автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение производительности и качества поверхностного слоя деталей путём дополнительной ионизации газа при ионно-плазменной обработке

На правах рукописи

АГЗАМОВ Рашид Денисламович

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ПУТЁМ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ИОНИЗАЦИИ ГАЗА ПРИ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКЕ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2004

Работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете на кафедре технологии машиностроения

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Будилов Владимир Васильевич Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Коваль Николай Николаевич кандидат технических наук, доцент Сафин Эдуард Вилардович

Ведущее предприятие:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Уфимский завод электротехнических изделий"

Защита состоится " 3 " ¿? 4 _2004 г. в час, на

заседании диссертационного совета Д212.288.04 Уфимского государственного авиационного технического университета по адресу: 450000, г Уфа, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета.

Автореферат разослан " ^ " 7гр_2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета г

д.т.н., профессор (' —^ А.М.Смыслов

2 3. V ? .

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Наиболее распространенными причинами повреждения деталей машин являются износ и коррозия поверхности.

Традиционные методы упрочнения поверхности, такие как различные виды химико-термической обработки и поверхностно-пластического упрочнения, не всегда позволяют обеспечить заданные эксплуатационные свойства.

Одним из перспективных путей решения этой проблемы является создание поверхностных слоев обладающих комплексом свойств, необходимых для работы I деталей машин в заданных условиях эксплуатации.

Анализ литературных данных показал, что в качестве наиболее перспективных методов обработки поверхности рассматриваются вакуумные ионно-плазменные технологии (ВИПТ), обладающие целым рядом принципиальных преимуществ: универсальностью, высокой производительностью и воспроизводимостью параметров поверхностного слоя, практически полным отсутствием экологических проблем.

Однако, несмотря на значительное число выполненных исследований и решенных пракжческих задач, перед ионно-плазменной технологией стоит ряд сложных проблем, связанных с совершенствованием технологических процессов (интенсификация процессов обрабо!КИ, совершенствование разработанных и создание новых более перспективных методов, повышение точноеш обработки и качества поверхностного слоя).

Анализ работ выполненных в последнее время показал, что повышение производительности ионно-плазменной обработки и качества поверхностного слоя, возможно за счёт дополнительной ионизации атомов газа.

Таким образом, весьма актуальным является исследование методов ионно-плазменной обработки с дополнительной ионизацией атомов газа, обеспечиваемой путем применения различных технических решений.

Целью рабо1ы является повышение производительности и эксплуатационных свойств поверхносгсй де галей, обеспечиваемое дополнительной ионизацией 1аза, при ионно-плазменном азотировании и вакуумном ионно-плазменном осаждении покрытий

РОС НА« И»>Н \ЛЬНАЯ Для достижения поставл< ннои^ли ^ррр^е реи [ались следующие задачи:

С.Петербург ЯЮЙРК

1. Разработка и исследование ионною азотирования в тлеющем разряде с дополнительной ионизацией атомов газа, реализуемой эффектом полою катода.

2 Исследование плазменного азотирования консгрукционных сталей и титановых сплавов несамостоятельным сильноточным диффузионным рафядом, реализуемым плазменным источником с накальным катодом "ПИНК".

3 Исследование влияния состава газов на физико-механические свойства поверхностного слоя при ионно-плазменном азотировании поверхностей конструкционных сталей и титановых сплавов в тлеющем разряде и в несамостоятельном сильноточном диффузионном разряде.

4 Исследование фазового состава и коррозионной сюйкосш многослойных покрытий Т1-ТШ полученных методом плазменно-ассистированного нанесения покрытий.

5 Разработка технологии плазменно-ассистированного нанесения многослойных покрытий Т1-Т1М на корпуса искровых свечей зажигания.

Основные научные резулыаты, полученные лично авюром и выносимые на защиту:

1 Харак(еристики тлеющего разряда с использованием эффекта полого катода (ЭПК) в условиях ионного азотирования (при Р>100 Па).

2 Закономерности влияния обрабохки поверхности тлеющим разрядом с использованием ЭПК в различных газах на распределение твердости но глубине поверхностного слоя

3. Харак1еристики несамостоятельного сильноточного диффузионного разряда, реализуемого плазменным источником «ПИНК», и закономерное!и влияния обработки поверхности в смеси I азов Аг25%-М250%-С2Н225% на распределение твердости по глубине поверхностною слоя.

4 Сфукгурно-фазовый состав и экспериментальные зависимое!и коррозионной стойкоеIи и |срмостойкосш многослойных покрьпий композиции ТМ^ нанесенных в условиях бомбардировки ионами газа (плазменно-ассистированное нанесение покрытий (ПАНП))

Научная новизна:

1. Исследован метод ионного азотирования в тлеющем разряде с использованием ЭПК, заключающийся в юм, что в системе, состоящей из специальною

экрана в виде сетки и обрабатываемой поверхности детали, находящихся под отрицательным потенциалом формируется плазма с повышенной концентрацией заряженных частиц, генерируемых быстрыми осциллирующими электронами, эмитируемыми с поверхности катодной полости

2 Впервые экспериментально установлено влияния обработки поверхности тлеющим разрядом с использованием ЭПК в различных газах на распределение твердости по глубине поверхностного слоя

3 Впервые эксперимешально получены характеристики несамостоятельного сильно 1 очного диффузионного разряда в смеси газов Ar25%-N250%-С2Н225% и установлено распределение твердости по глубине поверхностного слоя обработанного в данной смеси.

4. Установлено, что плазмеино-ассистированное нанесение многослойных покрытий Ti-TiN приводи I к увеличению коррозионной стойкости, по сравнению с нитридом титана нанесенным методом катодной ионной бомбардировкой (КИБ) Эго обусловлено тем, что в многослойных покрытиях Ti-TiN образуются фазы a-Ti и TiN с текстурами различных направлений, причем с увеличением числа слоев увеличивается разориентация кристаллов указанных выше фаз. Из анализа величин физического уширсния рениеновских пиков установлено, что увеличение числа слоев приводит к снижению внутренних напряжений в покрытии Указанные особенности многослойных покрытий полученных методом ПАНП обеспечивают большую коррозионную стойкость и термостойкость, по сравнению с монослойными покрытиями нитрида титана.

Общая меюдика исследования В pa6oie использовались методики проведения исследований на коррозионную стойкость, влияния воздействия высокой температуры на твердость покрытий, термоциклирование. В качестве исследуемых материалов были выбраны стали 08кп, 38ХМЮА и титановый сплав ВТ-22.

Структурно-фазовый состав покрытия исследовался методами рентгеновского анализа (ДРОН-4), микротвердоегь измерялась на приборе ГТМТ-3. металлографические исследования проводились на фотомикроскопе Zeiss Axiotech 25HD

Практическая ценность работы

1 Исследованный метод обработки поверхности в тлеющем разряде с эффектом полого катода, а также зависимости скорости нагрева детали и темпера-1уры оглавления в камере, напряжения и тока разряда могут быть использованы при назначении технологических режимов ири ионном азошровании

2. Закономерности плазменно-ассистированного нанесения слоевых композиций "П-ТШ могут бьпь использованы при разработке технологического процесса напыления многослойных покрытий.

Реализация результатов работы Разработан технологический процесс плазменно-ассистированного нанесения многослойных покрытий ТьТМ на корпуса искровых свечей зажигания и подготовлен проект учасгка для его реализации на Уфимском заводе электротехнических изделий (УЗЭТИ).

По результатам работы было проведено плазменно-ассисшрованное нанесение многослойных покрытий Т1-Т1И на опытную партию корпусов искровых свечей зажигания А 17ДВ-1. Свечи с покрытиями успешно прошли заводские эксплуатационные испытания.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс УГАТУ в виде методических указаний к лабораторным работам.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Современная •электротехнология в машиностроении» (Тула, 2002), Пятой международной конференция "Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц" (Томск, 2002); Международной конференции «ОТТОМ-4» (Харьков, 2003); Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (Самара, 2003); Региональных научно-технических конференциях (Уфа, 2000,2002,2003).

