автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Повышение работоспособности режущего инструмента из волфрамсодержащих твердых сплавов электроискровым легированием металлами и боридами

На правах рукописи

□□34786 14

Коневцов Леонид Алексеевич

Л5~~

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩЕГО

ИНСТРУМЕНТА ИЗ ВОЛЬФРАМСОДЕРЖАЩИХ ТВЁРДЫХ СПЛАВОВ ЭЛЕКТРОИСКРОВЫМ ЛЕГИРОВАНИЕМ МЕТАЛЛАМИ И БОРИДАМИ

Специальность 05.02.01-Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

- 1 ОКТ 2009

Комсомольск-на-Амуре 2009

003478614

Работа выполнена в Институте материаловедения ХабНЦ ДВО РАН

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Верхотуров Анатолий Демьянович

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ доктор технических наук профессор Ри Хосен

кандидат технических наук Чигрин Юрий Леонидович

Ведущая организация: ГОУВПО "Амурский государственный университет" г. Благовещенск

Защита состоится " 27 " октября 2009 г. в 1315 часов на заседании специализированного диссертационного совета ДМ 212.092.01 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО КнАГТУ) по адресу: 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27, КнАГТУ. Факс: (4217)54-08-87; E-mail: mdsov@Knastu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке "Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета"

Автореферат разослан " 18 " сентября 2009 г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, в двух экземплярах просим выслать по указанному адресу на имя учёного секретаря диссертационного совета.

Учёный секретарь

диссертационного совета ДМ 212.092.01 кандидат технических наук, доцент

А.И. Пронин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Высокая стоимость вольфрамового и кобальтового сырья и сокращение их запасов, появление новых труднобрабатываемых материалов в настоящее время обостряют проблему повышения работоспособности вольфрамсодержащих твёрдых сплавов (ВТС) - основного материала в производстве режущего инструмента (РИ) для металлообрабатывающей и горнодобывающей промышленности. Кроме того, наибольшее применение ВТС получили в условиях, чрезвычайно неблагоприятных для процесса резания, где существует постоянная необходимость повышения производительности обработки, а условия резания непрерывно ужесточаются. Основным недостатком РИ из ВТС является их низкая красностойкость, ограничивающая рабочую температуру эксплуатации до 740 °С.

Одним из основных направлений повышения эффективности использования ВТС является его поверхностное упрочнение, а, следовательно, экономия вольфрам-содержащего сырья. В науке и технике в настоящее время известны многочисленные методы упрочнения поверхностей металлов и сплавов, каждый из которых имеет как преимущества, так и недостатки. В связи с этим за рубежом до 80 % инструмента из ВТС выпускается с покрытиями, получаемыми в основном газофазным осаждением, содержащими в поверхностном слое преимущественно Ti-Al-N. В этом направлении представляет интерес предложенный Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко метод электроискрового легирования (ЭИЛ), позволяющий наносить на металлические поверхности любые токопроводящие материалы и отличающийся низкой энергоёмкостью, экологической чистотой и безопасностью, простотой технологического процесса и малыми габаритами установок. Наибольшее количество известных исследований по созданию упрочняющих ЭИЛ-покрытий выполнено на сталях, титановых и других сплавах Б.Р. и Н.И. Лазаренко, Г.В. Самсоновым, Б.Н. Золотых, А.Д. Верхотуровым, И.А. Подчерняевой, А.Е. Гитлевичем, Ф. X. Бурумкуловым и другими учёными. На твёрдом сплаве ВК6 впервые положительный эффект по созданию легированного слоя (ЛС) был отмечен в работах И. А. Подчерняевой (Киевский Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАНУ) электродом на основе TiCN-A1N. Однако отсутствуют систематические исследования формирования ЭИЛ-покрытий, направленные на повышение работоспособности ВТС. В литературе описываются различные варианты механизмов изнашивания и разрушения ВТС в процессе резания. В этом направлении известны работы Киффера Р., Бенезовского Ф., Шпилёва A.M., Фадеева B.C., Конакова A.B. и других, показавших значительное влияние различных механизмов, в том числе теплового разрушения ВТС в диапазоне рабочих температур РИ. Однако до сих пор практически не исследовано изменение структуры, состава и свойств ВТС групп ВК (WC-Co), ТК (WC-TiC-Co), TT (WC-TaC-TiC-Co) при нагревании и разрушении за счёт химического износа рабочих поверхностей РИ. Отсутствуют исследования по влиянию ЭИЛ-покрытий поверхностей РИ на конечные параметры качества деталей при резании. Научный и практический интерес представляет изучение возможности создания ЭИЛ-покрытий рабочих поверхностей ВТС соединениями переходных металлов IV-VI групп, превосходящими по твёрдости и температуре плавления карбид вольфрама. В связи с этим в данной работе проведены исследования

формирования ЛС на рабочих поверхностей ВТС тугоплавкими металлами и соединениями методом ЭИЛ с целью повышения их работоспособности.

Связь работы с научными программами. Работа выполнялась в соответствии с научными планами Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН "Разработка слоистых композиционных покрытий на поверхности твёрдых сплавов, полученных ЭИЛ" и лаборатории инструментальных материалов ЗАО "Дальневосточная технология" при поддержке РФФИ № 06-03-96001 и РФФИ-ДВО № 09-1-ОХНМ-01.

Цель работы - повышение работоспособности РИ из вольфрамсодержащих твёрдых сплавов за счёт создания на поверхности износо- и коррозионностойких покрытий на основе предложенной методологии ЭИЛ/ВТС, выбора электродных материалов и выявления закономерностей электромассопереноса, формирования состава, структуры, свойств покрытий, режимов нанесения ЛС и оценки режущей способности инструмента.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- разработка и применение методологической схемы изучения процесса ЭИЛ для формирования поверхностного слоя с заданными свойствами на ВТС;

- разработка критериев эффективности формирования ЛС и его свойств;

- установление особенностей структурных и фазовых превращений ВТС в диапазоне рабочих температур, исследование их стойкости к окислению;

- исследование кинетики электромассопереноса модельных материалов на поверхность ВТС, структуры ЛС, его состава и свойств в процессе и после легирования;

- исследование фазового, химического, гранулометрического состава продуктов эрозии боридов IV-VI групп;

- получение на поверхности ВТС защитных ЭИЛ-покрытий из модельных материалов (металлы, бориды) и ЛС с боридо-нитридной и алюминооксидной керамикой;

- изучение свойств полученных покрытий, оценка режущей способности РИ из ВТС по параметрам конечного качества получаемых деталей: размера, относительного поворота, формы (РПФ).

Научная новизна.

1. Предложены методология и критерии выбора электродных материалов для ЭИЛ/ВТС с учётом высокой твёрдости, температуры плавления, жаростойкости, пластичности и учитывающие процесс формирования ЛС, его свойств, эффективность процесса ЭИЛ.

2. Установлены особенности окисления трёх групп ВТС (ВК, ТК, ТТ) в диапазоне рабочих температур (Т<1000 °С), заключающиеся в образовании в окалине легколетучих оксидов и хрупких шпинелей низкой твёрдости, способствующих разрушению рабочей поверхности РИ. Показано увеличение стойкости к окислению ВТС с ростом содержания в них Т1С, а также необходимость упрочнения и защиты рабочих поверхностей ВТС.

3. Установлены закономерности формирования ЛС, его состава, структуры, свойств при ЭИЛ/ВТС металлами 1У-У1 групп. Эффективность процесса формирования ЛС наибольшая для металлов, образующих неограниченные твёрдые растворы с элементами состава основы (V/) - Сг, Мо, Та; (Со) - а также для А1 из III группы. В связи с этим в качестве пластических добавок рекомендованы Сг, №, Мо, А1.

4. Исследован процесс формирования ЛС при ЭИЛ/ВТС боридами металлов IV-VI групп. Показана низкая эффективность процесса формирования за счёт хрупкого

разрушения. Лучший эффект у ZrB2, CrB2, TiB2. В связи с этим предложено использовать при ЭИЛ/ВТС электродные материалы на основе TiB2, ZrB2 с Ni-Cr-Al связкой.

5. На основе изучения фазового, химического, гранулометрического, состава продуктов эрозии установлен термомеханический характер эрозии боридных электродов.

6. Установлены основные закономерности формирования ЛС и его состава, структуры, свойств при ЭИЛ/ВТС композиционной керамикой с пластической связкой на основе ZrB2 (ЦЛАБ) и TiB2 (TBC), а также СгТаВ, зависимые от взаимной растворимости материалов анода и. катода, температуры перехода в хрупкое состояние, а также положительные значения привеса катода, возрастание стойкости ВТС к температурному окислению и износостойкости.

7. Установлены особенности трибологического поведения ЭИЛ-покрытий на ВТС и их влияние на конечные параметры качества получаемых деталей.

Практическое значение полученных результатов.

Даны рекомендации по применению ЭИЛ-покрытий для повышения эксплуатационных свойств ВТС. Для значительного повышения жаростойкости ВТС рекомендованы покрытия электродными материалами из алюминия, титана, хрома; для повышения трибологических свойств - Ti и керамикой на основе TiB2 и ZrB2 с пластической связкой Ni-Cr-Al. Работа апробирована и выполнялась по рекомендации ЗАО "ДВ-Технология", г. Комсомольска-на-Амуре.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на: Междунар. симпоз. Принципы и процессы создания неорганических материалов (Третьи Самсоновские чтения): Хабаровск, 12-15 апр. 2006; Междунар. Китайско-Российском симпоз.: JCRSAMPT2006 Joint China-Russia Symposium on advanced materials processing technology. August 21-22, 2006 (Harbin, P.R. China. Harbin Institute of Technology, China Pacific National University); Междунар. конф. Материаловедение тугоплавких соединений: достижения и проблемы, посвящённой 90-летию Г.В. Самсонова (г. Киев, Украина, 27-29 мая 2008); Междунар. конф. по химич. технологии ХТ'07, посвящённой 100-летию со дня рождения академика Н.М. Жаворонкова (г. Москва, 17-23 июня 2007 г.); Междунар. науч. конф. Проблемы комплексного освоения георесурсов: ДВО РАН ХНЦ (г. Хабаровск, 11-12 сентября 2007); IV Евразийском симпоз. по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата EURASTRENCOLD-2008 (г. Якутск, 23-27 июня 2008); Всеросс. науч.- практич. конф.: Новые технологии и материалы. Инновации и инвестиции в промышленности Дальнего Востока (г. Комсомольск-на-Амуре, 15-19 окт., 2007); VI региональной науч. конф.: Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование - Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 26-28 сентября 2006 г.; III межрегиональной науч.-практич. конф. с международным участием: Автомобильный транспорт Дальнего Востока - 2006, 25-28 сент., ТОГУ, г. Хабаровск; VI межрегиональной науч.-практич. конф.: Автомобильный транспорт Дальнего Востока - 2008, 23-26 сент., ТОГУ, г. Хабаровск.

Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в 31 публикациях, в том числе 18 статьях, из них 11 рекомендованных ВАК.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованных источников из 187 наименований. Работа изложена на 216 страницах, включая 89 рисунков и 26 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, раскрыты научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе представлен обзор литературы по существующим методам нанесения покрытий на ВТС, рассмотрены их особенности, дана характеристика метода ЭИЛ в сравнении с другими методами. Показано, что особенности ЭИЛ связаны, прежде всего, с неаддитивностью изменения массы катода в процессе легирования. Создателями метода Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко установлено, что в начальный период ЭИЛ происходит увеличение массы катода до времени Тта!(, затем её уменьшение и, начиная с Т>ТХ (хрупкого разрушения) масса катода становится меньше первоначального значения. Существуют различные типы кинетики массопереноса, зависящие от материалов катода, анода, режимов ЭИЛ. Согласно Б.Р. Лазаренко при упрочнении сталей характерна зависимость, при которой привес катода (Дк), начиная с момента Т=Ттах, уменьшается с ростом времени обработки за счёт накопления остаточных напряжений вплоть до значения Тх, выше которого наступает разрушение материала подложки. Кинетика массопереноса при ЭИЛ/ВТС практически не изучена. Имеются сведения о массопереносе композитов TiCN-AIN со связкой Fe(Ni)-Cr(30%) на сплав ВК6, показывающие образование слоя с дисперсной слаботравящейся структурой, со сплошностью 80 %, снижающего износ на 33% (И.А. Подчерняева, ИПМ НАНУ).

