрабатываемой детали при обработке внутренней и торцевой поверхности втулок. В комплект установки введен электронный стабилизатор количества рабочих импульсов тока, а также специальная обрабатывающая головка с соплом для защиты зоны обработки потоком инертного газа.

На специализированном стенде были испытаны две партии деталей в режиме, имитирующем условия эксплуатации болтов крепления элеронов и закрылков. Испытания проводились на базе 2000 циклов при нагрузке 250 МПа. В процессе испытаний с помощью тензометрических динамометров определяли усилия в приводах при страгивании и в процессе движения. По этим усилиям определялся момент трения. Испытания заключались в повороте под нагрузкой образца на угол от 16 до 72° и обратно. В процессе испытаний периодически проводились осмотры поверхностей трения и измерения диаметра легированной поверхности для определения износа.

Долговечность имплантированных на оптимальном режиме деталей превосходила в 1,5...2,2 раза долговечность неимплантированных деталей и в 4,5...5,6 раза долговечность деталей, обработанных электроискровым легированием. Разрушение, как имплантированных, так и неимплантированных деталей носило ярко выраженный усталостный характер, однако, соотношение в изломах между зоной долома и зоной, занимаемой трещиной усталости у имплантированных образцов было значительно меньше, чем у неимплантированных. Это свидетельствует о

способности имплантированных деталей дольше работать без разрушения в поврежденном состоянии, чем неимплантированных, т.е. о более высокой надежности имплантированных изделий в одинаковых условиях нагружения.

Разработанная технология легирования поверхности внедрена при изготовлении деталей высоконагруженных шарниров узлов самолетов семейства МиГ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведены комплексные исследования механических, трибологических и эксплуатационных свойств образцов из стали 30ХГСН2А с поверхностными слоями, полученными электроискровым легированием бронзами и ионной имплантацией ионами меди.

2. Определены оптимальные режимы электроискрового легирования, обеспечивающие наименьшие значения коэффициента трения и износа стали 30ХГСН2А Показано, что ЭИЛ бронзой снижает малоцикловую усталость стали 30ХГСН2А в 1,5...4 раза и сопротивление усталости в 1,8...3,5 раза.

3. Для получения низких значений коэффициента трения и износа стали 30ХГСН2А при ЭИЛ целесообразно применение фосфористых бронз, например, ВБр5М при осуществлении процесса в инертной атмосфере.

4. Определены оптимальные параметры процесса ионной имплантации медью образцов из стали 30ХГСН2А, обеспечивающие их высокие эксплуатационные свойства

5. Экспериментально исследовано влияние предварительной имплантации ионами железа на комплекс механических и трибологических свойств стали 30ХГСН2А. Применение предварительной имплантации с дозами 101б...5х1016 ион/см2 позволяет повысить механические характеристики при снижении износа и коэффициента трения.

6. Разработано устройство для механизированной электроискровой обработки деталей в виде тел вращения (патент РФ на полезную модель № 64121).

7. На основании комплекса проведенных исследований и установленных закономерностей разработаны промышленные технологии электроискрового легирования и ионной имплантации изделий из стали 30ХГСН2А, работающих в условиях высоких нагрузок, трения скольжения и износа.

8. Результаты работы опробованы и используются на ОАО «Российская самолетостроительная корпорация «МиГ» для повышения эксплуатационной стойкости высоконагруженных шарнирных соединений деталей самолетов в условиях трения скольжения.

Автор выражает признательность специалистам МГИУ, МИСиСа, МА'ГИ, ИМЕТа за помощь в проведении экспериментов и обсуждении полученных результатов. Автор посвящает данную работу памяти доктора технических наук, профессора Васильевой Елене Валентиновне.

Общее количество работ по теме диссертации составляет 22, из них 7 работ опубликовано в журналах, рекомендуемых ВАКом. Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

Статьи, опубликованные в журналах, рекомендуемых ВАКом

1. Овчинников В.В., Козлов Д.А. Влияние марки бронзы на свойства стали 30ХГСН2А при электроискровом легировании. - «Машиностроение и инженерное образование». 2008.№1.С.ЗЗ-40.

2. Козлов Д.А., Овчинников В.В. Влияние состава бронзы на свойства стали 30ХГСН2А при электроискровом легировании.// «Упрочняющие технологии и покрытия». 2008. №9. С.27-33,

3. Овчинников В.В., Козлов Д.А., Якутина C.B. Исследование свойств поверхности стали 30ХГСН2А после имплантации ионами меди. // «Машиностроение и инженерное образование». 2009. №2. С.32-37.

4. Богомолова Л.Д., Немов A.C., Бородулина Н.В., Борисов A.M., Козлов Д.А., Цыганов Д.И. Исследование углеродных пленок, получаемых с помощью Вакуумно-дугового ионного источника с графитовым катодом, // Прикладная физика. 2006. №3. С.94-97.

5. Овчинников В.В., Козлов Д.А., Якута на C.B. Влияние ионной имплантации меди на свойства конструкционной стали 30ХГСН2А. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2009. №10. - С. 10-14.

Статьи:

1. Овчинников В.В., Козлов Д.А., Гуреева М.А. Исследование эталонов бронзового покрытия из ВБр5М, нанесенного на сталь 30ХГСН2А электроискровым методом. Сборник материалов IV Международной научно-практической конференции «Стабилизация экономического развития Российской Федерации». Пенза. 2004. С.117-120.

