автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение производительности и качества обработки поверхности крупногабаритных деталей сложной геометрической формы потоками металлической плазмы в вакууме

На правах рукописи

РЫБНИКОВ Сергей Иванович

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ПОТОКАМИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ В ВАКУУМЕ

Специальность 05.03.01 -Технологам и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена в Институте проблем машиноведения Российской Академии Наук (г. Санкт-Петербург)

Научный руководитель: доктор технических наук,

Кузнецов Вячеслав Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ Вейц Владимир Львович

доктор технических наук, профессор, Сенчило Игорь Аркадьевич

Ведущая организация - Акционерное общество открытого типа «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И.Ползунова» (ОАО НПО ЦКТИ)

Защита состоится " $$ " декабря 2004 г. в часов на заседании диссертационного совета К 212.222.01 при Санкт -Петербургском институте машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ) по адресу:

195197 , Санкт-Петербург, Полюстровский пр., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского института машиностроения.

Автореферат разослан "«¿^""ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент /

итрик В.Э.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Одним из немногих радикальных средств повышения эксплуатационных средств деталей является создание деталей со специальными свойствами поверхностного слоя, экономически более целесообразное, чем модифицирование всего объема материала детали. Формообразование деталей и формирование поверхностного слоя с заданными свойствами осуществляется в настоящее время резанием, поверхностным пластическим деформированием и электрофизикохимическими методами. Упрочнение механическим наклепом, газотермические и вакуумно-плазменные покрытия, закалка и оплавление электронным и лазерными лучами, детонационные покрытия, магнито-флуктуационная обработка, ионная имплантация уже сегодня позволяют кардинально (в десятки раз) повысить долговечность деталей.

Одним из наиболее эффективных способов повышения ресурса и надежности работы деталей является ионно-плазменная обработка их поверхности в вакууме плазмой вакуумно-дугового разряда. Обеспечивая высокую чистоту процесса, данный метод позволяет за счет ионного распыления поверхности осуществлять процесс удаления материала, очистку поверхности от загрязнений и оксидных пленок, легирование поверхностного объема, в ряде случаев проводить шлифовку и полировку поверхности, осуществлять обработку поверхности с нанесением покрытий, существенно повышая при этом механическую прочность деталей, улучшая их антикоррозионные свойства и сопротивление износу, изменяя коэффициенты трения, повышая теплоза-щитность деталей и т.д. Метод, первоначально разрабатываемый для упрочнения режущего инструмента, до настоящего времени при всех его преимуществах все еще не нашел широкого распространения для разнообразных нужд промышленности. Связано это как с особенностями самого процесса, формирующего в традиционном исполнении неравномерные по плотности тока плазменные потоки и с наличием дефектов в виде микрокапель, так и с отсутствием соответствующего оборудования, не позволяющего обрабатывать крупногабаритные изделия и изделия сложной формы. Поэтому изучение закономерностей и взаимосвязей процессов формирования плазменных потоков, их транспортировки и взаимодействия с обрабатываемой поверхностью в экологически чистых и

процессах формообразования деталей, а также разработка элементов технологического оборудования и технологических установок, расширяющих области использования метода вакуумной ионно-плазменной обработки является актуальной задачей, имеющей большое народнохозяйственное значение.

Целью данной работы является создание оборудования и технологических основ направленного улучшения свойств поверхностных слоев твердых тел, обработанных потоками металлической плазмы в вакууме для повышения работоспособности и срока службы крупногабаритных деталей сложной геометрической формы.

Для решения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Создание технологического оборудования для поверхностной обработки крупногабаритных деталей сложной геометрической формы потоками металлической плазмы в вакууме.

2. Разработка методов управления и систем транспортировки потоков металлической плазмы для равномерной обработки поверхности.

3. Создание вакуумно-дуговых испарителей протяжённой конструкции с управляемой диаграммой направленности плазменного потока.

4. Совершенствование зондовой диагностики основных параметров плазменных потоков, влияющих на свойства обрабатываемых поверхностей.

5. Исследование теплового режима катода плазменного источника испаряемого материала.

6. Разработка новых технологических процессов нанесения покрытий на созданном оборудовании для изделий сложной геометрической формы и исследование свойств покрытий.

7. Экспериментальное исследование поверхностных свойств изделий, модифицированных процессом комбинированной обработки - плазмой ваку-умно-дугового разряда с последующей магнитно-импульсной обработкой.

8. Реализация предложенных разработок в промышленности.

Научная новизна:

- Исследована кинетика формирования вакуумно-дуговых коррозионно-стойких покрытий на лопатки стационарных энергетических газовых турбин с учётом процессов испарения наносимого материала, транспортировки плазменного потока и его взаимодействия с обрабатываемой поверхностью.

-Для упрощенной физической модели нагрева катода вакуумно-дугового испарителя получено аналитическое выражение, определяющее за-

висимость тока дугового разряда от времени для поддержания температуры катода на заданном уровне.

- Разработаны режимы термической обработки сплавов GэCrAГY, позволяющие за счёт ступенчатого или термоциклического отжига повысить пластичность и технологичность при обработке резанием катодов для вакуумно-дуговых установок из этого материала.

- Исследованы механизмы управления направленным движением катодных пятен вакуумной дуги по протяженной поверхности и созданы источники плазменных потоков с управляемой диаграммой направленности и с повышенной равномерностью испарения материала с боковой поверхности цилиндрического катода.

-Предложена математическая модель и разработаны принципы транспортировки потоков металлической плазмы для формирования равномерного покрытия по толщине с прогнозируемой шероховатостью поверхностного слоя.

- Усовершенствована математическая модель и получено аналитическое выражение, позволяющие повысить точность измерений параметров потока металлической плазмы с помощью одиночного электростатического зонда.

- Установлено положительное влияние магнитно-импульсной обработки на адгезионные свойства ТЫ покрытия, способствующее уменьшению на десятки процентов износа деталей с таким покрытием.

Практическая ценность:

Разработаны новые технологические процессы, элементы оборудования и технологические установки, впервые реализованные в промышленности при формообразовании новых деталей.

Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным совпадением результатов расчётов и экспериментов; положительным эффектом внедрения разработанных устройств и технологий в опытно-промышленных условиях и серийном производстве.

Реализация в промышленности. Разработанные на уровне патентов устройства для обработки деталей использованы при создании технологического оборудования. Впервые технология вакуумно-дугового нанесения кор-розионностойких покрытий реализована применительно к лопаткам стационарных газовых турбин (ГТ-100); опытная партия лопаток установлена в реальных турбинах для опытно-промышленной эксплуатации. Результаты дис-

сертационной работы впервые использованы в серийном производстве мощных генераторных ламп объединения «Светлана» и применительно к другим изделиям на предприятиях Санкт-Петербурга.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и семинарах: «Генераторы низкотемпературной плазмы» в Новосибирске в 1989 г., «Современное электротермическое оборудование для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента» в Москве в 1990 г., «Поверхностный слой, точность и эксплуатационные свойства деталей машин» в Москве в 1991 г., «Газотермическое напыление в промышленности-93» в Санкт-Петербурге в 1993 г., «Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надёжности и долговечности изделий» в Запорожье в 1998 г., «Пленки и покрытия-98» в Санкт-Петербурге в 1998 г. и «Пленки и покрытия-2001» в Санкт-Петербурге в 2001 г., «Физические свойства металлов и сплавов» в Екатеринбурге в 2003 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений, изложенных на 150 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 12 таблиц, список литературы, включающий 131 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматриваются методы формирования специальных свойств поверхностей деталей. Наряду с механическими методами воздействия (режущим инструментом, обкатка роликами, ультразвуковое упрочнение дробью и др.) в сравнении представлены методы физико-технического модифицирования материала поверхностного слоя (лазерная обработка, ионная имплантация, ионное азотирование, цементация т.д.), методы нанесения покрытий (гальванические покрытия, детонационное напыление и др.), плакирование в двух и многослойных комбинациях металл-металл (плакирование взрывом, прессование, прокатка и др.), обработка комбинированным инструментом, осуществляющим резание и деформационное упрочнение.

Следует отметить, что для деталей, эксплуатируемых при нормальных температурных и динамических нагрузках, методы пластического деформирования являются наиболее высокоэффективными и универсальными для повышения усталостной прочности. Для придания деталям новых служебных

свойств, таких как жаростойкость, износостойкость, тепло- и коррозионная стойкость и др., необходима термомагнитная и магнитнофлуктуационная обработка или диффузионными покрытиями, или ионной имплантацией и ионным осаждением, детонационным напылением и т.д..

Необходимо признать, что приведённые методы разработаны и апробированы в производстве не в одинаковой степени. Так плазменное нанесение покрытий, ионная имплантация и магнитная обработка не получили пока широкого распространения в промышленности, хотя, как показывают данные, возможности этих методов настолько широки, что могут обеспечить поверхности с уникальными свойствами. В то же время использование защитных вакуумных покрытий является эффективным и часто единственно возможным средством обеспечения заданных поверхностных свойств деталей. Поэтому решение проблем повышения надёжности и долговечности деталей машин и приборов всё теснее связывается с развитием технологий, основанных на различных методах вакуумной ионно-плазменной обработки поверхностей.