Представлены литературные данные о свойствах WC и других карбидов, боридов, нитридов, оксидов, используемых при создании РИ и покрытий на их рабочих поверхностях, в том числе методом ЭИЛ. Наибольшее количество исследований по созданию упрочняющих ЭИЛ-покрытий выполнено на сталях, сплавах Ti и AI. При этом отсутствуют систематические исследования формирования ЭИЛ-покрытий для повышения работоспособности ВТС. Научный и практический интерес представляет исследование закономерностей ЭИЛ/ВТС металлами IV-VI групп и их соединениями с В, С и N, превосходящими по твёрдости (Нц) и температуре плавления WC, среди которых наибольшие значения Нц у боридов.

В литературе отсутствуют сведения о методологии ЭИЛ с последующей разработкой методик для достижения свойств ЛС материалов, выбора электродных материалов, что не позволяет оценить оптимальные области применения ЭИЛ. Не встречаются методологии ЭИЛ/ВТС и других функциональных материалов. Возникают трудности оценки эффективности самого процесса ЭИЛ. На практике ограничиваются, как правило, лишь констатацией свойств и параметров ЛС в зависимости от материала легирующего электрода, состава межэлектродной среды, режимов процесса ЭИЛ. В то время как вариантов его выполнения большое количество. Отсутствие оценки эффективности процесса ЭИЛ не позволяет полностью оценить возможности различных установок, электродных материалов, вариантов технологии ЭИЛ. Существует потребность в разработке критериев сравнительной оценки как эффективности процесса формирования ЛС, так и эффективности получения при ЭИЛ эксплуатационных свойств ЛС, использования метода ЭИЛ с учётом энергозатрат. Известны публикации совместных исследований "NASA" США (K.N. Lee), Германии (Н. Fritze), Японии (Y. Ogyra); России

(B.B. Сутягин, СЛ. Сайкин, E.JI. Шведков) о перспективности формирования композиционных керамических покрытий ВТС методами физического осаждения. Однако не встречаются сведения по формированию керамических покрытий методом ЭИЛ, что представляет научный и практический интерес.

Таким образом, изучение возможности повышения работоспособности ВТС за счёт создания на их поверхностях износо-, коррозионностойких ЭИЛ-покрытий является важной задачей, которую следует решать во взаимосвязи с разработкой методологии их создания, назначения электродного материала, исследования эрозии, продуктов эрозии, режимов формирования ЛС, его состава и свойств.

Во второй главе описаны методики исследования состава, структуры и свойств электродных материалов и покрытий, используемые материалы и оборудование для нанесения покрытий и измерения свойств. При выполнении работы использовались современные методы исследования: рентгенофазовый анализ; металлографический анализ и электронная микроскопия; статические методы определения механических свойств; методы трибологических испытаний и испытаний на жаростойкость; численные методы обработки экспериментальных данных на ЭВМ. Достоверность результатов подтверждается использованием современного аттестованного оборудования и измерительных приборов, металлообрабатывающего оборудования, большого количества экспериментальных измерений с применением статистических методов обработки данных, а также практическим использованием разработанных покрытий в производстве.

Были использованы отечественные образцы наиболее распространённых следующих трёх групп ВТС. ВК системы WC-Co: ВКЗ, ВК6, ВК8, ВК8ИМ, ВК12С; ТК системы (WC-TiC)-Co: Т5К10, Т15К6, Т30К4 и TT системы (WC-TiC-TaC)-Co: ТТ8К7, ТТ10К8. Материал ВК8ИМ был получен в ИМ ХабНЦ ДВО РАН. В качестве материала легирующих электродов интерес представляли модельные образцы переходных тугоплавких металлов IV-VI групп и их бориды, а также AI, Со, Ni, Cu. Кроме того, использовали коллоидный графит (С), а также износостойкую композиционную керамику "ЦЛАБ-2" на основе ZrB2 системы ZrB2-ZrSÍ2-LaB6 со связкой Ni-Cr-Al (30% мол.) и "ТВС-3" системы (TÍC-TÍB2) со связкой Ni-Cr-Al(30% мол). Электроды в виде штабиков размером 3x4x35 мм "ЦЛАБ-2" и "ТВС-3" получали методом горячего прессования под давлением при температуре -1900 °С в ИПМ HAH Украины.

Для ЭИЛ использовали установки "ЭЛФА-541", "Элитрон-22А", "Корона 1101", "ИМ-ЭИ-01-2А"; для металлографического, рентгенофазового, электронно-зондового анализов, измерения микротвёрдости применяли EVO-50 XVP, D8 ADVANCE, WDS/EDS JXA-8100, ПМТ-ЗМ, DUH-W201 Shimadzu. Для исследования микроструктуры материалов анода, катода, продуктов эрозии - микроскопы "МИМ-10", "БИОЛАМ-М", другие. Исследования образцов по температурному окислению выполняли на дериватографах Q-I000 и STA 449С Jupiter при нагреве образцов от 20 "С до 1000 °С на воздухе со скоростью 20 °С в минуту с последующим охлаждением в печи до ~500 "С и далее с открытой печью до комнатной температуры. Для испытания стойкости РИ использовали быстросменные (3, 4, 5-гранные) пластины для токарных резцов с механическим креплением 25x20 (ГОСТ 21151-75). Износ РИ измеряли по задней грани (h) и передней режущей кромке (I) при вершине резца. Указанные параметры износа сопоставляли с параметрами работоспособности РИ, учитывающими конечные

характеристики качества поверхностей обработанного материала. К ним, как известно из технологии машиностроения, относят параметры точности (РПФ): размера (Р), относительного поворота (П), формы (Ф). Исследования стойкости ВТС выполняли при обработке прутков стали 45, диаметром 30-55 мм, длиной 400 мм, при режимах резания: г=0,2-0,3 мм, «=1000-1800 1/мин, s=0,07 мм/об. на токарном станке 1К62.

В связи с методологией материалогии разработана методология ЭИЛ/ВТС [2, 9, 11, 18-19, 25-26, 29], в соответствии с которой предложено использовать функциональный критерий 7ф, учитывающий параметры формирования ЛС (уЛс) и эффективности свойств ЛС (ус), дополняющий оценку эффективности ЭИЛ учётом повышения эксплуатационных свойств основы (уСв=Свлс/Св0). Эффективность формирования ЛС представлена формулой критерия:

Гф= Улс'Усв (1)

Учёт величины энергии (Е), затраченной на формирование ЛС, резко меняет значения показателей ЕДк, Тх, улс, уф. Значения критерия улс при ЭИЛ на воздухе на порядок увеличиваются с возрастанием Е от 0,28 Дж до 0,8 Дж. В связи с этим предложен обобщающий критерий эффективности процесса ЭИЛ, учитывающий энергетические затраты на получение качественного слоя и его экономическую целесообразность:

ТэшГ Та/Е= 7лс'Ус,/Е= [ЕДк* кп'Тх' Слс/С0]/Е (2)

Таким образом, с учётом предложенной методологии, для оценки эффективности процесса ЭИЛ вначале следует определить величины привеса (Дк, ХДк), время хрупкого разрушения (Тх), коэффициент переноса (к„) материала анода на катод. Затем критерий эффективности формирования ЛС (улс) и энергетический коэффициент формирования ЛС (уФЕ=улс/Е). После чего, используя коэффициент уСв, можно оценить функциональный критерий эффективности процесса ЭИЛ (уф). Полученные данные могут быть использованы для определения обобщающего критерия уэил> который позволяет оценить влияние электрических режимов, исходя из требуемых величин энергии процесса ЭИЛ.

В третьей главе приведены результаты исследований жаростойкости ВТС без покрытия и составляющих их модельных материалов (WC, TiC, Со, Ti, W), а также ВТС с покрытиями. Установлено, что окисление исследуемых материалов (прирост массы q, г/м2) до температуры 650 °С незначительно. С повышением температуры от 750 °С до 1000 °С окисление WC превышает q вольфрама более чем в 4 раза (рис. 1 ,á), a q (W) в свою очередь превышает TiC более чем в 10 раз, что можно объяснить различным значением величин энтальпий образования TiC (45,657) и WC (3,968) ккал/г-атом (при 2000 К); предполагалось получить различные скорости окисления этих веществ, что и подтвердилось экспериментально, константы равновесия (Kw и Kwc) при окислении W и WC равны, соответственно:

Kw = [02]3/2;Kwc = [02]5/2/[C02]. (3)

Жаростойкость ВТС возрастает с увеличением содержания в них TiC, что особенно заметно при содержании TiC>10 %. Это объясняется разной прочностью химической связи Ме-С в карбидах WC и TiC. Наблюдаемые закономерности окисления согласуются с конфигурационной моделью вещества Г.В. Самсонова. Образцы ВТС с низкой жаростойкостью и WC при окислении значительно изменяют форму и размеры (рис. 1,6).

Рис. 1. Удельный прирост массы образцов при нагревании 1000 °С (я); градиентная макроструктура окалины образца ВК8, х14 (б)

При этом у \¥С наблюдается наибольшая высота образуемого нароста окалины, у ВТС меньший нарост окалины, который снижается с повышением содержания в ВТС карбида титана. Наблюдается градиентный нарост окалины в направлении, перпендикулярном к каждой внешней поверхности образца. Ряд жаростойкости по степени её возрастания: WC->TT10K8^T5K10^BKЗ^BK6^BK8->T15K6-^BK8ИM-* Т30К4—>Со—>ПС практически совпадает с рядом уменьшения высоты окалины: ВКЗ—>ВК6—>ВК8—>Т5К 1 О^ТТ 10К8->ВК8ИМ^Т15К6^Т30К4-»'\У^Со^'ПС.

На рис. 2 показано изменение фазового состава поверхности сплава ВК8 при нагреве на воздухе до 1000 °С. При Т>620 °С соотношение фаз в окалине изменяется. В верхнем слое окалины формируется Со\У04, в нижнем '\УОз, примерно равное содержание Со\\Ю4 и \¥03 в среднем. При нагреве до 730 °С в поверхностном слое присутствуют только оксиды СоШ04 и WOз, которые имеют моноклинную кристаллическую решётку при нагреве от 900 °С до 1000 °С, то есть происходит образование шпинели. Микротвёрдость окалины для сплавов ВК6, ВК8, Т15К6, ТТ10К8 составляет в нижних слоях 0,2-0,4 ГПа, в верхних - 0,58-0,87 ГПа. Под окалиной микротвёрдость ВК8 выше на 0,4 ГПа, а Т15К6, ТТ10К8 ниже на 1,5-2 ГПа (при твёрдости ВТС 16,1-17,9 ГПа).

Состав окалины ВТС группы ТК разнообразнее, включает в себя \\Ю3, Со\У04, ТЮ2.

При нагревании до 400 °С фазовые превращения в поверхностном слое не заметны, а при 600 °С наряду с ШС появляется \У03 с моноклинной кристаллической решёткой. При дальнейшем нагревании \УС до 1000 °С наблюдается оксид \¥03, незначительное количество технологических примесей Бе в '\\ГС образует снаружи тонкую кристаллическую плёнку Ге\\Ю4 в среде Аг (рис. 2,в), способствуя деструкции материала. Окалина хрупкая, разрушается при небольших нагрузках, а при резании металлов она легко удаляется с поверхности режущего инструмента (сходящей стружкой), то есть при нагреве выше 730 °С резко возрастает роль термохимического износа инструмента из ВТС.

В поверхностном слое Со фазовые превращения отсутствуют при нагреве до 250 °С. Начиная с температуры 350 °С в нём наблюдается образование оксидных фаз СоО и Со304 с кубическими кристаллическими решётками. При 670 °С в кобальта уже нет, наблюдаются только оксиды СоО и Со304, а при 1000 °С только Со304 и Со.

а:-\ЛДЭЗ-(моиокп.) : ^-СоУУО^мон.)

1000-с (35 час.)

Щи!

у~\Ы0з (трийп.} •-Со'.А/Ол ((юн.)

■\ЫС (гаке.) •Со (куб:) г

•МС (гего.) -Со (куб.}

-рди;^ | | |

'' -......................... - * :гл/г .....—1

620 "С

400 'С

25 °С

Угол В

Рис. 2. Дифрактограммы фазовых превращений ВК8 при нагреве на воздухе 25-1000 °С (а); микроструктура окалины образца ШС в нижнем слое ^03) (б); тонкая плёнка из кристаллов (Ре'ШСи) в верхнем слое после нагрева в Аг до 1000 °С (в)

Выполненные исследования процесса окисления на воздухе ВТС с защитными ЭИЛ-покрытиями при нагреве со скоростью 20 °С/мин от 25 °С до 1000 °С показали, что во всех случаях жаростойкость образцов с покрытиями выше, чем без покрытий (рис. За).