2. Овчинников В.В., Козлов Д.А., Гуреева М.А. Нанесение антифрикционных бронзовых покрытий электроискровым методом на цилиндрические детали из стали 30ХГСН2А. Сборник материалов III Международной научно-практической конференции. Пенза. 2005. С.97-99.

3. Козлов Д.А., Овчинников В.В. Технологические процессы изготовления высоконагруженных деталей из стали 30ХГСН2А, работающих в условиях трения скольжения. Международная конференция «Молодые ученые — промышленности, науке, технологиям и профессиональному образованию: проблемы и новые решения». Сборник научных докладов. 1923 ноября 2007 г. М.: МГИУ. С.236-240.

4. Овчинников В.В., Козлов Д.А., Якутина C.B. Влияние ионной имплантации на износостойкость и антифрикционные свойства деталей из стали 30ХГСН2А. Материалы 11 Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня. 14-17 апреля 2009 г. С.219-226.

5. Патент на полезную модель РФ №64122. Устройство для механизированной электроискровой обработки деталей в виде тел вращения./Козлов Д.А., Овчинников В.В. Приоритет 09.08.2006.

КОЗЛОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ЛЕГИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ 30ХГСН2А МЕДЬЮ МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ И ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

Автореферат

Подписано в печать 28.10.2009 Формат бумаги 60x84/16.

Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ № 489

Издательство МГИУ, 115280, Москва, Автозаводская, 16 www.izdat.msiu.ru; e-mail: izdat@msiu.ru; тел. (495) 677-23-15

Введение.

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛЯХ ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ, РАБОТАЮЩИХ В

УСЛОВИЯХ ТРЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ.

1.1. Характеристика и условия эксплуатации высоконагруженных шарнирных соединений в конструкциях летательных аппаратов.

1.2. Материалы, применяемые для изготовления высоконагруженных соединений летательных аппаратов.

1.3. Антифрикционные металлические покрытия.

1.4. Современные методы нанесения антифрикционных покрытий.

1.5. Цель и задачи исследований.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Исследуемые материалы и образцы.

2.2. Методы и оборудование для нанесения покрытий.

2.2.1. Электроискровое легирование.

2.2.2. Ионная имплантация.

2.3. Методы и образцы для проведения механических испытаний.

2.3.1. Испытания образцов на растяжение.

2.3.2. Испытания образцов на усталость при изгибе.

2.4. Методы исследования структуры стали после электроискрового легирования и ионной имплантации.

2.4.1. Металлографический анализ.

2.4.2. Электронная микроскопия.

2.4.3. Ионный микроскоп.

2.4.4. Методика исследования профиля распределения имплантированных элементов методом вторичной массспектрометрии.

2.4.5. Рентгеноструктурный анализ методом скользящего пучка.

2.5. Методы определения трибологических характеристик образцов.

2.5.1. Коэффициент трения.

2.5.2. Испытания на износ.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ 30ХГСН2А БРОНЗАМИ.

3.1. Влияние параметров процесса электроискрового легирования на толщину, сплошность и структуру покрытий.

3.2. Влияние среды в зоне нанесения бронзы электроискровым легированием на химический состав и структуру покрытия.

3.3. Влияние газовой среды в зоне электроискрового разряда на массоиеренос при ЭИЛ.

3.4. Исследование влияния электроискрового легирования бронзой на механические свойства стали 30ХГСН2А.

3.5. Исследование влияния покрытия из бронзы на склонность к коррозионному растрескиванию стали 30ХГСН2А.

3.6. Исследование влияния бронзовых покрытий на усталостные характеристики стали 30ХГСН2А.

3.7. Определение коэффициента трения образцов стали 30ХГСН2А с покрытием из бронз, полученных электроискровым легированием. 102 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛИ 3 0ХГСН2А ПОСЛЕ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНАМИ МЕДИ.

4.1. Механические свойства образцов после ионной имплантации.

4.2. Испытания на износостойкость. Коэффициент трения скольжения.

4.3. Морфология поверхности образцов после испытаний на износ.

4.4. Микроструктура имплантированного медью слоя стали 30ХГСН2А.

4.5. Результаты рентгенографических исследований.

4.6. Профиль имплантируемых ионов в стали 30ХГСН2А.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

Глава 5. ЭЛЕКТРОИСКРОВОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ И ИОННАЯ

ИМПЛАНТАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ.

5.1. Промышленное опробование изделий, обработанных электроискровым легированием и ионнои имплантациеи.

5.2. Анализ результатов испытаний.

5.3. Модернизация оборудования для электроискрового легирования

5.4. Модернизация оборудования для ионной имплантации.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5.

При изготовлении летательных аппаратов в их конструкции достаточно широко встречаются высоконагруженные детали, работающие в условиях трения скольжения. К таким деталям относятся тормозные гаки самолетов корабельного базирования, шарнирные узлы крепления закрылков, элеронов и горизонтальных рулей поворота; узлы крепления посадочных тормозных щитков.

Эффективность управления и маневренности самолетов в значительной степени зависит от надежности и работоспособности указанных шарнирных высоконагруженных соединений. При ограниченных размерах шарнир должен выдерживать значительные сосредоточенные нагрузки, обеспечивать минимальные люфты между элементами шарнира, обладать малым коэффициентом трения в условиях высоких контактных напряжений и хорошей износостойкостью в течение всего ресурса самолета.

Сочетание комплекса требуемых свойств деталей шарнира может быть получено при нанесении на поверхность высокопрочного металла слоя материала определенной толщины с хорошими антифрикционными свойствами.

