автореферат диссертации по металлургии, 05.16.09, диссертация на тему:Повышение эксплуатационных свойств деталей из стали 30ХГСН2А имплантацией ионов меди и свинца

На правах рукописи

ЯКУТИНА СВЕТЛАНА ВИКТОРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛИ 30ХГСН2А ИМПЛАНТАЦИЕЙ ИОНОВ МЕДИ И СВИНЦА

Специальность 05.16.09 - Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 9 МАЙ 2011

Москва 2011

4847446

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном индустриальном университете (ГОУ МГИУ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Овчинников Виктор Васильевич Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Борисов Анатолий Михайлович доктор технических наук, профессор Шиганов Игорь Николаевич

Ведущая организация: Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

Защита состоится «9» июня 2011 года в 14:15 на заседании диссертационного совета Д.212.129.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном индустриальном университете по адресу: 115280, г. Москва, ул. Автозаводская, 16, ауд. 1605.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ МГИУ Автореферат разослан «5» мая 2011 года и размещен на сайте www.msiu.ru

Учёный секретарь диссертационного

совета Д.212.129.01

кандидат технических наук, доцент

Иванов Ю.С.

1 .ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие современной техники приводит к необходимости создания материалов, работающих в условиях больших механических нагрузок, высоких температур, агрессивных контактирующих сред, внешнего ионизирующего облучения. Развитие научно-технического прогресса в области создания изделий нового поколения требует совершенствования и разработки принципиально новых технологических процессов, направленных на повышение долговечности и надежности деталей. При этом финишные методы обработки, формирующие физико-химическое состояние поверхностного слоя деталей, играют в большинстве случаев решающую роль. Важной материаловедческой задачей является модификация свойств металлических материалов путем воздействия на них пучков заряженных частиц.

Актуальность темы диссертации подтверждается также тем, что ее базовую основу составляют исследования, выполненные автором в рамках Государственного контракта № П651 на выполнение работ для государственных нужд Российской Федерации «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Создание и обработка кристаллических материалов» в рамках мероприятия 1.2.1 Программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы».

Цель работы. Разработка технологических режимов ионно-имплантационного модифицирования поверхностных слоев стали 30ХГСН2А для повышения ее эксплуатационных свойств на основе совместного воздействия двух сортов металлических ионов.

В работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Осуществить выбор сортов ионов для имплантации стали 30ХГСН2А;

2. Определить влияние технологии имплантирования (последовательная или совместная имплантация ионов) на глубину их проникания в обрабатываемую сталь;

3. Исследовать влияние совместной имплантации ионов меди и свинца на физико-химические и эксплуатационные свойства стали 30ХГСН2А;

4. Изучить структуру имплантированного слоя стали 30ХГСН2А после использования полиионного пучка, состоящего из ионов меди и свинца.

5. Оптимизировать состав бинарного медно-свинцового сплава для имплантирования в исследуемую сталь и режимы имплантирования (значение флюенса);

6. Разработать технологические режимы совместной имплантации ионов меди и свинца в детали шарнирных соединений из стали 30ХГСН2А и внедрить ее в производство узлов летательных аппаратов.

Научная новизна:

1. Установлено, что совместная имплантация ионов меди, близких по параметрам к основе стали 30ХГСН2А — ионам железа и тяжелых ионов свинца, позволяет в 2 раза увеличить глубину проникания ионов в мишень;

2. Установлены закономерности диффузии углерода из глубинных слоев облучаемой стали к ее поверхности под действием совместной имплантации ионов меди и свинца, приводящей при флюенсе более 5><1017 ион/см2 к появлению очагов аморфизированной структуры в имплантированном слое;

3. Совместная имплантация ионов меди и свинца монотектического сплава Си 64% и РЬ 36% способствует росту усталостной прочности облученных образцов по сравнению с необработанными на 40...45%,

причем глубина зарождения усталостной трещины смещается от поверхности вглубь образца.

4. Экспериментально (массовым методом) установлено, что коррозионная стойкость стали 30ХГСН2А возрастает в 2,5 - 3 раза по сравнению с неимплантированными образцами.

Практическая ценность:

1. Предложен метод совместной имплантации стали 30ХГСН2А ионами меди и свинца при использовании в качестве материала катода имплантера монотекгаческого сплава меди со свинцом (36%).

2. В результате совместной имплантации ионов монотектического сплава меди и свинца достигнуто повышение усталостной прочности исследуемой стали и коррозионных свойств при снижении коэффициента трения и износа.

3. Разработаны технологические рекомендации по ионной имплантации авиационных деталей из стали 30ХГСН2А, работающих в условиях трения скольжения под нагрузкой.

Апробация работы. Основные результаты, изложенные в диссертации, докладывались на 11 Международной научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано - до макроуровня" (Санкт-Петербург,

2009); 12 Международной научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано - до макроуровня" (Санкт-Петербург,

2010); Международной конференция "Молодые ученые — промышленности, науке, технологиям и профессиональному образованию: проблемы и новые решения" (Москва, МГИУ, 2010).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы. Материалы работы изложены на 160 страницах машинописного текста, содержат 17 таблиц и иллюстрированы 74 рисунками. Список литературы содержит 101 наименование.

Методы исследования. В работе использованы современные методы металлографического, микрорентгеноспектрального,

рентгеновского фазового анализа, современные методики и оборудование для трибологических исследований, методы исследования коррозионной стойкости, методы математической обработки результатов эксперимента и современная вычислительная техника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы, сформулированы цели и задачи, научная новизна и практическая ценность выполненной работы, дано краткое описание структуры работы, приведены сведения об апробации работы и методах исследований, использованных при ее выполнении.

В первой главе представлен обзор литературных данных по технологиям создания антифрикционных поверхностных слоев на деталях из конструкционных сталей типа 30ХГСН2А и особенностям их получения. Дан анализ преимуществ и недостатков метода ионной имплантации. Подробно рассмотрены закономерности взаимодействия ионов металлов и имплантируемой мишени.

Особое внимание уделено получению поверхностных слоев сталей с антифрикционными свойствами при имплантации ионов меди, свинца и олова.

В результате проведенного аналитического обзора сделан вывод о том, что задача улучшения антифрикционных свойств, повышения

износостойкости и усталостной прочности деталей из сталей типа 30ХГСН2А остается актуальной на современном этапе развития авиационной техники.

Наиболее перспективным методом для создания антифрикционных поверхностных слоев для нагруженных шарнирных соединений из стали типа 30ХГСН2А является ионная имплантация, а именно ионов меди и ионов тяжелых легкоплавких компонентов - свинец и олово. Однако применение ионов свинца при имплантировании стали способствует повышению усталостной прочности и износостойкости, но при этом возрастает коэффициент трения деталей.

Это обуславливает необходимость продолжения работ по совершенствованию технологии создания антифрикционных поверхностных слоев стали методом ионной имплантации. В качестве главного направления дополнительных исследований был выбран поиск путей сочетания последовательности имплантации ионов меди и свинца для улучшения эксплуатационных свойств авиационных деталей из стали 30ХГСН2А.

Во второй главе указано описание оборудования и методик исследований, проведенных при выполнении данной работы.

Обработка образцов из стали 30ХГСН2А для исследований была выполнена на установке для ионной имплантации МИМ-50, включающей источник ионов металлов ИГМИ-50, источник ионов газов ГИГ-25, систему охлаждения, вакуумную систему, систему измерения вакуума, рабочую камеру, систему измерения дозы имплантируемых ионов, блок управления вакуумной системой. Ускоряющее напряжение при имплантации в сталь 30ХГСН2А ионов меди и свинца составило 30 кВ, флюенс ионного облучения - 1 х 1016 - 5><1017 ион/см2, минимальная энергия ионов - ЗОкэВ, ток ионного пучка - 0,1 А при остаточном

давлении в рабочей камере 5х10~5 мм рт. ст., а температура в камере не превышала 80 °С.