По данным рентгенофазового анализа ЭИЛ-покрытие системы А1/ВК8 (рис. 3,5) представляет сложную композиционную нитридо-алюминооксидную керамику, включающую \VTSi и \УС с гексагональными кристаллическими решётками, у-А1203 и А1203. При этом фазовый состав покрытия изменяется с ростом температуры. При нагревании до 350 °С и выдержке 2 часа в поверхностном слое ЭИЛ-покрытия появляется фаза 5-А1203, при 600 °С фазы А1203, А112\\^, А1\\Ю3. При нагревании выше 700 °С до 1000 °С в ЛС образуются фазы '\¥С и \\T\i с гексагональными кристаллическими решётками и фаза -у-А1203 с кубической решёткой.

ЭИЛ-покрытие из композита "ЦЛАБ-2" на основе ггВ2 системы 2гВ2-2г812-ЬаВ6 со связкой №-Сг-А1 (30 мол. %) повышает жаростойкость сплава ВК6 более чем в 3,5 раза и почти на порядок - сплав ТТ10К8 (в 9,5 раз) и Т5К10 (в 14 раз).

300 250

35 30

25

20

15 ]

ВК8 после нагрева

защи.тиус иикрыгие иихриди-

алюминооксидной керамикой

Повышение жаростойкости

Рис. 3. Удельный прирост массы модельных материалов TiC, Со, ВК8 и ВТС с ЭИЛ-покрытиями (а); внешний вид окисленного образца ВК8, подвергнутого ЭИЛ алюминием с одной (нижней) стороны, х14 (б)

Таким образом, в диапазоне рабочих температур (<1000 °С) на поверхности твёрдых сплавов (ВК, ТК, TT) образуются лекголетучие оксиды и хрупкие шпинели низкой твёрдости, способствующие разрушению рабочей поверхности РИ за счёт термохимического износа. При этом стойкость к окислению ВТС увеличивается с ростом содержания в них TiC. Полученные результаты приводят к выводу о необходимости создания защитных покрытий на поверхности режущих материалов из ВТС с целью повышения температурного сопротивления окислению, их можно создать методом ЭИЛ.

В четвёртой главе приведены исследования процесса ЭИЛ ВТС металлами, выполнена оценка процесса формирования ЛС по предложенным критериям эффективности. В табл.1 приведены сравнительные результаты ЭИЛ металлами.

Таблица 1

Характеристики процесса формирования ЛС при ЭИЛ ВК8

XAa-W' г/см2 ХДк-10"5 г/см2 ж„ Т(кп max-j Т (-Дк) тх Улс=2Ак 'Кп'Т(Дк) ТФЕ=Ю" Тлс/Е УСв(Ж) Уэил'Ю"3 гмип'Дж! 4 'см

AI 96,0 77,0 80,2 3,8 3,2 >5 19146 75,7 11 83,3

Ti 936,3 163,3 17,4 4,2 0,4 >5 11932 34,9 19 66,3

V 306,4 49,0 16,0 3,1 0,4 >5 2824 452,6

Cr 381,0 25,4 6,7 2,1 1,3 2,8 338,6 27,1 18 48,8

Fe 471,6 78,0 16,5 4,8 4,2 >5 5398 207,3

Ni 2328,0 266,8 11,5 5,0 0,3 >5 14797 497,0 1,6 79,5

Cu 1113,0 472,0 42,5 5,0 2,4 >5 79233 242,0

Zr 75,4 2,4 3,2 0,3 0,3 0,4 2,3 0,3 0,96 0,03

Nb 541,7 13,9 2,6 2,1 0,9 3,3 35,6 5,7 1,31 7,5

Mo 13,8 236,0 17,0 5,0 0,3 >5 20070 643,0 0,91 58,5

Hf 1033,0 129,1 12,5 1,9 0,3 5,0 6259 258,1 1,36 35,1

Та 1381,0 194,4 14,1 2,0 0,5 2,8 5476 271,0 0,94 25,5

W 308,7 17,4 5,6 1,1 1,2 3,5 147,1 15,7 1,5 2,4

В качестве материала электрода интерес для исследования представляли тугоплавкие металлы IV-VI групп (образуют в ЛС тугоплавкие карбиды, нитриды, бориды). Также интерес вызывали ЭИЛ-покрытия графитовым электродом (предполагалось образование в ЛС карбидов) и электродами Си и А1 (для создания ЛС высокой теплопроводности и отвода тепла от режущей кромки при резании). Кроме того, соединения А1 обладают наименьшей схватываемостью с обрабатываемой сталью при резании, и предполагалось повысить трибологические свойства ВТС. При объяснении полученных результатов учитывалась зависимость этих параметров от смачиваемости и адгезионного взаимодействия между материалами анода и катода.

На рис. 4 показано изменение параметров массопереноса на установке "ЭЛФА-541" от числа проходов электрода /' при ЭИЛ ВТС металлами, графитом и композитом на основе 2гВ2.

Рис. 4. Изменение массы анода и катода от числа проходов (/') на установке "ЭЛФА-541" при ЭИЛ металлами и графитом (а); влияние числа проходов на изменение Кп (б)

При ЭИЛ металлами AI, Си масса катода непрерывно увеличивается (рис. 4,а), что указывает на благоприятные условия формирования ЛС, обусловленные растворимостью AI и Си в Со-связке ВТС.

Коэффициент массопереноса Кп=|Ак| / |Да|-100% (привес катода по отношению к убыли анода) для всех исследованных систем уменьшается с ростом числа проходов электрода i (рис. 4,6). При ЭИЛ AI наибольшее значение Кп достигается для подложки из сплава ВК8. Для двойных и тройных карбидных сплавов (WC-TiC)-Co, (WC-TiC-TaC)-Co величина Кп уменьшается с повышением в сплаве содержания TiC. Это свидетельствует о том, что контактные углы смачивания алюминием TiC выше, чем WC. В то же время при ЭИЛ коллоидным графитом имеет место убыль массы катода за счёт интенсивного окисления графита с образованием легколетучих оксидов С02, что делает проблематичным его использование.

Исследования изменения суммарного привеса (ЕДк) для ВК8, коэффициента переноса (Кп) от удельного времени обработки (Т мин/см2) при ЭИЛ электродами из Та и Ti показали (рис. 5), что зависимость £Дк-Т для Ti выражается кривой с максимумом при Т=4-5 мин/см2, а для Та - стабилизацией значений 1Дк при Т=5 мин/см2.

450 - - — в

J> * с

Г 1 räxja IKI

/ .^ОцПМ

« юо 3 1 ! / -—..... ° ?' / у^ О .тик

50 мж _М ТаЮ ?

' -Кц Т)Ш 1 \,Ка ПК |

1 2 3 t S 6 Т. : Л1 ^

Рис, 5. Изменение удельного привеса БЛк и коэффициента массопереноса К„ от удельного времени легирования (Т, мин/см2) Т1ТЖ8 и Та/ВК8 на установках (И): "ИМЭИ-01-2А" и (К): "КОРОНА-1101"

Значения Кп как для "Л, так и Та имеют явно выраженную тенденцию его понижения с увеличением Т при ЭИЛ на обеих установках. Величины суммарного привеса 1Дк на установке "ИМЭИ-01-2А" существенно превышают величины, полученные на стандартной установке "Корона 1101", что связано с большими значениями энергии (Е) и тока (I). Коэффициенты переноса при этом отличаются несущественно.

В связи с этим представляло интерес исследование физико-химических свойств ЛС от времени легирования (рис.6).

Рис. 6. Микрофотографии поверхности ВК8 до (а) и после ЭИЛ титаном: при Т=0,5 мин. (б); Т=1,0 мин. (в); Т=2,5 мин. (г); Т=5,0 мин. (д); Т=7,0 мин. (е); а также Ti-анода (ж) (на "EVO-50 XVP"); продуктов эрозии TÍ/BK8 (з) и ТаУВК8 (и) (на "МИМ-10")

Показано постепенное заполнение поверхности катода продуктами эрозии материала анода и формирование ЛС на начальном этапе при Т=0,5; 1,0; 2,5 мин/см2, когда удельный прирост массы катода Дк имеет тенденцию к повышению; Т=4-5 мин/см2 -наблюдается наибольший £Дк для Тд и при 7,0 мин/см2, когда наступает его разрушение. При ЭИЛ с Т<5 мин/см2 в ЛС образуется шпинель СоТЮ3, а также ХУС^х* (рис. 7).

Рис. 7. Изменение фазового состава от длительности ЭИЛ Тл/ВК8 (а) и химического состава ЛС (б) от удельного времени легирования (Т, мин./см2)

Наряду с контактным и бесконтактным электромассопереносом на поверхности катода идёт распыление материала в виде осаждающихся паров СоО и ТЮ2. При времени (Т>7 мин/см2) на воздухе образуются нитриды легирующего элемента (ПЫ, ТаЫ, \У1Ч), хотя даже при значительном (Т > 5-7 мин/см2) удельном времени легирования наблюдаются участки контактного переноса вещества на катод (рис. 6).

После достижении 100 % сплошности (Т=2,5 мин/см2) при ЭИЛ И/ВК8 с возрастанием удельного времени до Т=5,0-7,0 мин/см2 и появлении нитридов в ЛС наблюдается постепенная стабилизация фазового (рис. 7,а) и химического (%, вес.) состава элементов С, Ы, О, ТЧ, Со, (рис. 7,6).

В зависимости от режимов ЭИЛ протекающий микрометаллургический процесс может создавать условия формирования ЛС с различным распределением фаз по

толщине и соответствующим изменением элементного состава по глубине покрытия, а, следовательно, и его свойств.

На рис. 8 показано изменение элементного состава (% вес.) поперечного среза образца А1/ВК8 (а) и в точках 1-8 (1ХА-8100). По поверхности среза построены кривые распределения элементного состава (б) в направлении, перпендикулярном к основе. На примере системы А1/ВК8 показана возможность формирования слоистой структуры в процессе ЭИЛ/ВТС, состоящей из трёх участков (1-Ш), отличающихся фазовым составом за счёт конвекции и градиента температур в ванне расплава высокотемпературного окисления, взаимодействия и селективности смачивания легирующих компонентов материалом подложки.

Рис. 8. Микрофотография косого среза (45°) образца после ЭИЛ А1/ВК8 на "ЭЛФЕ-541" с кривыми изменения элементного состава и точками 1-8 мест отбора проб (а); кривые изменения (% вес.) элементного состава (по точкам 1-8) ЛС для участков I, II, III (б)

Установлены закономерности формирования поверхностного слоя на ВТС. При ЭИЛ модельными материалами (переходные металлы 1У-У1 групп, А1, Си, N1) наблюдаются положительные значения привеса катода с увеличением длительности легирования. При этом повышаются толщина покрытия, сплошность, шероховатость поверхности и уменьшается коэффициент переноса, который снижается также с повышением процентного содержания ПС в ВТС и определяется адгезионным взаимодействием легирующих компонентов с тугоплавкими компонентами основы.

Таким образом, эффективность процесса формирования ЛС наибольшая для металлов, образующих неограниченные растворы с элементами состава основы (\У) - Сг, Мо, Та; (Со) - N1, а также для А1 из III группы. В связи с этим в качестве пластических добавок рекомендованы Сг, №, Мо, А1. При ЭИЛ/ВТС происходит формирование покрытия карбидно-нитридной керамики. Кроме контактного и бесконтактного электромассопереноса на поверхности катода происходит распыление материала.

В пятой главе изложены результаты исследования процесса формирования ЭИЛ-покрытий ВТС тугоплавкими боридами. Показана возможность формирования защитных металлокерамических покрытий на ВТС методом ЭИЛ. В качестве материала легирующих электродов использовали также композиционную керамику "ЦЛАБ-2" на

основе ZrB2 системы ZrB2-ZrSi2-LaB6 со связкой Ni-Cr-Al (30% мол) и материал "ТВС-3" системы 70(80TiC+TiB2) со связкой NiS0Cr10Ali0.