При изготовлении шарнирных соединений для крепления массивных деталей материал с антифрикционными свойствами наносится на внутреннюю и торцевую поверхности втулки, которая сама фиксируется в гнездах фюзеляжа самолета. В случае выполнения шарнирных соединений крепления элеронов и других элементов крыла, антифрикционный материал наносится на рабочую поверхность фиксирующих болтов.

В связи с этим для обработки деталей возможно применение двух методов легирования поверхностного слоя деталей из стали 30ХГСН2А — электроискровое легирование (для обработки внутренних поверхностей втулок) и ионной имплантации (для обработки рабочей поверхности фиксирующих болтов).

ВВЕДЕНИЕ

При изготовлении летательных аппаратов в их конструкции достаточно широко встречаются высоконагруженные детали, работающие в условиях трения скольжения. К таким деталям относятся тормозные гаки самолетов корабельного базирования, шарнирные узлы крепления закрылков, элеронов и горизонтальных рулей поворота; узлы крепления посадочных тормозных щитков.

Эффективность управления и маневренности самолетов в значительной степени зависит от надежности и работоспособности указанных шарнирных высоконагруженных соединений. При ограниченных размерах шарнир должен выдерживать значительные сосредоточенные нагрузки, обеспечивать минимальные люфты между элементами шарнира, обладать малым коэффициентом трения в условиях высоких контактных напряжений и хорошей износостойкостью в течение всего ресурса самолета.

Сочетание комплекса требуемых свойств деталей шарнира может быть получено при нанесении на поверхность высокопрочного металла слоя материала определенной толщины с хорошими антифрикционными свойствами.

При изготовлении шарнирных соединений для крепления массивных деталей материал с антифрикционными свойствами наносится на внутреннюю и торцевую поверхности втулки, которая сама фиксируется в гнездах фюзеляжа самолета. В случае выполнения шарнирных соединений крепления элеронов и других элементов крыла, антифрикционный материал наносится на рабочую поверхность фиксирующих болтов.

В связи с этим для обработки деталей возможно применение двух методов легирования поверхностного слоя деталей из стали 30ХГСН2А — электроискровое легирование (для обработки внутренних поверхностей втулок) и ионной имплантации (для обработки рабочей поверхности фиксирующих болтов).

Ионной имплантацией принято называть легирование тонких приповерхностных слоев твердого тела путем облучения поверхности пучком ионов, ускоренных до энергии 104106 эВ. Формально ионной имплантацией следует называть облучение поверхности твердого тела атомами или атомарными ионами с энергией не менее 5. 10 энергией связи атома в решетке облучаемой мишени. Ионная имплантация имеет ряд достоинств легирования поверхностных слоев металлов, которые заключаются в следующем:

• Возможность вводить (имплантировать) любую примесь;

• Возможность легировать любой материал;

• Возможность имплантировать примесь в любой концентрации независимо от ее растворимости в материале мишени;

• Возможность вводить примесь при любой температуре мишени от криогенных температур вплоть до температур плавления включительно;

• Возможность применения для легирования веществ технической чистоты и даже их химических соединений;

• Возможность легирования не только конкретным элементом, но и исключительно данным изотопом этого элемента;

• Легкость локального легирования;

• Малая толщина легированного слоя (менее микрона);

• Большие градиенты концентрации примеси по глубине слоя, недостижимые при традиционных методах с неизбежным диффузионным размытием границы;

• Легкость контроля и полной автоматизации технологического процесса;

Учитывая необходимость создания шарнирных соединений с высоким ресурсом работы в конструкции летательных аппаратов, развитие современных методов обработки материалов и создание новых технологических процессов в этой области представляется весьма актуальным.

Цель работы. Исследование влияния сплавов на основе меди на структуру и свойства поверхностного слоя стали 30ХГСН2А, получаемого при электроискровом легировании и ионной имплантации, и на этой основе оптимизация режимов обработки обеспечивающих повышение износостойкости.

В работе были поставлены и решены задачи:

1. Оптимизация режимов электроискрового легирования при использовании в качестве катода различных марок бронз.

2. Исследование структуры и физико-механических свойств стали 30ХГСН2А, подвергнутой электроискровому легированию на разных режимах обработки.

3. Исследование закономерностей влияния ионной имплантации на структуру и фазовый состав стали 30ХГСН2А.

4. Оптимизация режимов ионной имплантации по параметрам энергия и доза имплантируемых ионов.

5. Исследование структуры, фазового состава и свойств имплантированного слоя стали 30ХГСН2А.

6. Использование установленных закономерностей для разработки рекомендаций по повышению износостойкости изделий в промышленных условиях.

Научная новизна. Установлено, что для управления процессом формирования антифрикционного слоя при электроискровом легировании стали 30ХГСН2А помимо основных параметров процесса (емкость конденсаторной батареи, ток заряда конденсаторов, диаметр электрода, число оборотов детали, скорость подачи детали) необходимо использовать дополнительный параметр — число рабочих импульсов тока.

Показано, что процесс электроискрового легирования бронзами, содержащими в составе фосфор (ВБр5М) необходимо проводить в инертной атмосфере с защитой зоны обработки аргоном.

Установлено снижение малоцикловой усталости стали 30ХГСН2А после электроискрового легирования (ЭИЛ) бронзой в 1,5.4,0 раза. Для получения наименьших значений коэффициента трения и износа стали 30ХГСН2А при ЭИЛ целесообразно применение фосфористых бронз, например, ВБр5М.