Публикации По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 1 патент Российской Федерации на изобретение.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и приложений, изложена на 134 станицах, содержит 41 рисунок, 14 1аблиц и библиографию из 130 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность применения ионно-плазменных технологий для обеспечения требуемых эксплуатационных свойств поверхности

В первой главе проведен анализ методов азотирования и нанесения ионно-плазменных покрытий, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик поверхности деталей машин

Широко используемый в промышленности мет од азотирования в диссоциированном аммиаке с применением печного нагрева обладает такими серьёзными недос!атками. как большая длительное¡ь процесса, трудность насыщения азотом легко пассивирующихся высоколегированных сталей, образование хрупкой е-фа¡ы на поверхности деталей, неблагоприятные воздейавия на окружающую среду.

Методы ионно-плазменного азотирования позволяют не только избавиться ог перечисленных выше недостатков, но и добиться ряда важных преимуществ (большая скорое и» насыщения, возможное 1ь проведения регулируемых по составу и свойствам азошрованного слоя процесса насыщения, экологическая безопасность)

Методы ионно-плазменно1 о азотирования широко исследуются в последнее время Досшточно отметить работы таких ученых как Андреев А А., Арзамасов В Н., Гусева М.И , Коваль Н Н., Киан Я Д., Лахтин Ю.М., Любимов В.В., Па-найоти Т.А., Саблсв Л.П., Смыслов А.М

Наиболее широко исследованным и применяемым методом ионно-плазменного азотирования являе!ся ионное азотирование в тлеющем разряде Однако оно обладает такими недостатками как низкая степень ионизации и высокая вероятность перехода тлеющего разряда в дуговой.

Повысить эффективность ионно-гшазменных методов обработки поверхности можно либо применением ЭПК, либо дополнительными источниками, генерирующими плазменные, электронные или ионные поюки Так ЭПК позволяет повысить оепень ионизации и снизить вероятность перехода тлеющего разряда в ду1 овой

Однако, хотя ионно-плазменное азотирование и повышас! износостойкое 1ь, но не приводит к существенному увеличению коррозионной стойкости

Анализ литературных данных показал, что для повышения коррозионной стойкости на различных сильно окисляющихся материалах наиболее целесообразны вакуумные ионно-нлазменные покрытия на основе карбидов и нитридов металлов

Защитные свойства вакуумных покрышй достаточно хорошо изучены в работах Будилова В.В., Дыбленко Ю М., Ильичева Л.Л, Мрочека Ж.А, Падалка В.Г., Пятых Л.И

Из анализа литературных данных установлено, что коррозионная стойкость вакуумных ионно-плазменных покрышй зависит от толщины покрытия, вида подготовки поверхности перед осаждением, наличия капельной фазы в покрытии

В рабоiах Коваля H.H. показано, что нанесение покрытия TiN с одновременной бомбардировкой ионами азота затрудняет рост столбчатой структуры образующегося нитрида титана, приводит к формированию покрытий с низкой плотностью дефекюв и к снижению микрокапельной фракции и внутренних напряжений.

Однако, несмотря на значительное количество выполненных исследований, практически не исследовались коррозионные свойс!ва комплекса подложка-покрыше под действием остаточных напряжений. В то же время большинство дсчалей эксплуатируются при воздействии различных напряжений (растяжения, сжатия, переменных, температурных и 1.д) чю существенно влияет на защишые свойства покрытий.

Анализ работ показал, что наиболее эффективными защитными покрытиями, работающими при повышенных температурах и в условиях деформационного воздействия являются многослойные ионно-плазменные покрытия.

На основании данного анализа были поставлены цель и задачи исследования

Во в юрой главе рассмотрены механические свойства и химический состав исследуемых сталей и сплавов. Приведены методики определения микротвердо-сш, металлографического исследования, коррозионной стойкости и рентгеност-руктурного анализа.

Объектом для проведения исследований ионною азотирования в ¡леющем разряде с ЭПК были выбраны титановый сплав ВТ-22 и сталь 38ХМЮА.

На основании анализа литературных данных, для повышения коррозионной стойкости поверхности, в качестве защитного покрытия стали 08кп, были предложены многослойные покрытие композиции Ti-TiN

Экспериментальные исследования проводились на модернизированных серийных установках ННВ-6,6-И1 и ЭЛУ-5

В третей главе представлены экспериментальные исследования ионного азотирования в тлеющем разряде с использованием ЭПК и ионно-плазменного азотирования несамостоятельным сильноточным диффузионным разрядом.

ЭПК, заключается в том, что в системе, состоящей из специального экрана в виде сетки (3) и обрабатываемой поверхности детали (4), находящихся под oi-рицательным потенциалом, формируется плазма с повышенной концентрацией заряженных частиц, генерируемых быстрыми осциллирующими электронами, эмитируемыми с поверхности катодной полости. Выход электронов через малые ячейки сетки (экрана) за пределы полости затруднен, гак как прикатодные области объемного заряда перекрывают расстояния между ячейками и отражают осциллирующие электроны (рис 1)

При определенных cooi ношениях между напряжением разряда и расстоянием между катодом и сеткой в тлеющем разряде проявляется ЭПК, выражающийся в значительном увеличении разрядного тока и в некотором понижении разрядного напряжения (рис 2) За начало проявления ЭПК условно принималась по вольтамперным характеристикам точка А.

ции способа ионного азотирования с ных характеристик от расстояния между применением эффекта полого катода катодом и сеткой (Р-500Па).

1400 г ^

1200 -- I

т

Рис. 1 Усфойс1во для реализа- Рис. 2 Зависимость вольтампер-

Увеличение тока разряда при применении ЭПК объясняется увеличением в катодной полости степени ионизации осциллирующими электронами (рис 3)

I, мА

-*-Р-200Па -Х-Р'300Па -*-Р=!00Па -■- р- 200Пл -*-Р~300Па

Рис. 3. Вольт-амперные характеристики тлеющего ра ¡ряда при различных даваниях (а - с плоским катодом; б - с полым катодом).

Анализ зависимостей температуры поверхности от времени показал, что использование ЭПК позволяет увеличить температуру и скорость тшрева поверхности (рис. 4). Это явление объясняется более высоким током тлеющи о разряда при применении эффекта полого катода.

Исследования влияния состава рабочих газов и режимов азошрования в тлеющем разряде на твердость и глубину азотированных слоев показали, что азотирование в чистом аю1с мало1ффек-1Ивно для сталей Это обьясняегся [ем, чю при распылении обрабатываемой по верхносш происходит разрешение оксидной пленки с диссоциацией кисчорода. коюрый препятсгвуе! проникновению азо'а вглубь обрабатываемой поверхности

Азотирование тигановою сплава ВТ-22 в азоте и смеси азо!а и аргона позволяет увеличить твердость на поверхносш в 2,3-2,5 раза (рис 5а), а для стали 38ХМЮА в смеси газов азота, аргона и ацетилена в 3,5-И раза (рис 56)

т, с

—*—Р-тШ с Э11К —Р-200Па с ЭПК —*— р-ЗООИа с ЭПК -К-Р ЮОПабезЭНК —ЗК— Р-200Ш 6с 1 ЭПК -•- Р-30011а без ЭПК

Рис. 4. Зависимость 1емпсратуры поверхности от времени (11=500 В)

2000 4—I

0 5 10 15 20 2} 30 15 40 45 50 55 60 Расстояние от ловерхноп и мкм

-с Э11К (Ь,=550В, 1= 12004 4 Р-400Па, Мчлов)

-без ЗПК(Ь=700В 1-860мЛ Р=400Па, Мчасо»)

0 10 30 50 80 120 160 200 240 Расстояние от поверхности, мкм »-с ЭПК (1-бчасов, Т=520С) •-без ЭПК («часов, 1=520С)

а) б)

Рис. 5. Изменение микротвердосш по глубине поверхностного слоя после обработки в тлеющем разряде (а - ВТ-22, среда Ы2-Аг, б - 38ХМЮА, среда 1Ч2-Аг-С2Н2).