Представлен фазовый и элементный составы покрытий. При ЭИЛ композиционной керамикой "ЦЛАБ-2" на основе ZrB2 системы ZrB2-ZrSi2-LaB6 со связкой Ni-Cr-Al (30% мол) и "ТВС-3" системы 70(80TiC+TiB2) со связкой Ni80Cr10Al10, в отличие от ЭИЛ металлами, возрастает Кп с увеличением доли TiC в ВТС, достигая значения (-35 %) для ВТС Т15К6. Это является результатом того, что адгезионное взаимодействие в системе ZrB2-TiC выше, чем в системе ZrB2-WC. В целом для всех ВТС коэффициент массопереноса при ЭИЛ алюминием больше, чем при ЭИЛ композитами "ЦЛАБ-2" и "ТВС-3", что связано с более высокой смачиваемостью алюминием TiC и WC.

В табл. 2 приведены сравнительные результаты электромассопереноса ЭИЛ тугоплавкими боридами и соединениями.

Таблица 2

Характеристики процесса формирования ЛС при ЭИЛ ВК8

ТуГОПЛаВКИМИ СОеДИНеНИЯМИ (ДЛЯ УлС(тах))

ЕДа-Ю" ЕДк-10" ЕКП Т(Кп Т т Улс=Ю-2- Уф Уэил

5 г/см2 'г/см2 тах) (-Дй 2Ак-К„-Тх •10"2 •Ю-3

МоВ2 364 91 4,0 0,3 1,4 2,2 8,0 3,36 3,87

TiB2 370 77 4,8 0,3 1,5 2,7 10,0 3,39 3,65

HfB2 601 131 4,6 3,1 2,3 5,0 30,1 5,72 4,01

ZrB2 622 127 4,9 1,5 2,2 4Д 25,5 10,21 7,48

CrB2 1330 215 6,2 1,2 3,5 5,5 73,3 34,46 9,75

MoSi2 992 121 8,2 1,1 3,7 7,0 69,4 11,81 5,15

TiN 3080 280 11,0 0,3 5,0 7,0 216 30,18 9,74

CrTaB 2545 202 12,6 2,0 2,4 3,7 94,2 24,48 10,12

TBC 2660 175 15,2 1,3 5,0 6,5 173 150,4 29,79

ЦЛ 3019 148 20,4 2,8 5,5 5,0 151 143,4 25,82

Значительное влияние на формирование ЛС и в том числе и на Кп, оказывает состав продуктов эрозии и "вторичная" структура анода. В продуктах эрозии при ЭИЛ/ВТС тугоплавкими боридами образуются как шарообразные частицы из жидкой фазы размером -0,1-10 мкм, так и твердофазные частицы -1-35 мкм (рис. 9), аналогичные продуктам эрозии ЭИЛ металлами, но в большинстве случаев содержат большую весовую долю хрупкой фазы. Процент твердофазных частиц в продуктах эрозии боридов повышается с увеличением удельного времени легирования за счёт хрупкого разрушения «вторичной» структуры материала анода и катода.

Элементный анализ продуктов эрозии при ЭИЛ/ВК8 боридами показал, что частицы шаровой формы как крупные, так и мелкие, образованны из жидкой и парогазовой фазы и состоят из оксида металла электрода. Например, Хт02 (74% Ъх, 26% О, рис. 9,а); НГО2 (88,1% Щ 19,2% О, рис. 9,6). Частицы хрупкой фазы состоят из оксидов Со, \У и металла электрода. Состав оплавленных частиц аналогичен, содержит оксиды Со, \У и металла электрода, например, 43% Сг; 23,2% вес. 41% О; 1,6% Со (рис. 9,в).

Показано, что тугоплавкие бориды с пластической связкой являются перспективными соединениями для формирования защитного ЛС на поверхности ВТС с учётом критерия улс и критерия эффективности Т^е^Улс/Е процесса ЭИЛ, учитывающего энергетические затраты.

ня2/вк8

сгв2/вк8

Рис. 9. Продукты эрозии при ЭИЛ: в системе 2гВ2/ВК8 (а); НШ2/ВК8 (б); СгВ2/ВК8 (в)

Приведены сравнительные результаты повышения работоспособности ВТС при точении стали 45 с учётом функционального критерия эффективности уф и обобщающего критерия эффективности процесса ЭИЛ уэил.

Показано, что эффект коррозионной защиты ЭИЛ-покрытий связан с образованием при окислении коррозионностойких высокотемпературных фаз (как в стационарных условиях в окалине, так и в процессах трибоокисления в зоне трибоконтакта). Наиболее вероятными фазами вторичной плёнки могут быть алюминаты АУ системы \У-А1-0, оксиды А1203 в случае покрытия А1/ВК8; и Хг02, 8Ю2, Ьа203 - в случае покрытия ЦЛАБ/ВК8. Такие плёнки, адгезионно прочно связанные с материалом покрытия, трудно удаляются из зоны трибоконтакта и ответственны за повышение уровня триботехнических характеристик при повышенных режимах резания.

Приведены сравнительные результаты трибологических испытаний по геометрическим параметрам, характеризующим стойкость РИ: по износу задней грани и передней поверхности (рис. 10). Установлено, что элементный состав передней и задней поверхностей, на которых образуются продольные тёмно-серые канавки, содержит преимущественно (обозначено +) Ре>50-80%, а возвышенные светлые участки \У>60-80%. Так как температура и давление на рабочих поверхностях при резании неравномерны, на участках с высокими температурой и давлением интенсивнее образуется оксид \У03 и шпинель Со^¥04 (рис. 2,а). При этом часть \У тратится на образование кристаллов Ре\\Ю4 (рис. 2,6), что способствует износу. Образовавшиеся продукты легко удаляются стружкой, сходящей в процессе резания.

Сравнительными испытаниями размерной стойкости ВТС без покрытия и с ЭИЛ-покрытием электродами Т1, 7л, А1, ЦЛАБ-2, ТВС-3 выявлено изменение характера стойкости РИ при чистовой обработке валов по параметрам конечного качества РИ при резании - размеру, повороту, форме (РПФ). Так, при ЭИЛ А1/Т15К6 в 4 прохода ("ЭЛФА-541") погрешность РПФ от пути резания Ь после чистовой обработки валов

(п=1000 мин"'; з=0,07 мм/об; 1=0,25 мм; /=250-450 мм; сталь 45) меньше, чем без покрытия по погрешности формы в -1,5 раза, не превышает 20-25 мкм при Ь=2 км, по конусности (относительный поворот образующей вала к оси) в 1,6-1,7 раз, не превышает 35/300 мкм/мм при Ь=2 км. Погрешность диаметра, уменьшается в —1,3 раза и составляет 30 мкм при Ь=2 км. Для ЦЛАБ2/ВК6 при Ь=57 км погрешность по параметрам РПФ на 20.. .40% меньше, чем без покрытия.

Рис. 10. Износ резца ВК6 по задней грани (а, б) и передней поверхности (е, г) при пути резания Ь=52 км: (а, в) - РИ без покрытия; (б, г) - РИ с ЭИЛ-покрытием ТВС-3. Режимы резания: п=1000 мин"1; э=0,07 мм/об; 1=0,2 мм; сталь 45; 0Ср=45 мм.

Линии тренда, характеризующие изменение величины износа при вершине резца по задней грани и передней кромке отражают большую устойчивость к износу в процессе резания ВТС с покрытием (П), чем без покрытия (БП) (рис. 11).

а) б) в)

(а) и размерной стойкости по параметрам погрешности РПФ в зависимости от пути резания Ь без покрытия (БП) ВК6 и с покрытием (П) ЦЛАБ2/ВК6 (б) и ТВСЗ/ВК6 (в)

Уравнения линий тренда:

/РКБП = 2,91 + 0,77; /гзгБП = 1,31 + 0,37 (4)

/РКП =2,31 + 3,4; кЗГп =1,061 + 4,1 (5)

Линии тренда, отображающие тенденции изменения точностных параметров РПФ при обработке РИ без покрытия и с покрытием (например, ЦЛАБ-2, рис. 11,6) описываются уравнениями аппроксимации для РИ без покрытия (БП) и с покрытием (П): со/" = 0,261+23,1; а>Рп = 0,111, + 27,2 (6)

со/" = 0,161+11,3; шяп = 0,121+12,4 (7)

суфБП = 0,111+10,1; шфп = 0,081 + 8,92 (8)

Тенденция изменения точностных параметров характеризующих качество обработанных деталей отражает большую устойчивость к процессу резания РИ с

покрытием, чем без покрытия. ЭИЛ-покрытия ЦЛАБ2/ВТС и ТВСЗ/ВТС имеют большую износостойкость для ВТС с наибольшим содержанием НС, наибольший Кп, сплошность покрытия и, соответственно, наибольшую стойкость к окислению. Положительное влияние в составе электрода А1 на триботехнические характеристики ВТС свидетельствует о том, что ЭИЛ является структуро- и фазообразующей технологией за счёт высокотемпературного окисления продуктов электроэрозии в межэлектродном промежутке, их взаимодействия и конвективного перемешивания в микрованне расплава.

Установлено, что параметры работоспособности ВТС по износу задней грани и передней режущей кромке (/гзг, /РК) коррелируют с результатами погрешности РПФ, которые в большей степени характеризуют конечные параметры качества процесса резания и, следовательно, могут быть использованы для оценки размерной стойкости РИ в условиях, когда износ является доминирующим фактором образования погрешности обработки. Наблюдается корреляция данных, как по скорости процессов (износа и формирования погрешности обработки), так и по величине. На формирование ЛС влияет фазовый, химический, гранулометрический составы продуктов эрозии.

Подтверждён термомеханический характер эрозии. Предложен новый критерий эрозионной стойкости боридов тугоплавких металлов, который отражается зависимостью физико-механических свойств материала анода: Кх=Н|1-АУТпл-Е. ЭИЛ-покрытия износостойкой композиционной керамикой на основе 2гВ2 с пластической связкой повышают жаростойкость (в 4-5 раз). А при ЭИЛ двумя последовательными слоями А1+Т1 даже более чем в 40 раз. Это объясняется образованием в защитной окалине алюминооксидной, боридной, нитридной керамики. Для оценки стойкости РИ из ВТС предложен критерий размерной стойкости по конечным параметрам качества изделий: размеру, относительному повороту и форме (РПФ). Стойкость режущих пластин из ВТС после ЭИЛ боридами с пластической связкой повышается при чистовом точении валов из стали 45 до 40 %.

Общие выводы

1. Для оценки эффективности процесса ЭИЛ предложено использовать функциональный критерий уф, учитывающий как критерий формирования ЛС (улс)> так и коэффициент эффективности свойств ЛС (уСв), а также обобщающий критерий эффективности процесса ЭИЛ узш1, позволяющий учитывать энергозатраты на получение качественного ЛС и его экономическую целесообразность.

2. Изучены особенности окисления сплава ВК8, а также его индивидуальных компонентов (\УС, Со, \У) в диапазоне рабочих температур 400-1000 °С. Показано образование градиентной структуры окалины, в которой соотношение фаз и их состав изменяются с ростом температуры. При этом жаростойкость снижается в ряду: Т1С, Со,

ВТС (\VC-TiC-TaC-Co; \VC-TiC-Co; \VC-Co), \УС. Наибольший нарост окалины у \¥С и сплавов \VC-Co без добавок "ПС. Окисляемость ВТС может быть одним из критериев их работоспособности.

3. Жаростойкость ВТС может быть значительно повышена применением ЭИЛ-покрытий А1, Т1, Сг, а также износостойкой композиционной керамикой "ЦЛАБ-2" на основе ггВ2 системы 2гВг2г812-ЬаВ6 со связкой №-Сг-А1 (30% мол), "ТВС-3" системы

70(80TiC+TiB2) со связкой Ni80Cr10AlI0. При этом стойкость ВТС увеличивается, что объясняется образованием в защитной окалине алюминооксидной, боридной, нитридной керамики, увеличивающих твёрдость ЛС и высокотемпературных коррозионностойких оксидов, которые являются наиболее вероятными фазами вторичной плёнки в зоне трибоконтакта, играющими роль твёрдой смазки при обработке металлов резанием.