Показано, что природа повышения износостойкости при ионной имплантации стали 30ХГСН2А медью является многофакторной функцией. Выявлено, что упрочнение в процессе ионной имплантации в основном зависит от энергии внедрения иона и его дозы. Упрочнение стали 30ХГСН2А при имплантации ионами меди, образующими в железе растворы замещения, в значительной мере определяется диффузией углерода. Концентрация углерода при дозах более 5х1017 ион/см2 на поверхности высокая в результате чего повышается износостойкость исследуемой стали.

Показано, что распространение упрочнения поверхностного слоя происходит на глубину, превышающую на несколько порядков пробег имплантированных ионов.

Экспериментально подтверждено положительное влияние предварительной имплантации образцов стали 30ХГСН2А ионами железа с 16 "2, дозой (1.5)х10 ион/см на механические и трибологические свойства стали 30ХГСН2А, которое основывается на аморфизации поверхностного слоя.

Методы исследования. В работе использованы: металлографический (оптическая, электронная и растровая микроскопия), а также микрорентгеноспектральный, рентгеноструктурный и Ожеспектроскопический методы, а также метод вторичной ионной масс-спектрометрии. Проведены измерения твердости, микротвердости и испытания на малоцикловую усталость и усталость в условиях знакопеременного изгиба. Определен коэффициент трения обработанных образцов стали 30ХГСН2А и их износ в зависимости от параметров режима обработки.

Практическая ценность. На основании комплекса проведенных исследований и установленных закономерностей разработана промышленная технология электроискрового легирования и ионной имплантации изделий из стали 30ХГСН2А, работающих в условиях высоких нагрузок, трения и износа.

Результаты работы опробованы и используются на ОАО «Российская самолетостроительная корпорация «МиГ» для повышения эксплуатационной стойкости высоконагруженных шарнирных соединений деталей самолетов в условиях трения - скольжения.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались: на научных семинарах кафедры «Материаловедение и технология конструкционных материалов» МГИУ; XXX Гагаринские чтения «Международная молодежная научная конференция», МАТИ, г. Москва, 2004 г.; Седьмой Всероссийский семинар «Проблемы теоретической и прикладной электронной и ионной оптики», г. Москва, 2005 г.; III Международной научно-практической конференции, г. Пенза. 2005 г.; Международная конференция «Молодые ученые — промышленности, науке, технологиям и профессиональному образованию: проблемы и новые решения», г. Москва, МГИУ, 2007 г.; 11 Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня», г. Сан-Петербург, 2009 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, изложенных на 190 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 56 рисунков. Список литературы включает 128 источников.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведены комплексные исследования механических, трибологических и эксплуатационных свойств образцов из стали 30ХГСН2А с поверхностными слоями, полученными электроискровым легированием бронзами и ионной имплантацией ионами меди.

2. Установлено, что при электроискровом легировании (ЭИЛ) оптимальное формирование поверхностного слоя обеспечивается при токе конденсаторов 1,0. 1,1 А, продольной подаче 1,1. 1,4 мм/об. Для предотвращения массопереноса стали в материал поверхностного слоя при ЭИЛ бронзой ВБр5М процесс должен осуществляться в аргоне при ограничении числа рабочих импульсов 140. 160 имп/с с амплитудой импульса 3,67. .3,72 кА.

3. Показано, что ЭИЛ бронзой снижает малоцикловую усталость стали 30ХГСН2А в 1,5.4 раза и сопротивление усталости в 1,8.3,5 раза.

4. Для получения низких значений коэффициента трения и износа стали 30ХГСН2А при ЭИЛ целесообразно применение фосфористых бронз, например, ВБр5М.

5. Определены оптимальные параметры режима ионной имплантации медью стали 30ХГСН2А, позволяющие увеличить малоцикловую усталость, усталость и снизить коэффициент трения. Оптимальные значения дозы имплантируемых ионов меди составляют 5x1016. 1017 ион/см2.

6. Экспериментально исследовано влияние предварительной имплантации ионами железа на комплекс механических и трибологических свойств стали 30ХГСН2А. Применение предварительной имплантации с дозами 101б.5х1016 ион/см2 позволяет повысить механические характеристики при снижении износа и коэффициента трения.

7. Выполнены натурные испытания в условиях, повторяющих эксплуатационные условия, шарнирных соединений узлов крыла, подтвердившие высокие характеристики имплантированных деталей.

8. Разработаны технологические рекомендации по ионной имплантации деталей из стали 30ХГСН2А и технологическая инструкция по электроискровому легированию бронзой деталей высоконагруженных шарнирных соединений узлов механизации крыла.

9. Модернизировано оборудование и технологическая оснастка для процесса ЭИЛ и ионной имплантации деталей применительно в условиях производства.

1. Справочник по авиационным материалам: В Ют. т.1. Конструкционные стали, чугуны и припои. Под ред. А.Т.Туманова. М.: Машиностроение, 1965. — 515 с.

2. Гинберг A.M., Иванов А.Ф. Износостойкие антифрикционные покрытия: Учебное пособие. — М.: Машиностроение, 1982 43 с.

3. Белый А.И., Кузьмин Г.Г. Плазменная наплавка резьбовых замков и муфт геологоразведочных бурильных труб. // Автоматическая сварка. 1978. №8. С.41-46.

4. Стеклов О.И., Алексеев А.В., Александров О.А. и др. Высокопроизводительный процесс наплавки плазменной дугой с использованием подогретой присадочной проволоки. // Сварочное производство 1988. №8. с.5-6.