Анализ зависимостей изменения микротвердости по глубине новсрхнос того слоя позволяет сделать вывод, что применение ЭПК при а датировании в тлеющем разряде приводит к увеличению скорости насыщения поверхности азотом до 2 раз по сравнению с обработкой в тлеющем разряде с плоским каюдом при равных параметрах процесса (время, давление, температура) Данный вывод подтверждается также анализом структуры поверхностного слоя.

Из рис 6 видно, что азошрование в условиях проявления ЭПК приводит к увеличению карбонитридной зоны в 2-3 раза и диффузионной зоны твердого раствора азота в а-железе на 50-70%

I

Рис 6. Структура образцов из стали 38ХМЮА обработанных в тлеющем разряде (х50).

с илоским катодом с ЭПК

Увеличение скорости азотирования объясняется более высокой степенью ионизации в тлеющем разряде с ЭПК, что приводит к интенсификации процессов происходящих при азотировании Кроме toi о, было замечено, что при азотировании с ЭПК вероя1ность перехода тлеющего разряда в дуговой резко сокращается

Для увеличения эффективности ионно-плазменной обработки несамостоятельным сильноточным диффузионным разрядом, реализуемым плазменным ис-1 очником «ПИНК», было предложено использовать смесь газов аргона, азота и ацетилена. Применение смеси газов 25%Ar-50%N2-25%C2H2 позволяет повысить юк разряда на 50-70% по сравнению с током разряда в чистом азоте

На рис 7 представлены графики изменения микротвердости по глубине азотированного слоя стали 38ХМЮА Обработка проводилась в чистом азоте и смеси азота, аргона и ацетилена при следующих режимах: U„=400B, Р-0,133Па, t=34aca.

Анализ зависимостей показывает, что насыщение поверхности в смеси газов более эффективно, чем в чистом азоте. Это объясняется и более высоким током насыщения при обработке в смеси газов и вероятно наличием водорода, дезактивирующего кислород, который выделяется при распылении обрабатываемой поверхности.

Четвертая глава посвящена исследованию эксплуатационных свойств многослойных покрытий композиции Ti-TiN полученных методом плазменно-ассистированного нанесения покрытий.

Была разработана теоретическая модель, позволяющая рассчитать толщину наносимого слоя от тока электродугового испари 1еля и частоты вращения стола

Плотность ионного потока (А/м2), создаваемого всей поверхностью катода находится из соотношения:

12000

0 10 20 40 60 ' 80 100 Расстояние от поверхности, мхм -♦-N2 —Аг-С2Н2-Ь2

Рис. 7. Изменение микротвердости по глубине азо1ированною слоя стали 38ХМЮА после обработки несамостоятельным сильноючным диффузионным разрядом.

лДа)=

/у У', , я„г-ь>-ь2

1 +

О)

А = А, (1-соьа),

а = 6-л-г,

где [лр - коэффициент эрозии катода, 1Л - ток дуги, А; т, - масса конденсирующегося иона, Ик - радиус катода, м; 2, - средний заряд ионов; минимальное расстояние от торца катода до обрабатываемой детали, м; Яст - радиус стола, м; п - число оборотов стола в минуту; I - время в секундах.

Скорость осаждения покрытия (м/мин) находиться из соотношения:

где - коэффициент конденсации; Яр коэффициент распыления, р - удельная масса конденсирующегося вещества.

Для нанесения покрытий состоящих из микро- и нано- слоёв - ТМ использовалась модернизированная установка ННВ-6,6-И1. На образцы из стали 08кп наносились покрытия, состоящие из 2. .20 слоёв с толщиной слоёв от 3 мкм до ЗООнм.

Из анализа рентгенограмм (рис 8) установлено, что однослойное покрытие преимущественно состоит из фазы ТМ с ярко выраженной текстурой {111)

т !я6гз г.р

N ™<1П>

Двойной угол дифрак11ии 20,

Двойной угол дифракции 2В,

Рис. 8. Рентгенограммы образцов из стали 08кп с покрытиями (а-1 слойное покрытие 6-20 слойное покрьпие И-ИМ)

Рентгенограммы образцов с многослойными покрытиями показали наличие фазы а-Т1 и фазы Г|М с текстурами различных направлений, причем с увеличением числа слоев увеличивается разориентация кристаллов указанных выше фаз. Анализ величины физического уширения рениеновских пиков позволил сделать вывод, чю с увеличением числа слоев уменьшаются внутренние напряжения в покрьпии. Указанные особенности многослойных покрытий полученных методом ГТАНГТ приводят к увеличению коррозионной стойкосш

Коррозионная стойкость стали 08кп с мноюслойными иокрьпиями И-Т^ оценивалось по величине стационарною похенциала, поляризационным кривым и по изменению массы образца после выдержки в течении 7 суток (таблица) В качестве коррозионной среды применялся 3% раствор ЫаС1.

Таблица

Установившиеся стационарные потенциалы и скорость коррозии

| Покрытия без тт П-Ш Т1-Т1]Ч Ть™ Т1-™

покрытия (КИБ) 2 слоя 4 слоя 8 слоев 20 слоев

1 1 Ф юр , мВ - 348,2 - 334,9 - 254.6 - 292,9 -269,7 - 234,8 - 295,1

0,226 0,106 0,092 0,081 0,061 0,068 0,075

1 г/м ч

Установлено, что наибольшую защиту от коррозии обеспечивает 4-х слой-ное покрытие Т1-'П!Ч, нанесенное методом плазменно-ассистированного нанесения покрытий.

Также следует отметить более высокую коррозионную стойкость образцов с однослойным покрытием, нанесенным плазменно-ассисгированным методом по сравнению с однослойным покрытием, нанесенным обычным меюдом КИБ

Для исследования коррозионного поведения покрытий композиции Т1-Т]Ы под действием остаточных напряжений сжатия и растяжения образцы с покрытиями были деформированы со степенью деформации порядка 20%, предварительно нагретые в муфельной печи до температуры 500°С.

Анализ поляризационных кривых под действием остаточных напряжений сжатия и растяжения показал, что скорость коррозии под действием напряжений увеличивается у всех образцов с покрытиями. Однако у образцов с 2, 4 и 8 слой-

ными покрытиями скорость коррозии намного меньше, чем у образцов с 1 алойными покрытиями (рис. 9)

1 - 1слой (КИЬ)

2 - 1 слой (ПАНП)

3 - 2слоя (ПАНП)

4 - 4слоя (11АНП) 5-8ьлоев (ПАНИ) б 20сдоев (ПАНП)

1 - 1слой (КИБ)

2 - 1 слой (ПАНП) 20

3 - 2слоя (ПАНП)

4 - 4слоя (ПАНП) --И-

5 8июев (ПАНП)

6 - 20слоев (ПАНП) -

Рис. 9 Поляризационные кривые образцов из С1али 08кп с покрытиями Ть'ПЫ под действием остаточных напряжений (а - растягивающих; б - сжимающих)

Скорость коррозии у 20 слойного покрытия больше чем у 2, 4, 8 слойного, т к при толщине менее 500 нм каждого слоя уменьшается сплошность всего покрытия, и покрытие имеет островковую структуру.

Исследования теплостойкости однослойных и многослойных покрытий композиции Т1-Т1Ы показали, что мноюслойные покрытия обладают более высокой теплостойкостью, чем однослойные Так у однослойного покрытия микротвердость после выдержки в течение 4 часов уменьшается в два раза, в то время как у 20 слойною покрытия после 16 часов выдержки микротвердость меняется на 20-30%.

Экспериментальные результаты на гермоциклирование показали, чю с увеличением числа слоев покрытия увеличивается количество циклов до разрушения (480 циклов для однослойно! о покрытия и более 1000 циклов для 20 слойного)

Многослойные покрытия обладает повышенными эксплуатационными свойствами благодаря чередующимся тонким слоям переменной твердости и различного фазового состава, чрезвычайно эффективно тормозящими развитие трещины, что в целом повышает трещиносгойкость и вязкость разрушения композиций покрытие - основной материал

Пятая глава посвящена разработке технологии плазменно-ассистированного нанесения многослойных покрытий Л-ТТЫ на металлические корпуса искровых свечей зажигания.