Для исследования структуры полученных материалов использован качественный и количественный металлографический анализ. Для подготовки образцов к металлографическому анализу была использована линейка оборудования для пробоподготовки немецкой фирмы ATM, обеспечивающего высокое качество металлографических шлифов.

Изучение и фотографирование микроструктуры образцов проведены на микроскопе Axiovert 40 МАТ при различных увеличениях. Исследуемую микроструктуру можно наблюдать как в стереоокулярах, так и на мониторе компьютера. Изображение, полученное на компьютере, использовали для последующего графического количественного анализа с помощью специальной программы "Промеры".

Рентгеноспектральный анализ производился на электронном сканирующем микроскопе Karl Zeiss EVO 50 с увеличением от 30 до 100000 крат (разрешающая способность 1 нм). С помощью микроскопа возможно определение состава поверхностных слоев (глубина 1-10 мкм, локальность 0,05-10 мкм), получение интегральных значений концентрации по различным фазовым выделениям, проведение качественного и количественного металлографического анализа сплавов, определение фазовых составляющих методом рентгеновского локального микроанализа.

Структура и фазовый состав имплантированного слоя изучены методом рентгенографии с использованием дифрактометра ДРОН-ЗМ (методом наклонного пучка), методом просвечивающей электронной микроскопии на микроскопе

ЭМ-125, методом вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС) на приборе "Physical Electronics" РШ-6600 SIMS System. Для исследования

имплантированного слоя также применялся ионный сканирующий микроскоп Strata FIB-201 и Оже - спектрометр.

Анализ фазового состава образцов осуществлен с помощью дифрактомепра ARL X'TRA-145. Рентгенограммы были получены при U = 45 kV и I = 35 шА с применением рентгеновской трубки с медным анодом (Жа = 1, 541 А). Сканирование дифракционной картины проведено в диапазоне 29 = ЗСИ-1400 с шагом Д0 = 0,02° и временем экспозиции 10 с. Качественный фазовый анализ был выполнен с использованием пакета компьютерных программ Match и базы данных PDF-2.

Микротвердость стали 30ХГСН2А оценена на микротвердомере ПМТ-3. Для части имплантированных образцов этой стали была измерена нанотвердость.

Испытания на трение и износ имплантированных образцов стали 30ХГСН2А были выполнены на специализированном испытательном стенде. В качестве испытуемых образцов использовались цилиндры диаметром 15 мм и высотой

20 мм. В качестве индентора использовали штифт из стали 30ХГСН2А с рабочей частью в зоне контакта с исследуемым образцом диаметром 1 мм. При испытаниях индентор прижимался к поверхности испытуемого образца с усилием 50.. .250 МПа.

В процессе испытаний с помощью тензометрических динамометров замеряли усилия в приводах при страгивании и в процессе движения, по которым определялась величина момента трения. В процессе испытаний периодически проводились осмотры поверхностей трения и измерения диаметров образцов для определения износа.

Для точного определения искомых параметров износа и коэффициента трения был выбран путь износа 95.. .100 м. Для определения массового износа испытуемых образцов были выполнены взвешивания

образцов на аналитических весах с точностью до трех знаков после запятой.

Испытания на трение и износ выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ 17367-71 и ГОСТ 30480-97.

Коррозионная стойкость стали 30ХГСН2А имплантированная ионами меди и свинца оценивалась согласно ГОСТ 15150-81 и по методике Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов. Коррозионная стойкость изучена потенциостатическим методом на потенциометре ПИ-50-1, массовым методом и измерением тока растворения.

В третьей главе представлены результаты исследований влияния последовательной и совместной имплантации ионов меди и свинца на механические, трибологические и коррозионные свойства стали 30ХГСН2А. Выбор имплантируемых ионов базировался на том, что ионы меди имели близкую массу и радиус к атомам железа, составляющими основу исследуемой стали. В то же время, ионы свинца значительно превосходят атомы железа по этим показателям, особенно по атомной массе.

При имплантации ионов меди и свинца с дозой (флюенсом) 1*10'7 ион/см2 по отдельности максимальное содержание имплантируемых элементов наблюдается на поверхности образца. На глубине порядка 40-70 нм наблюдается значительное снижение концентрации имплантируемых элементов.

При последовательной имплантации ионов меди и свинца (свинец имплантируется после меди) отмечается наличие пика концентрации меди на расстоянии 40 нм от поверхности образца (рис. 1). При этом толщина слоя, в котором присутствуют имплантированные ионы, составляет 200 нм.

В случае совместной имплантации ионов меди и свинца монотектического сплава с содержанием свинца 36% наблюдается

увеличение проникания ионов этих элементов в мишень. Максимальное насыщение имплантируемых элементов приходится на поверхность и снижается по глубине до 50 нм. На глубине от 50 нм до 430 нм слой равномерно насыщен медью. Концентрация углерода одного порядка с концентрацией меди (рис. 2). Концентрация свинца на этой глубине значительно ниже концентрации меди и нестабильна.

■Ü ■

X г

5 г_________---CJSE.«-

2 .

SO 100 1SO 200

Расстояние от поверхности мншени А, нм Рис. 2. Распределение ионов меди, свинца, железа (матрица), углерода (матрица) в поверхностном слое стали 30ХГСН2А при последовательной имплантации ионов меди и свинца

| S6F« 56Г« S6T® 5<¡Fe

tJ X

о s

al—i—-+-—i-1-1-1—i-1-1-1-1—i-1-1—i—н

60 100 150 200 260 300 360 400

Расстояние от поверхности мишени Л, им Рис. 2. Распределение ионов меди, свинца, железа (матрица), углерода (матрица) в поверхностном слое стали 30ХГСН2А при совместной имплантации ионов меди и свинца

По-видимому, это явление связано с формированием большого количества радиационных дефектов в мишени. По этим дефектам происходит проникновение в металл мишени ионов меди на большую глубину по сравнению с вариантом имплантирования медью при одинаковой дозе имплантации.

Анализ распределения имплантированных ионов в поверхностном слое стали 30ХГСН2А, выполненный с помощью Оже - спектрометра, при нормальном направлении электронного пучка свидетельствовал, что в поверхностном слое распределение ионов меди и свинца равномерное.

Усталостные испытания имплантированных и контрольных (неимплантированных) образцов выполнены на машине МУИ-6000 в условиях чистого кругового изгиба с частотой 3000 об/мин и при напряжении цикла с = 500 МПа. Использовались образцы типа II (ГОСТ 25,502-79). Результаты усталостных испытаний контрольных и имплантированных образцов представлены в табл. 1.

Таблица 1

Усталостная прочность стали 30ХГСН2А при имплантации ионов

меди

и свинца дозой 1017 ион/см2

Сорт ионов - Си РЬ Си + РЬ Си 64% + РЬ 36%

Вариант имплантирования К I Ш П V

Число циклов до разрушения, N. кц 96,2 111,5 116,4 119,3 148,1

Напряжение цикла о, МПа 500 500 500 500 500

Анализ результатов проведенных усталостных испытаний позволил установить, что наибольший в данных условиях эффект обеспечивает совместная имплантация ионов меди и свинца монотектического сплава с содержанием свинца 36%.

Фрактографический анализ поверхности разрушения образцов из стали 30ХГСН2А после усталостных испытаний показал, что во всех случаях трещины зарождаются внутри образца и распространяются к его поверхности. При этом ширина зоны долома наибольшая для варианта совместной имплантации ионов меди и свинца.

Зарождение магистральной трещины в образцах из стали 30ХГСН2А имплантированных ионами меди и свинца начинается на некоторой глубине, превышающей толщину имплантированного слоя. При испытаниях образцов из этой стали, подвергнутых совместному имплантированию ионов меди и свинца наблюдается образование магистральной трещины только с одной стороны образца, с необлученной. В поверхностных слоях стали в зоне усталостного излома наблюдаются области с усталостными бороздками, вторичными трещинами, трещинами по границам зерен; выделения размером примерно 1 мкм и ямки, совпадающие с размером зерна (10 мкм). Разрушение в зоне долома носит вязкий характер.