5. Корнеев Н.С., Григорьев Б.С., Шиповалов А.Н., Храпков Г.А. Плазменная наплавка в ремонтном производстве // Сварочное производство 1989. №1.С.21-22.

6. Муктепавел В.О., Хацкнн К.Е. Плазменная наплавка уплотнительной поверхности выпускного клапана дизельного двигателя. // Сварочное производство 1989 №4. С. 27.

7. Стеклов О.И., Алексеев А.В., Александров О.А. Использование плазменного способа наплавки для нанесения коррозионно-стойкого слоя газонефтехимической аппаратуры, работающей в водородосодержащих средах//Сварочное производство 1989. №5. С. 1-3.

8. Розенберг М.Г., Поздеев Г.А. Определение основных параметров режимов плазменно-порошковой наплавки. // Сварочное производство. 1989 №12. С. 5-6.

9. Эрмантраут М.М., Комаров В.А., Бадьянов Б.И. Влияние параметров режима плазменно-порошковой наплавки на проплавление основного металла и твердость наплавленных слоев. // Сварочное производство. 1990. № 10. С. 39-41.

10. Эрмантраут М.М., Комаров В.А. Формирование тонких слоев при широкослойной плазменно-порошковой наплавке дугой полярности. // Сварочное производство. 1990. № 11. С. 7—9.

11. Нефедов Б.Б., Лялякин В.Б. Расчет режима плазменно-порошковой наплавки валов // Сварочное производство. 1993. №6. С. 7—9.

12. Нефедов Б.Б., Лялякин В.Б. Развитие плазменной сварки-наплавки за рубежом // Сварочное производство. 1998. №3. С.21-27.

13. Ткачев В.Н., Ваган А.В. Кинетика нагрева при центробежной индукционной наплавке // Сварочное производство. 1976. №2. С. 34-35.

14. Будзан Б.П., Максимович Б.И., Касаткин О.Г. Оптимизация режимов наплавки клапанов двигателей внутреннего сгорания с применением индукционного нагрева. // Автоматическая сварка. 1980. №4. С.41-43.

15. Будзан Б.П., Максимович Б.И., Байштрук Е.Н. и др. Автоматическая наплавка клапанов двигателей грузовых автомобилей ГАЗ с применением индукционного нагрева// Автоматическая сварка. 1982.№8. С.50-52.

16. Маришкин А.К., Пушкарь A.M., Лопатин A.M., Касьян B.C. Вибродуговые головки для наплавки внутренних поверхностей цилиндрических деталей малого диаметра // Автоматическая сварка. 1976. №8. С.70-71.

17. Шляпин Б.В., Лозинский В.Н. Вибродуговая наплавка под флюсом валов тяговых двигателей локомотивов // Сварочное производство. 1993 № 8. С. 14-16.

18. Псарас Г.Г. Оборудование и технология вибродуговой наплавки деталей машин. // Сварочное производство. 1998. №8. С. 41-43.

19. Ощепкое Ю.Т., Ощепкоеа Н.В. Особенности формирования слоя, наплавленного световым лучом. // Автоматическая сварка. 1988. №8. С.45-47.

20. Горный С.Г., Лозовой А.К., Одинцев Н.Н., Штернин Л.А. Особенности лазерно-порошковой наплавки самофлюсующихся порошков различных фракций. // Сварочное производство. 1988. №12. С.2-3.

21. Полтев Г.Л., Грезев А.Н., Кондратьев И.П. Коаксиальная подача порошка при газопорошковой лазерной наплавке. // Сварочное производство. 1989. №6. С. 23-24.

22. Грезев А.Н., Полтев Г.Л., Кондратьев И.П. Особенности образования трещин при лазерной наплавке никельхромборкремнистых сплавов. // Сварочное производство. 1989.№9. С. 10-12.

23. Архипов В.Е. Влияние способа подачи порошка на процесс лазерной наплавки. // Сварочное производство. 1992 №2. С.33-35.

24. Туркин В.П., Путилин В.Г., Николаенко М.Р., Рыморов Е.В. Электроконтактная наплавка дисковых ножей.//Автоматическая сварка. 1978. №2. С.74-76.

25. Клименко Ю.В., Филиппов Ю.И., Иоффе Н.И., Родашкович И.М. Влияние рода тока на процесс электроконтактной наплавки.// Автоматическая сварка. 1979.№5.С.57-58.

26. Аскинази Б.М., Минибаев Г.Г. Восстановление деталей контактной наваркой проволоки в поверхностные канавки.//Сварочное производство. 1986. №3. С. 15-17.

27. Прохоров Н.Н., Каракозов Э.С., Молчанов Б.А. и др. Влияние параметров электроконтактной наплавки на глубину ЗТВ. //Сварочное производство. 1988.№4. С.8-10.

28. Молчанов Б. А., Латыпов Р. А. Исследование особенностей изнашивания деталей, упрочненных электроконтактной наплавкой. // Сварочное производство. 1990.№1. С. 16—17.

29. Дубровский В.А., Булычев В.В. Электроконтактная наплавка проволокой с подплавлением соединяемых материалов. // Сварочное производство. 1998 № 1. с. 22-24.

30. Перегудгш Б.П. Методы измерения прочности сцепления газотермических покрытий (обзор). // Сварочное производство. 1988.№2. С. 41-42.