4. Установлены закономерности формирования JIC на поверхности ВТС при ЭИЛ модельными материалами (переходные металлы IV-VI групп и их бориды, Al, Cu, С) и композиционной керамикой "ЦЛАБ-2" на основе ZrB2 системы ZrB2-ZrS¡2-LaB6 со связкой Ni-Cr-Al (30% мол) и "ТВС-3" системы 70(80TiC+TiB2) со связкой Ni8oCr,oAl|0. Установлено, что при ЭИЛ/ВТС металлами (Al, Ti, Ni, Mo, Та и другими), боридами (TiB2, CrB2, HfB2, СгТаВ и другими), композиционной керамикой "ЦЛАБ" и "ТВС-3" наблюдаются положительные значения привеса катода при увеличении длительности легирования. Повышаются толщина покрытия, сплошность, шероховатость поверхности и уменьшается коэффициент переноса, который снижается также с повышением процентного содержания TiC в ВТС. Представлена зависимость коэффициента массопереноса от состава ВТС, определяемая адгезионным взаимодействием легирующих компонентов с тугоплавкими его компонентами.

5. На примере системы А1/ВК8 показана возможность формирования слоистой структуры на ВТС методом ЭИЛ за счёт конвекции и градиента температур в микрованне расплава, высокотемпературного окисления, взаимодействия и селективности смачивания легирующих компонентов материалом подложки. Показано, что методом ЭИЛ возможно формирование покрытия разного фазового состава слоистой структуры, определяющей схему несущей способности РИ и изменение микротвёрдости.

6. Установлено, что в пределах исследованных режимов метод ЭИЛ позволяет повысить на 20-40 % стойкость ВТС по износу задней грани, режущей кромки при вершине резца и размерной стойкости (по параметрам РПФ) при чистовой обработке валов из стали 45.

Публикации по теме диссертации

1. Верхотуров, А.Д. Исследование поверхностных слоёв вольфрамсодержащих твёрдых сплавов при электроискровом легировании алюминием / Верхотуров А.Д., Коневцов Л.А., Гордиенко П.С., Панин Е.С., Метлицкая Л.П. // Вопросы материаловедения. - 2006. -№ 3. - С. 52-62.

2. Верхотуров, А.Д. Об основных идеях, парадигмах и методологии науки о материалах / Верхотуров А.Д., Ершова Т.Б., Коневцов Л.А. // Химическая технология. -2006. -№ 9. - С.11-15.

3. Верхотуров, А.Д. Электроискровое легирование твёрдых сплавов алюминием / Верхотуров А.Д., Коневцов Л.А., Гордиенко П.С., Панин Е.С., Метлицкая Л.П. // Вестник Амурского гос. ун-та. - 2006. -№ 33. - с. 19-25.

4. Verkhoturov, A.D. Study of composition and structure of surface layers after ion-plasma and electric-spark alloying with metals and graphite / Verkhoturov A.D., Fadeev V.S., Konevtsov L.A. // JCRSAMPT2006 Joint China-Russia Symposium on advanced materials

processing technology. Harbin: Harbin Institute of Technology, China Pacific National University, 2006. - P. 70-71.

5. Верхотуров, А.Д. К вопросу исследования формирования поверхностных слоев при электроискровом легировании вольфрамсодержащих твёрдых сплавов металлами и графитом / Верхотуров А.Д., Коневцов Л.А., Гордиенко П.С., Панин Е.С., Метлицкая Л.П. // Принципы и процессы создания неорганических материалов (III Самсоновские чтения): Материалы междунар. симпоз. / Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2006. - С. 173-174.

6. Верхотуров, А.Д. Повышение работоспособности твердосплавного режущего инструмента путём создания слоистых покрытий на рабочих поверхностях / Верхотуров А.Д., Фадеев B.C., Коневцов Л.А. // Сб. материалов 3 межрег. науч.-практич. конференции (с междунар. участием) / Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2006. - С. 132-135.

7. Верхотуров, А.Д. Разработка и создание слоистых покрытий на вольфрамсодержащих твёрдых сплавах / Верхотуров А.Д., Фадеев B.C., Коневцов Л.А. // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование. Материалы VI региональной научной конференции / Благовещенск: Изд-во АмГУ, 2006 г. - С. 90-94.

8. Верхотуров, А.Д. Электроискровое упрочнение твёрдосплавного режущего инструмента алюминием и композиционной керамикой на основе ZrB2 Верхотуров А.Д., Коневцов Л.А., Подчерняева И.А., Панасюк А.Д., Панашенко В.М., Гордиенко П.С., Панин Е.С. // Перспективные материалы. - 2007. - № 3. - С. 72-80.

9. Верхотуров, А.Д. Методологические основы становления и развития материалогии и роль технологии комплексной переработки минерального сырья для получения материалов с заданными свойствами / Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Коневцов Л.А. // Дальний Восток-3: Отдельный выпуск Горного Д15 информационно-аналитического бюллетеня / М.: Изд-во "Мир Горной книги". - 2007. - С. 212-228.

10. Верхотуров, А.Д. Электроискровое легирование металлами и керамикой на основе ZrB2 вольфрамсодержащих твёрдых сплавов для повышения их работоспособности / Верхотуров А.Д., Подчерняева И.А., Коневцов Л.А. // Электронная обработка материалов. - 2007. - № 6. - С. 10-18.

11. Verkhoturov, A.D. Basic Ideas, Paradigms, and Methodologies of Materials Science / Verkhoturov A.D., Ershova T.B., Konevtsov L.A. // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. - 2007. - Vol. 41. No, 5. - P. 624-628.

12. Verkhoturov, A.D. Spark Alloying Using Metals and ZrB2-Based Ceramics of Tungsten-Containing Hard Alloys for Increasing Serviceability / Verkhoturov A.D., Podchernyaeva I.A., Konevtsov L.A. // Surface engineering and applied electrochemistry. -2007. - Vol. 43. No, 6. - P. 415-424.

13. Верхотуров, А.Д. К вопросу о критерии эффективности процесса электроискрового легирования металлических поверхностей / Верхотуров А.Д., Коневцов Л.А., Астапов И.А. // Вестник Амурского гос. ун-та. - 2007. - № 39. - С. 6-9.

14. Верхотуров, А.Д. Исследование физико-химических и эксплуатационных свойств вольфрамсодержащих твёрдых сплавов при электроискровом легировании металлами и боридами / Верхотуров А.Д., Коневцов Л.А., Астапов И.А. // Химическая технология: Сборник тезисов докладов Международной конференции по химической технологии Т. 1 Под ред. A.A. Вошкина, А.И. Холькина / М.: ЛЕНАНД. - 2007. - С. 96-98.

15. Верхотуров, А.Д. Исследование влияния электроискрового легирования на повышение жаростойкости вольфрамсодержащих твёрдых сплавов / Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Гордиенко П.С., Коневцов JI.A., Панин A.C. // Новые технологии и материалы. Инновации и инвестиции в промышленности Дальнего Востока: в 3 ч. Ч. 1: материалы Всерос. науч.-практ. конф. / Комсомольск-на-Амуре: ГОУВПО "КнАГТУ", 2007. - С. 4-9.

16. Верхотуров, А.Д. Исследование влияния электроискрового упрочнения вольфрамикобальтовых твёрдых сплавов на жаростойкость при нагреве до 1000 °С / Верхотуров А.Д., Коневцов JI.A., Шпилёв A.M., Гордиенко П.С., Панин Е.С. // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. - № 9. - С. 34-38.

17. Верхотуров, А.Д. Температурное окисление вольфрамокобальтовых сплавов / Верхотуров А.Д., Гордиенко П.С. Коневцов JI.A., Панин Е.С., Потапова Н.М. // Перспективные материалы. - 2008. - № 2. - С. 68-75.

18. Верхотуров, А.Д. Предмет исследования, концептуальные и методологические основы становления и развития материалогии / Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Коневцов JI.A. // Химическая технология. - 2008. - № 5. - С. 197-204.

19. Верхотуров, А.Д. Современное неорганическое материаловедение (к 90-летию со дня рождения Григория Валентиновича Самсонова) / Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Коневцов JI.A. // Химическая технология. - 2008. - № 7. - С.11-15.

20. Верхотуров, А.Д. Влияние электроискрового легирования на повышение жаростойкости вольфрамсодержащих твёрдых сплавов / Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Гордиенко П.С., Коневцов JI.A., Панин Е.С., Подчерняева И.А., Панасюк А.Д. // Порошковая металлургия. -2008. -№ 1,2. - С. 145-150.

21. Холькин, А.И. Исследование фазового и химического состава приповерхностных слоев вольфрамсодержащих твёрдых сплавов при нагреве до 1000 °С // Холькин А.И., Подчерняева И.А., Панасюк А.Д., Шпилёв A.M., Гитлевич А.Е., Верхотуров А.Д., Гордиенко П.С., Коневцов JI.A., Панин Е.С. / Материаловедение тугоплавких соединений: достижения и проблемы. Труды междунар. конф., посвящ. 90-летию Г.В. Самсонова / Киев: Изд-во ИПМ НАНУ, 2008. - С. 117.

22. Коневцов, JI.A. Электроискровые износостойкие керамические слои на поверхности вольфрамовых твёрдых сплавов / Коневцов JI.A., Шпилёв A.M., Подчерняева И.А., Панасюк А.Д, Верхотуров А.Д., Гордиенко П.С., Панин Е.С. // Материаловедение тугоплавких соединений: достижения и проблемы. Труды междунар. конф., посвящ. 90-летию Г.В. Самсонова / Киев: Изд-во ИПМ НАНУ, 2008. - С. 163.

23. Коневцов, JI.A. Повышение работоспособности вольфрамсодержащих твёрдых сплавов после электроискрового легирования тугоплавкими металлами / Коневцов JI.A., Шпилёв A.M., Верхотуров А.Д., Гордиенко П.С., Панин Е.С. // Материаловедение тугоплавких соединений: достижения и проблемы. Труды междунар. конф., посвящ. 90-легию Г.В. Самсонова / Киев: Изд-во ИПМ НАНУ, 2008. - С. 186.

24. Верхотуров, А.Д. Электроискровое легирование твёрдых сплавов металлокерамикой на основе карбида титана / Верхотуров А.Д., Коневцов Л.А., Астапов И.А., Подчерняева И.А., Панасюк А.Д. // Материаловедение тугоплавких соединений: достижения и проблемы. Труды междунар. конф., посвящ. 90-летию Г.В. Самсонова / Киев: Изд-во ИПМ НАНУ, 2008,- С. 216.

25. Верхотуров, А.Д. К вопросу становления и развития материалогии / Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Коневцов Л.А. // Труды IV Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата EURASTRENCOLD-2008 / Якутск: Изд-во ЯНЦ СЩ РАН, 2008. - С. 4-19.

26. Верхотуров, А.Д. Методология электроискрового легирования твёрдых сплавов для обработки деталей автотранспорта / Верхотуров А.Д., Коневцов Л.А. // Автомобильный транспорт Дальнего Востока - 2008: Материалы VI межрегион, науч.-практ. конф. / Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2008. - С. 212-216.

27. Коневцов, Л.А. Повышение работоспособности вольфрамсодержащих твёрдых сплавов электроискровым легированием металлами и тугоплавкими боридами для обработки деталей автотранспорта / Коневцов Л.А., Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Гордиенко П.С., Панин Е.С. // Автомобильный транспорт Дальнего Востока - 2008: Материалы VI межрег. науч.-практ. конф. / Хабаровск: Изд-во ТОГУ, 2008. - С, 279-285.

28. Верхотуров, А.Д. Исследование изменения микро- макроструктуры, фазового и химического состава поверхностного слоя твёрдого сплава ВК8 после электроискрового легирования металлами / Верхотуров А.Д., Гордиенко П.С., Коневцов Л.А., Панин Е.С. // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2009. - № 1. - С. 32-38.

29. Верхотуров, А.Д. О списке событий и людей, наиболее значимых для развития наук о материалах / Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Коневцов Л.А. // Вестник ДВО РАН. -2009. -№1.-С. 110-117.

30. Верхотуров, А.Д. Термохимическое окисление твёрдых сплавов в тепловых полях / Верхотуров А.Д., Коневцов Л.А., Гордиенко П.С., Панин Е.С. // Вестник ДВО РАН. -2009.-№2.-С. 93-97.

31. Верхотуров, А.Д. Формирование композиционной керамики в поверхностном слое методом ЭИЛ на вольфрамсодержащих твёрдых сплавах / Верхотуров А.Д., Гордиенко П.С., Подчерняева И.А., Коневцов Л.А., Панин Е.С. // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Материалы VII регион, науч. конф. / Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2009. - 338 с. 201-2.05.

Подписано в печать 14.09.2009 Формат 60x84/16. Бумага писчая. Печать цифровая. Усл. печ. л. - 1,34. Тираж 100 экз. Заказ 217.