Для обеспечения их требуемых эксплуатационных свойств было предложено заменить никелевое покрытие на многослойное покрытие ТС-ТО} нанесенное методом ПАНП На основе проведенных исследований разработана промышленная технология плазменно-ассистированного нанесения покрытий.

Искровые свечи зажигания А 17ДВ-1 с мн01 ослойными покрытиями ТьТДО успешно прошли производственные испытания на коррозионную стойкость, электрическое сопротивление цепи и на надёжность в условиях эксплуатации на ДВС

Для реализации разработанной технологии спроектирован производственный участок с программой выпуска до 1 млн шт в год и рассчитана себестоимость плазменно-ассисшрованною нанесения многослойных покрытий Экономический эффект от замены никелевого покрытия на многослойное покрытие Т1-ТЖ составит 510972 рубля

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые исследован метод азотирования в тлеющем разряде в условиях проявления ЭПК при давлениях от 100 до 500Па, заключающийся в том, что в системе, состоящей специального экрана в виде сетки и обрабатываемой поверхности детали, находящихся под отрицательным потенциалом, формируется плазма с повышенной концентрацией заряженных частиц, что позволяет увеличить скорость азотирования до2 раз по сравнению с азотированием в тлеющем разряде с плоским катодом.

2. Исследованы характеристики несамостоятельного сильноточного диффузионного разряда в газах Ат, N2, и смеси 25%Лг-50%Н2-25%)С2Н2. Установлено, что применение смеси газов позволяет повысить ток разряда на 50-70% по сравнению с током разряда в чистом азоте.

3 Усыновлено, чю азотирование в тлеющем рафядс в чистом азоте неэф-фсюивно для с Iалей Введение ацетилена и аргона в азот приводит к эффектов-

ному насыщению поверхности стальных образцов азотом как при обрабо!ке в тлеющем разряде, так в несамосюягельном сильноточном диффузионном разряде (твердость на поверхности увеличиваема 3,5-4 раза) Аютирование титановых сплавов в азоте и смеси азои и аргона приводи! к увеличению твердости на поверхности в 2,3-^2,5 paia

4 Установлено, что многослойные покрытия на основе Ti-TiN полученные меюдом плазменно-ассистированного нанесения покрытий состоят из фаз a-Ti и TiN с текстурами различных направлений, чю приводит к увеличению коррозионной стойкости в 4-5 раз, теплостойкости в 3 и более раз по сравнению с однослойным покрьпием нитрида гитана. Количество циклов при термоциклировании до разрушения покрытий возрастает 2 и более раз

5. Разработан технологический процесс плазменно-ассистированного нанесения многослойных покрытий корпусов искровых свечей, снижающих технологическую себестоимость по сравнению базовой технологией на 40%

6 Спроектирован производственный участок для плазменно-ассистированного нанесения многослойных покрытий на корпуса искровых свечей с программой выпуска до 1 млн шт в год.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Будилов В В Электронная обработка материалов в вакууме на основе несамостоятельного сильноточного диффузионного разряда / Будилов В В , Ai замов Р Д , Киреев Р М // Наукоемкие техноло1 ии машиностроения: Сб гр / На-учн.-тех. конф -Уфа Гилем, 2000-С 91 -102

2 Киреев РМ Интегрированная технология ионно-плазменно1 о осаждения защитных покрытий на лопатки компрессора ГТД / Киреев Р М., Мухин В С ,Агзамов Р Д // Материалы 5 международной конференции по модификации материалов заряженными пучками и плазменными потоками. -Томск, 2000 -С.470-473. (англ.)

3 Агзамов РД Ионное модифицирование поверхности ма1ериалов в вакууме на основе несамостоятельною сильноточного диффузионного разряда. // Перспективные 1ехнологии физико-химической размерной обработки и форми-

рования эксплуатационных свойств металлов и сплавов: Сб. тр. / Научн -тех конф. -Уфа, 2001.-С.281-287.

4. Агзамов Р.Д Взаимодействие потоков частиц с поверхностью конструкционных материалов при ионно-плазменном азотировании // Вестник УГАТУ.

2001. №2(4).-С 167-169.

5. Агзамов Р.Д Ионное модифицирование конструкционных материалов в тлеющем разряде с применением эффекта полого катода / Агзамов Р.Д., Будилов В.В., Трифонов В.Г. // Известия Тульского государственно! ö университета. Серия «Электрофизикохимические воздействия на материалы». -Тула, 2002.-С.41-46

6 Будилов В. В Использование эффекта полого катода при азотировании в плазме тлеющего разряда/ Будилов В.В., Агзамов Р.Д. // Машиноведение, конструкционные материалы и технологии: Сб. тр / Научн -тех. конф. Уфа: Гилем,

2002.-C.178-I86

7 "Способ ионной имплантации" Патент на изобретение РФ № 2181787 от 27.04.2002 / В В Будилов, Р Д. Агзамов, Р М. Киреев Зс.

8. Будилов В.В , Агзамов Р.Д. Ионное азотирование поверхности конструкционных сталей и сплавов в тлеющем разряде на основе эффекта полого катода // Материалы 6 международной конференции по модификации материалов заряженными пучками и плазменными потоками. -Томск, 2002.-С.428-431.

9. Агзамов Р.Д, Будилов В.В. Ионное азотирование в тлеющем разряде с эффектом полого катода // ОТТОМ-4- сб докладов / Международная конференция. -Харьков, 2003.-С.262-265.

10.Агзамов Р.Д Коррозионные свойства многослойных покрытий композиции Ti-TiN нанесенных методом плазменно-ассистированного нанесения покрытий / Агзамов Р.Д., Будилов В.В., Адашева С.Л. Ч Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане: сб тр. / Научн -iex. конф. Уфа: Гилем,

2003.-С.242-254.

11 Агзамов Р Д. Структура и твердость азотированного слоя при ионно-плазмснных методах азотирования. // Инновационные проблемы развжия машиностроения в Башкортостане- сб. тр. / Научн.-iex конф Уфа Гилем, 2003 -С.234-241.

АГЗАМОВ Рашид Денисламович

ГЮВЫШЬНИЬ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОС ГИ И КАЧЕСТВА ПОВРРХНОСIНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ ПУТЁМ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ИОНИЗАЦИИ ГАЗА ПРИ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКЕ

Специальность 05.02.08 - Технолошя машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидат технических наук

I [одписано к печати 02.03.04. Формат 60х 84 1/16.

Бумага офсетная №1 Печать плоская. Гарнитура Times. Усл. печ л. 1,0 Уел кр-отт 1,0 Уч.-изд.л 0,9. Тираж 100 экз. Заказ № 182

Уфимский государственный авиационный технический университет Ценф оперативной полиграфии 450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12

05:¿?/-¿>5T OX

РНБ Русский фонд

2006-4 8985

i

!

i

; I

V

15 MAP 2004

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ

ПОВЕРХНОСТЕЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Анализ процессов азотирования

1.2. Методы ионно-плазменного азотирования

1.2.1. Ионное азотирование с использованием источников ионов

1.2.2. Азотирование в тлеющем разряде (ионное азотирование)

1.2.3. Взаимодействие плазмы с поверхностью детали при азотировании в тлеющем разряде 34 Анализ методов нанесения вакуумных ионно-плазменных покрытий 4ш Коррозионные свойства вакуумных ионно-плазменных покрытий

15. Многослойные вакуумные ионно-плазменные покрытия

Цель и задачи работы

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объект исследований, механические свойства исследованных материалов и покрытий

2.2. Описание модернизированной установки ЭЛУ-5 для ионного азотирования в тлеющем разряде

2.3. Описание модернизированной установки ННВ-6,6-И1 для плазменно-ассистированного нанесения покрытий