31. Тарасов А.П., Колина Т.П., Шалагинов С.Л. Газопламенное нанесение покрытий на поршневые кольца дизельных двигателей. // Сварочное производство. 1999.№9. С. 43-47.

32. Харламов Ю.А. Допустимая скорость частиц при газотермическом нанесении покрытий. // Сварочное производство. 1989.№8. С. 35-37.

33. Поцелуйко В.Н., Максимович Б.И., Лейначук В.Е. Опыт газопламенного напыления покрытий с одновременным их оплавлением при восстановлении деталей автомобилей. // Автоматическая сварка. 1986.№11. С. 72.

34. Роянов В.А., Масленко Г.А. Влияние электродов на свойства распыляющей струи при дуговой металлизации. // Сварочное производство. 1990.ЖЗ. С.6-8.

35. Горбатов И.Н. Восстановление коленчатых валов автомобилей металлизацией. // Сварочное производство. 1990.№7. С.28—29.

36. Гутман Б.Е. Использование детонации при плазменном напылении для повышения прочности сцепления. // Сварочное производство. 1988.Ж7. С.39-40.

37. Акперов И.А., СротаГ.С., Филиппов Д. Т. Восстановление деталей судовых технических средств плазменным напылением. // Сварочное производство. 1989.ЖЗ. С.34.

38. Лившиц Л.С., Дягтерев А.И., Рыэюонков Н.Д., Грышелъ В.В. Микроплазменная обработка напыляемых покрытий.// Сварочное производство. 1989.№ 12. С.3-4.

39. Мубоджян С.А., Кабалов Е.Н., Будиновский С.А., Помелов А.Я. Нанесение защитных покрытий на детали ионно-плазменным методом. // Авиационная промышленность. 1999.№ 3-4. С. 65—70.

40. Темкин В.М., Власенко В.Н., Подольский Б.А., Балдина Т.П. Свойства детонационных покрытий для повышения износостойкости сопрягаемых элементов наладочных приспособлений.// Сварочное производство. 1986.№7. С. 20-21.

41. Лившиц М.И. Восстановление деталей технологических приспособлений путем дискретного нанесения детонационно-газовых покрытий. // Сварочное производство. 1988.№7. С. 30-35.

42. Верхотуров АД. Физико-химические основы эрозии материалов при электроискровом легировании / Институт машиноведения и металлургии. Владивосток: ДВО. АН СССР, 1991. 67с.

43. Самсонов Г.В. Верхотуров А.Д., Бовкун Г.А., Сычев B.C. Электроискровое легирование металлических поверхностей. К.: Наукова Думка. 1976.-220 с.

44. Верхотуров А.Д., Муха И.М. Технология электроискрового легирования металлических поверхностей. К.: Техника. 1988. — 188с.

45. Гитлевич А.Е. Михайлов В.В., Парканский Н.Я., Ревущий В.М. Электроискровое легирование металлических поверхностей. Кишинев: Штиница, 1985.-196 с.

46. Золотых Б.Н. Связь чистоты поверхности после электроэрозионной обработки с параметрами единичных лунок // Вестник машиностроения. 1969. № 10. С. 18-22.

47. Лазаренко Н.И., Лазаренко Б.Р. Электроискровое легирование металлических поверхностей// Электронная обработка материалов. 1977. №3. С. 12-16.

48. Мицкевич М.К., Бущик А.И., Бакуто И.А., Шилов В.А. Изучение динамики процесса переноса материалов электродов в сильноточном импульсном разряде // Электронная обработка материалов. 1977. №4. С. 1819.

49. Сычев B.C. Верхотуров А.Д. Особенности эрозии и переноса материалов на анод при электроискровом легировании. //Электронная обработка материалов. 1974. №4 С.39-41.

50. Лазаренко Н.И. О механизме образования покрытий при электроискровом легировании металлических поверхностей. // Электронная обработка материалов. 1965 №1. С.24-27.

51. Бабенко Э.Г., Верхотуров А.Д. Особенности формирования покрытий на металлах методом электроискрового легирования. Владивосток. «Дальнаука». 1998. 88 с.

52. Анг(ыферов В.Н., Шацов А.А. Разрушение инфильтрированных медью сталей. //Второй семинар им. С.Д. Волкова "Механика микронеоднородных материалов и разрушение", 23-24 марта 2000, г. Пермь. С.5.

53. Вакутин А.П., Шацов А.А. Антифрикционный псевдосплав бронза-сталь //Аэрокосмическая техника и высокие технологии. 2000, 23-24 марта 2000 г. Пермь. С.36.

54. Анциферов В.Н., Масленников Н.Н., Шацов А.А. Конструкционная прочность псевдосплавов сталь-медь // Физико-химическая механика материалов. 1990.№ 6. С.95-99.

55. Шагрв А.А., Смышляева Т.В. Модель гомогенизации инфильтрированных медью сталей // Проблемы современных материалов и технологий. Пермь. 1995. С.157-163.

56. Анциферов В.Н., Шацов А.А., Смышляева Т.В. Трансформация поверхности псевдосплавов сталь-медь при контакте с абразивом// Физика и химия обработки материалов. 1997.№ 2. С.79-88.

57. Анциферов В.Н., Смышляева Т.В., Шагрв А.А. Самосмазывающийся псевдосплав на основе меди для изделийантифрикционного и конструкционного назначения// Трение и износ.1996. Т.17, № 4.С.497-502.

58. Анциферов В.Н., Смышляева Т.В., Шагрв А.А. Износостойкость и усталостная выносливость метастабильных псевдосплавов сталь-медь // Металловедение и термическая обработка металлов. 1997. № 12. С. 15-20.