Проведен сравнительный анализ методов ионно-плазменной обработки поверхностей деталей. В зависимости величины кинетической энергии ионов плазмы от концентрации их на единицу площади обрабатываемой детали эти методы были условно разделены на пять групп. Это газотермические, стационарные термовакуумные, катодное распыление, магнетронное распыление и методы плазменных технологий высоких энергий. Касаясь последней группы, к которой относится вакуумно-дуговое напыление, следует отметить, что в этой области скорость роста покрытий практически ограничена только условиями теплосъема с поверхности конденсации и условиями возникновения распыления поверхности при энергиях подлетающих к ней частиц более 1000 эВ. По сравнению с другими методы плазменного осаждения позволяют в широких пределах (определяемых только потенциалом детали) регулировать энергию конденсирующихся частиц и тем самым сочетать в одном технологическом цикле различные технологические процессы (ионное распыление, полирование и создание заданного рельефа поверхности, конденсация, внедрение и легирование).

В главе представлено современное видение физических явлений, связанных с процессами вакуумно-дугового напыления. Объясняются причины возникновения плазменного потока в результате эрозии катода электриче-

g

ской дугой. Приводятся способы инициирования дуги на катоде и технические возможности по локализации и стабилизации катодных пятен в рабочей зоне поверхности катода. Рассмотрены условия транспортировки и ускорения плазмы внутри вакуумного объёма и её состав. Подробно освещаются процессы взаимодействия поверхности деталей с плазмой. Наконец, представлен ряд установок для вакуум но-дугового напыления, выпущенных и выпускаемых отечественной промышленностью, приведены их технические характеристики.

Приведён краткий обзор ряда работ Абрамова И.С., Аксёнова И.И., Андреева А.А., Барвинока В.А., Блинова В.Н., Верещаки А.С., Григорьева С.Н., Гришина С.Д., Данилина Б.С., Дороднова A.M., Кузнецова В.Г., Лисенкова А.А., Лунева В.М., Мазуркевича A.M., Месяца Г.А, Морозова А.И., Мрочека Ж.А., Мубояджана СА., Падалки В.Г, Саблева Л.П., Семенова А.П., Хороших В.М., Эйзнера БА, Ягодкина Ю.Д. и многих др., отражающих современное состояние вопросов плазменной обработки металлических деталей. На основе приведённых литературных данных можно сделать вывод: существующее стандартное оборудование не всегда отвечает задачам равномерной обработки плазмой вакуумно-дугового разряда крупногабаритных деталей сложной геометрической формы, например, лопаток ГТУ.

Вторая глава посвящена рассмотрению физико-технических процессов формирования и транспортировки потока металлической плазмы - основного инструмента процесса плазменной обработки материалов и изучению некоторых закономерностей ее взаимодействия с обрабатываемыми поверхностями с целью создания новых и совершенствования существующих технологических процессов обработки и оборудования.

Экспериментально, путем исследования шлифов проанализирован процесс обтекания плазменным потоком препятствия в виде цилиндра. Показано, что при таком взаимодействии на цилиндр наносится покрытие не только на половину поверхности, обращенную к плазменному потоку, но и на часть противоположной поверхности, ограниченной углом а (рис. 1.).

Полученные результаты явились основанием для совершенствования зондовой диагностики плазменных потоков, в первую очередь скорости потока, с помощью одиночного цилиндрического зонда. Если учесть, что ионный ток насыщения на зонд складывается из двух составляющих - тока, обу-

Рис. 1. Обтекание плазменным потоком цилиндрического препятствия

словленного скоростью плазменного потока Упл, и бомовским током, определяемым ионно-звуковой скоростью У|„ с учетом эффективной приемной поверхности зонда для ионов (рис. 1.), полученное выражение для определения скорости потока плазмы примет вид:

_ 1Ю - 0,6епе У^Р^ (0.5 +1/ гап^У;, / У„л)

*ПЛ Т '

епе03Ь3

(1)

где, - ток насыщения ионов на зонд; е - элементарный заряд; - концентрация электронов; - диаметр зонда; - длина зонда.

Дополнительно учтенная эффективная приемная поверхность зонда для ионов позволяет повысить точность измерения скорости потока плазмы для реального соотношения У|5/Упл = 1/4 приблизительно на 4% (для плазмы титана).

Благоприятные с точки зрения уменьшения микрокапельной фракции продуктов эрозии катода условия его работы при снижении температуры по мере уменьшения толщины могут отрицательно сказаться на свойствах покрытий. Изменение количества и размера микрокапель в слоях по мере наращивания толщины покрытия может привести к различному фазовому составу покрытия по толщине и к внутренним напряжениям, ухудшающим адгезию покрытия. Поэтому в ряде случаев (особенно при длительных процессах обработки поверхности) целесообразно в процессе нанесения покрытий поддерживать температуру катода на заданном уровне. Одним из способов поддержания температуры катода на заданном уровне является изменение тока дугового разряда во времени в процессе нанесения покрытий. Делая допущение, что вся мощность, подводимая к катоду из разряда, отводится в систему охлаждения, получена зависимость тока дугового разряда I от времени ^ позволяющая поддерживать температуру рабочей поверхности катода на заданном уровне:

где - начальная длина катода; р - плотность материала катода; - коэффициент электропереноса; S - площадь рабочего торца цилиндрического катода; 10 - начальное значение тока дугового разряда (при t=0).

Разработан еще один способ (механический) поддержания температуры катода на заданном уровне, связанный с изменением геометрии катода. Около торца цилиндрического катода, примыкающего к системе охлаждения, делается проточка в виде канавки, ухудшающая теплоотвод с рабочей поверхности. Получено выражение для расчета диаметра канавки на катоде от времени t для поддержания температуры рабочей поверхности катода на заданном уровне по мере его эрозии:

где Di - диаметр катода; Цо - начальная длина катода; l/t0 = Jll/pSjLjto.

В условиях ускоренного плазменного потока, ограниченных размеров вакуумной камеры, неравномерного по плотности потока наносимого материала, что характерно для вакуумно-дуговой технологии, вопрос о равномерности нанесения покрытий является одним из важнейших.

Для равномерного нанесения покрытий на поверхность изделия необходимо концентрацию ионов в плазме на границе со всей поверхностью поддерживать постоянной. Такое условие может быть выполнено за счет сжатия плазменного потока при его движении вдоль поверхности, компенсируя уход ионов на поверхность сжатием плазмы. На практике эффект сжатия или фокусировки плазменных потоков, сформированных вакуумно-дуговыми испарителями, обеспечивается магнитным полем с использованием принципов плазмооптики при относительно небольших напряженностях (до 100 Э).

Для осесимметричных изделий (например, конус) сжатие плазменного потока предложено осуществлять магнитным плазмоводом, охватывающим их снаружи, и изображенным на рис. 2. пунктирными линиями.

Расстояние от боковой поверхности конуса до плазмовода при Z=0 обозначим через h0, а на расстоянии Z - через h. Плазменный поток, по -

(3)

Рис. 2. Конусообразная деталь внутри магнитного плазмовода

падая в промежуток между конусом и плазмоводом, по мере движения вдоль поверхности начинает сжиматься. Разработана математическая модель и получено аналитическое выражение (4) для расчета формы плазмовода с учетом того, что концентрация ионов на границе потока плазмы с поверхностью вдоль оси Ъ остается постоянной.

cosa

h = Jh, + 2HMg«+(H_z)2Jg^_ Y^.R(4)

cosa 2V„

соб а

cosa

где а - половина угла вершины конуса; Н - высота конуса; Я - радиус основания конуса.

Предложенная модель и полученные выражения для различных деталей подтверждены результатами экспериментальных исследований.

В третьей главе проанализированы современные требования, предъявляемые к защитным покрытиям на лопатках ГТУ, способным надёжно работать в условиях высокотемпературной газовой сульфидно-оксидно-хлоридной коррозии и рассмотрены методики аттестации вакуум но-дуговых покрытий.

Термозащитные покрытия - многослойные покрытия, состоящие из одного или нескольких металлических слоёв и внешнего керамического слоя. Керамический слой на основе диоксида циркония должен иметь максимально возможный термический коэффициент линейного расширения, низкую газопроницаемость, высокую коррозионная стойкость в серосодержащих газовых потоках, повышенную вязкость разрушения, низкую теплопроводность.

С целью предотвращения окисления жаропрочного сплава перед осаждением керамического слоя на защищаемое изделие наносят покрытие (подслой) МеСгАТУ. Этот подслой толщиной от 30 мкм и более, помимо высокой жаростойкости, должен обладать достаточной пластичностью для компенсации напряжений, возникающих между керамическим слоем и основным ме-

таллом. В качестве основы покрытий (Me), используют железо, кобальт, никель и их сочетания.

Исследования структуры, фазового и химического состава покрытий, коррозионные испытания, длительной, термоусталостной и усталостной прочности, износостойкости проводились в соответствии с отраслевыми методиками, используемыми для покрытий на лопатках турбин. Дополнительно для оценки шероховатости поверхности использовалась методика, разработанная в Санкт-Петербургском институте машиностроения. Для изучения процессов дефектообразования при изнашивании покрытий TiN был использован метод т^Ш регистрации сигналов акустической эмиссии.

Четвёртая глава посвящена разработке оборудования, на котором реализованы технологические процессы поверхностной обработки (очистка поверхности, удаление поверхностного слоя, нанесение защитных покрытий различного назначения) крупногабаритных изделий сложной геометрической формы плазмой вакуумно-дугового разряда, обработка которых в соответствии с техническими требованиями не могла быть реализована на существующих на тот период вакуумно-дуговых установках.