2.4. Методика измерения микротвердости

2.5. Методика металлографического исследования азотированного слоя

3.1. Ионное азотирование в тлеющем разряде на основе эффекта полого катода

3.2. Экспериментальные исследования вольт-амперных характеристик тлеющего разряда

3.3. Экспериментальные результаты температурных зависимостей при ионном азотировании

2.6. Методика рентеноструктурного анализа покрытий

2.7. Методы оценки коррозии

2.7.1. Определение коррозионностойкости по изменению массы образца

2.7.2. Электрохимические методы испытаний

ГЛАВА 3. ИОННОЕ АЗОТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ

СТАЛЕЙ И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

3.4. Исследования влияние состава рабочих газов и режимов азотирования на микротвердость и глубину азотированных слоев

3.5. Структура азотированного слоя 78 3 6. Исследование азотирования несамостоятельным сильноточным диффузионным разрядом, реализуемым плазменным источником «ПИНК»

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАЗМЕННО-АССИСТИРОВАННОГО НАНЕСЕНИЯ ' МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ КОМПОЗИЦИИ Т1-ТШ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

4.1. Математическая модель осаждения ионно-плазменных покрытий

4.2. Результаты рентгеноструктурного анализа образцов с многослойными покрытиями Ti-TiN

4 3, Коррозионные свойства многослойных покрытий композиции

Ti-TiN нанесенных методом плазменно-ассистированного нанесения покрытий

4.4. Исследование теплостойкости и термостойкости многослойных покрытий композиции Ti-TiN

ГЛАВА 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО УЧАСТКА

ДЛЯ ПЛАЗМЕННО-АССИСТИРОВАННОГО НАНЕСЕНИЯ

ПОКРЫТИЙ НА КОРПУСА ИСКРОВЫХ СВЕЧЕЙ ЗАЖИГАНИЯ

5.1. Объект производства

5.2. Анализ технологии создания защитно-декоративного покрытия на предприятии

5.3. Методы контроля качества искровых свечей зажигания

5.4. Технологический процесс плазменно-ассистированного нанесения покрытий композиции Ti-TiN

5.5. Проектирование участка для нанесения ионно-плазменных покрытий с учётом экономических затрат на производство

Детали современных энергонагруженных машин работают в условиях высоких температур и нагрузок, наличия агрессивных сред.

Наиболее распространенными причинами повреждения деталей машин являются износ и коррозия поверхности.

Изнашивание является сложным физико-химическим процессом, нередко сопровождается коррозией и называется коррозионной эрозией, коррозионным износом или фреттинг-коррозией.

Для повышения эксплуатационных свойств применяются различные методы: различные виды химико-термической обработки, поверхностно-пластического упрочнения, нанесения покрытий и т.д.

Так, например, одним из методов повышения износостойкости поверхности деталей является азотирование. Широко используемый в промышленности метод азотирования в диссоциированном аммиаке с применением печного нагрева обладает такими серьёзными недостатками, как большая длительность процесса, трудность насыщения азотом легко пассивирующихся высоколегированных сталей, образование хрупкой е-фазы на поверхности деталей.

Процессы ионного азотирования позволяют не только избавиться от перечисленных выше недостатков, но и добиться ряда важных преимуществ: большая скорость насыщения; получение диффузионных слоев заданного фазового состава и строения; возможность проведения регулируемых процессов азотирования; незначительные деформации изделий и высокий класс чистоты поверхности; возможность азотирования пассивирующихся материалов без дополнительной депассивирующей обработки; значительное сокращение общего времени процесса за счёт уменьшения времени нагрева и охлаждения партии обрабатываемых деталей и исключения промежуточных технологических операции по активации поверхности детали; большую экономичность процесса, повышения коэффициента использования электроэнергии, сокращение расхода насыщающих газов; процесс нетоксичен и отвечает требованиям по защите окружающей среды.

В зависимости от характера коррозии и условий ее протекания применяются различные методы защиты. Выбор того или иного способа определяется его эффективностью в данном конкретном случае, а также экономической целесообразностью. Любой метод защиты изменяет ход коррозионного процесса, либо уменьшая скорость, либо прекращая его полностью.

Наиболее распространенным методом защиты деталей машин от коррозии является нанесение покрытий и легирование защищаемой поверхности.

Один из простых и наиболее разработанных методов нанесения металлических покрытий - это электролитическое осаждение. К недостаткам этого метода следует отнести слабое сцепление покрытия с основой, так как осаждение происходит при комнатной температуре, и диффузионные процессы между слоем и материалом образца практически не протекают. Кроме того, в этом случае затруднено нанесение равномерных по толщине покрытий на детали сложной конфигурации. Возникают также сложности при формировании покрытий на непроводящие материалы.

Метод испарения и конденсации в высоком вакууме отличается от остальных высокой чистотой получаемых покрытий, что во многих случаях приводит к улучшению физических и механических параметров. Этот метод используется при получении металлических защитных покрытий на различных сильно окисляющихся материалах.

Для устранения или торможения коррозионных процессов на границе среда-металл, негативно воздействующих на эксплуатационные свойства материалов, целесообразно использовать вакуумно-плазменные покрытия на основе карбидов и нитридов металлов. Надежность и долговечность деталей зависит от стабильности коррозионно-механических характеристик конструкционных материалов при комплексном воздействии механических нагрузок, высоких температур и сред. Достижение положительного эффекта при применении вакуумно-плазменных покрытий во многом обуславливается физико-химическими свойствами покрытий: составом, структурой, толщиной, шероховатостью, остаточными напряжениями и др.

Анализ литературных данных показал, что в качестве наиболее перспективных методов обработки поверхности рассматриваются вакуумные ионно-плазменные технологии (ВИПТ), обладающие целым рядом принципиальных преимуществ: универсальностью, высокой производительностью и воспроизводимостью параметров поверхностного слоя, практически полным отсутствием экологических проблем.

Однако, несмотря на значительное число выполненных исследований и решенных практических задач, перед ионно-плазменной технологией стоит ряд сложных проблем, связанных с совершенствованием технологических процессов (интенсификация процессов обработки, совершенствование разработанных и создание новых более перспективных методов, повышение точности обработки и качества поверхностного слоя).

Анализ работ, выполненных в последнее время, показал, что повышение производительности ионно-плазменной обработки и качества поверхностного слоя, возможно за счёт дополнительной ионизации атомов газа.

Таким образом, весьма актуальным является исследование методов ионно-плазменной обработки с дополнительной ионизацией атомов газа, обеспечиваемой путем применения различных технических решений.

Основные научные результаты, полученные лично автором и выносимые на защиту:

1. Характеристики тлеющего разряда с использованием эффекта полого катода (ЭПК) в условиях ионного азотирования (при Р>100 Па).

2. Закономерности влияния обработки поверхности тлеющим разрядом с использованием ЭПК в различных газах на распределение твердости по глубине поверхностного слоя.

3. Характеристики несамостоятельного сильноточного диффузионного разряда, реализуемого плазменным источником «ПИНК», и закономерности влияния обработки поверхности в смеси газов Аг25%-Ы250%-С2Н225% на распределение твердости по глубине поверхностного слоя.

4. Структурно-фазовый состав и экспериментальные зависимости коррозионной стойкости и термостойкости многослойных покрытий композиции ТьНЫ, нанесенных в условиях бомбардировки ионами газа (плазменно-ассистированное нанесение покрытий (ПАНП)).

Научная новизна:

1. Исследован метод ионного азотирования в тлеющем разряде с использованием ЭПК, заключающийся в том, что в системе, состоящей из специального экрана в виде сетки и обрабатываемой поверхности детали, находящихся под отрицательным потенциалом, формируется плазма с повышенной концентрацией заряженных частиц, генерируемых быстрыми осциллирующими электронами, эмитируемыми с поверхности катодной полости.

2. Впервые экспериментально установлено влияние обработки поверхности тлеющим разрядом с использованием ЭПК в различных газах на распределение твердости по глубине поверхностного слоя.