Фрактографические исследования позволили установить, что в зависимости от варианта имплантирования существенно изменяется глубина зарождения усталостной трещины от поверхности испытуемого образца. Так при испытаниях на усталость контрольных (неимплантированных) образцов стали 30ХГСН2А образование магистральной усталостной трещины происходит на расстоянии 50...75 мкм от поверхности образца. При имплантировании образцов стали 30ХГСН2А одним из ионов (медью или свинцом) наблюдается смещение

очага зарождения магистральной усталостной трещины в глубинные слои образца на расстояние примерно 100... 150 мкм от поверхности.

Совместная (одновременная) имплантация ионов меди и свинца (сплава Си 64% + РЬ 36%) позволяет существенно увеличить глубину расположения очага магистральной усталостной трещины (рис. 3) до 450...500 мкм. Такое смещение очага зарождения магистральной трещины, по-видимому, положительно влияет на показатели усталостной прочности имплантированных образцов.

Рис. 3. Влияние варианта имплантирования образцов стали 30ХГСН2А на глубину расположения очага магистрапьной трещины от поверхности образца: I - медь; II - последовательно медь и свинец; 1П - свинец; IV -последовательно свинец и медь; V - совместно медь и свинец

Совместная имплантация ионов меди и свинца с их минимальной энергией 30 кэВ и дозой 1х 1017 ион/см! повышает усталостную долговечность стали 30ХГСН2А при одновременном уменьшении разброса результатов испытаний.

Исследование топологии поверхности образцов показало, что совместная имплантация ионов меди и свинца (рис. 3.16, в) инициирует

образование поверхности образца в виде системы микрофрагментов размером 1,2-1,4 мкм. Следов первоначального рельефа от механической обработки на поверхности не остается. Границы зерен становятся слабо выраженными. Оценка среднего размера зерна дала величину порядка 2,3 мкм.

Влияние ионной имплантации на структуру приповерхностных слоев стали исследованы на образце из стали 30ХГСН2А после имплантации ионов меди с дозой 1><1017 ион/см2 с помощью рентгеновского дифрактометра D8 Discover (Bruker-AXS, Германия) в геометрии параллельного пучка. Так же была произведена съёмка этих же образцов с применением фокусировки по методу Брэггу-Брентано по схеме 26-8.

Установлено, что в исходном состоянии линия /110/ имеет двойной максимум, что говорит о довольно упорядоченной кристаллической решётке в исходном образце. После имплантации линия /110/ стала плавной и более широкой, что свидетельствует о нарастании искажений кристаллической решетки приповерхностных слоев исследуемой стали.

Микротвердость поверхности мишеней из стали 30ХГСН2А после имплантации ионов меди и свинца имеет незначительно выраженный максимум при одновременной имплантации ионов меди и свинца монотектического сплава Си 64% и РЬ 36%. Значения микротвердости после имплантации не выходили за пределы ошибки измерений, которая составила около 10%.

Установлено, что совместная имплантация ионов меди и свинца обеспечивает увеличение значения микротвердости в 2,5-2,8 раза по сравнению с контрольными образцами при увеличении толщины слоя с измененными свойствами до 300...350 мкм.

Исследование субструктуры имплантированного слоя проводили методом просвечивающей электронной дифракционной микроскопии.

Фольги изготавливали из пластинок стали 30ХГСН2А после имплантации по изучаемым вариантам, толщина которых составила 250 нм.

У исходных образцов стали 30ХГСН2А (неимплантированных) основным типом дислокационной субструктуры является сетчатая и структура дислокационного хаоса (рис. 4,а). Дислокационная структура модифицированного слоя образцов, имплантированных ионами только меди или свинца, имеет сетчатую структуру (рис. 4,б). Аналогичный характер имеет субструктура измененного слоя образца, имплантированного последовательно свинцом и медью.

Рис. 4. Дислокационная субструктура образцов стали 30ХГСН2А после имплантации: а - хаотическое распределение (исходный материал);

б — сетчатая (имплантация ионов меди или свинца); в — ячеистая (последовательная имплантация ионами меди и свинца); г - ячеисто-сетчатая (совместная имплантация ионов меди и свинца)

Вариант имплантации, при котором последовательно имплантируются ионы меди и свинца приводит к возникновению в

субструктуре модифицированного слоя дислокационных ячеек (рис. 4,в). Субструктура поверхностных слоев образцов, подвергнутых совместной имплантации ионами меди и свинца, характеризуется ячеисто - сетчатой структурой (рис. 4,г).

Результаты исследования субструктуры легированного слоя показали, что в зависимости от варианта имплантации ионов меди и свинца в сталь 30ХГСН2А наблюдается изменение типа дислокационной субструктуры.

Существенное увеличение толщины имплантированного слоя при совместной имплантации ионов меди и свинца можно объяснить влиянием механических напряжений. Само по себе механическое сжатие или растяжение матрицы не должно вызвать направленного потока легирующей примеси, так как такая деформация вызвала бы соответствующее изменение коэффициента диффузии. Однако в поверхностном слое существуют очень значительные градиенты механических напряжений. Это свидетельствует о том, что кроме диффузионного движения появляется направленный поток атомов. Его величина и направление зависят от кристаллической структуры и кристаллографической ориентации образца.

В работе установлено, что высокодозовая совместная имплантация ионов меди и свинца в сталь 30ХГСН2А сокращает время приработки для ионно-имплантированных образцов и приводит к значительному повышению износостойкости (рис. 5).

На стадии установившегося изнашивания неимплантированных образцов имело место появления единичных частиц износа вытянутой формы, поперечный размер которых составил 100-420 мкм. Металлографическое исследование поверхности исходных (неимплантированных) образцов после испытаний на износ выявило задиры и следы разрушения поверхности.

Рис, 5. Зависимость толщины унесенного слоя от времени испытаний на

стадии приработки и стадии установившегося изнашивания; сталь 30ХГСН2А (К) и сталь 30ХГСН2А, имплантированная совместно ионами

меди и свинца

Установлено, что в случае имплантированных образцов на начальных стадиях испытаний отсутствуют конгломераты частиц износа, наблюдавшиеся при трении неимплантированных образцов. В случае имплантирования ионов меди и свинца в сталь 30ХГСН2А основную роль в повышении прочности поверхностного слоя играют, по-видимому, искажения исходной кристаллической решетки, создание радиационных дефектов. Кроме того, имплантируемые ионы меди и свинца могут создавать области, выполняющие в процессе трения роль твердой смазки.

Проведенные испытания позволяют сделать заключение, что формирование имплантированного слоя, определяемое

последовательностью имплантирования ионов меди и свинца, существенно влияет на коэффициент трения и, соответственно, на служебные свойства высоконагруженных шарнирных соединений машин и механизмов. Значение коэффициента трения стали 30ХГСН2А, имплантированной совместно ионами меди и свинца, приблизительно в 2 раза ниже, чем у неимплантированных образцов и сопоставимо со значением, характерным

г 250

м

| 200

о

о 150 х

X

о

0 100

1С

1 50

3

Ц

о

0

о

5 10 15 20 25 30 35 40 45 Время скольжения, мин.

для образцов имплантированных ионами меди. Следовательно, износ пары трения, изготовленной из стали 30ХГСН2А, где один из ее элементов имплантирован ионами меди и свинца, будет меньше по сравнению с аналогичной парой трения из неимплантированных элементов. При давлении в 3 МПа наблюдается схватывание поверхности образцов имплантированных ионами свинца, а также последовательно имплантированных ионами меди и свинца.

Коррозионная стойкость образцов стали 30ХГСН2А определялась путем измерения анодно-поляризационных кривых и глубины язв травления, с последующим расчетом скорости травления и количества адсорбированных оксидов поверхностью сплава. Установлено, что ионное модифицирование поверхностных слоев стали приводит к сдвигу электродного потенциала в положительную область и уменьшению токов коррозии (табл. 2).