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии издательства Тихоокеанского государственного университета 680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РИ ИЗ ВОЛЬФРАМОСОДЕРЖАЩИХ ТВЁРДЫХ СПЛАВОВ МЕТОДОМ ЭИЛ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВТС И ПУТИ ЕЁ РЕШЕНИЯ.

1.2. МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ЭИЛ.

1.3. ФОРМИРОВАНИЕ ЛЕГИРОВАННОГО СЛОЯ ПРИ ЭИЛ.

1.4. ФАЗОВЫЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛС ПОСЛЕ ЭИЛ.

1.5. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛС.

1.6. ЖАРОСТОЙКОСТЬ ВТС.

1.7. МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ ЭИЛ/ВТС.

1.8. ВЫБОР КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ, МЕТОДОЛОГИИ ЭИЛ/ВТС.

1.9. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ И ВЫВОДЫ.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ, МЕТОДИКИ И МЕТОДОЛОГИЯ ЭИЛ/ВТС.

2.1. ВЫБОР МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОДОВ.

2.2. ИСПОЛЬЗОВАННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

2.3. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.3.1 ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ МАССОПЕРЕНОСА.

2.3.2. МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЛС.

2.3.3. ХИМИЧЕСКИЙ И РЕНТГЕНОФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ.

2.3.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖАРОСТОЙКОСТИ.

2.3.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВТС.

2.4. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭИЛ/ВТС.

2.5. ВЫВОДЫ.

ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ЖАРОСТОЙКОСТИ ВТС.

3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЖАРОСТОЙКОСТИ ВТС И СОСТАВЛЯЮЩИХ ИХ ЭЛЕМЕНТОВ И СОЕДИНЕНИЙ.

3.2. ХИМИЧЕСКИЙ И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ ПС ВТС ПРИ ОКИСЛЕНИИ В ДИАПАЗОНЕ РАБОЧИХ ТЕМПЕРАТУР (до 1000°С).

3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЖАРОСТОЙКОСТИ ВТС С ПОКРЫТИЯМИ.

3.4. ВЫВОДЫ.

ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭИЛ ВТС МЕТАЛЛАМИ.

4.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ЛС ПРИ ЭИЛ ВТС ЛЕГКОПЛАВКИМИ МЕТАЛЛАМИ НА ПРИМЕРАХ AI и Си.

4.1.1. КИНЕТИКА ПРОЦЕССА ЭИЛ А1/ВТС.

4.1.2. ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОГЕОМЕТРИИ И МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТИ ВТС ПРИ ЭИЛ AI.

4.1.3. ХИМИЧЕСКИЙ, РЕНТГЕНОФАЗОВЫЙ СОСТАВЫ И СТРУКТУРА ИПС ПРИ ЭИЛ А1/ВТС.

4.1.4. ЭЛЕКТРОИСКРОВОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ Си/ВТС.

4.1.5. ВЫВОДЫ.

4.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭИЛ/ВТС МЕТАЛЛАМИ IV-VI ГРУПП.

4.2.1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.2.2. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ МАССОПЕРЕНОСА.

4.2.3. ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗОВОГО И ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

ЛС ОТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА ЛЕГИРОВАНИЯ.

4.2.4. ВЫВОДЫ.

4.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ЭРОЗИИ ПРИ ЭИЛ ВТС.

4.4. ФОРМИРОВАНИЕ ЛС, СОДЕРЖАЩЕГО КОМПОЗИЦИОННУЮ КЕРАМИКУ ПРИ ЭИЛ/ВТС.

4.5. КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ЭИЛ ВТС МЕТАЛЛАМИ.

4.6. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВТС С ЭИЛ-ПОКРЫТИЯМИ МЕТАЛЛАМИ.

4.6.1. ОБОСНОВАНИЕ РАЗМЕРНОЙ СТОЙКОСТИ КАК КРИТЕРИЯ РАЗМЕРНОГО ИЗНОСА.

4.6.2. ИСПЫТАНИЯ РАЗМЕРНОЙ СТОЙКОСТИ ВТС ПРИ ЭИЛ МЕТАЛЛАМИ.

4.7. ВЫВОДЫ.

ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭИЛ ВТС БОРИДАМИ.

5.1. ВЫБОР БОРИДНЫХ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДОЛОГИЯ ЭИЛ/ВТС БОРИДАМИ.

5.2. ЭЛЕКТРОИСКРОВОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ ВТС БОРИДАМИ IV-VI ГРУПП.

5.2.1. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ МАССОПЕРЕНОСА.

5.2.3. ХИМИЧЕСКИЙ, РЕНТГЕНОФАЗОВЫЙ СОСТАВ И МОРФОЛОГИЯ ЛС НА ВК8.

5.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ЭРОЗИИ БОРИДОВ

IV-VI ГРУПП.

5.3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА.

5.3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО И ФАЗОВОГО СОСТАВА.

5.3.3. ВЫВОДЫ.

5.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭИЛ/ВТС СЛОЖНЫМИ БОРИДАМИ С ПЛАСТИЧЕСКОЙ СВЯЗКОЙ.

5.5. КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ЭИЛ ВТС БОРИДАМИ.

5.6. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РИ ИЗ ВТС С БОРИДНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ.

5.7. ВЫВОДЫ.

Актуальность. Высокая стоимость вольфрамового и кобальтого сырья и сокращение их запасов, появление новых труднообрабатываемых материалов в настоящее время обостряют проблему повышения работоспособности вольфрамсодержащих твёрдых сплавов (ВТС) - основного материала в производстве режущего инструмента (РИ) для обработки металлов и их сплавов, а также в горнодобывающей промышленности. Наибольшее применение ВТС получили в условиях, чрезвычайно неблагоприятных для процесса резания, где с одной стороны, существует постоянная необходимость повышения производительности и точности обработки, а с другой — условия резания непрерывно ужесточаются. В земной коре Кларк вольфрама ограничен, его меньше (по Виноградову А.П.) чем таких стратегически важных элементов, как уран почти в 2,5 раза, титан - в 3,5 тысячи раз. Цена вольфрама на мировых рынках непрерывно растёт, ( растут и требования к повышению эксплуатационных свойств ВТС, обусловленные потребностями производства и ростом производительности труда, что усиливает интерес к проблеме защиты и упрочнения рабочих поверхностей РИ из ВТС. Основным недостатком является низкая красностойкость ВТС, ограничивающая рабочую температуру эксплуатации до 740 °С.

В науке и технике в,настоящее время известны многочисленные методы упрочнения и легирования поверхностей металлов и их сплавов, каждый из которых имеет как преимущества, так и недостатки для конкретных областей применения. Поэтому за рубежом до 80 % твёрдосплавного РИ выпускается с покрытиями, преимущественно Т1Ы, Т1АМ, получаемыми в основном газофазным осаждением. В этом направлении представляет интерес предложенный Б.Р. и Н.И. Лазаренко метод электроискрового легирования (ЭИЛ), позволяющий наносить на металлические поверхности любые токопроводящие материалы и отличающийся наряду с низкой энергоёмкостью, экологической чистотой и безопасностью, простотой технологического процесса и малыми габаритами установок. Наибольшее количество- известных исследований по созданию упрочняющих ЭИЛ-покрытий выполнено на сталях, титановых и других сплавах Б.Р. Лазаренко, Н.И. Лазаренко, Г.В. Самсоновым, Б.Н. Золотых, А.Д'. Верхотуровым, И.Г. Подчерняевой, А.Е. Гитлевичем, Ф. X. Бурумкуловым, В.В. Михайловым, К.К.Намитоковым, С.П. Фурсовым, И:И. Сафроновым, Л.С. Палатником, A.M. Покровским, Т.П. Ивановым, В'.И: Ивановым, С.З. Бакал, Н.П. Коваль, Е.А. Зайцевым, А.Г. Базылько, Г.А. Бовкун, Иноуэ Киёси и другими учёными. На сплаве ВК6 впервые положительный эффект по созданию ЭИЛ-покрытий был отмечен в работах И.А. Подчерняевой (Киевский Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАНУ) электродом на основе TiCN-AlN. Однако отсутствуют систематические исследования формирования ЭИЛ-покрытий для' повышения работоспособности ВТС. В литературе описываются различные варианты механизмов изнашивания и разрушения ВТС, в процессе резания. В% этом направлении известны работы Киффера Р:, Бенезовского Ф., Шпилёва А.М:, Фадеева B.C., Конакова A.B., Кабалдина Ю.Г., других учёных, показавших значительное влияние различных механизмов, в том числе теплового разрушения ВТС в диапазоне рабочих температур РИ из ВТС. Однако до сих пор практически не исследовано изменение структуры, состава и свойств ВТС при нагревании и разрушении за счёт химического износа рабочих поверхностей. Также отсутствуют данные по влиянию ЭИЛ рабочих поверхностей РИ на конечные параметры качества деталей при резании. Научный и практический интерес представляет изучение возможности создания ЭИЛ-покрытий рабочих поверхностей ВТС самсонидами, соединениями переходных металлов IV-VI групп, превосходящими по твёрдости и температуре плавления карбид вольфрама. В связи с этим в данной работе проведены систематические исследования формирования покрытий рабочих поверхностей ВТС тугоплавкими металлами и соединениями методом ЭИЛ с целью повышения их работоспособности.

Связь работы с научными программами. Работа выполнялась во взаимосвязи с научными планами Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН «Разработка слоистых композиционных покрытий на поверхности твёрдых сплавов, полученных ЭИЛ» и лаборатории инструментальных материалов ЗАО "Дальневосточная технология" при поддержке РФФИ-ДВО № 06-03-96001 (участие автора в качестве исполнителя).

Цель работы - повышение работоспособности вольфрамсодержащих твёрдых сплавов за счёт создания на поверхности износо-, коррозионностойких покрытий на основе моделирования процесса ЭИЛ, изучения закономерностей электромассопереноса, состава, структуры и свойств покрытий во взаимосвязи с материалом легирующего электрода, режимами нанесения и режущей способностью инструмента.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: -установление особенностей структурных и фазовых превращений ВТС промышленных образцов в диапазоне рабочих температур; -разработка и применение методологической схемы изучения процесса ЭИЛ для формирования легированного слоя на ВТС;

-изучение кинетики электромассопереноса модельных материалов и боридов на поверхность ВТС, состава, структуры, свойств ЛС;

-получение защитных ЭИЛ-покрытий на поверхности ВТС из модельных материалов, металлов и боридов;

- получение защитных керамических ЭИЛ-покрытий на поверхности ВТС; -изучение свойств полученных покрытий и оценка режущей способности РИ из ВТС по параметрам конечного качества получаемых деталей (РПФ).

Объект исследования: защитные покрытия на рабочих поверхностях ВТС. Предмет исследования: элементный, фазовый состав, структура, износо- и коррозионные свойства ЭИЛ-покрытий, формируемых на поверхности ВТС.

Методы исследования. При выполнении работы использовались современные методы исследования: фазовый анализ; металлографический анализ и электронная микроскопия; статические методы определения механических свойств; методы трибологических испытаний и испытаний на жаростойкость. Использованы численные методы математической обработки экспериментальных данных на ЭВМ. Достоверность результатов подтверждается использованием современного аттестованного оборудования и измерительных приборов, промышленного оборудования, большого количества экспериментальных измерений с применением статистических методов обработки данных, а также практическим использованием разработанных покрытий в условиях производства.

Научная новизна.

1. Впервые изучены особенности окисления трёх групп ВТС (ВК, ТК, ТТ) в диапазоне рабочих температур (Т<1000 °С), заключающиеся в образовании в окалине легколетучих оксидов и хрупких шпинелей низкой твёрдости, ответственных за разрушение рабочей поверхности РИ. Показано увеличение стойкости к окислению ВТС с ростом содержания в них НС и уменьшения Полученные результаты обсуждены с позиций влияния на окалиностойкость прочности* межатомной связи "металл-неметалл".

2. Разработана методологическая схема изучения процесса ЭИЛ, устанавливающая взаимосвязь между различными этапами исследований и позволяющая получать электроискровые покрытия с прогнозируемыми свойствами, удовлетворяющими заданным условиям эксплуатации. Предложены критерии эффективности процесса ЭИЛ.