В соответствии с целями и задачами диссертационной работы для повышения производительности и качества обработки разработка нового оборудования осуществлялась по следующим направлениям:

1. Создание специализированной установки, содержащей несколько ва-куумно-дуговых испарителей, оптимизация расположения которых на вакуумной камере и комбинирование их работой, позволит решать технологические задачи обработки поверхности для широкой номенклатуры изделий с применением разнообразных материалов (рис. З.а);

2. Разработка вакуумно-дуговых испарителей протяженной конструкции с управляемой диаграммой направленности плазменного потока, управление которой осуществляется в соответствии с формой и размерами деталей для равномерной обработки поверхности (рис. З.б, З.в);

3. Разработка систем транспортировки плазменного потока, позволяющих доставлять его на выбранные участки поверхности деталей, либо использовать его для равномерной обработки всей поверхности;

4. Разработка комбинированных методов обработки с наложением различных физических воздействий, способствующих повышению качества поверхностных слоев.

а) б) в)

Рис. 3. Камеры вакуумно-дуговых установок: а) с испарителями торцевого типа и турбинными лопатками; б) с испарителем протяженной конструкции и турбинной лопаткой; в) с испари гелем протяженной конструкции и дополнительным анодом

Для нанесения многослойных покрытий на крупногабаритные лопатки (высотой до 800 мм) стационарных энергетических турбин разработана и запатентована высокопроизводительная вакуумно-дуговая установка "Дуга-90". На вакуумной камере размером (БхЫ) 1000 х 1150 мм-мм в два яруса установлено 8 торцевых вакуумно-дуговых испарителей. Вакуумная камера снабжена планетарным механизмом, позволяющим размещать изделия в два ряда по высоте. Существенным достоинством установки является наличие щелевых ионных газовых источников, формирующих равномерный ленточный ионный поток практически по всей высоте камеры, устройства для измерения скорости нанесения покрытий и инфракрасных пирометров для контроля температуры изделий. Установка разработана для использования в опытно-промышленном производстве на промышленном предприятии для нанесения металлокерамических покрытий системы

на рабочие лопатки турбин ГТ-100 и ГТЭ-150. Для производственных целей разработана (впервые) технологическая инструкция по нанесению вакуумно-дуговых покрытий указанных выше составов (номер государственной регистрации № 577790.25071.00001).

Формируемые покрытия СЬСгДГУ толщиной около 100 мкм и керамические покрытия толщиной около 50 мкм имеют однородную структуру (рис. 4.) по всей толщине, незначительное содержание микродефектов и

характеризуются высокой адгезией к основе даже без термической обработки. Фазовый состав покрытия СоСгАУ определяется режимом термической обработки после его нанесения.

Рис. 4 Микроструктура вакуумно-дуговых покрытий, а) однослойное покрытие, б) двухслойное покрытие

Показано, что скорость роста покрытия и его элементный состав зависят от скорости генерации плазмы материала покрытия и энергии ионов, осаждающихся на поверхности.

Наличие режима ионной очистки позволяет использовать вакуумно-дуговую технологию не только для целей нанесения покрытий, но и для съема старых покрытий. Проведены измерения скоростей распыления материалов покрытий (табл ) состава СоСгАУ, МСг^Ш, сплава ЭИ-893 плазмой вакуумной дуги, сформированной с катода различных материалов (П, 10Х18Н9Т, СОСГАТУ)

Таблица

Скорость распыления покрытий (мкм/мин) плазмой катодных материалов

Показано, что процесс распыления поверхностного слоя плазменным потоком не всегда эффективно, как с точки зрения скорости распыления, так и с точки зрения возможности обеспечения максимальных эксплуатационных

свойств, осуществлять потоком того же состава, что и состав формируемого покрытия. Из таблицы видно, что для указанных материалов использование титанового катода позволяет обеспечить наибольшую скорость распыления. Использование плазмы титана для распыления поверхностного слоя особенно целесообразно, если в качестве антидиффузионного барьерного слоя используется нитрид титана.

Проведенная оптимизация формирования покрытий СоСгЛ1У позволила разработать технологический процесс вакуумно-дугового нанесения корро-зионностойких покрытий на крупногабаритные лопатки энергетических газовых турбин, отличающийся высокими показателями ресурсо- и материалос-бережения, экологической чистотой и низкой себестоимостью покрытий.

Относительно невысокая температура лопаток в процессе нанесения покрытий при высокой их адгезии позволили для некоторых типов лопаток отказаться от дорогостоящих видов термической обработки (диффузионный отжиг и восстановительная термическая обработка), являющихся обязательными операциями при электроннолучевых и газотермических методах нанесения покрытий. Это подтверждено аттестационными испытаниями, выполненными ОАО НПО ЦКТИ и АО ЛМЗ, а также эксплуатационными испытаниями партии лопаток с вакуумно-дуговыми покрытиями в промышленных условиях на ГРЭС №3 Мосэнерго и Ивановской ГРЭС. Кроме того, данный метод в отличие от известных позволяет значительно расширить номенклатуру используемых материалов покрытий.

Моделирование и испытание отдельных элементов установки "Дуга-90" осуществлялось на промышленной установке ВУ-2МБС. Штатные испарители были заменены на торцевые холловские плазменные ускорители с возможностью изменения угла их наклона на камере и был дополнительно установлен еще один ускоритель плазмы. Кроме того, в центре вакуумной камеры имелась возможность устанавливать протяженный вакуумно-дуговой испаритель. Такая модернизация установки значительно расширила ее возможности по обработке плазмой вакуумно-дугового разряда крупногабаритных изделий.

Впервые на данной установке была решена проблема нанесения вакуум-но-дуговым методом на крупногабаритные сетки мощных генераторных ламп (рис. 5.) одного из наиболее современного и эффективного антиэмиссионного покрытия системы ZгC+Pt.

а) б) в)

Рис. 5. Мощная генераторная лампа ГУ-104А и элементы ее конструкции: а) фотография лампы; б) первая и вторая сетки лампы; в) катодно-сеточный узел в сборе

Уровень выходной мощности ламп, выпускаемых отечественной промышленностью, составляет от единиц киловатт до 2,5 мегаватт в непрерывном режиме и до 5 мегаватт в импульсном. Диапазон анодных напряжений лежит в пределах от единиц до сотен киловольт, в зависимости от типа ламп и характера применения.

С учетом требуемых параметров покрытий для сеток генераторных ламп до последнего времени наибольшее распространение имели следующие методы их нанесения: катафорезный, пульверизационный, электроискровой, газотермический в динамическом вакууме. Однако эти методы не отвечают высоким требованиям современного производства электровакуумных приборов.

Синтезируемый с использованием разработанной технологии антиэмиссионный материал ZгC+Pt обладает минимальной эмиссионной способностью (рис.6.) по сравнению с аналогичными материалами, полученными другими технологиями, или более простыми материалами на основе ТС или Zг.

мкА/см' 30

20 10

1

2

3

Рис. 6. Зависимость термотока экранной сетки лампы ГУ-104А от мощности рас-сеения: 1 - вакуумно-дуго-вое Zг покрытие; 2 - плазменное ZгC+Pt покрытие; 3 - вакуумно-дуговое ZгC+ Pt покрытие

4 Р82,Вт/см2

Проведенная оптимизация технологического процесса нанесения карбида циркония, титана и циркония на сетки различных генераторных ламп позволила выбрать режимы ионной очистки и параметры самого процесса нанесения. Покрытия наносились без традиционной химической подготовки сеток, и из технологического процесса был исключен процесс термической обработки после нанесения покрытия. На основании полученных результатов для серийного производства мощных генераторных ламп была разработана технология нанесения антиэмиссионных вакуумно-дуговых покрытий, внедренная в научно-производственном объединении "Светлана", при изготовлении таких ламп, как ГУ-35Б, ГУ-88А, ГУ-94А, ГУ-104А и других. Внедрение разработанной технологии позволило в несколько раз увеличить срок службы генераторных ламп. Кроме того, результаты оптимизации экспериментальной установки послужили основанием для разработки в объединении "Светлана" специализированной производственной установки по нанесению антиэмиссионных вакуумно-дуговых покрытий.

Дальнейшее повышение производительности и качества обработки поверхностей крупногабаритных деталей сложной геометрической формы может быть связано с разработкой технологий и оборудования на основе ваку-умно-дуговых испарителей протяженной конструкции.

Проведены исследования по управлению движением катодных пятен вакуумной дуги по боковой поверхности протяженного цилиндрического катода вакуумно-дугового испарителя, работающего в непрерывном режиме горения дугового разряда. Полученные результаты использованы при создании протяженных испарителей (рис. З.б, З.в) с управляемой зоной эрозии материала катода, как по месту положения ее на катоде, так и по ее длине. На испаритель с повышенной равномерностью эрозии материала по всей длине катода, формирующий равномерный по сечению плазменный поток, получен патент на изобретение. Эффективность данного испарителя подтверждена при использовании его для равномерного нанесения антиэмиссионных покрытий на крупногабаритные сетки мощных генераторных ламп.

В ряде случаев эффективность поверхностной обработки плазмой ваку-умно-дугового разряда может быть существенно повышена, даже в ущерб производительности, при использовании систем транспортировки плазменных потоков. Использование магнитных плазмоводов, описанных во второй главе (рис. 2.), для нанесения антисхватывающих покрытий на прессформы

для получения оптической керамики позволило не только сформировать покрытия с высокой адгезией и высокой равномерностью по всей поверхности, но и не ухудшить состояние поверхности с точки зрения ее шероховатости (12 и 14 классы). На поверхность конусообразного восьмигранного в основании пуансона наносили покрытия Мо и W толщиной не более 0,5 мкм. Исследования поверхностных слоев показали, что в покрытиях отсутствовали дефекты в виде микрокапель продуктов эрозии катода. Таким образом, разработанная конструкция является эффективным сепаратором от микрокапель и обеспечивает высокое качество поверхностной обработки, как в режиме очистки поверхности, так и в режиме нанесения покрытия.