Таблица 2

Влияние ионной имплантации поверхности образцов из стали

30ХГСН2А на их коррозионные свойства

Состояние Значение Токи Результаты испытаний

поверхности электродного потенциала, коррозии, А на коррозионную стойкость

В Потеря массы, г Глубина язв, мкм

Исходное -0,218 3,8x10""* 0,2588 84

состояние

Имплантация -0,071 5,9x10"' 0,1102 43

меди

Последовательная +0,095 3,9х10"5 0,0959 17

имплантация

меди и свинца

Имплантация +0,007 4,4x10"1 0,1008 35

свинца

Последовательная +0,105 ЗДхЮ"3 0,0912 15

имплантация

свинца и меди

Совместная +0,198 1,1хЮ"5 0,0633 9

имплантация

меди и свинца

Таким образом, в случае имплантации ионов меди и свинца стойкость стали 30ХГСН2А к общей питтинговой коррозии возрастает, благодаря суммарному эффекту от радиационно-стимулированных структурных изменений поверхностных слоев и возникновению напряжений сжатия в имплантированном слое.

В четвертой главе представлены результаты исследования содержания свинца в материале катода имплантера и дозы (флюенса) имплантирования на усталость и трибологические свойства стали 30ХГСН2А. Эти результаты являются основой для разработки технологических рекомендаций по применению ионной имплантации для повышения эксплуатационных характеристик деталей из этой стали летательных аппаратов, работающих в условиях трения скольжения.

Полученные результаты испытаний свидетельствуют о том, что наибольшие значения усталостной прочности стали 30ХГСН2А соответствуют варианту совместной имплантации ионов меди и свинца при использовании катода из материала с содержанием свинца 30...40 %. Обращает на себя внимание тот факт, что при имплантировании стали 30ХГСН2А совместно ионами меди и свинца с помощью катода из материала с содержанием свинца в пределах 30...40 % отмечается рост глубины очага зарождения усталостной трещины от поверхности образца по сравнению с другими составами материала катода.

При испытаниях на износостойкость в течение 70 минут минимальное изменение массы образца соответствует совместной имплантации при использовании материала катода с содержанием свинца 30...40 %. Низкие значения коэффициента трения скольжения наблюдаются при содержании свинца в материале на уровне 30.. .40%. При этом наиболее низкое значение коэффициента трения (0,07 при нагрузке 2 МПа) соответствует содержанию свинца 36 % в материале катода, которое характерно для монотектического сплава.

Проведенные исследования позволяют заключить, что оптимальное содержание свинца в материале катода находится вблизи монотектической точки (36%). Поэтому возможно применение для изготовления катода материала, полученного за счет контактного легирования меди свинцом, основанного на монотектическом взаимодействии.

Сравнительные испытания катодов имплантера, полученных порошковой металлургией и контактным легированием, показали, что стабильность работы установки при использовании катода из материала, полученного контактным легированием выше.

Из анализа результатов усталостных и трибологических испытаний следует, что для повышения трибологических и эксплуатационных характеристик стали 30ХГСН2А при имплантации монотектическим сплавом меди с содержанием 36% свинца целесообразно выбирать дозу имплантации (флюенс) в пределах (1...2,5)х1017 ион/см2.

В пятой главе представлены результаты промышленного опробования опытной партии деталей из стали 30ХГСН2А летательных аппаратов после совместной имплантации ионов меди и свинца.

Установлено, что применение ионной имплантации позволяет снизить коэффициент трения и износ деталей при трении скольжении в реальных условиях эксплуатации деталей.

Долговечность имплантированных болтов из стали 30ХГСН2А крепления узлов механизации крыла увеличилась в 2...3 раза по сравнению с неимплантированными.

По результатам исследований с учетом результатов испытаний опытной партии деталей, разработаны технологические рекомендации по применению ионной имплантации для повышения эксплуатационных свойств авиационных деталей из стали 30ХГСН2А, которые переданы в промышленность для использования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведены комплексные исследования механических, трибологических и эксплуатационных свойств образцов из стали 30ХГСН2А с поверхностными слоями, полученными имплантацией ионов меди и свинца.

2. Впервые установлено, что при совместной имплантации стали 30ХГСН2А ионов свинца и меди при использовании в качестве материала катода монотектического сплава Си 64% и РЬ 36% наблюдается существенное увеличение толщины имплантированного слоя до 430 нм по сравнению с глубиной слоя модифицированного последовательным облучением этими ионами. Это явление связано с формированием большого количества радиационных дефектов в мишени под действием ионов свинца, облегчающее проникновение в мишень ионов меди, близких по радиусу и массе к атомам железа, составляющим основу мишени.

3. Совместная имплантация ионов меди и свинца монотектического сплава Си 64% и РЬ 36% позволяет увеличить усталостную прочность образцов из стали 30ХГСН2А с 96,2 до 148,1 кц при о = 500 МПа. При этом очаг зарождения усталостной трещины смещается вглубь металла с 50-75 мкм до 450-500 мкм от поверхности.

4. Результаты исследования субструктуры имплантированного слоя показали, что при имплантации в сталь 30ХГСН2А ионов меди и свинца монотектического сплава Си 64% и РЬ 36% формируется ячеисто -сетчатая дислокационная субструктура.

5. Показано, что высокодозовая одновременная имплантация ионами меди и свинца (вариант V) стали 30ХГСН2А сокращает время приработки для ионно-имплантированных образцов и приводит к значительному повышению износостойкости, снижению коэффициента трения скольжения, а также скорости коррозии.

6. Впервые показано, что оптимальное содержание свинца в материале катода находится вблизи монотектической точки (36%).

Поэтому возможно применение для изготовления катода материала, полученного за счет контактного легирования меди свинцом, основанного на монотектическом взаимодействии. Сравнительные испытания катодов, полученных порошковой металлургией и контактным легированием, показали, что стабильность работы установки при использовании катода из материала, полученного контактным легированием выше.

7. Установлено, что для повышения трибологических и эксплуатационных характеристик стали 30ХГСН2А при имплантации ионов монотектического сплава меди с содержанием 36% свинца целесообразно выбирать дозу имплантации (флюенс) в пределах (1... 2,5)х1017 нон/см2.

8. Разработаны технологические рекомендации по применению совместной ионной имплантации для авиационных деталей из стали 30ХГСН2А, на основе которых изготовлена и испытана с положительным результатом опытная партия натурных деталей летательного аппарата.

Результаты исследования влияния имплантации ионов монотектического сплава меди и свинца в сталь 30ХГСН2А внедрены в учебный процесс кафедры «Материаловедения и ТКМ» при чтении специальных курсов.

Общее количество работ по теме диссертации составляет 11, из них 3 работы опубликовано в журналах, рекомендованных ВАК. Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Овчинников В.В., Козлов Д.А., Якушина C.B. Исследование свойств поверхности стали 30ХГСН2А после имплантации ионами меди. // Машиностроение и инженерное образование. - 2009. - №2. -С.7-13.

2. Овчинников В.В., Козлов Д.А., Якушина C.B. Влияние ионной имплантации меди на свойства конструкционной стали 30ХГСН2А. //Упрочняющие технологии и покрытия,- 2009. -№10 - С.16-23.

3. Овчинников В.В., Якушина C.B., Козлов Д.А., Немое A.C. Влияние имплантирования ионов меди и свинца на свойства стали 30ХГСН2А. // Машиностроение и инженерное образование - 2010. — №4,- С.38—45.

А. Якушина C.B., Овчинников В.В., Козлов Д.А., Немое A.C. Свойства и состав поверхности стали 30ХГСН2А в зависимости от дозы облучения ионами меди и свинца. // Известия МГИУ. - 2010.-№3.- С. 15-20.

5. Якушина C.B., Овчинников В.В., Козлов Д.А. Влияние технологии имплантирования на глубину проникновения ионов меди и свинца в поверхностный слой стали 30ХГСН2А. // Молодые ученые -промышленности, науке и профессиональному образованию: проблемы и новые решения: Сборник научных докладов УШ Международной научно-практической конференции. 4.2. - М.: МГИУ.,2010, с.55-60.