3. Установлены основные закономерности формирования ЛС на ВТС при ЭИЛ модельными материалами (чистые переходные металлы IV-VI групп и их бориды, А1, Си, С; качестве пластических добавок к боридным электродным материалам рекомендованы Сг, N1, Мо, А1) и композиционной керамикой на основе ггВ2 системы 2гВ2-7г812-ЬаВб с №-Сг-А1 связкой и "ТВС-3" системы (ТЮЛТВг) со связкой №-Сг-А1(30% мол). Показано, что при ЭИЛ ВТС рядом металлов (А1, Т1, N1, Мо,Та и др.), боридов (Т1В2, СгВ2, И©2, СгТаВ и др.), износостойкой композиционной керамикой "ЦЛАБ" и "ТВС-3" наблюдаются положительные значения привеса катода, возрастает стойкость ВТС к высокотемпературному окислению.

4. Впервые получены защитные керамические покрытия* методом ЭИЛ на рабочих поверхностях режущего инструмента из ВТС.

5. Установлены особенности трибологического поведения ЭИЛ-покрытий на ВТС и их влияние на конечные параметры качества получаемых деталей по размеру, относительному повороту, форме (РПФ).

Практическое значение полученных результатов.

Даны рекомендации по применению ЭИЛ-покрытий для повышения эксплуатационных свойств ВТС. Для повышения жаростойкости ВТС рекомендованы* покрытия электрод-материалами из AI, Ti, Cr; для повышения трибологических свойств - Ti и керамикой на основе TiB2 и ZrB2 с пластической связкой Ni-Cr-Al. Работа апробирована и выполнялась по рекомендации ЗАО "ДВ-Технология", г. Комсомольска-на-Амуре. На защиту выносятся:

-Результаты исследований химического и фазового состава промышленных ВТС в процессе окисления при рабочих температурах.

-Кинетические зависимости электромассопереноса металлов IV-VI групп, AI, Си, С и керамического композита на основе ZrB2 в процессе ЭИЛ ВТС. -Методология принципиального* достижения требуемых свойств ЭИЛ-покрытий, обеспечивающих повышение работоспособности ВТС. -Критерии оценки эффективности процесса ЭИЛ. -Результаты испытаний работоспособности ВТС с ЭИЛ-покрытиями.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на: Международном симпозиуме Принципы и процессы создания неорганических материалов (Третьи Самсоновские чтения): Хабаровск, 12-15 апр. 2006; Международном Китайско-Российском симпозиуме: JCRSAMPT2006 Joint China-Russia Symposium on advanced materials processing technology. August 21-22, 2006 (Harbin, P.R. China. Harbin Institute of Technology, China Pacific National University); Международной конференции* Материаловедение тугоплавких соединений: достижения и проблемы, посвященной 90-летию Г.В. Самсонова (г. Киев, Украина, 27-29'мая 2008); Междунар. конф. по химич. технологии ХТ'07, посвящённой 100-летию со дня рождения академика Н.М. Жаворонкова (г. Москва; 17-23 июня 2007 г.); Междунар. науч. конференции Проблемы комплексного освоения георесурсов: ДВО РАН ХНЦ (г. Хабаровск, 11-12 сентября 2007); Всероссийской науч.-практич. конференции: Новые технологии и материалы. Инновации, и инвестиции в, промышленности ДВ (г. Комсомольск-на-Амуре, 15-19 окт., 2007); VI per. науч. конф.: Физика: фундаментальные и прикладные исследования; образование - Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 26-28 сентября 2006 г.; III межрег. науч:-практич. конф. с междунар. участием: Автомобильный транспорт Дальнего Востока - 2006, 25-28 сент., ТОГУ, г. Хабаровск. Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в 31 печатной работе, включая 18 статей, из них 11 рекомендованных ВАК. Структура m объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка' использованных источников из 187 наименований. Работа изложена на 216 страницах, включая 89 рисунок и 26 таблиц.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Для решения поставленных в работе задач разработаны методологические положения, определены методики исследования материалов электродов при ЭИЛ с использованием широкого комплекса современных физических методов: рентгеноструктурного, микрорентгеноспектрального, гранулометрического, фазового анализов состава материалов.

2. Разработана методология процесса ЭИЛ на базе концептуальной основы создания функциональных материалов, вытекающей из парадигмы материаловедения Г.В. Самсонова "состав-структура-технология-свойства". Для оценки эффективности процесса ЭИЛ предложено использовать критерий уф, учитывающий как критерий формирования ЛС (улс), так и< коэффициент эффективности свойств ЛС (уСп), а также- обобщающий критерий эффективности процесса ЭИЛ уэил> позволяющий, учитывать энергетические затраты на получение качественного слоя и его экономическую целесообразность.

3. Для характеристики формирования ЛС предложен ряд критериев, которые в совокупности позволяют оценить эффективность процесса ЭИЛ.

4. Установлен значительный химический износ ВТС на воздухе в диапазоне рабочих температур 650.1000 °С, на поверхностях WC и ВТС интенсивно образуется хрупкий нарост окалины из W03, C0WO4 перпендикулярно к граням, его легко может удалить с поверхности ВТС сходящая стружка при резании стали.

5. Изучены особенности окисления сплава ВК8, а также его индивидуальных компонентов (WC, Со, W) в диапазоне рабочих температур 400-1000 °С. Показано образование градиентной структуры окалины, в которой соотношение фаз и состав фаз по высоте изменяется с ростом температуры. При этом жаростойкость снижается в ряду: TiC, Со, W, ВТС с содержанием TiC>10 %, WC-Co, WC. Наибольший нарост окалины у WC и сплавов WC-Co. Окисляемость ВТС может быть одним из критериев снижения их работоспособности. Жаростойкость снижается^ в. ряду: ПС, Со, ВТС с содержанием ПОЮ %, WC-Co, WC. Наибольший нарост окалины у WC и сплавов WC-Co. Окисляемость ВТС может быть одним из критериев их работоспособности при обработке металлов резанием.

6. Впервые выполнены систематические исследования формирования изменённого поверхностного слоя, ВТС при. ЭИЛ модельными материалами — металлами IV-VI групп, а также металлами А1, Си, Ре, Со, №. На примере системы ВК8/А1 показана возможность формирования слоистой структуры в процессе ЭИЛ' за счёт конвекции и градиента температур в ванне расплава, высокотемпературного окисления, взаимодействия и селективности смачивания легирующих компонентов материалом подложки.

7. Методом ЭИЛ возможно формирование покрытия разного фазового состава трёхслойной структуры, определяющей схему несущей способности РИ и изменение микротвёрдости.

8: Показано, что при ЭИЛ, (П или Та)/ВТС происходит постепенное заполнение поверхности катода продуктами эрозии материала анода и формирование ЛС. При ЭИЛ с Т<5 мин/см в поверхностном слое образуется шпинель СоТЮз, а также \№С]х, Р-'ЭД'. Кроме контактного и бесконтактного электромассопереноса на поверхности катода происходит распыление материала (вероятно в паровой фазе с образованием нанооксидного слоя) осаждающихся паров СоО и ТЮ2. Даже при значительном (Т>5-7 мин/см2) удельном времени легирования наблюдаются участки контактного переноса вещества на катод. С повышением 1:о происходит постепенное выравнивание фазового и химического состава ЛС.

9. При ЭИЛ/ВТС происходит формирование покрытия карбидно-нитридной керамики. При значительном времени легирования (Т>7 мин/см2) наблюдается образование нитридов легирующего электрода ('ПК, ТаЫ, \¥1М). На основании полученных данных можно рекомендовать для получения фазового состава ЛС, содержащего карбиды (ТЮ, ТаС), нитриды (ПЫ, ТаТЧ) дополнительное ЭИЛ графитом и ЭИЛ в инертной среде. Повышение энергетического и теплового воздействия- при ЭИЛ/ВТС металлами IV-VI групп на материал катода, приводит вначале к появлению заметного количества оксидов, а затем нитридов.

12. При ЭИЛ/ВТС металлами определена эффективность формирования. ЛС, его свойств и построены ряды электрод-металлов по их эффективности и выбору предпочтительных свойств для, зависимых от взаимной растворимости переходных металлов в вольфраме, способности соединений с 02 и. N при высоких температурах в межэлектродном промежутке. Наибольшую эффективность формирования ЛС имеют металлы с меньшей Тпл. (Al, Си, Ni), по жаростойкости - металлы, образующие жаростойкие оксиды (Ti, Gr, Al).

13. В случае ЭИЛ ВТС боридами тугоплавких металлов не подтверждается чу критерий эрозионной стойкости Л.С. Палатника К=Ст?-А,-Т, отражающий теорию тепловой эрозии. Подтверждена- гипотеза о- термомеханическом характере эрозии материала электрода при. ЭИЛ ВТС по результатам, их гранулометрического; химического и фазового состава.

14. Установлено, что на. формирование ЛС влияет гранулометрический, фазовый, химический составы продуктов эрозии, что можно выразить формулой: Фпэ = F(nx ,/[Ф,Х}^.

15. Предложен новый критерий эрозионной стойкости боридов тугоплавких металлов Кх=пж/пх, который отражается зависимостью физико-механических свойств материала анода КХ(5)НН^-Х/ТшгЕ (и другими КХ(М)).

17. ЭИЛ-покрытия ВТС Al, Ti, Cr, а также износостойкой композиционной керамикойi "ЦЛАБ" на основе ZrB2 системы ZrB2-ZrSi2-LaB6 со связкой Ni-Cr-А1 (30 мол. %) могут значительно повысить жаростойкость (в 4-5 раз). А в ряде случаев (ЭИЛ А1 и Ti) в 15 раз и при ЭИЛ двумя последовательными слоями Al+Ti даже более чем в 40 раз. Это объясняется образованием в защитной окалине алюминооксидной, боридной, нитридной керамики, увеличивающих твёрдость ПС, высокотемпературных коррозионностойких оксидов, которые являются наиболее вероятными фазами вторичной плёнки в зоне трибоконтакта, играющими роль твёрдой смазки при обработке материалов резанием.

18. Для оценки стойкости РИ из ВТС предложен критерий размерной стойкости по конечным параметрам качества изделий: размеру, относительному повороту и форме (РПФ).

19. Стойкость режущих пластин из ВТС после ЭИЛ боридами с пластической связкой повышается при чистовом точении валов из стали 45 на 20-40 % по износу задней грани, режущей кромки при вершине резца и размерной стойкости (по параметрам РПФ).

1. Киффер 3., Бенезовский Ф. Твёрдые сплавы / Перев. с нем. Ечеистовой Е.И. и Чуриковера Г.С. / М.: Металлургия, 1971.-392с.

2. Верещака A.C. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1993. — 336 с.

3. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. — М.: Машиностроение, 1982. 320 с.

4. Семенченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Т.Н. Проектирование металлорежущих инструментов / ред. Семенченко И.И. М,: Машгиз. - 1963. -952 е.

5. Фадеев B.C. Научные основы разработки и получения слоистых композиционных материалов на поверхности твёрдых сплавов и оксидной керамики для повышения работоспособности режущего инструмента / Дисс. д.т.н. -Якутск: ИПС СО РАН, 2005. -390 с.

6. Третьяков В.И. Металлокерамические твёрдые сплавы. М.: Металлургиздат. - 1962. — 592 с.

7. Виноградов А.П. Средние содержания химических элементов в главных типах извержений пород земной коры // Геохимия 1962. № 7. -С. 555-571.

8. Самсонов Г.В., Уманский Я.С. Твёрдые соединения тугоплавких металлов. -М.: Металлургиздат, 1957. 388 с.

9. Самсонов Г.В., Винницкий И.М. Тугоплавкие соединения. Справочник. 2-е изд. — М.: Металлургия, 1976.-558 с.

10. Ристич М.М. Основы науки о материалах: Киев: Наук.думка, 1984. -152 с.

11. Кислый П.С. Самсониды новые вещества нашей эпохи /Science of sintering. Vol. 16. Spec, issue Devoted to G.V. Samsonov. Beograd, 1984.- P. 25-31.

12. Алёшин В.Г., Андреев В.Д., Богатырёва Г.П., др. Синтетические сверхтвёрдые материалы: В 3-х т. Т.1. Синтез сверхтвёрдых материалов / Новиков Н.В. Киев: Наук, думка, 1986. - 280 с.

13. Францевич И.Н., Гнесин Г.Г., Курдюмов А.В., др. Сверхтвёрдые материалы. Киев: Наук, думка, 1980. — 296 с.