3. Впервые экспериментально получены характеристики несамостоятельного сильноточного диффузионного разряда в смеси газов Аг25%-Ы250%-С2Н225% и установлено распределение твердости по глубине поверхностного слоя, обработанного в данной смеси.

4. Установлено, что плазменно-аосистированное нанесение многослойных покрытий ТьНЫ приводит к увеличению коррозионной стойкости, по сравнению с нитридом титана, нанесенным методом катодной ионной бомбардировкой (КИБ). Это обусловлено тем, что в многослойных покрытиях ТьНЫ образуются фазы а-Тл и ИЫ с текстурами различных направлений, причем с увеличением числа слоев увеличивается разориентация кристаллов указанных выше фаз. Из анализа величин физического уширения рентгеновских пиков установлено, что увеличение числа слоев приводит к снижению внутренних напряжений в покрытии. Указанные особенности многослойных покрытий, полученных методом ПАНП, обеспечивают большую коррозионную стойкость и термостойкость, по сравнению с монослойными покрытиями нитрида титана.

Практическая ценность работы

1. Исследованный метод обработки поверхности в тлеющем разряде с эффектом полого катода, а также зависимости скорости нагрева детали и температуры от давления в камере, напряжения и тока разряда могут быть использованы при назначении технологических режимов при ионном азотировании.

2. Закономерности плазменно-ассистированного нанесения слоевых композиций Тл-'ПК могут быть использованы при разработке технологического процесса напыления многослойных покрытий.

Реализация результатов работы

Разработан технологический процесс плазменно-ассистированного нанесения многослойных покрытий Ть'ПЫ на корпуса искровых свечей зажигания и подготовлен проект участка для его реализации на Уфимском заводе электротехнических изделий (УЗЭТИ).

По результатам работы было проведено плазменно-ассистированное нанесение многослойных покрытий 'П-'ПН на опытную партию корпусов искровых свечей зажигания А17ДВ-1. Свечи с покрытиями успешно прошли заводские эксплуатационные испытания.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс УГАТУ в виде методических указаний к лабораторным работам.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: Международной научно-технической конференции «Современная электротехнология в машиностроении» (Тула, 2002); Пятой международной конференции "Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц" (Томск, 2002); Международной конференции «ОТТОМ-4» (Харьков, 2003); Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (Самара, 2003); Региональных научно-технических конференциях (Уфа, 2000, 2002, 2003).

Аннотация диссертационной работы по главам

В первой главе проведен анализ методов азотирования и нанесения ионно-плазменных покрытий, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик поверхностей деталей машин.

Во второй главе рассмотрены механические свойства и химический состав исследуемых сталей и сплавов. Приведены методики определения микротвердости, металлографического исследования, коррозионной стойкости и рентгеноструктурного анализа.

В третьей главе представлены экспериментальные исследования ионного азотирования в тлеющем разряде с использованием ЭПК и ионно-плазменного азотирования несамостоятельным сильноточным диффузионным разрядом.

Четвертая глава посвящена исследованию эксплуатационных свойств многослойных покрытий композиции ТьНЫ, полученных методом плазмен-но-ассистированного нанесения покрытий.

Пятая глава посвящена разработке технологии плазменно-ассистированного нанесения многослойных покрытий ТьТШ на металлические корпуса искровых свечей зажигания. и

1. МЕТОДЫ ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Как было отмечено выше, вакуумные ионно-плазменные технологии (ВИПТ) имеют ряд важных преимуществ перед традиционными методами обработки поверхности. Однако широкого применения в промышленности ВИПТ не находят. Это связано со сложностью оборудования применяемого для обработки методами ВИПТ и нехваткой высококвалифицированных специалистов.

Однако автор уверен, что в будущем данные технологии будут востребованы и, несомненно, необходимо продолжать исследования в данной области.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые исследован метод азотирования в тлеющем разряде в условиях проявления ЭПК при давлениях от 100 до 500Па, заключающийся в том, что в системе, состоящей из специального экрана в виде сетки и обрабатываемой поверхности детали, находящихся под отрицательным потенциалом, формируется плазма с повышенной концентрацией заряженных частиц, что позволяет увеличить скорость азотирования до 2 раз по сравнению с азотированием в тлеющем разряде с плоским катодом.

2. Исследованы характеристики несамостоятельного сильноточного диффузионного разряда в газах Аг, 1М2, и смеси 25% Аг-5 0%М2-25 %С2Н2. Установлено, что применение смеси газов позволяет повысить ток разряда на 50-70% по сравнению с током разряда в чистом азоте.

3. Установлено, что азотирование в тлеющем разряде в чистом азоте неэффективно для сталей. Введение ацетилена и аргона в азот приводит к эффективному насыщению поверхности стальных образцов азотом как при обработке в тлеющем разряде, так в несамостоятельном сильноточном диффузионном разряде (твердость на поверхности увеличивается 3,5ч-4 раза). Азотирование титановых сплавов в азоте и смеси азота и аргона приводит к увеличению твердости на поверхности в 2,3-ь2,5 раза.

4. Установлено, что многослойные покрытия на основе ТьТ11ч[, полученные методом плазменно-ассистированного нанесения покрытий, состоят из фаз а-Тл и ТО^ с текстурами различных направлений, что приводит к увеличению коррозионной стойкости в 4-5 раз, теплостойкости в 3 и более раз по сравнению с однослойным покрытием нитрида титана. Количество циклов при термоциклировании до разрушения покрытий возрастает 2 и более раз.

5. Разработан технологический процесс плазменно-ассистированного нанесения многослойных покрытий корпусов искровых свечей, снижающих технологическую себестоимость по сравнению с базовой технологией на 40%.

6. Спроектирован производственный участок для плазменно-ассистированного нанесения многослойных покрытий на корпуса искровых свечей с программой выпуска до 1 млн. шт. в год.

1. Агзамов Р.Д. Взаимодействие потоков частиц с поверхностью конструкционных материалов при ионно-плазменном азотировании // Вестник УГАТУ. -Уфа, 2001. -№2(4).-С.167-169.

2. Агзамов Р.Д. Коррозионные свойства многослойных покрытий композиции

3. Ti-TiN нанесенных методом плазменно-ассистированного нанесенияпокрытий / Агзамов Р.Д., Будилов В.В., Адашева C.JL // Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане: сб. тр. / Научн.-тех. конф. -Уфа: Гилем, 2003.-С.242-254.

4. Агзамов Р.Д. Структура и твердость азотированного слоя при ионно-плазменных методах азотирования. // Инновационные проблемы развития машиностроения в Башкортостане: сб. тр. / Научн.-тех. конф. -Уфа: Гилем, 2003.-С.234-241.

5. Агзамов Р.Д., Будилов В.В. Ионное азотирование в тлеющем разряде с эффектом полого катода. // ОТТОМ-4: сб. докладов / Международная конференция. -Харьков, 2003.-С.262-265.

6. Анциферов В.Н., Косогор С.П. Многослойные вакуумные ионно-плазменные покрытия на основе карбидов титана и хрома, их структура и свойства. //Физика и химия обработки материалов. -1996. -№6. -С.61-65.

7. Ю.Арцимович JI.A. Элементарная физика плазмы. -М.: Атомиздат, 1969. -191 с.11 .Бабад-Захряпин A.A. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде. -М.: Атомиздат, 1975.-175 с.

8. Бабад-Захряпин A.A., Кузнецов Г.Д., Радиационно-стимулируемая химико-термическая обработка, -М.: Энергоиздат, 1982. 182 с.

9. Барвинок В. А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. -М.: Машиностроение, 1990. 385 с.

10. Башков В.П. Износостойкие покрытия режущего инструмента, состояние и тенденции развития. // Вестник машиностроения. -1999. -№1. -С. 35-39.

11. Бородин B.C., Коган Ю.М. Исследование разряда в полом катоде. // ЖТФ. -1966. -Т XXXVI. -Вып. 1. -С. 181 -185.

12. Бородин B.C., Коган Ю.М., Лягущенко Р.Н. Исследование разряда в полом катоде -2. // ЖТФ. -1966. -Т XXXVI. -Вып. 7. -С. 1198-1201.