6. Овчинников В.В., Козлов Д.А., Якушина C.B. Влияние ионной имплантации на износостойкость и антифрикционные свойства деталей из стали 30ХГСН2А. // Материалы 11 Международной научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технолопш ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня". 14-17 апреля 2009 г. С219-226.

7. Овчинников В.В., Якушина C.B., Козлов ДА., Немое A.C. Влияние последовательности имплантирования ионов меди и свинца на их распределение в поверхностном слое и свойства стали 30ХГСН2А. // Материалы 12 Международной научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня". 13-16 апреля 2010 г. С.244-252.

8. Васильева Е.В., Козлов Д.А., Якушина C.B. Перспективные направления применения ионной имплантации в металлы // Образование, наука и производство. Т1. Техника, технологии и перспективные

материалы: Межвузовский сборник научных трудов / Под ред. А.Д. Шляпина, О.В. Таратынова. -М.: МГИУ, 2001.-410с.

9. Васильева Е.В., Якушина C.B., Козлов Д.А. Повышение износостойкости подшипниковой стали методом ионной имплантации // Образование, наука и производство. Т1. Техника, технологии и перспективные материалы: Межвузовский сборник научных трудов / Под ред. А.Д. Шляпина, О.В. Таратынова. - М.: МГИУ, 2001. - 410с.

10. Якушина C.B., Козлов Д.А. Ионная имплантация, как эффективный метод повышения коррозионной стойкости металлов и сплавов // Образование, наука и производство. Т1. Техника, технологии и перспективные материалы: Межвузовский сборник научных трудов / Под ред. А.Д. Шляпина, О.В. Таратынова. - М.: МГИУ, 2001. - 410с.

11. Козлов Д.А., Якушина C.B. Двухлучевая установка ионного синтеза //Новые материалы и технологии - НМТ-2002. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции. Москва, 22-23 октября 2002 г. В 4-х томах. Т.З. — М.: Издательско-типографский центр МАТИ -РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2002. Том 5, 134с.

ЯКУТИНА СВЕТЛАНА ВИКТОРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛИ 30ХГСН2А ИМПЛАНТАЦИЕЙ ИОНОВ МЕДИ И СВИНЦА

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать 03.05.11 Формат бумаги 60x84/16 Усл. печ. л. 1,75. Уч.-изд. л. 1,75. Тираж 100. Заказ № 134

Издательство МГИУ, 115280, Москва, Автозаводская, 16 www.izdat.msiu.ru; e-mail: izdat@msiu.ni; тел. (495) 620-39-90

Введение.

Глава 1. МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ СЛОЕВ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ НА ДЕТАЛЯХ ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

1.1. Беспилотные летальные аппараты — современный этап развития авиационной техники.

1.2. Обзор современных методов создания антифрикционных покрытий.

1.3. Особенности повышения эксплуатационных свойств поверхностного слоя стальных деталей методом ионной имплантации.

1.4. Обоснование выбора сорта ионов для имплантации.

1.5. Цель и задачи исследований.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Химический состав и свойства стали 30ХГСН2А.

2.2. Оборудование для ионной имплантации.

2.3. Методы механических испытаний.

2.3.1. Испытание образцов на растяжение.

2.3.2. Испытания образцов на усталость.

2.4. Образцы и оборудование для испытаний на износ.

2.5. Металлографический анализ имплантированных слоев.

2.6. Растровая электронная микроскопия.

2.7. ОЖЕ-электронная спектроскопия.

2.8. Методика исследования профилей распределения имплантированных ионов методом вторичной ионной масс-спектрометрии.

2.9. Рентгеноструктурный анализ методом скользящего пучка.

2.10. Измерение микротвердости поверхностных слоев.

2.11. Коррозионные испытания.

Глава 3. ВЛИЯНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ МЕДИ И СВИНЦА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СТАЛИ 30ХГСН2А.

3.1. Влияние последовательности имплантирования ионов меди и свинца на их распределение в имплантированном слое стали 30ХГСН2А.

3.2. Оценка содержания имплантированных металлов в поверхностном слое стали 30ХГСН2А.

3.3. Механические свойства образцов стали 30ХГСН2А после ионной имплантации.

3.4. Результаты испытаний образцов стали 30ХГСН2А на усталость.

3.5. Исследование топологии поверхности стали 30ХГСН2А до и после облучения.

3.6. Исследование микроструктуры имплантированного слоя стали 30ХГСН2А.

3.7. Результаты испытаний на износостойкость имплантированных образцов.

3.8. Коэффициент трения скольжения имплантированных образцов.

3.9. Исследование коррозионной стойкости стали 30ХГСН2А после ионной имплантации.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

Глава 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СОВМЕСНОЙ ИМПЛАНТАЦИИ В СТАЛЬ 30ХГСН2А ИОНОВ МЕДИ И СВИНЦА.

4.1. Исследование влияния состава сплава меди со свинцом на свойства имплантированных образцов.

4.2. Влияние дозы имплантирования монотектического сплава меди со свинцом на свойства стали 30ХГСН2А.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.'.

Глава 5. ИМПЛАНТАЦИЯ ИОНОВ МОНОТЕКТИЧЕСКОГО СПЛАВА МЕДЬ - СВИНЕЦ В ДЕТАЛИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ

АППАРАТОВ.

5.1. Промышленное опробование деталей, подвергнутых ионной имплантации.

5.2. Анализ результатов испытаний.

5.3. Совершенствование оборудования для ионной имплантации.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5.

Актуальность работы. Развитие современной техники приводит к необходимости создания материалов, работающих в условиях больших механических нагрузок, высоких температур, агрессивных контактирующих сред, внешнего ионизирующего облучения. Развитие научно-технического прогресса в области создания изделий нового поколения требует совершенствования и разработки принципиально новых технологических процессов, направленных на повышение долговечности и надежности деталей. При этом финишные методы обработки, формирующие физико-химическое состояние поверхностного слоя деталей, играют в большинстве случаев решающую роль.

Важной материаловедческой задачей является модификация свойств металлических материалов путем воздействия на них пучков заряженных частиц.

Анализ литературы, а также последние достижения в машиностроении, свидетельствуют о том, что наиболее перспективными методами повышения ресурса высоконагруженных деталей машин являются вакуумные ионно-плазменные технологии высоких энергий. Обработка поверхности металлов и сплавов ионными пучками существенно изменяет физико-механические, химические свойства и структуру поверхностного слоя. Имплантация поверхностей сталей ионами различных металлов позволяет управлять химическим и фазовым составом приповерхностных слоев различных изделий, т.е. проводить легирование сталей различными элементами в различных количествах, что не всегда достижимо традиционными методами.

Однако в настоящее время в подавляющем большинстве случаев используется имплантация сталей ионами газов - азота, аргона, водорода. Имплантация сталей ионами металлов изучена в меньшей степени. Практически отсутствуют литературные данные, касающиеся оценки комплекса эксплуатационных свойств деталей после совместной имплантации двумя сортом ионов применительно к условиям работы нагруженных шарнирных соединений (одновременное воздействие усталости, трения скольжения и коррозионной среды).

В этой связи, весьма актуальным является исследование влияния ионной имплантации одновременно двух сортов ионов на свойства поверхностного слоя стали 30ХГСН2А, разработка технологии для повышения эксплуатационных свойств нагруженных шарнирных соединений в конструкции летательных аппаратов нового поколения.

Актуальность темы диссертации подтверждается также тем, что ее базовую основу составляют исследования, выполненные автором в рамках Государственного контракта на выполнение работ для государственных нужд Российской Федерации НК—560П «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Создание и обработка кристаллических материалов» в рамках мероприятия 1.2.1 Программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 годы».