59. Смышляева Т.В., Шацов А.А. Структурно-неустойчивые псевдосплавы сталь-медь. Тезисы докладов Международной конференции "Новейшие процессы и материалы в порошковой металлургии" РМ-97. Киев, 1997, С.241.

60. Шагрв А.А. Оптимизация состава и режимов термообработки композиционного материала сталь-медь // Известия вузов. Цветная металлургия. 1998.№ 5. С.52-56.

61. Шагрв А.А., Смышляева Т.В. Инфильтрированные медью карбидостали со структурно-неустойчивой матрицей. //Трение и износ. 1998. Т. 19, №1. С. 109-115.

62. Смышляева Т.В., Шацов А.А. Псевдосплавы сталь-медь с дисперсной карбидной фазой //Перспективные материалы. Технологии. Конструкции. Красноярск. 1998, вып.4, С.53-56.

63. Смышляева Т.В., Шацов А.А. Изотермический распад переохлажденного аустенита в псевдосплавах хромоникелевая сталь-медь // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. № 1. С. 11—14.

64. Авторское свидетельство № 1640190 СССР от 08.12.90 г. Спеченный антифрикционный материал на основе меди /Анциферов В.Н., Масленников Н.Н., Шацов А.А. и др.

65. Патент № 2000885 РФ от 15.10.93 г. Способ изготовления изделий из порошка на основе меди ПАнг^иферов В.Н., Масленников Н.Н., Шагрв А.А.

66. Патент РФ № 2163270 от 20 февраля 2001 г. Способ изготовления деталей из псевдосплава бронза-сталь // Анг^иферов В.Н., Вакутин А.П., Шагрв А.А., Ряпосов В.А.

67. Мулин Ю.И., Верхотуров А.Д. Электроискровое легирование рабочих поверхностей инструментов и деталей машин электродными материалами, полученными из минерального сырья. Владивосток. Дальнаука. 1999.- 106с.

68. Ионная имплантация //Ред. Хирвонена Дж. М.: Металлургия, 1985.-391с.

69. Правяничюс Л., Дудонис Ю. Модификация свойств твердых тел ионными пучками. Вильнюс.: Мекелас, 1980 - 239 с.

70. Никитин А.А., Травина Н.Т., Гусева М.И. и др. Структурные и фазовые превращения и профили распределения В+ и С+ имплантированных сталях. //Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. Т.З. С.21.

71. Модифицирование и легирование поверхности лазерными и электронными пучками. / Под ред. Поута Дж и др. М.: Машиностроение, 1987.-443 с.

72. Васильев В.Ю., Исаев Н.И., Гусева М.И. и др. Влияние имплантации ионов молибдена и вольфрама на коррозионную стойкость стали ОХ13НЮТ // Поверхность. Физика, химия, механика. 1984. Т.5. С. 144.

73. Гусева М.И. Ионная имплантация в металлах // Поверхность. Физика, химия, механика. 1986. Т.2. С.27.

74. Гордеева Г.В., Гусева М.И, Коршунова С.И. и др. Имплантация ионов азота в сталь 12Х18Н10Т в условиях механического нагружения. // Атомная энергия. 1990. Т.68. Вып. 3. С.210.

75. Владимиров Б.Г., Гусев В.М., Цыпленков B.C. Влияние бомбардировки ионами Не+, Ni+ на твердость и коррозионную стойкость нержавеющих сталей. // Атомная энергия. 1979. Т.З. С.50.

76. Владимиров Б.Г., Гусева М.И., Федоров А.В. и др. Исследование свойств ионно-имплантированных сталей. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1983. Т.7. С. 123.

77. Шулов В.А., Гусева М.И, Иванов С.М. и др. Увеличение циклической прочности стали путем ионной имплантации. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. №7. С13.

78. Геращенко А.Н., Пушкин С.Н. Влияние ионно-лучевой обработки на усталостную прочность металлов и сплавов. // I Всесоюзн. Конф. «Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц» // Тез. докл. Томск. ТПИ. 1988. Т.З. С.З.

79. Артамонова И.В., Гусева М.И., Кротов А.И. др. Изменение структуры стали и высоконикелевого сплава в процессе ионной имплантации и ее влияние на коррозионные свойства. // Ионно-лучевая модификация материалов. Черноголовка. 1987. С.83.

80. Геращенко А.И., Гусева М.И, Носков А.А. и др. Оже-электронный анализ состава после оной имплантации и исследование высокотемпературной циклической усталости. //Поверхность. Физика, химия, механика. 1987. Т.П. С. 132.

81. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. М.: Металлургия.1990.-216с.

82. Браун Я.М. Физика и технология источников ионов. М.: Мир, 1998.-468с.

83. Brawn I.G. II Rev/ Sci/ Instrum. 1994. V.65. P 3061.

84. Быковский Ю.А., Неволин B.H., Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. — М.: Энергоатомиздат,1991.-240с.

85. Новичков С.Б., Строганов А.Г. Линейные ускорители электронов сантиметрового диапазона длин волн. -М.: МИФИ, 1991. С.55.

86. Плешивцев Н.В., Семашко Н.Н. Применение ионных пучков для технологических целей. М.: Металлургия, 1985. — 56 с.

87. Мейер Дж, Эриксон Л., Девис Дж. Ионное легирование полупроводников. М.: Мир, 1973. 296 с.