13. Будилов В.В. Обеспечение эксплуатационных свойств деталей ГТД вакуумными ионно-плазменными методами обработки с учетом технологической наследственности. Диссертация на соискание доктора технических наук. -Уфа, 1994. 372 с.

14. Будилов В.В. Использование эффекта полого катода при азотировании в плазме тлеющего разряда/ Будилов В.В., Агзамов Р.Д. // Машиноведение, конструкционные материалы и технологии: Сб. тр. / Научн.-тех. конф. -Уфа: Гилем, 2002.-С.178-186

15. Будилов В.В. Коррозионная стойкость вакуумно-плазменных покрытий на конструкционных сталях // Оптимизация технологических процессов по критериям прочности: Межвуз. науч. сб. -Уфа: УАИ. -1991.-С.35-41.

16. Будилов В.В. Технология вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий. -Уфа: УГАТУ, 1993. -77 с.

17. Буди лов В.В. Физические основы вакуумно-плазменной технологии нанесения покрытий. -Уфа: УГАТУ, 1993. -74 с.

18. Будилов В.В. Электронная обработка материалов в вакууме на основе несамостоятельного сильноточного диффузионного разряда / Будилов В.В.,

19. Агзамов Р.Д., Киреев P.M. // Наукоемкие технологии машиностроения: Сб. тр. / Научн.-тех. конф. --Уфа: Гилем, 2000.-С.91-102

20. Будилов В.В., Киреев P.M., Измайлова Н.Ф., Шехтман С.Р. Особенности нанесения вакуумно-плазменных покрытий с использованием эффекта полого катода. // Сб. Поверхность. Технологические аспекты прочности деталей. Межвузовский сборник. Уфа, 1994г. С.49-54.

21. Будилов В.В., Киреев P.M., Шехтман С.Р. Ионное модифицирование поверхности с использованием эффекта полого катода // 4 Всероссийская конференция "Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц". -Томск, 1996. -С. 134-138

22. Будилов В.В., Шехтман С.Р., Киреев P.M. Использование разряда с полом катодом для обработки поверхности конструкционных материалов // Физика и химия обработки материалов. -2001. -№2. -С.31-35.

23. Будовицин В.А., Репин М.Ф. Повышение эффективности извлечения заряженных частиц из плазменного источника на основе отражательного разряда с полым катодом. // Электронная обработка материалов. №4. 1990. -С.44-47.

24. Быковский Ю.А., Неволин В.Н., Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. М.: Энергоатомиздат, 1991., 237 с.

25. Васильева Г.Г., Крейндель Ю.Е. Эффект полого катода в разряде типа пеннинга низкого давления //ЖТФ. -1969. -Т. XXXIX. -Вып. 2. -С. 298-301.

26. Велихов Е.П., Ковалев A.C., Рахимов A.C. Физические явления в газоразрядной плазме. М.: Атомиздат, 1987. -312 с.

27. Верещака A.C., Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1986. - 192 с.

28. Вершина А.К., Бельчин И.А., Пителько A.A. Защитно-декаративные свойства электродуговых вакуумных Ti и TiN-покрытий, осажденных в потоках плазмы // Физика и химия обработки материалов. -1990, -Т5. -С.93-96.

29. Вершина А.К., Изотова С.Д., Пителько A.A. Влияние технологических параметров процесса осаждения из сепарированного плазменного потока TiN покрытий и их защитные свойства // Физика и химия обработки материалов. -1991. -ТЗ. -С.65-68.

30. Витязь П. А. Газофазное осаждение покрытий из нитрида титана. Мн.: Наука и техника, 1983. 96с.

31. Воронин Н. А., Семёнов А. П. Вакуумные ионно-плазменные технологии упрочнения поверхностей деталей машин // Сб. «Методы и средства упрочнения поверхностей деталей концентрированными потоками энергий». Москва: Наука, 1991. -402 с.

32. Воронин H.A. Абразивная стойкость и несущая способность тонких вакуумных ионно-плазменных покрытий. // Трение и износ. -1998. -том 19.5, -С.616 — 620.

33. Габович М.Д. Физика и техника плазменных источников ионов. -М.: Атомиздат, 1972. -356 с.

34. Галицкий В. М. и др. Теория столкновений атомных частиц / В. М. Галицкий, Е. Е. Никитин, Б. М. Смирнов. -М.: Наука, 1981. -254 с.

35. Голант В. Е. и др. Основы физики плазмы / В. Е. Голант, А. П. Жилинский, И. Е. Сахаров. -М.: Атомиздат, 1977.-384 е.:

36. Голубев B.C., Пашкин C.B. Тлеющий разряд повышеного давления. -М.: Наука, 1990.-380 с.

37. Грановский B.JI. Электрический ток в газах. Установившийся ток. -М.: Наука, 1971.-544 с.

38. Жолткевич Н.Д., Горницкий А.Я., Будённый М.М., Ряховский A.B. Применение упрочняющих покрытий для повышения износостойкости рабочих элементов штампов // Кузнечно-штамповое производство, 1998,11, с. 28-32.

39. Жоу Кесонг, Жанг Ронгуо Исследования и разработка технологии поверхностной обработки металлов в Китае // Физика и химия обработки материалов, 1997. -№ 5. -С. 64 -73.

40. Источники заряженных частиц с плазменным эмиттером. -Екатеринбург: УИФ Наука, 1993. -144 с.

41. Клубникин B.C. Напыление и покрытия: особенности развития и достижения // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Напыление и покрытия 95", Санкт-Петербург, 1995. -С. 3-6.

42. Клярфельд Б.Н., Москалев Б.И. Роль фотоэффекта в эмиссии электронов из катода тлеющего разряда в Кг и Хе // ЖТФ. -1969. -Т. XXXIX. -Вып. 6. -С. 1066-1069.

43. Коваль Н.Н. Источники низкотемпературной плазмы и электронных пучков на. основе дуговых разрядов низкого давления с полым анодом / Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук. Томск, 2000. -74 с.

44. Костржицкий А.И., Карпов В.Ф., Паскал В.В. Электрохимическое поведение вакуумных покрытий из нитрида титана на стали // Физико-химическая механика материалов. -1988, -Т2. -С. 115-117.

45. Костржицкий А.И., Лебединский О.В. Многокомпонентные вакуумные покрытия. -М.: Машиностроение, 1987.-208 с.

46. Крейндель Ю.Е., Лемешев Н.М., Слосман А.И. Эффект полого катода при азотировании в тлеющем разряде // Электронная обработка материалов. -1990.-вып. 6. -С. 38-47.

47. Крейндель Ю.Е., Никулин С.П. Тлеющий разряд с полым катодом в режиме частичного заполнения полости плазмой // ЖТФ. -1992. -Т 62. -Вып. 4. -С. 89-93.

48. Крейндель Ю.Е. Влияние электронной эмиссии из плазмы на структуру отражательного разряда с полым катодом / Крейндель Ю.Е., Никулин С.П., Шубин O.A. // ЖТФ. -1990. -Т 60. -Вып. 4. -С.88-92.

49. Крейндель Ю.Е. Параметры плазмы в отрицательном разряде с полым катодом / Крейндель Ю.Е., Осипов И.В., Ремпе.Н.Г. // ЖТФ.-1992. -Т 62. -Вып. 10. -С. 165-169.

50. Кудинов В.В. Нанесение покрытий плазмой. -М.: Наука, 1990. 170с.

51. Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий, напыление теория, технология и оборудование. -М.: Металлургия, 1992. 432 С.

52. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. -М.: Машиностроение, 1981. -126 с.

53. Куляпин В.М., Старцева O.A. Взаимосвязанные процессы в электрическом разряде. -Уфа: УАИ, 1989. -51 с.

54. Кучеренко Е.Т. Справочник по физическим основам вакуумной техники. -Киев: Вища школа, 1981. -358 с.

55. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. -М.: Машиностроение, 1976. -256 с.

56. Лахтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Металлургия, 1983. -360 с.