Цель работы. Разработка технологических режимов ионно-имплантационного модифицирования поверхностных слоев стали 30ХГСН2А для повышения ее эксплуатационных свойств на основе совместного воздействия двух сортов металлических ионов.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

1. Осуществить выбор сортов ионов для имплантации стали 30ХГСН2А;

2. Определить влияние технологии имплантирования (последовательная или совместная имплантация ионов) на глубину их проникания в обрабатываемую сталь;

3. Исследовать влияние совместной имплантации ионов меди и свинца на физико-химические и эксплуатационные свойства стали 30ХГСН2А;

4. Изучить структуру имплантированного слоя стали 30ХГСН2А после использования полиионного пучка, состоящего из ионов меди и свинца.

5. Оптимизировать состав бинарного медно-свинцового сплава для имплантирования в исследуемую сталь и режимы имплантирования (значение флюенса);

6. Разработать технологические режимы совместной имплантации ионов меди и свинца в детали шарнирных соединений из стали 30ХГСН2А и внедрить ее в производство узлов летательных аппаратов.

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Установлено, что совместная имплантация ионов меди, близких по параметрам к основе стали 30ХГСН2А — ионам железа и тяжелых ионов свинца, позволяет в 2 раза увеличить глубину проникания ионов в мишень;

2. Установлены закономерности диффузии углерода из глубинных слоев облучаемой стали к ее поверхности под действием совместной имплантации ионов меди и свинца, приводящей при флюенсе более

17 9

5x10 ион/см к появлению очагов аморфизированной структуры в имплантированном слое;

3. Совместная имплантация ионов меди и свинца монотектического сплава Си 64% и РЬ 36% способствует росту усталостной прочности облученных образцов по сравнению с необработанными на 40.45%, причем глубина зарождения усталостной трещины смещается от поверхности, вглубь образца.

4. Экспериментально (массовым методом) установлено, что коррозионная стойкость стали 30ХГСН2А возрастает в 2,5 — 3 раза по сравнению с неимплантированными образцами.

Методика исследования. В данной работе применялись современные методы исследований. Топография поверхности стали 30ХГСН2А исследовалась с помощью оптического ("Carl Zeiss") и растрового (evo-50) электронного микроскопа. Структура и фазовый состав имплантированного слоя изучались методом рентгенографии с использованием диафрактометра ДРОН-ЗМ (методом наклонного пучка), методом просвечивающей электронной микроскопии на микроскопе ЭМ-125, методом вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС) на приборе "Physical Electronics" РШ-6600 SIMS System. Для исследования имплантированного слоя также применялся ионный сканирующий микроскоп Strata FIB-201 и

Оже-спектрометр. Микротвердость стали оценивали на микротвердомере t

ПМТ-3. Для части имплантированных образцов была измерена нанотвердость.

Определение усталостной прочности образцов проводилось в соответствии с требованиями ГОСТ 25502-81 на вибростенде ВЭДС-400. Испытания на трение и износ выполняли в соответствии с требованиями ГОСТ 17367-71 и ГОСТ 30480-97.

Коррозионная стойкость оценивалась согласно ГОСТ 15150-81 и по методике Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов. Коррозионная стойкость изучалась потенциостатическим методом на потенциометре ПИ-50-1, весовым методом и измерением тока растворения.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Работа направлена на исследование возможности улучшения эксплуатационных свойств стали 30ХГСН2А импульсными пучками ионов меди и свинца. Полученные в работе результаты свидетельствуют о повышении усталостной прочности исследуемой стали и коррозионных свойств при снижении коэффициента трения и износа. Это позволило сформулировать рекомендации для технологических процессов:

1. Предложен метод совместной имплантации стали 30ХГСН2А ионами меди и свинца при использовании в качестве материала катода имплантера монотектического сплава меди со свинцом (36%).

2. В результате совместной имплантации ионов монотектического сплава меди и свинца достигнуто повышение усталостной прочности исследуемой стали и коррозионных свойств при снижении коэффициента трения и износа.

3. Разработаны технологические рекомендации по ионной имплантации авиационных деталей из стали 30ХГСН2А, работающих в условиях трения скольжения под нагрузкой.

Полученная информация может быть использована материаловедами-практиками как для создания новых технологий обработки сталей и сплавов с целью улучшения их эксплуатационных свойств, так и для формулирования принципов формирования неравновесных фаз в условиях импульсного ввода энергии в мишень.

Разработанные технологические режимы для ионно-имплантационного модифицирования поверхностных слоев деталей нагруженных шарнирных соединений внедрены на ОАО «РСК «МиГ». По разработанным технологиям проведена обработка ответственных деталей для ряда предприятий машиностроительного комплекса.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Методика и режимы совместного ионно-имплантационного модифицирования поверхностных слоев стали 30ХГСН2А ионами меди и свинца.

2. Результаты исследования распределения ионов в поверхностном слое стали после совместного облучения ионами меди и свинца.

3. Результаты исследований усталостной прочности, коэффициента трения, износа и коррозионной стойкости стали после совместного облучения ионами меди и свинца.

4. Технология, реализующая процессы ионно-имплантационного модифицирования поверхностных слоев деталей нагруженных шарнирных соединений из стали 30ХГСН2А после совместного облучения ионами меди и свинца, обеспечивающая повышение их эксплуатационных свойств.

Достоверность полученных в диссертации результатов и обоснованность научных положений подтверждается:

- применением современных методов исследований; корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью; большим экспериментальным и теоретическим материалом.

Личный вклад автора состоит: в проведении исследований усталостной прочности, структуры поверхностного слоя стали 30ХГСН2А после имплантации; в проведении исследований коррозионной стойкости стали потенциостатическим, массовым методами; в анализе полученных результатов, их обсуждении и формулировке выводов.

Апробация работы. Основные результаты, изложенные в диссертации, докладывались на 11 Международной научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано - до макроуровня" (Санкт-Петербург, 2009); 12 Международной научно-практической конференции "Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня"(Санкт-Петербург, 2010); Международной конференция "Молодые ученые — промышленности, науке, технологиям и профессиональному образованию: проблемы и новые решения" (Москва, МГИУ, 2010).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 статей, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы. Материалы работы изложены на 160 страницах машинописного текста, содержат 17 таблиц и иллюстрированы 74 рисунками. Список литературы содержит 101 наименование.

Результаты исследования влияния имплантации ионов монотектического сплава меди и свинца в сталь 30ХГСН2А внедрены в учебный процесс кафедры «Материаловедения и ТКМ» при чтении специальных курсов.

1. Шехтер С.Я. Наплавка металлов./ С .Я. Шехтер, A.M. Резницкий — М.: Машиностроение, 1982 72 с.

2. Колганов JI.A. Сварочные работы: Сварка, резка, пайка, наплавка: учебное пособие. / JI.A. Колганов. — М: Дашков и К, 2008. 408 с.

3. Бойко Н.И. Ресурсосберегающие технологии повышения качества поверхностных слоев деталей машин: учебное пособие для студентов вузов железнодорожного транспорта./Н.И. Бойко. — М: Маршрут, 2006. — 197 с.

4. Зарембо Е.Г. Сварочное производство : учеб. пособие для студентов вузов ж.-д. трансп. / Е.Г. Зарембо. — М.: Маршрут, 2005. —237 с.

5. Хромченко Ф.А. Сварочные технологии при ремонтных работах: справочник. / Ф.А. Хромченко. — М.: Интермет Инжиниринг, 2005. — 415 с.

6. Корчагин КБ. Технологии повышения износостойкости и восстановления деталей с использованием источников высокотемпературного нагрева: учеб. пособие. / И.Б. Корчагин. Воронеж: Воронежский гос. техн. ун-т, 2005. - 146 с.

7. Наплавка износостойких сплавов на прессовые штампы и инструмент для горячего деформирования сталей: монография / Г.Н. Соколов, В.И. Лысак. Федеральное агентство по образованию, Волгоградский гос. технический ун-т Волгоград: Политехник, 2005. - 283 с.

8. Кортес А. Р. Сварка, резка, пайка металлов: / А. Р.Кортес. — М.: Аделант, 2003. —190 с.