Показана эффективность использования технологии вакуумно-дугового нанесения покрытий в комбинированных, совместно с магнитноимпульсной обработкой, процессах формообразования деталей. Экспериментально установлено увеличение на несколько десятков процентов износостойкости покрытий ТЫ на деталях, подвергнутых магнитноимпульсной обработке. Предложено изготовление сложнопрофильных деталей методами пластического деформирования (штамповка, магнитоимпульсная формовка и др.) осуществлять из простых деталей (например, плоских) с уже нанесенным на их поверхность покрытием. При этом не только повышаются эксплуатационные свойства изделий, но и исключается процесс нанесения покрытий на сложнопрофильные поверхности.

ВЫВОДЫ

1. Теоретическими и экспериментальными исследованиями показаны направления повышения производительности и качества обработки поверхности изделий плазмой вакуумно-дугового разряда, связанные с разработкой технологий на основе многоиспарительных установок, с применением испарителей протяженной конструкции с управляемой диаграммой направленности плазменного потока, с использованием систем транспортировки плазменного потока, на основе комбинированных технологий.

2. Разработана для промышленного использования специализированная высокоэффективная установка вакуумно-дугового нанесения многослойных покрытий на крупногабаритные лопатки стационарных энергетических газовых турбин. На основе изучения процессов испарения наносимого материала, транспортировки плазменного потока и его взаимодействия с обрабатывав-

мой поверхностью и с учетом особенностей работы установки разработана технологическая инструкция по нанесению металлокерамических покрытий на лопатки газовой турбины ГТ-100. На установку имеется полный комплект конструкторской документации, принадлежащий Институту проблем машиноведения РАН; установка защищена патентом на изобретение; технологическая инструкция имеет номер государственной регистрации.

3. На основе анализа методов управления движением катодных пятен вакуумной дуги по боковой поверхности протяженного цилиндрического катода разработан и запатентован вакуумно-дуговой испаритель, работающий в непрерывном режиме горения дуги, для равномерной обработки поверхности крупногабаритных изделий.

4. Впервые на основе вакуумно-дугового разряда разработана технология нанесения одного из наиболее современных и высокоэффективных антиэмиссионных покрытий (2гС + Р!) на крупногабаритные и сложной геометрической формы сетки мощных генераторных ламп. Впервые данные покрытия на сетки реальных промышленно выпускаемых ламп были нанесены на экспериментальной установке в ИПМАШ РАН. Результаты экспериментальных исследований и промышленных испытаний данных ламп послужили основанием для широкого промышленного использования данной технологии и для создания специализированных установок на промышленном предприятии, как с применением многоиспарительных систем торцевого типа, так и с применением протяженных испарителей.

5. Разработана математическая модель для расчета магнитных систем транспортировки плазменных потоков, обеспечивающих равномерную обработку поверхности протяженных осесимметричных изделий простой и сложной геометрической формы. Получены аналитические выражения для расчета плазмоводов при обработке внешней поверхности изделий цилиндрической и конусообразной формы. Экспериментально показано, что данные устройства не только обеспечивают высокую равномерность обработки поверхности, но и позволяют избавиться от основного недостатка метода - наличия дефектов на обрабатываемой поверхности в виде микрокапель продуктов эрозии катода.

6. Экспериментально установлено положительное влияние магнитноим-пульсной обработки плоской поверхности с нанесенным покрытием "ПК на увеличение его износостойкости. Полученные результаты рекомендуются

для использования при разработке комбинированной технологии формообразования: формовка деталей сложной формы из простой с предварительно нанесенным на ее поверхность покрытием вакуумно-дуговым методом.

7. Для определения скорости потока металлической плазмы - одного из основных факторов, определяющих эффективность обработки поверхности изделий, усовершенствована математическая модель и получено более точное математическое выражение, основанное на методике измерения параметров плазмы с помощью одиночного цилиндрического электростатического зонда.

8. Для упрощенной физической модели нагрева катода вакуумно-дугового испарителя получено аналитическое выражение, определяющее зависимость тока дугового разряда от времени для поддержания температуры катода на заданном уровне. Формирование покрытий при длительной работе испарителя и при условии поддержания температуры катода на заданном уровне способствует их однородности по всей толщине и, как следствие, повышению эксплуатационных свойств покрытий.

9. Разработаны режимы термической обработки сплавов СоСгАТУ, позволяющие за счёт ступенчатого или термоциклического отжига повысить пластичность и технологичность при обработке резанием катодов для ваку-умно-дуговых установок из этого материала.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Кузнецов В.Г., Окишев В.Г., Рыбников СИ. и др. Исследование свойств карбида циркония, полученного методом вакуумно-дугового нанесения// Генераторы низкотемпературной плазмы: Сб. научн. тр./ Наука. - Новосибирск. -1989.- Т. 2.- С. 367-368.

2. Кузнецов В.Г., Рыбников СИ., Барченко В.Т. и др. Имплантаци-онно-напылительная установка// Современное электротермическое оборудование для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента: Сб. на-учн. тр./ Информэлектро. - Москва, 1990, С. 97-98.

3. Кузнецов В.Г., Рыбников СИ., Федоров В.И. О равномерности нанесения покрытий с помощью вакуумно-дуговых испарителей // Известия ЛЭТИ: Сб. научн. тр.- Л., 1990,- Вып. 419.- С. 39-44.

4. Кузнецов В.Г., Рыбников СИ., Буров И.В. и др. Особенности технологии вакуумно-дугового нанесения многокомпонентных покрытий//

Поверхностный слой, точность и эксплуатационные свойства деталей машин: Сб. научн. тр./ Изд. МАИ.- Москва, 1991.-С. 5-6.

5. Кузнецов В.Г., Рыбников СИ., Буров И.В. и др. Свойства покрытий, полученных технологией вакуумно-дугового нанесения из многокомпонентных сплавов// Поверхностный слой, точность и эксплуатационные свойства деталей машин: Сб. научн. тр./ Изд. МАИ.- Москва, 1991.-С. 4.

6. Кузнецов В.Г., Лысенко Е.В., Рыбников СИ. и др. Получение плазменных антиэмиссионных покрытий на сетках мощных генераторных ламп//Доклады международного семинара "Газотермическое напыление в промышленности-93".-С-Пб.-1993 .-С. 146-147.

7. Валуев В.П., Кузнецов В.Г., Рыбников СИ. и др. Вакуумно-дуговая технология восстановления лопаток стационарных энергетических газовых турбин с выработавшим ресурс покрытием. - Современное энергомашиностроение. - СПб: АО ЛМЗ, ПИМАШ, 1997.-С 84-86.

8. Кузнецов В.Г., Валуев В.П., Рыбников СИ. Управление потоками металлической плазмы при формировании покрытий. Труды 5-й Международной конференции "Пленки и покрытия-98", СПб, 1998.-С 226-228.

9. Кузнецов В.Г., Валуев В.П., Рыбников СИ. и др. Технология ва-куумно-дугового нанесения защитных покрытий на лопатки стационарных энергетических газовых турбин. - Труды 5-й Международной конференции "Пленки и покрытия-98", СПб, 1998.-С. 414-417.

10. Валуев В.П., Кузнецов В.Г., Рыбников СИ. Исследование состава и структуры катодов и плазменных покрытий из сплавов 0эСгА1У.- Труды 5-й Международной конференции "Пленки и покрытия-98", СПб, 1998.-С 472-473.

11. Валуев В.П., Буров И.В., Рыбников СИ. и др. Восстановление защитного покрытия на лопатках газовых турбин// Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надёжности и долговечности изделий. - Запорожье: ЭГТУ, 1998.-С 93-94.

12. Патент на изобретение № 2155242 РФ, МКИ С23С14/16. Устройство для нанесения покрытий в вакууме / Кузнецов В.Г., Булатов В.П., Рыбников С.И.-№ 98100837/02. Опубл. 27.08.2000. Бюл. № 24

13. Булатов В.П., Козырев Ю.П., Рыбников СИ. и др. Влияние магнитно-импульсной обработки на триботехнические свойства плазменного покрытия из нитрида титана. - Трение и износ. 2000, т. 21, №6.-С 640-643.

14. Булатов В.П., Козырев Ю.П., Рыбников СИ. и др. Исследование влияния поверхностного деформирования на механизм износа покрытия из нитрида титана. - Трение, износ, смазка. 2000, т. 2, №1 .-С.6.

15. Кузнецов В.Г., Лисенков А.А., Рыбников СИ. и др. Нанесение покрытий на большие поверхности вакуумно-дуговым методом. Труды 6-й Международной конференции "Пленки и покрытия-2001", Санкт-Петербург, 2001.-С. 145-150.

16. Патент на изобретение № 2207399, С23С14/35, Н05Н1/50. Вакуумное дуговое устройство / И.В. Буров, В.Г. Кузнецов, А.А. Лисенков, СИ. Рыбников Бюллетень № 18 от 27.06.2003. Заявка № 2001122532/02 от 07.08.2001.

17. Валуев А.В., Валуев В.П., Рыбников СИ. и др. Рентгенострук-турный и фазовый анализ продуктов высокотемпературной коррозии никелевых сплавов с покрытием CoCrAlY. - Сб. научн. трудов. Современное энергомашиностроение. Выпуск 5. СПб: ПИМАШ, 2003.-С 37-40.

18. Рыбников СИ., Кузнецов В.Г., Валуев В.П. Структура и свойства кобальтового сплава для нанесения плазменных защитных покрытий. Сб. тез. докл. второй Всероссийской научно-технической конференции «Физические свойства металлов и сплавов», Екатеринбург, ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2003.-С 122-123.