88. Черепин В.Т., Васильева М.А., Иващенко Ю.Н. Влияние ионной бомбардировки на коррозионные свойства сплавов железа // ДАН СССР. 1974. Т.214. №1. С.82.

89. Никитин А.А., Травина Н.Т., Гусева М.И. и др. Структура ионно-имплантированных слоев и их влияние на электрохимические характеристики стали 40ХН и никелевого сплава XH67BMoTi // Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. Т.З. С. 12.

90. Макарец Н.В., Фалько Г.Л., Федорченко A.M. Распыление поверхности мишени и радиационно-стимулированная диффузия примесей. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1984. Т.5. С.29.

91. Савченко А.О. Влияние условий ионно-лучевых обработок на структурно-фазовые превращения в ОЦК- металлах и сплавах: Дис. канд. физ-мат. Наук. Томск. 1989. 240 с.

92. Боровский С.М, Мухин B.C., Гриценко Г.В. и др. Повышение эксплуатационных свойств сварных соединений ионной имплантацией. // Авиационная промышленность. 1993. №1. С.38—39.

93. Сулима A.M., Шутов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение. 1988. -240 с.

94. Авторское свидетельство СССР №754885. Сплав на основе меди. Приоритет 03.10.78 г.

95. Борисов A.M., Бородулина Н.В., Крит Б.Л., Тихонов С.А. Особенности ионной имплантации с использованием вакуумно-дугового ионного источника. // Прикладная физика. 2004. №1. С.89-93.

96. Борисов A.M., Крит Б.Л., Тихонов С.А. и др. // Особенности импульсной полиэнергетической ионной имплантации /Изв. РАН, Сер. Физическая. 2000.Т.64. №4. С.737 740.

97. Комаров Ф.Ф., Никифорова Л.Г. Ионно-лучевая модификация металлов. Минск: БелНИИНТИ, 1990. - 64с.

98. Буренков А.Ф., Комаров Ф.Ф., Кумахов М.А., Темкин М.М. Таблицы параметров пространственного распределения ионно-имплантированных примесей. — Минск, Изд-во БГУ, 1980. — 352 с.

99. РисселХ., Руге И. Ионная имплантация. М.: Металлургия, 1985.392 с.

100. Зеленский В.Ф., Неклюдов ИМ., Черняева Т.П. Радиационные дефекты и распухание металлов. Киев: Наукова думка, 1988. — 296 с.

101. Конобеев Ю.В., Коровин Ю.А. Влияние облучения на материалы ядерной техники. Обнинск: Обнинский филиал МИФИ, 1981. - 65 с.

102. Уэрт Ч, Томсон Р. Физика твердого тела. — М.: Мир, 1969 409с.

103. Кабалдин Ю.Г, Макрицкая Б.Я., Корнеев С.С. Повышение работоспособности и надежности рабочей части инструмента с покрытием. // Известия ВУЗов «Машиностроение». 1987. №1. С.135-137.

104. Горенко В.К. Модификация физико-механических свойств Р6М5 при ионной имплантации. // Тр. VIII Всес. Конф. «Взаимодействие атомных частиц с твердым телом». -М.: 1987. Т.2. С.178—180.

105. Овчинников В.В., Козлов Д. А. Влияние марки бронзы на свойства стали 30ХГСН2А при электроискровом легировании. «Машиностроение и инженерное образование». 2008.№1.С.ЗЗ-40.

106. Козлов Д.А., Овчинников В.В. Влияние состава бронзы на свойства стали 30ХГСН2А при электроискровом легировании.// «Упрочняющие технологии и покрытия». 2008. №9. С.27—33.

107. Овчинников В.В., Козлов Д.А., Якушина С.В. Исследование свойств поверхности стали 30ХГСН2А после имплантации ионами меди. // «Машиностроение и инженерное образование». 2009. №2. С.32—37.

108. Терлецкий Е.В., Котков Ю.К., Козлов ДА. Влияние ионной имплантации на азотирование стали XI2М // Упрочняющие технологии и покрытия. 2005. №8. С. 36-38

109. Патент на полезную модель РФ №64121. Устройство для механизированной электроискровой обработки деталей в виде тел вращения./В.В. Овчинников, Д.А. Козлов. Приоритет 09.08.2006.

110. Индебон В.Л. Внутренние напряжения, возникающие при облучении//Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 1985, вып.2. С.123-127.

111. Буренков А.Ф., Комаров Ф.Ф., Кумахов М.А., Тёмкин М.М. Таблицы параметров пространственного распределения ионно-имплантированных примесей. Мн.: Изд-во БГУ, 1980. — 352с.

112. Романов И.Г., Рябчиков А.И., Царева И.Н., Романова Г.М., Москвичев Е.П. О поверхностном упрочнении инструментальных сталей непрерывными и импульсными потоками ионов. // Металлы. 1993№3.С. 113121.

113. Браун Я.М. Физика и технология источников ионов. М.: Мир, 1998.-496с.

114. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1995. - С. 93-121.

115. Myers S.M., Picraux S.T. J.Appl.Phys. 1975.v46. p.4774 4776.

116. Marwick A.D., Piller R.C. Proc. 1st conf. on ion beam modification on materials. Hyngary. Budapest, 1978. v.3, p. 1849 1862.

117. Белый A.B., Карпенко Г.Д., Мышкин Н.К Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев. М., Машиностроение, 1991.- 224 с.

118. Павлов П.В. Структурные превращения при ионной бомбардировке твердых тел. — Харьков, 1976. С. 3-5.