9. Соколов Г.Н. Износ и легирование наплавленного металла: учеб. пособие. / Г.Н. Соколов. Волгоград: Волгогр. гос. техн. ун-т, 2003. - 91 с.

10. Чернышов Г.Г. Сварочное дело: Сварка и резка металлов: учебник. / Г.Г. Чернышов. -М.: Академия, 2003. 493 с.

11. Сварочные работы: Учеб. пособие для студентов образоват. учреждений сред. проф. образования, обучающихся по специальностям строит, профиля / В.А. Чебан. — Ростов н/Д : Феникс, 2003. — 415 с.

12. Комельков В.Н., Стулов В.В. Наплавка металлов: учеб. пособие./ В.Н. Комельков, В.В.Стулов. Комсомольск-на-Амуре: Комсомол.-на Амуре гос. техн. ун-т, 2002. - 97 с.

13. Соколов Г.Н. Способы наплавки и плакирования металлов: учеб. пособие. / Г.Н. Соколов. — Волгоград: Волгогр. гос. техн. ун-т, 2002. — 80 с.

14. Теория и практика нанесения защитных покрытии / П.А. Витязь, B.C. Ивашко, А.Ф. Ильющенко и др. — Минск.: Беларуская наука, 1998. — 583 с.

15. Наплавка деталей машин: учеб. пособие / М.Р. Николаенко, Л.Д. Кузнецов; Брян. ин-т трансп. Машиностроения. Брянск: БИТМ, 1995. - 132 с.

16. Толстое И.А., Семиколенных М.Н., Баскаков Л.В. Износостойкие наплавочные материалы и высокопроизводительные их способы их обработки. / И.А. Толстов, М.Н. Семиколенных, Л.В. Баскаков М.: Машиностроение, 1992. - 220 с.

17. Толстов И.А., Короткое В.А. Справочник по наплавке. / И.А. Толстов, В.А. Коротков — Челябинск: Металлургия: Челяб. отд-ние, 1990. — 381 с.

18. Маслов В.И. Сварочные работы: Учеб. для нач. проф. образования. — 2-е изд., стереотип. / В.И. Маслов. М.: ИРПО; Изд. центр «Академия», 2000.-240 с.

19. Корншович С.А. Сварка и наплавка металлов при ремонте машин в сельском хозяйстве: учеб. пособие для вузов. / С.А. Корнилович. — Омск : Изд-во Омского гос. аграр. ун-та, 1997. 197 с.

20. Хасуй А., Моригаки О. Наплавка и напыление пер. с яп. В.Н. Попова.; под ред. B.C. Степина, Н.Г. Шестеркина. М.: Машиностроение, 1985.-240 с.

21. Пузряков А.Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления: учебное пособие для студентов высших учебных заведений. / А.Ф. Пузряков. -М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. 375 с.

22. Людаговский A.B. Газотермическое напыление покрытий: учеб. пособие. / A.B. Людаговский. — М.: Российский гос. открытый технический ун-т путей сообщ., 2006. — 43 с.

23. Барвинок В.А. Плазма в технологии, надежность, ресурс. / В.А. Барвинок. М.: Наука и технологии, 2005. — 316 с.

24. Бобров Г.В., Ильин A.A. Нанесение неорганических покрытий. Теория, технология, оборудование : учеб. пособие. / Г.В. Бобров, A.A. Ильин. М.: Интермет Инжиниринг, 2004. - 623 с,

25. Поляк М.С. Технология упрочнения. Технологические методы упрочнения. В 2т. / М.С. Поляк. СКРИПТ, Машиностроение, 1995. - Т.1 -832 с. Т2 - 668 с.

26. Никитин М.М. Технология и оборудование вакуумного напыления. / М.М. Никитин. М.Металлургия,1992. - 110 с.

27. Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование. / В.В. Кудинов, Г.В. Бобров М.: Металлургия, 1992. - 432 с.

28. Лясников В.Н. Плазменное напыление / В.Н. Лясников, А.Ф. Большаков, B.C. Емельянов. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1992. - 235 с.

29. Соснин H.A., Тополянский П.А., Вичик Б.Л. Плазменные покрытия: (Технология и оборудование) / H.A. Соснин, П.А. Тополянский, Б.Л. Вичик. — СПб.: ДНТП, 1992.-25 с.

30. Газотермическое напыление: Под общей ред. Л.Х. Балдаева. М.: Маркет ДС, 2007. 166 с.

31. Козырь A.B., Глабец Т.В., Верхотуров А.Д. Жаростойкость и коррозионная стойкость сталей после электроискрового легирования / A.B. Козырь, Т.В. Глабец, А.Д. Верхотуров. Благовещенск: изд-во АмГУ, 2006. -286 с.

32. Ншоленко C.B., Верхотуров А.Д. Новые электродные материалы для электроискрового легирования. /C.B. Николенко, А.Д. Верхотуров.-Владивосток: Дальнаука, 2005.-217 с.

33. Мулин Ю.И., Верхотуров А.Д. Электроискровое легирование рабочих поверхностей инструментов и деталей машин электродными материалами, полученными из минерального сырья. / Ю.И. Мулин, А.Д. Верхотуров. — Владивосток: Дальнаука, 1999 — 108 с.

34. Бабенко Э.Г., Верхотуров АД. Особенности формирования покрытий на металлах методом электроискрового легирования. / Э.Г. Бабенко, А.Д. Верхотуров. Владивосток: Дальнаука, 1998.- 88 с.

35. Верхотуров А.Д. Физико-химические основы процесса электроискрового легирования металлических поверхностей. /А.Д. Верхотуров-Владивосток: Дальнаука, 1992 — 173 с.

36. Черненко В.И., Снежко Л.А., Папанова И.И. Получение покрытий анодно-искровым электролизом / В.И. Черненко, Л.А. Снежко, И.И. Папанова. — Л.: Химия: Ленингр. отд-ние, 1991. — 126 с.

37. Верхотуров А.Д. Физико-химические основы эрозии материалов при электроискровом легировании / А.Д. Верхотуров. — Владивосток: ДВО АН СССР, 1991.-65 с.

38. Лазаренко Б.Р., Михайлов В.В., Гитлевич А.Е. Лазерное воздействие на покрытия, полученные методом электроискрового легирования. // Электронная обработка материалов.— 1978. №3. - С.24-25.

39. Гурьянов Г.В. Антифрикционные и износостойкие электрохимические покрытия. / Г.В. Гурьянов. — Брянск: БГИТА, 2006. 115 с.

40. Верхотуров АД. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании./ А.Д. Верхотуров. Владивосток: Дальнаука, 1995.-323 с.

41. Верхотуров А.Д., Бабенко Э.ГТвердость легированного слоя после электроискрового легирования металлических поверхностей; Препринт / А.Д. Верхотуров, Э:Г. Бабенко Институт машиноведения и металлургии ДВО АН СССР. Владивосток. 1991. - 53 с.

42. Ионная имплантация : Сб. ст. / Под ред. Дж. К. Хирвонена; пер. с англ. И. Я. Бокшицкого и др. — М.: Металлургия, 1985 125 с.

43. Ионная имплантация / X. Рассел, И. Руге; перевод с нем. В.В. Климова, В.Н. Пальянова. -М.: Наука, 1983. 288 с.

44. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в "металлы / Ф.Ф. Комаров. — М.: Металлургия, 1990.-290 с.

45. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах / А.Н. Диденко ; отв. ред. Ю.Р. Колобов; — Томск : Изд-во науч.-техн. лит., 2004 (Томск -. Тип. М-Принт). 213 с.

46. Быковский Ю.А., Неволин В.Н., Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов / Ю.А. Быковский, В.Н. Неволин, В.Ю. Фоминский. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 302 с.

47. Марголин В.И., Тупик В.А. Основы нанотехнологии. Электронная литография и ионная имплантация : учеб. пособие / В.И. Марголин, В.А. Тупик.- СПб.: ЛЭТИ, 2000. 144 с.