19. Валуев В.П., Рыбников СИ, Кузнецов В.Г. Нанесение вакуумно-дуговых покрытий на крупногабаритные изделия и изделия сложной формы. - Инструмент и технологии. 2004, № 17-18.-С 33-39.

Подписано в печать 23.11.04. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ 130.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

Р2 66 0 *

Оглавление.

Введение.

1. Теоретические и технологические особенности обработки поверхности материалов плазмой вакуумно-дугового разряда.

1.1. Перспективы применения вакуумных ионно-плазменных технологий модифицирования поверхностей материалов в машиностроении.

1.2. Физико-технические процессы в плазме, определяющие параметры технологического оборудования.

1.3. Формирование поверхностных слоев ускоренными потоками металлической плазмы.

1.4. Анализ современного оборудования для вакуумно-дугового нанесения покрытий.

1.5. Цели и задачи.

2. Формирование и транспортировка потоков металлической плазмы.

2.1. Совершенствование зондовой диагностики плазменных потоков.

2.2. Расчёт теплового режима катода вакуумно-дугового испарителя материалов.

2.3. Разработка систем транспортировки потоков плазмы наносимого материала на крупногабаритные изделия и детали сложной формы.

2.4. Результаты и выводы по главе.

3. Факторы, определяющие работоспособность защитных покрытий, и методики аттестации покрытий.

3.1. Требования, предъявляемые к покрытиям.

3.2. Методика исследования структуры, фазового и химического состава покрытий.

3.3. Методика коррозионных испытаний покрытий.

3.4. Методика испытаний на термоусталость.

3.5. Методика определения шероховатости поверхности покрытия.

3.6. Использование метода акустической эмиссии для исследования свойств покрытий.

3.7. Результаты и выводы по главе.

4. Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии, оборудование и исследование свойств поверхности материалов.

4.1. Специализированная вакуумно-дуговая установка и технология нанесения защитных покрытий на лопатки газовых турбин.

4.2. Металлографический анализ структуры и термическая обработка литого кобальтового сплава для изготовления катодов ионно-плазменных установок.

4.3. Химические транспортные реакции при высокотемпературной коррозии лопаток газовых турбин.

4.4. Коррозионная стойкость покрытий системы CoCrAlY.

4.5. Термоциклическая прочность покрытий.

4.6. Структура и свойства покрытий.

4.7. Испаритель протяженной конструкции и его применение.

4.8. Технологическое применение систем транспортировки плазменных потоков.

4.9. Комбинированные технологии формообразования с применением защитных покрытий.

4.10. Результаты и выводы по главе.

Во многих случаях эксплуатационные свойства деталей определяются состоянием их поверхностного слоя. Это объясняется тем, что поверхностный слой детали при ее эксплуатации подвергается наиболее сильно механическому, тепловому, химическому и другим воздействиям. Поэтому одним из наиболее эффективных способов повышения ресурса и надежности работы деталей является ионно-плазменное модифицирование их поверхности.

В последние годы интерес к технологиям обработки поверхности с целью повышения служебных свойств деталей и ресурса машин сильно возрос, особенно после того, как стало ясно, что, целенаправленно изменяя параметры технологических процессов, можно в нужном направлении изменять свойства поверхности и детали в целом. Обработка поверхности с нанесением покрытий позволяет проводить прецизионную размерную обработку поверхности, существенно повышать механическую прочность деталей, улучшать их антикоррозионные свойства и сопротивление износу, изменять коэффициенты трения, повышать теплозащитность деталей. При всех основных способах нагружения поверхностный слой деталей оказывается более нагруженным, чем сердцевина. Поверхностный слой в некоторой части детали может оказаться в самых неблагоприятных условиях (с точки зрения напряженности), поскольку рабочие напряжения складываются с технологическими остаточными микронапряжениями. Это приводит к принципиальным изменениям напряженности в поверхностном слое: резко~ возрастают результирующие напряжения, действующие в процессе эксплуатации, полностью меняется эпюра распределения напряжений по сечению детали. Таким образом, с позиции прочности детали важно, какая будет применена ее технологическая обработка, обусловливающая напряженное состояние материала поверхностного слоя.

Большой научный и практический интерес представляет разработка технологических процессов, основанных на формировании пленочных структур из плазмы наносимого материала, позволяющих наиболее эффективно управлять состоянием поверхностного слоя твердого тела. Процессы взаимодействия плазменных потоков с поверхностью твердого тела, механизмы изменения свойств поверхности под воздействием данных потоков, механизмы разрушения модифицированного поверхностного слоя в различных условиях эксплуатации, процессы создания новых перспективных материалов, в том числе и композиционных, являются на сегодняшний день недостаточно изученными и приоритетными направлениями поверхностной обработки материалов.

Одним из наиболее эффективных генераторов плазменных потоков наносимого материала является вакуумно-дуговой разряд, формирующийся в парах эродируемого материала катодным пятном вакуумной дуги. Технологические процессы модифицирования поверхности ускоренными потоками металлической плазмы на основе вакуумно-дугового разряда начали активно развиваться примерно с начала 70-х годов в Советском Союзе, а затем во многих странах мира. Однако и на сегодняшний день остается много неисследованных проблем. Высокие скорости плазменных потоков обусловливают особенности взаимодействия их с обрабатываемыми поверхностями, особенно сложных геометрических форм и больших размеров. Подбор технологических режимов модифицирования поверхности и внедрение в практику производства деталей упрочняющих технологий осуществляется в настоящее время в основном длительными экспериментальными исследованиями. Дальнейшее развитие метода модифицирования поверхностей потоками металлической плазмы, расширение номенклатуры обрабатываемых деталей сдерживается и отсутствием соответствующего оборудования.

Традиционные материалы покрытий, которые используются для защиты различных деталей, исчерпывают свои возможности с точки зрения обеспечения возрастающих требований к эксплуатационным свойствам. Поэтому активно ведется поиск новых материалов покрытий и новых интегрированных технологий, сочетающих различные процессы и методы и позволяющих получать поверхности, уникальные по геометрическому облику, композиции веществ, морфологии и свойствам. Однако развитие интегрированных технологий также сдерживается отсутствием соответствующего оборудования.

Состояние поверхностного слоя, а, следовательно, эксплуатационные свойства деталей определяются всеми стадиями технологического процесса -испарением материала, его транспортировкой и осаждением на поверхности.

Комплексное исследование условий формирования покрытий и изучение поверхностного слоя с учетом условий эксплуатации является прогрессивной тенденцией в повышении качества конструкционных материалов, в решении проблемы достижения высокой их конструктивной прочности и совместимости с окружающей средой. Анализ закономерностей поведения поверхностного слоя твердого тела, как в процессе ионно-плазменной обработки, так и в процессе эксплуатации с целью изучения физической природы взаимосвязи структуры, состава и строения с физико-механическими и химическими свойствами материалов и разработка научных основ управления этими свойствами является актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Целью данной работы является создание оборудования и технологических основ направленного улучшения свойств поверхностных слоев твердых тел, обработанных потоками металлической плазмы в вакууме для повышения работоспособности и срока службы крупногабаритных деталей сложной геометрической формы.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

- Создание технологического оборудования для поверхностной обработки крупногабаритных деталей сложной геометрической формы потоками металлической плазмы в вакууме.

- Разработка методов управления и систем транспортировки плазмонано-симого материала для равномерной обработки поверхности.

- Создание вакуумно-дуговых испарителей протяжённой конструкции с управляемой диаграммой направленности плазменного потока.

- Совершенствование зондовой диагностики основных параметров плазменных потоков, влияющих на свойства обрабатываемых поверхностей.

- Исследование теплового режима катода плазменного источника испаряемого материала.

- Разработка новых технологических процессов нанесения покрытий на созданном оборудовании для изделий сложной геометрической формы и исследование свойств покрытий.

- Экспериментальное исследование поверхностных свойств изделий, модифицированных процессом комбинированной обработки - плазмой вакуумно-дугового разряда с последующей магнитно-импульсной обработкой.

- Реализация предложенных разработок в промышленности.

Научная новизна:

-Исследована кинетика формирования вакуумно-дуговых коррозионно-стойких покрытий на лопатки стационарных энергетических газовых турбин с учётом процессов испарения наносимого материала, транспортировки плазменного потока и его взаимодействия с обрабатываемой поверхностью.

- Для упрощенной физической модели нагрева катода вакуумно-дугового испарителя получено аналитическое выражение, определяющее зависимость тока дугового разряда от времени для поддержания температуры катода на заданном уровне.

-Разработаны режимы термической обработки сплавов CoCrAlY, позволяющие за счёт ступенчатого или термоциклического отжига повысить пластичность и технологичность при обработке резанием катодов для вакуумно-дуговых установок из этого материала.

- Исследованы механизмы управления направленным движением катодных пятен вакуумной дуги по протяженной поверхности и созданы источники плазменных потоков с управляемой диаграммой направленности и с повышенной равномерностью испарения материала с боковой поверхности цилиндрического катода.

- Предложена математическая модель и разработаны принципы транспортировки потоков металлической плазмы для формирования равномерного покрытия по толщине с прогнозируемой шероховатостью поверхностного слоя.

- Усовершенствована математическая модель и получено аналитическое выражение, позволяющие повысить точность измерений параметров потока металлической плазмы с помощью одиночного электростатического зонда.

- Установлено положительное влияние магнитно-импульсной обработки на адгезионные свойства TiN покрытия, способствующее уменьшению на десятки процентов износа деталей с таким покрытием.

Практическая ценность:

Разработаны новые технологические процессы, элементы оборудования и технологические установки, впервые реализованные в промышленности при формообразовании новых деталей.

Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным совпадением результатов расчётов и экспериментов; положительным эффектом внедрения разработанных устройств и технологий в опытно - промышленных условиях и серийном производстве.

Реализация в промышленности. Разработанные на уровне патентов устройства для обработки деталей использованы при создании технологического оборудования. Впервые технология вакуумно-дугового нанесения коррозион-ностойких покрытий реализовано применительно к лопаткам стационарных газовых турбин (ГТ-100); опытная партия лопаток установлена в реальных турбинах для опытно-промышленной эксплуатации. Результаты диссертационной работы впервые использованы в серийном производстве мощных генераторных ламп объединения «Светлана» и применительно к другим изделиям на предприятиях Санкт-Петербурга.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научнотехнических конференциях и семинарах: «Генераторы низкотемпературной плазмы» в Новосибирске в 1989 г., «Современное электротермическое оборудование для поверхностного упрочнения деталей машин и инструмента» в Москве в 1990 г., «Поверхностный слой, точность и эксплуатационные свойства деталей машин» в Москве в 1991 г., «Газотермическое напыление в промышленности-93» в Санкт-Петербурге в 1993 г., «Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надёжности и долговечности изделий» в Запорожье в 1998 г., «Пленки и покрытия-98» в Санкт-Петербурге в 1998 г. и «Пленки и покрытия-2001» в Санкт-Петербурге в 2001 г., «Физические свойства металлов и сплавов» в Екатеринбурге в 2003 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 150 страницах машинописного текста, содержит 30 рисунков, 12 таблиц, список литературы, включающий 131 наименование и приложения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Теоретическими и экспериментальными исследованиями показаны направления повышения производительности и качества обработки поверхности изделий плазмой вакуумно-дугового разряда, связанные с разработкой технологий на основе многоиспарительных установок, с применением испарителей протяженной конструкции с управляемой диаграммой направленности плазменного потока, с использованием систем транспортировки плазменного потока, на основе комбинированных технологий.

2. Разработана для промышленного использования специализированная высокоэффективная установка вакуумно-дугового нанесения многослойных покрытий на крупногабаритные лопатки стационарных энергетических газовых турбин. На основе изучения процессов испарения наносимого материала, транспортировки плазменного потока и его взаимодействия с обрабатываемой поверхностью и с учетом особенностей работы установки разработана технологическая инструкция по нанесению металлокерамических покрытий на лопатки газовой турбины ГТ-100. На установку имеется полный комплект конструкторской документации, принадлежащий Институту проблем машиноведения РАН; установка защищена патентом на изобретение; технологическая инструкция имеет номер государственной регистрации.

3. На основе анализа методов управления движением катодных пятен вакуумной дуги по боковой поверхности протяженного цилиндрического катода разработан и запатентован вакуумно-дуговой испаритель, работающий в непрерывном режиме горения дуги, для равномерной обработки поверхности крупногабаритных изделий.

4. Впервые на основе вакуумно-дугового разряда разработана технология нанесения одного из наиболее современных и высокоэффективных антиэмиссионных покрытий (ZrC + Pt) на крупногабаритные и сложной геометрической формы сетки мощных генераторных ламп. Впервые данные покрытия на сетки реальных промышленно выпускаемых ламп были нанесены на экспериментальной установке в ИПМАШ РАН. Результаты экспериментальных исследований и промышленных испытаний данных ламп послужили основанием для широкого промышленного использования данной технологии и для создания специализированных установок на промышленном предприятии, как с применением многоиспарительных систем торцевого типа, так и с применением протяженных испарителей.

5. Разработана математическая модель для расчета магнитных систем транспортировки плазменных потоков, обеспечивающих равномерную обработку поверхности протяженных осесимметричных изделий простой и сложной геометрической формы. Получены аналитические выражения для расчета плаз-моводов при обработке внешней поверхности изделий цилиндрической и конусообразной формы. Экспериментально показано, что данные устройства не только обеспечивают высокую равномерность обработки поверхности, но и позволяют избавиться от основного недостатка метода — наличия дефектов на обрабатываемой поверхности в виде микрокапель продуктов эрозии катода.

6. Экспериментально установлено положительное влияние магнитноим-пульсной обработки плоской поверхности с нанесенным покрытием TiN на увеличение его износостойкости. Полученные результаты рекомендуются для использования при разработке комбинированной технологии формообразования: формовка деталей сложной формы из простой с предварительно нанесенным на ее поверхность покрытием вакуумно-дуговым методом.

7. Для определения скорости потока металлической плазмы - одного из основных факторов, определяющих эффективность обработки поверхности изделий, усовершенствована математическая модель и получено более точное математическое выражение, основанное на методике измерения параметров плазмы с помощью одиночного цилиндрического электростатического зонда.

8. Для упрощенной физической модели нагрева катода вакуумно-дугового испарителя получено аналитическое выражение, определяющее зависимость тока дугового разряда от времени для поддержания температуры катода на заданном уровне. Формирование покрытий при длительной работе испарителя и при условии поддержания температуры катода на заданном уровне способствует их однородности по всей толщине и, как следствие, повышению эксплуатационных свойств покрытий.

9. Разработаны режимы термической обработки сплавов CoCrAlY, позволяющие за счёт ступенчатого или термоциклического отжига повысить пластичность и технологичность при обработке резанием катодов для вакуумно-дуговых установок из этого материала;

1. Мрочек Ж.А., Эйзнер Б.А., Марков Г.В. Основы технологии формирования многокомпонентных вакуумных электродуговых покрытий. Минск: Навука итэхшка, 1991.-185с.

2. Физика и применение плазменных ускорителей. Материалы 2-ой ВНТК по плазменным ускорителям / Под редакцией Морозова А.И. -Минск: Наука и техника, 1974. -390с.

3. Гришин С.Д., Лесков Л.В., Козлов Н.П. Плазменные укорители. -М.: Машиностроение, 1983. -231с.

4. Методы плазменной технологии высоких энергий / С.Д. Гришин, A.M. Дородное, С.А. Мубояджян и др. // Плазменные ускорители. -Минск: ИФ АН БССР, 1976. -С.220-221.

5. Greene J.E. Optical spectoscopy for diagnostics and process control during glow charge etching and sputter deposition // J. Vac. Sci. Techno., 1978.-V.15.-N5.-P.1718-1728.

6. Kelly R. On the problem of whether mass or chemical bonding is more important to bombardment-induce compositional charges in alloys and oxides // Surface Sci.-1980.-V.100.-Nl. -P.545-546.

7. Предводителев A.A., Опекунов B.H. Эрозия поверхности материалов под действием ионной бомбардировки // Физ. и хим. обработки материалов. 1977.-№3. -С.44-61.

8. Дороднов A.M., Петросов В.А. О физических принципах и типах вакуумных технологических плазменных устройств // ЖТФ. 1981.-Т.51, №3. -С.504-524.

9. Барабанов Б.Н., Блинов И.Г., Дороднов A.M. Аппаратура плазменной технологии высоких энергий-«холодные системы» для генерации плазмы проводящих твёрдых веществ // Физ. и хим. обработки материалов. 1978.-№1. -С.476-478.

10. Барвинок В.А. Управление напряжённым состоянием и свойства вакуумных покрытий.- М. Машиностроение, 1990. -384с.

11. Богданович В.И. Вакуумные ионно-плазменные методы нанесения износостойких покрытий // В кн.: Прогрессивные процессы сварки и нанесения покрытий: Межвузовский сборник. -Куйбышев: КУАИ, 1987. -С.65-76.

12. Верещака А.С., Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. -М.: Машиностроение, 1986. -390с.

13. Волин Э.М. Ионно-плазменные методы получения износостойких покрытий // Технология лёгких сплавов. 1984.-№10. -С.55-88.

14. Григоров А.И., Дороднов A.M., Киселёв М.Д. Некоторые физические установок Пуск -77 // Технология автомобилестроения -М.: НИИавтопром, 1978. №12. -С.42-48.

15. Дороднов A.M. Технологические плазменные ускорители. // ЖТФ. 1978.-Т.48.- Вып.9. -С. 1858-1870.

16. Нанесение защитных покрытий методом физического осаждения // Materials Engineering. 1984.-Т.99.-№5. -Р.15.

17. Падалко В.Г., Толок В.Т. Методы плазменной технологии высоких энергий // Атомная энергетика. 1978.-Т.44.-Вып.5. -С.476-478.

18. Benning Hoff Hans. Физические методы нанесения твёрдых покрытий // Technische rundschau, 1986.-№78(47). -Р.36-39.

19. Cutting tools as good as gold // Metalworking Production, 1983.-N7. -P.45-47.

20. Rother Bernd. Основные приложения и применение плазменно-дугового напыления // Neue Hutte. 1987.-№32(4). -P. 121-126.

21. Кудинов B.B., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование // Учебник для вузов -М.: Металлургия, 1992. -432с.

22. Фаррэл. Вакуумные дуговые разряды и коммутация цепей // ТИИЭР. 1973.-Т.61.-№8. -С.68-96.

23. Selzer A. Vacuum Interruption- a Review of the Vacuum Arc and Contact Functions // IEEE Trans. Ind. Appl. IA-8. 1972.-N6. -P.707-722.

24. Вакуумные дуги./ Под ред. Лафферти Дж. -М.: Мир, 1982. -432с.

25. Любимов Г.А., Раховский В.И. Катодное пятно вакуумной дуги // УФН 1978.- Вып.4. -С.665-703.

26. Месяц Г.А., Проскуровский В.И. Импульсный электрический разряд в вакууме. -Новосибирск: Наука, 1984. -256с.

27. Раховский В.И. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме. -М.: Наука, 1970. -536с.