57. Лахтин Ю. М., Арзамасов Б. Н. Химико-термическая обработка металлов: Учеб. пособие для вузов по спец. "Металловедение, оборуд. и технология терм, обраб. металлов. -М.: Металлургия, 1985. -256 с.

58. Лахтин Ю. М., Коган Я. Д. Структура и прочность азотированных сплавов / Сер. под общ. ред. М. Л. Бернштейна, И. И. Новикова. -М.: Металлургия, 1982.-175 е.:

59. М.И. Гусева и др. Глубокое азотирование мартенситной стали и титанового сплава при имплантационно-плазменной обработке // Металлы. -2000. -№2. -С. 106-111.

60. Максимович Г.Г., Шатинский В.Ф. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями. -Киев: Накова думка , 1983. -264 с.

61. Мингажев А.Д. Исследование и разработка технологии получения на деталях ГТД конденсированных жаростойких покрытий с дискретным перемещающимся фронтом наращивания: Автореф. дис.канд.техн.наук. -Уфа, 1987.-24 с.

62. Мовчан Б.А., Малашенко И.С. Жаростойкие покрытия осаждаемые в вакууме. -Киев: Наукова думка, 1983. -232 с.

63. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / под. ред. Паута Дж.М. М.: Машиностроение, 1987. - 424 с.

64. Москалев Б.И. Разряд с полым катодом. -М.: Энергоатомиздат, 1969. -180 с.

65. Мубояджян С.А., Будиновский С.А. Конденсированные и конденсационно-диффузионные покрытия для лопаток турбин из жаропрочных сплавов с направленной кристаллической структурой. -МиТОМ, 1996. -№4, -с. 15-18.

66. Мухин B.C. Технологические аспекты прочности деталей ГТД // Оптимизация процессов обработки конструкционных материалов. -Уфа: Уаи,1990. 75 с.

67. Мухин B.C. Формирование специальных свойств поверхности деталей летательных аппаратов. -Уфа: УАИ,1986. -76 с.

68. Мухин B.C., Смыслов A.M., Боровский С.М. Модификация поверхности деталей ГТД по условиям эксплуатации. М.: Машиностроение, 1995, -190 с.

69. Мухин B.C., Шустер Л.Ш. Износ инструмента и долговечность из авиационных материалов. -Уфа: Уаи, 1987. -215 с.

70. Насыров Ш.Г. Исследование и синтез компьютерной поддержки разработки технологии нанесения коррозионностойких ионно-плазменных покрытий: Автореф. дис. на соис. уч. ст. канд. техн. наук. Оренбург. 1997. - 23 с.

71. Никитин В.И. Коррозия и защита лопаток газовых турбин. -Ленинград: Машиностроение, 1987. -272 с.

72. Никитин М.М. Технология и оборудование вакуумного напыления. -М.: Металлургия, 1992. 265 с.

73. Никулин С.П. Устойчивость и эмиссионные свойства газоразрядных структур с осциллирующими электронами // Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. -Томск, 1992. 19 с.

74. Никулин С.П. Характеристики тлеющего разряда низкого давления с цилиндрическим полым катодом при большой протяженности катодного слоя // ЖТФ. -1992. -Т 62. -Вып. 12. -С. 21-27.

75. Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение, термообработка и рентгенография. -М.:МИСИС, 1994. -480с.

76. Пат. № 2087586, МПК, С23С 14/48. Способ ионной имплантации/Будилов В.В., Киреев P.M., Шехтман С.Р. -Опубл. 20.08.97. -Бюл. №23.

77. Перспективы применения ионной обработки в авиадвигателестроении / Каблов E.H., Мубояджян С.А., Сулима A.M., Ягодкин Ю.Д. и др.// Авиационная промышленность. -1992. ••№ 9. -С. 9-12.

78. Плещивцев М.В. Катодное распыление. -М.: Атомиздат, 1988. -343 с.

79. Попов В.Ф. Ионно-лучевые установки. Л.: Энергоиздат, 1981. -212с.

80. Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии: Учебн. пособие для вузов по спец. электрон, техники. -М.: Высш. шк,1988. -254 с.

81. Исследование коррозионных свойств вакуумно-плазменных нитридно-титановых покрытий на сплаве ВТ-8 / Пятыхин Л.И., Падалка В.Г., Купченко В.В. и др. // Защита металлов. -1988. -Т.ХХ1У. -№6.-С.996-998.

82. Р. Чаттерджи-Фишер и др. Азотирование и карбонитрирование. -М.: Металлургия, 1990. -280 с.

83. Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. -М.: Наука, 1980. 416 с.

84. ЮО.Райзер Ю. П. Физика газового разряда. -2-е изд., перераб. и доп. -М.:Наука,1992. -535с.

85. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. -М.: Высшая школа,1987. -320 с.

86. Ройх И.Л., Колтунова Л.Н., Лебединский О.В. Защитные покрытия, получаемые методом ионного осаждения в вакууме. -М.: Машиностроение, 1976. -350 с.

87. Симс Ч., Хатель В. Жаропрочные сплавы. -М: Металлургия, 1976. -568 с.

88. Юб.Синкевич O.A., Стаханов И.П. Физика плазмы. Стационарные процессы в частично ионизованном газе. М.: Высшая школа, 1991. 191 с.

89. Смирнов Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме. -М.: Атомиздат, 1974.-367 с.

90. Смирнов Б.М. Физика слабо-ионизированного газа в задачах с решениями. -М.: Наука, 1985.-424 с.

91. Смирнов Б.М. Физика атома и иона. -М.:Энергоатомиздат, 1986. -215 с.

92. Струмилова Н.В. и др. Ионно-стимулированное легирование поверхности конструкционной стали // 6-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, Tomsk, 2002. -401-404p.

93. Сулима A.M., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой иIэксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988.

94. Технологические преимущества ионного азотирования деталей машин / Б.Н. Арзамасов, A.B. Виноградов, J1.M. Мулякаев, С.И. Бурдонский // Вестник машиностроения. 1978. -№ 7. -С. 67-71.

95. Тушинский Л.И.,Плохов A.B. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. Новосибирск: Наука, 1986. - 197 с.

96. Пб.Фокин М. Н. Жигалова К. А. Методы коррозионных испытаний металлов. Под ред. Колотыркина Я. М. -Москва: Металлургия, 1986. -80с.

97. Фундаментальные и прикладные аспекты распыления твердых тел: Сб.статей 1986-1987 гг. Перевод с англ./ Сост. Машкова Е.С. -М.: Мир, 1989.349 с.

98. Шатинский В.Ф., Нестеренко А.И. Защитно-диффузионные покрытия. -Киев: Наукова думка, 1988. -267 с.

99. Шехтман С.Р. Исследование и разработка технологии нанесения жаростойких покрытий на лопатки турбину ГТД с использованием эффекта полого катода // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Уфа, 1997 г. -16с.

100. Шехтман С.Р. Технология ионного модифицирования и нанесения жаростойкого покрытия на лопатки турбины ГТД с использованием эффекта полого катода // Оптимизация процессов обработки конструкционных материалов: Межвуз. сб. -Уфа, 1996. С. 23-25.

101. Ягодкин Ю.Д. Основы технологических процессов обработки пучками заряженных частиц деталей газовых турбин при их изготовлении и ремонте: Автореф. дис. док. техн. наук. Москва, 1995. 38 с.

102. Ягодкин Ю.Д. Покрытия и способы их получения // Новости науки и техники. Сер.: Новые материалы, технология их производства и обработки. -Москва, 1988. -№ 6. -С.1 41.

103. Goncharenko I.M. Evolution of the structure and phase composition of hardened 4140 steel in the process of plasma nitriding // 5-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. -Tomsk, 2000. -330-333p.

104. Koval N.N. Elion nitriding of steels // 5-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. -Tomsk, 2000. -327-329p.

105. Mantyla T.A. Corrosion behavior and protective quality of TiN coating // Thin. Sol. Films, 1985 -v. 126, -N3/4. -P. 275-281.