48. Брюхов В.В. Повышение стойкости инструмента методом ионной имплантации. /В.В. Брюхов. Томск: Изд-во науч.-технлит., 2003. — 211 с.

49. Барашенков И. С. Новые профессии тяжелых металлов. /И.С. Барашенков. М.: Атомиздат, 1977. - 120с.

50. Белый КМ. Образование химических соединений при ионной бомбардировке тонких пленок переходных металлов Cr, Ni, Mo // Физика и химия обработки металлов. 1979- №1- С.48-53.

51. Павлов А.В., Павлов П.В., Зорин Е.И., Тетельбаум Д.И. Взаимодействие атомных частиц с твердыми телами./ А.В. Павлов, П.В. Павлов, Е.И. Зорин, Д.И. Тетельбаум. Киев, 1974. - Т. 1. - С. 114-116.

52. Deep ion implantation: Advantages and current problems : Invited talk delivered at the II Intern, symp. "Ion implantation a. other application of ions a. electrons", June 16-19, 1998, Kazimierz Dolny, Poland / B. Slowiñski Dubna., 1998

53. Ионная имплантация: перспективы и альтернативы / В. В. Титов М. -М.: Металлургия, 1997. 155 с.

54. Хайнер Р., Руге И. Ионная имплантация. / Р. Хайнер, И. Руге М.: Наука, 1983.-360 с.

55. Резников JI.A. Повышение эксплутационных характеристик деталей машин и металлорежущего инструмента методом ионной имплантации. / JI.A. Резников- М.: Машиностроение. 1990. 215 с.

56. Аброян А.К, Титов А.К Физические основы электронной и ионной технологии./ А.И. Аброян, А.И. Титов. — М.: Высш. Школа, 1984. — 320 с.

57. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Физическое распыление одноэлементных твердых тел. Пер. с англ./ Под ред. Р. Бериша.-М.: Мир, 1984. 336 е.,ил.

58. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Вып. II. Распыление сплавов и соединений, распыление под действием электронов и нейтронов, рельеф поверхности. Пер. с англ./ Под ред. Р. Бериша. — М.: Мир, 1986.-448 е., ил.

59. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Вып. П1 Характеристики распыленных частиц, применения в технике: Пер. с англ./ Под ред. Р. Бериша, К. Виттмака. М.: Мир, 1998. — 551 е., ил.

60. Гусева М.И. Технологические аспекты ионной имплантации в металлах. // Металлы.-1993.~№3- С.141-149.

61. Комаров Ф.Ф., Кумахов М.А., Темкин М.М. Пространственное распределение энергии, выделенное в каскаде атомных столкновений в твердых телах./ Ф.Ф. Комаров, М.А. Кумахов, М.М. Темкин. — М.: Энергоатомиздат.1985 — 284 с.

62. Распределение пробегов ускоренных ионов/ Ф.Ф. Комаров, М.А. Кумахов, М.М. Темкин, Т.И. Жукова. Препринт ИАЭ им. И.В. Курчатова, № 3332/11, М. 1980.-68 с.

63. Шаркеев Ю.П., Колупаева С.Н., Гирсова Н.В., Вихорь Н.В., Фортуна C.B., Попов U.E., Козлов Э.В. Эффект дальнодействия в металлах при ионной имплантации // Металлы. 1998. — №1. - С.109 - 115.

64. Белый A.B. Применение ионного легирования для повышения эксплуатационных характеристик деталей машин и оборудования. /A.B. Белый-Минск, 1985.-45с.

65. Комаров Ф.Ф., Новиков А.П., Буренков А.Ф. Ионная имплантация./ Ф.Ф. Комаров, А.П. Новиков, А.Ф. Буренков. — Минск, 1994. 303 с.

66. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И.Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов/ А.Н. Диденко, А.Е. Лигачев, И.Б. Куракин. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 184 с.

67. Deamaley G.II Mater. Sei. Eng. 1985. V. 69. P. 139-147.

68. Раджабов Т.Д., Багдасарян A.C. Особенности имплантации инструментальных сталей.// Поверхность —1986 — № 11С. 104-111.

69. Dimigen H., Kobs К., Leutenecker R. e.a.//Mater. Sei. Eng. 1985. V. 69. p. 181-190.

70. Feller H.G., Klinger R., Benesce W.// Mater. Sei. Eng. 1985. V.69.p. 173-180.

71. M. Борн, H. Кип. Динамическая теория кристаллических решеток. Пер. с англ. М.: Иностранная литература. 1958 — 488 с.

72. Павлов П.В., Зорин ЕЖ, Тетелъбаум Д.И. Взаимодействие атомных частиц с твердым телом. / П.В. Павлов, Е.И. Зорин, Д.И. Тетельбаум. — Ч. II. Киев.:1974.- С.114-115.

73. Пранявичюс П., Дудонис Ю. Модификация свойств твердых тел ионными пучками./ П. Пранявичюс, Ю. Дудонис. — Вильнюс: «MOKCJIAC», 1980.-242 с.

74. Арзамасов Б.Н., Сидорин И.И., Косолапое Г. Ф. Материаловедение./ Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов. М.: Машиностроение, 1986.-384 с.

75. Овчинников В.В., Козлов ДА., Якушина C.B. Исследование свойств поверхности стали 30ХГСН2А после имплантации ионами меди. // Машиностроение и инженерное образование—2009 —№2.—С.7—13.

76. Григоров А.И., Елизаров O.A. Ионно-вакуумные износостойкие покрытия. Обзор. НИИМаш, 1979. 48 с.

77. Габович МД, Гусева М.И., Юрасова В.Е. Ионная физика и технология. / М.Д. Габович, М.И. Гусева, В.Е. Юрасова- Киев, АН УССР, 1990.-133 с.

78. Комаров Ф.Ф., Никифорова Л.Г. Ионно-лучевая модификация металлов./ Ф.Ф. Комаров, Л.Г. Никифорова. Минск: БелВИНИТИ, 199064 с.

79. Пат. 2152455 Россия. МКИ С23С 14/48. Способ ионно-лучевой обработки изделий / Б.П. Гриценко, Ю.П. Шаркеев, В.В. Вторушин. Заявлено 31.12.1997; Опубл. 10.07.2000, Бюл. № 19. 8 с.

80. Пат. 2192502 Россия. МКИ С23С 14/48. Ионно-лучевой способ повышения износостойкости материала изделий / Б.П. Гриценко, В.В. Беспалов. Заявлено 04.12.2000; Опубл. 10.11.2002, Бюл. № 31. 6 с.

81. Шаркеев Ю.П. Колупаева C.B. Фирсова Н.В. и др. Эффект дальнодействия в металлах при ионной имплантации. // Металлы—1998 — №1.-С. 109-115.

82. Овчинников В.В., Козлов ДА. Влияние марки бронзы на свойства стали 30ХГСН2А при электроискровом легировании. // Машиностроение и инженерное образование.- 2008.-№1-.С.ЗЗ~40.

83. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди. Справочник. -М.: Наука, 1979.

84. Авдеев М.А., Миллер О.Г. Изучение области расслаивания в системе медь-свинец. // Журнал неорганической химии. — 1958. Т.З.— С.921—923.

85. Елютин В.П., Костиков В.И., Лысое B.C., Маурах М.Л., МитинB.C., Мозжухин ЕЖ II Высокотемпературные материалы. 4.II. М.: Металлургия, 1973. - 464 с.

86. Портной Д.И., Салибеков С.Е., Светлов H.A., Чубарое В.М. Структура и свойства композиционных материалов. — М.: Машиностроение, 1979.-255 с.

87. Федорченко И.М., Пугина Л.И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. — Киев: Наук. Думка., 1980. 403 с.

88. Порошковая металлургия. Спеченные композиционные материалы. / под ред. В. Шатта. — М.: Металлургия, 1983.

89. Якушина C.B., Овчинников В.В., Козлов Д.А., Немое A.C. Влияние имплантирования ионов меди и свинца на свойства стали 30ХГСН2А. // Машиностроение и инженерное образование — 2010 — №4 — С.38-45.