28. Фурсей Г.Н., Воронцов-Вельяминов П.Н. Качественная модель инициирования вакуумной дуги //ЖТФ. 1967.-Т.37.-Вып.10. -С. 1871-1885.

29. Сливков И.Н. Электроизоляция и разряд в вакууме. -М.: Атомиздат, 1972.

30. A. Van Oostrum. Surface Effects in Vacuum Breakdawn // In proc. 4th Int. Symp. Dischardes and Electrical Insulation in Vacuum, Waterloo, Ont., Canada.: Sept. 1970. -P. 1-12.

31. Reece M.R. The Vacuum Switch // Proc. Inst. Elec. End. Apr.l963.-V.l 10 -P.793-811.

32. Кимблин C.B. Ионные токи и электродные явления в вакуумной дуге // ТИИЭР. 1971.-Т.59.-№4. -С.121-130.

33. Khalifa М. Properties of Vacuum Arc Switching Ambient // Can. J. Technol. 1956.-V.34. -P.304-315.

34. Клярфельд Б.Н., Неретина H.A., Дружинина H.H. Разрушение металлов катодным пятном дуги в вакууме // ЖТФ. 1969.-Т.39.-Вып.6. -С.1061-1064.

35. Удрис Я.Я. О разрушении материала катодным пятном дуги // Радиотехника и электроника. 1963.-№6. -С.1057-1065.

36. Розанова Н.Б., Козлова М.В. О полёте макрочастиц вещества при электрическом пробое в вакууме // Радиотехника и электроника. 1959. №8. -С. 12671273.

37. К вопросу о влиянии теплофизических параметров материала на эрозию электродов в сильноточном дуговом разряде в вакууме / В.В.Канцель, Т.С.Куракина, В.С.Потокин и др. //ЖТФ. 1968.-Т.38.-Вып.6. -С. 1074-1077.

38. Кесаев И.Г., Пашкова В.В. Электромагнитная фиксация катодного пятна //ЖТФ. 1959.-Т.29.-Вып.З. -С.287-298.

39. Плютто А.А., Рыжков В.М., Капин А.Т. Высокоскоростные потоки плазмы вакуумных дуг//ЖЭТФ. 1964.-Т.47. -С.494.

40. Грановский B.JT. Электрический ток в газе. Установившийся ток. / Под ред. Сена JI.A. и Голанта В.Е. -М.: Наука, 1971. -543с.

41. Кесаев И.Г. Катодные процессы электрической дуги. -М.: Наука, 1968. -246с.

42. Мойжес Б.Я., Немчинский В.А. Эрозия и катодные струи вакуумной дуги // ЖТФ. 1980.- Т.50.- Вып.1. -С.78-86.

43. Влияние капельной фракции на газопоглащающие свойства титанового покрытия, формируемого из плазмы вакуумно-дугового разряда / Н.Э. Ветров,

44. В.Г. Кузнецов, А.А. Лисенков и др. // Вакуумная техника и технология.- 1999.-Т.9, №3.-С.27-30.

45. Синельников К.Д., Руткевич Б.Н. Лекции по физике плазмы. -Харьков: Изд. Харьковского госуниверситета, 1964. -241с.

46. Габович М.Д., Плешивцев Н.В., Семашко Н.Н. Пучки ионов и атомов для управляемого термоядерного синтеза и технологических целей. М.: Энерго-атомиздат, 1986. -248 с.

47. Современная кристаллография. -М.: Наука, 1979. Т.2, Т.З.

48. Технология тонких плёнок: справочник / Под ред. Л. Майселла, Р. Глэн-ка.- Т. 1.-664с.; Т.2.-768с.

49. Готт Ю.В. Взаимодействие частиц с веществом в плазменных исследованиях. -М.: Атомиздат, 1978. -272с.

50. Каминский М. Атомные и ионные столкновения на поверхности металла. -М.: Мир, 1967.-506с.

51. Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. -М.: Высшая школа, 1984. -320с.

52. Валиев К.А., Раков А.В. Физические основы субмикронной литографии в микроэлектронике.- М.: Радио и связь, 1984. -352с.

53. Винйард Дж. Динамика радиационного повреждения.// Успехи физической науки. 1961. Т.74. Вып.З. -С.435-459.

54. Данилин Б.С., Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. -М.: Энергоатомиздат, 1987.- 264с.

55. Данилин Б.С., Киреев В.Ю. Ионное травление микроструктур. -М.: Советское радио, 1979. -232с.

56. Ивановский Г.Ф., Петров В.И. Ионно-плазменная обработка материалов. -М.: Радио и связь, 1986. -232с.

57. Bohdansky I., Roth I., Bay H.L. An analytikal formula and impotant parameters for low-energy ion sputtering // I. Appl. Phys. 1980, V.51, N5. -P.2861-2865; 1981. V.52. N3. -P.1610.

58. Poth I., Bohdansky I., Martinelli A.P. Low-energy light ion sputtering of metals and carbides.// Radiation Effects, 1980. V.48. -P.213-220

59. Аксёнов И.И.,Антуфьев Ю.П., Брень В.Г. Об условиях синтеза нитридов при конденсации плазменных потоков // Физ. и хим. обработки материалов. 1981. №4 -С.43-46.

60. Аксёнов И.И., Брень В.Г., Падалко В.Г. и др. Об условиях протекания химических реакций при конденсации потоков металлической плазмы // ЖТФ. 1978. Т.48.-Вып.6. -С.1164-1169.

61. Бабаева В.Г., Гусева М.Б. Адсорбция паров металла в присутствии ионного облучения //Изв. АН СССР. Сер. Физическая. 1973. Т.37.-№12. -С.2598-2602.

62. Барвинок В.А., Богданович В.И., Митин Б.С. и др. Закономерности формирования покрытий в вакууме // Физика и химия обработки материалов. 1986. №5. -С.92-97.

63. Достанко А.П., Грушецкий С.В., Киселевский Л.И. Плазменная металлизация в вакууме. М.: Наука, 1983. -279с.

64. Распыление твёрдых тел ионной бомбардировкой / Под редакцией Р. Бе-риша. М.: Мир, 1984. -С.484.

65. Плешивцев Н.В. Катодное распыление. М.: Атомиздат, 1968. -343с.

66. Мрочек Ж.А., Эйзнер Б.А., Ивашнёва В.И. и др.Исследование процесса распыления сплава ЭИ437Б ионной бомбардировкой // Электронная обработка материалов. 1990. №1. -С.45-46

67. Эйзнер Б.А., Марков Г.В., Ивашнёва В.И. Взаимодействие атомных частиц с твёрдым телом: Тезисы доклада 9-ой Всесоюзной конференции. М., 1989. Т.1.-С.165.

68. Эйзнер Б.А., Марков Г.В., Ивашнёва В.И. Структура многокомпонентных вакуумных электродуговых покрытий // Физика и химия обработки материалов. 1989. №4.-С.64-66.69. .Плазменные ускорители./ Под редакцией Л.А.Арцимовича.-М.: Машиностроение, 1973. 312с.

69. Дородное Ф.М. Промышленные плазменные установки: Учебное пособие / Изд. МВТУ им. Н.Э.Баумана. -М.: 1976.

70. Блинов В.Н., Падалко В.Г., Толок В.Т. Вакуумные плазменные и ионные методы осаждения износостойких покрытий // Всемирный электротехнический конгресс.- Москва, 21-25 июля 1977, доклад №56.-М.: Оргкомитет ВЭТК, 1977.

71. Каганов И.Л. Ионные приборы.- М.: Энергия, 1972. -528с.

72. Кирюшко В.И. и др. Методика измерения скорости расходящегося плазменного потока // Источники и ускорители плазмы: Харьков: ХАИ, 1983.-№7.

73. Абрамов И.С., Кузнецов В.Г., Лисенков А.А. Определение скорости направленного движения заряженных частиц в плазме // Электронные приборы: Межвуз. сб. науч. тр.- Рязань: РРТИ, 1988. -С.67-70.

74. Абрамов И.С., Вильдгрубе В.Г., Кузнецов В.Г. О производительности процесса нанесения покрытий с помощью вакуумно-дугового разряда // Меж-вуз. сб.: Вакуумная и плазменная электроника. Рязань: РРТИ, 1986. -С. 26-29.

75. Кузнецов В.Г. Тепловой режим катода в вакуумной дуге // Тезисы докл. НТС "Вакуумная техника и технология" СПб: ГТУ, 2003. -С. 26-27.

76. Промышленные установки электродугового нагрева и их параметры / Под ред. JI.E. Никольского.- М.: Энергия, 1971. -272с.

77. Juttner В. Cathode heating by vacuum arcs: a curvey // Beitrage aus der Plasma Physic. 1982. Bd.22, N 5. -S. 453-462.

78. Kuznezov V.G., Lisenkov A.A., Pavlova V.A., Vetrov N.Z. Influence of thermal cathode mode on properties of coatings deposited from metal plasma of vacuum-arc discharge // Plasma Devices and Operations. 2002.-V. 10. -P. 179-186.

79. Тепловые процессы при плавке нерасходуемым электродом / Под ред. JI.E. Никольского.- М.: Энергия, 1972.- 272с.

80. Кузнецов В.Г., Лисенков А.А., Песков О.Г. Вакуумно-дуговое нанесение покрытий на изделия сложной формы Тезисы докл. XXII Всесоюзной конф.: Перспективы развития техники радиовещательного приёма, радиовещания, звукоусиления, акустики. -Л.: 1988. -С.207.

81. Кузнецов В.Г., Рыбников С.И., Фёдоров В.И. О равномерности нанесения покрытий с помощью вакуумно-дуговых испарителей // Известия ЛЭТИ: Сб. научн. тр.- Л.: 1990. Вып. 419. -С.39-44.

82. Маталин А.А. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов. -Л.: Машиностроение. 1970. -320с.

83. Валетов В.А., Васильков Д.В., Воронин А. В. и др. Автоматизированная система непараметрической оценки микрогеометрии поверхности / Меж-вуз.сб.научн.тр. -СПб: СЗПИ, 1995. -С.54-67.

84. Приборы и комплексы контроля качества машин. / Под ред. Галасовой К.П. СПб.: Изд. АО «НПЦ КОНТАКТ», 1995. -18с.

85. Фадин Ю.А., Лексовский A.M., Гинзбург Б.М. и др. Периодичность акустической эмиссии при сухом трении пары сталь латунь // Письма в ЖТФ. 1993.-Т.19, Вып.5.-С.10-13.

86. Щавелин В.М., Сарычев Г.А. Акустический контроль узлов трения ЯЭУ.-М.: Энергоатомиздат, 1988. -С. 176.

87. Фадин Ю.А., Козырев Ю.П., Булатов В.П. Оценка потери массы при абразивном изнашивании по данным акустической эмиссии // Трение и износ. 1999.-Т.20, № 2. -С. 193-196.

88. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1974.-464с.

89. Валуев В.П., Рыбников С.И., Кузнецов В.Г. Нанесение вакуумно-дуговых покрытий на крупногабаритные изделия и изделия сложной формы. // Инструмент и технологии. 2004. №17-18. -С.33-39.

90. Повышение надёжности турбинных лопаток методом вакуумно-дугового нанесения покрытий / Буров И.В., Валуев В.П., Кузнецов В.Г. и др. // Сварочное производство. 1995.-№5. -С.13-16.

91. Патент №2155242 РФ, МКИ С23С14/46. Устройство для нанесения покрытий в вакууме / Кузнецов В.Г., Булатов В.П., Рыбников С.И. 2000. Б.И.№24.

92. Структура и некоторые свойства сплава ЖС6К с иттрием / Валуев В.П., Захаров М.М., Панюшин JI.A. и др. // Металловедение и ТОМ. 1980. № 4.-С.44-45.

93. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. -М.: Металлургия, 1976. 672с.

94. Браун М.П. Перспективы исследований в области литейного металловедения // Повышение качества продукции литейного производства. Киев: ИПЛ АН УССР. 1978.-С. 17-23.

95. Симе Ч., Хагель В. Жаропрочные сплавы М.: Металлургия, 1976. -586с.

96. Приданцев М.В. Жаропрочные стареющие сплавы -М.: Металлургия, 1976. -220с.

97. Валуев В.П., Гуц А.В., Панюшин А.А. Влияние кобальта на жаростойкость никельалюминиевого сплава // Вопросы судостроения. Л.: Румб, 1977.-Вып.24. -С.86-99.

98. Термическая обработка литого кобальтового сплава для изготовления катодов ионно-плазменных установок / Валуев В.П., Синяков К.А., Кузнецов В.Г. и др. // Известия ВУЗов. Цветная металлургия, 1992.-№ 3-4. -С. 171-173.

99. Савицкий Е.М., Терехова В.Ф. Металловедение редкоземельных металлов. -М.: Наука, 1975.-271с.

100. Валуев В.П., Кузнецов В.Г., Рыбников С.И. Исследование состава и структуры катодов и плазменных покрытий из сплавов CoCrAlY // Труды 5-й Международной конференции «Плёнки и покрытия-98».-С-Пб, 1998.-С.472-473.

101. Рыбников С.И., Валуев В.П., Кузнецов В.Г. Структура и свойства кобальтового сплава для нанесения плазменных защитных покрытий // Физические свойства металлов и сплавов,- Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003. -С.37-38.

102. Орышич И.В., Богаевский В.В. Исследование состава турбинных отложений и их влияние на высокотемпературную коррозию жаропрочных сплавов // Защита металлов. 1987.-Т.23, №1. -С. 104-110.

103. Никитин В.И. Коррозия и защита лопаток газовых турбин. -JL: Машиностроение, 1987. -277с.

104. Валуев В.П., Иванов С.И., Токаренко Т.В. Влияние технологических факторов на жаростойкость никелевого сплава // Судостроительная промышленность. Сер. Металловедение. Металлургия. -JL, 1988. В.1 -С.46-49.

105. О механизме хлоридно-сульфидной коррозии жаропрочных сплавов / Иванов С.И., Володин В.И., Симонов A.M. и др // Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1988.-Т.24. -С.1929-1930.

106. Иванов С.И., Песков О.Г., Андреев В.А. Коррозионная стойкость сплавов системы CoCrAlY при хлоридно-сульфидной коррозии // Металлы. 1991.-№6. -С.174-176.

107. Получение и испытание коррозионной стойкости защитных оксидных покрытий на литых лопатках ГТУ / Пушкарев В.А., Валуев В.П., Иванов С.И. и др. // Коррозионностойкие покрытия. -СПб.: Наука, 1992. -С.133-136.

108. Валуев В.П., Валуева Т.В., Валуев А.В. Высокотемпературная хлоридно-оксидно-сульфидная коррозия жаропрочных сплавов // Современное машиностроение. -СПб.: ПИМаш.-2000. -С.281-287.

109. Коршунов Б.Г., Стефанюк C.JI. Введение в хлоридную металлургию редких металлов. -М.: Металлургия, 1970. -343с.

110. Особенности технологии вакуумно-дугового нанесения многокомпонентных покрытий / Кузнецов В.Г., Рыбников С.И., Буров И.В. и др. // Поверхностный слой, точность и эксплуатационные свойства деталей машин: Сб. научн.тр. Изд МАИ.-М., 1991,-С. 5-6.

111. Технология вакуумно-дугового нанесения защитных покрытий на лопатки стационарных энергетических газовых турбин / Кузнецов В.Г., Валуев В.П., Рыбников С.И. и др. // Труды 5-й Международной конференции «Плёнки и по-крытия-98».-СПб, 1998.-С.414-417.

112. Вакуумно-дуговая технология восстановления лопаток стационарных энергетических газовых турбин с выработавшим ресурс покрытием / Буров И.В., Кузнецов В.Г., Рыбников С.И. и др. // Современное энергомашинострое-ние.-СПб, 1997.-С.146-147.

113. Рентгеноструктурный и фазовый анализ продуктов высокотемпературной коррозии никелевых сплавов с покрытием CoCrAlY / Валуев А.В., Валуев В.П., Рыбников С.И. и др. // Современное энергомашиностроение: Сб. научн. тр. СПб: ПИМаш, 2003.-Вып. 5. С.37-40.

114. Патент №2072642 (Россия), МКИ Н05Н1/50. Вакуумно-дуговое устройство / Абрамов И.С., Быстров Ю.А., Лисенков А.А. и др. 1997. Б.И.№3.

115. Исследование свойств карбида циркония, полученного методом вакуумно-дугового нанесения / Кузнецов В.Г., Окишев В.Г., Рыбников С.И. и др. // Генераторы низкотемпературной плазмы: Сб. научн.тр. Наука.-Новосибирск.-1989.-Т.2.-С.367-368.

116. Получение плазменных антиэмиссионных покрытий на сетках мощных генераторных ламп / Буров И.В., Кузнецов В.Г., Рыбников С.И. и др. // Докла-дытмеждународного семинара «Газотермическое напыление в промышленно-сти-93».-СПб.-1993 .-С. 146-147.

117. Нанесение покрытий на большие поверхности вакуумно-дуговым методом / Кузнецов В.Г., Лисенков А.А., Рыбников С.И. и др. // Труды 6-й Международной конференции «Плёнки и покрытия-2001», СП6.-2001.-С.145-150.

118. Патент №2207399 (Россия), МКИ Н05Н1/50. Вакуумно-дуговое устройство / Буров И.В., Кузнецов В.Г., Рыбников С.И. и др. -2003.-Бюл.№18.

119. Кузнецов В.Г., Валуев В.П., Рыбников С.И. Управление потоками металлической плазмы при формировании покрытий // Труды 5-й Международной конференции «Плёнки и покрытия-98», СПб.- 1998.-С.226-228.

120. Вязкость и пластичность ионно-плазменных покрытий из нитрида титана / Моисеев В.Ф., Фукс-Рабинович Г.С., Досбаева Г.К. и др. // Заводская лаборатория. 1990.-№1. -С.57-59.

121. Белый И.В., Фертик С.М., Хименко JI.T. Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. -Харьков: Вища школа. 1977.-168с.

122. Сасов А.Ю. Система цифровой обработки изображений на базе микроЭВМ, совместимых с IBM PC // Микропроцессорные средства и системы. 1988.-Вып.№ 5. -С.58-61.

123. Кишкин С.Т., Клыпин А.А. Эффекты электрического и магнитного воздействия на ползучесть металлов и сплавов // Докл. АН СССР, 211(1973).-№2. -С.325.

124. Брагинский А.П. Классификация и анализ микро- и макродеформаций по акустической эмиссии / Физика и механика разрушения композиционных материалов. -Л.: ФТИ, 1986. -С.35-50.

125. Влияние магнитно-импульсной обработки на триботехнические свойства плазменного покрытия из нитрида титана / Булатов В.П., Кузнецов В.Г., Рыбников С.И. и др. //Трение и износ.-2000.-Т.21.-№6.-С.640-643.

126. Исследование влияния поверхностного деформирования на механизм износа покрытия из нитрида титана / Булатов В.П., Кузнецов В.Г., Рыбников С.И. и др. //Трение, износ, смазка.-2000.-Т.2,-№1.-С.6.