14. Шведков У.Л. Тенденции разработки материалов для режущего инструмента // Порошковая металлургия, № 7. 1984. С. 72-S2.

15. Сутягин В.В., Сайкин С.А. Повышение ресурса концевого инструмента за счёт применения нанокомпозитных PVD-покрытий при обработке титановых сплавов в авиастроении / Упрочняющие технологии и покрытия. — 2008, №5. С. 41-44.

16. Самсонов Г.В., Прядко Л.Ф., Прядко И.Ф. Электронная локализация в твёрдом теле М.: Наука, 1976. -338с.

17. A. Matthews and A. Leyland. Developments in Vapour Deposited Ceramic Coatings for Tribological Applications / Key Eng. Mat. vols. 206-213(2002) pp. 459466.

18. Конаков A.B. Повышение работоспособности инструментальной керамики на основе исследований структуры, состава, свойств и механизмов разрушения и изнашивания. Автореф. к.т.н. АТУ, г. Благовещенск, 1999.-24 с.

19. Фадеев B.C., Верхотуров А.Д., Паладин Н.М., Чигрин Ю.Л. Разработка и создание слоистых материалов инструментального назначения с заданным градиентом свойств. Перспективные материалы, 2004, №5, с.45-52.

20. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Способ обработки металлов, сплавов и других токопроводящих материалов / A.C. 70010 СССР. Б.И. — 1971, №7. С. 205.

21. Лазаренко Б.Р., Гитлевич А.Е., Фурсов С.П., Парканский Н.Я. // A.C. № 509381. Способ электроискрового нанесения покрытий // Бюлл. изобр., 1976, №13, с. 37.

22. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И Электроискровой способ изменения исходных свойств металлических поверхностей. М.: Изд-во АН СССР. 1958. -117 с.

23. Верхотуров А.Д. Некоторые вопросы теории и практики метода электроискрового легирования металлических поверхностей / Физика и химия обработки материалов 1993, №3. - С. 60-68.

24. Францевич И.Н., Гнесин Г.Г., Курдюмов A.B., др. Сверхтвёрдые материалы / ред. Францевич И.Н. Киев: Наук, думка. - 1980. — 296 с.

25. Лоладзе Т.Н. Износ режущего инструмента. М.: Машгиз, 1958. 354 с.

26. ТрефиловВ.И., Мильман Ю.В., Фирстов С.А. Физика прочности тугоплавких металлов / Физическое материаловедение в СССР: История, соврем, состояние, перспективы развития / ред. Трефилов В.И., Францевич И.Н., др. -Киев.: Наук. Думка, 1986. С.222-25 V.

27. Чапорова И.Н., Черняковский К.С. Структура спечённых сплавов. М.: Металлургия, 1975. 247 с.

28. Чернавский К.С., Травушкин Г.Г. Современные представления о связи1 структуры и прочности твёрдых сплавов WC-Co (Обзор) // Проблемы прочности. 1980. № 4. - С. 11-19.

29. Ким В.А. Самоорганизация в процессах упрочнения, трения и изнашивания режущего инструмента. Владивосток: Дальнаука, 2001. — 203 с.

30. Андриевский P.A., Ланин А.Г., Рымашевский Г.А. Прочность тугоплавких соединений. М.: Металлургия, 1974. — 232 с.

31. Курдюмова Г.Г., Мильман Ю.В., Трефилов В.И. К вопросу о классификации механизмов разрушения по типам. Металлофизика, 1979, 1, № 2, С. 55-62.

32. Кабалдин Ю.Г., Шпилёв A.M. Самоорганизующиеся процессы в технологических системах обработки резанием. Диагностика, управление. -Владивосток: Дальнаука, 1998. -296 с.

33. Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И.", Шпилёв, A.MI, Бурков A.A. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки резанием. Владивосток: Дальнаука, 2000. - 197 с.

34. Войтович Р.Ф., Головко Э.И. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов. Справочник / Ред. И.Н. Францевич. Киев: Наук. Думка, 1980, 295 с.

35. Пелех Т.М. Механизм и кинетика процессов высокотемпературного окисления твёрдых сплавов с целью получения заданных поверхностей / дисс. к.т.н., ГУЛП, Львов, 1998. - 167 с.

36. Верхотуров А.Д. Научные основы формирования легированного слоя и создания электродных материалов при электроискровом легировании / Дисс. д.т.н. Киев. 1984. - 532 с.

37. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электрическая эрозия металлов. — М.: Госэнергоиздат. 1944. Вып. 1 2. - 60 с.

38. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Физика искрового способа обработки металлов. -М.: ЦБТИ-МЭП СССР. 1946. 46 с.

39. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Современный уровень развития электроискровой обработки металлов и некоторые научные проблемы в этой области / в кн. Электроискровая, обработка металлов. Вып.1. — М.: изд-во АН СССР. 1957. С. 9-37.

40. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электроискровая обработка токопроводящих материалов. 1959, М.: изд-во' АН СССР. 184 с.

41. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электрическая теория искровой электрической эрозии металлов / в кн. Проблемы электрической обработки материалов. Мю: изд-во АН СССР. - 1962. - С.44-51.

42. Лазаренко Н.И1, Лазаренко Б.Р. Электроискровое легирование металлических поверхностей / Электронная обработка материалов, 1977, №3, с. 12-16.

43. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Изыскание новых применений электричества. Электронная обработка материалов, ШТИИНЦА, Кишинёв, -1977, №5, с. 5-19.

44. Подчерняева И.А., Панасюк А.Д., Лавренко В.А. и др. Влияние ЭИЛ вольфрамового твёрдого сплава на его стойкость к износу и коррозии / Порошковая металлургия, 1999. № 5/6. с. 42-47.

45. Подчерняева И.А., Панасюк А.Д., Лавренко В:А., др. Электроискровое легирование конструкционных сплавов композиционным материалом на основе TiCN-AlN. Порошковая металлургия. Киев.2000, № 5/6 (413). С. 21-29.

46. Лазаренко Б.Р. Некоторые научные проблемы электрической эрозии материалов / электронная обработка материалов. — 1969, №2. С. 7-11.

47. Лазаренко Н.И. Изменение исходных свойств поверхности катода под действием искровых электрических импульсов, протекающих в газовой среде. // Электроискровая обработка металлов. — М.: изд-во АН СССР, 1957. Вып. 1. С. 70 - 94.

48. Лазаренко Н.И. Технологический процесс изменения исходных свойств металлических поверхностей электрическими импульсами. // Электроискровая обработка металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1960. Вып. 2 - С. 56-66.

49. Лазаренко Н.И. О механизме образования покрытий при электроискровом легировании металлических поверхностей. // Электронная обработка материалов. 1965. № 1. С. 49 53.

50. Лазаренко Н.И. Современный уровень и перспективы развития электроискрового легирования металлических поверхностей. // Электронная обработка материалов. 1967. № 5. С. 46 58.

51. Лазаренко Н.И. Электроискровое легирование металлических поверхностей. -М.: Машиностроение, 1976. 44 с.

52. Самсонов Г.В., Верхотуров А.Д. Закономерности эрозии катода и анода при электроискровом упрочнении / Электронная обработка материалов. — 1969, №1. С. 25-29.

53. Самсонов Г.В., Верхотуров А.Д. Эрозионная стойкость металлов' анода при! электроискровом легировании тех же металлов / Электронная обработка материалов. — 1973, №6. С. 37-38.

54. Самсонов Г.В., Верхотуров А.Д. Влияние межэлектродной среды на эрозию материала анода при электроискровом легировании / Электронная обработка материалов. 1974, №1. С. 33-35.

55. Самсонов Г.В., Верхотуров А.Д., Бовкун Г.А., Сычёв B.C. Электроискровое легирование металлических поверхностей. — Киев: наук, думка.-1975.-220 с.

56. Самсонов Г.В., Верхотуров А.Д., Бовкун Г.А. О некоторых закономерностях формирования упрочнённого слоя при электроискровом легировании железа и стали переходными металлами / в кн. Защитные покрытия на металлах. — Киев.: 1974. — С.21-23.

57. Самсонов Г.В., Верхотуров А.Д., Тельников Е.Я. Выбор материала электрода — инструмента для электроискровой обработки тугоплавких металлов / Технология и организация производства. — 1976, №2. С. 44-45.

58. Верхотуров А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании. — Владивосток: Дальнаука, 1995.-323 с.

59. Верхотуров А.Д. Обобщённая модель процесса электроискрового легирования // Электрофизические и электрохимические методы обработки. -1983, №1.- С. 3-6.

60. Верхотуров А.Д. Влияние схватывания электродов на эрозию анода в процессе ЭИЛ / А.Д. Верхотуров // Электронная обработка материалов.- 1984. -№6.-С. 22-36.

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

62. Верхотуров А.Д., Подчерняева И.А., Самсонов F.B. и др. Зависимость эрозии анода от состояния упрочняемой поверхности при электроискровом легировании // Электронная обработка материалов.-1970.-№6: -С. 29-31.

63. Верхотуров А.Д., Подчерняева Г.А., Прядко Л.Ф., др. Электродные материалы для электроискрового легирования. М.: иэд-во Наука.-1988.-224с.

64. Гитлевич А.Е. Исследование закономерностей процесса'электроискрового легирования поверхностей тугоплавкими металлами и соединениями / Автореф. дисс. к.т.н. ИПМ АН УССР. Киев: - 1969. - 16 с.

65. Лазаренко Б.Р., Гитлевич А.Е., Парканский Н.Я. Электроискровое легирование с использованием электрического поля. / Электронная обработка материалов, 1976, №3. С. 14-16.

66. Лазаренко В.Р., Корниенко А.И., Говберг М.Г., Покровский A.M. A.c. № 633703. Способ электроискрового легирования. — Заявл. 23.02.1977; опуб. 25.11.1978. -Бюл. изобр., 1978, №43, с.44.

67. Лазаренко Н.И., Чатынян Л.А., Овсепян Т.И. Электроискровой способ легирования металлических поверхностей применительно к деталям трения. В кн.: Материалы для деталей узлов трения. М.: ОНТИ, 1971. - с. 44 - 56.

68. Бакуто И.А., Мицкевич М.К. О факторах, влияющих на образование покрытий при электроискровом способе обработки // Электронная обработка материалов. 1977, №3. - С. 17-19.

69. Улицкий Е.Я. Электроискровое покрытие режущего инструмента /Автореф. к.т.н. М., МАТИ. - 1947. - 26 с.

70. Анагорский A.A. Электроискровое упрочнение инструмента /Автореф. к.т.н. М., СТАНКИН. - 1949.- 26 с.

71. Иванов Г.П. Технология электроискрового упрочнения инструментов и деталей машин. М.:, Машгиз. - 1961. - 303 с.

72. Верхотуров, А.Д. Эрозионная стойкость тугоплавких металлов. Электронное строение и физико-химические свойства тугоплавких металлов и соединений / А.Д. Верхотуров. К: Наукова думка, 1980. - 312 с.

73. Золотых Б.Н., Коробова И.П., Стрыгин Э.М. О роли механических факторов в процессе эрозии в импульсном разряде. — М.: Изд-во Наука. 1966. -С. 63-73.

74. Грикит И.А., Геращенко В.П. Электрическая эрозия переходных металлов в спектральных источниках света // Электронная обработка материалов. -1973, №5.-с. 14-18.

75. Волченкова P.A. Связь между теплосодержанием и физико-механическими и эрозионными характеристиками металлов. // Электронная обработка материалов. 1973, №4. С. 58-62.

76. Афанасьев* П.В. О связи между величиной электрической эрозии и физическими константами металлов. / в кн. Сборник трудов Белорусского политехнического института. 1955. Вып. 49.

77. Палатник JI.C. Фазовые превращения при электроискровой обработке металлов и опыт установления критерия наблюдаемых взаимодействий. // ДАН СССР, 1953. Т. 89. № 3. С. 455 - 458.

78. Игнатенко Э.П., Верхотуров А.Д., Маркман М.З. Формирование поверхностного слоя при электроискровом легировании легкоплавкими металлами // Электронная обработка материалов. -1979, №3. С. 18-20.

79. Верхотуров, А.Д. Особенности эрозии переходных металлов при ЭИЛ/ А.Д. Верхотуров // Электронная обработка материалов. 1981. - №6. -С. 18-21,

80. Альбински К. Исследования электроэрозионной устойчивости рабочих зктродов при электроискровой и электроимпульсной обработке. Станки и струменты, 1964, № 7, с. 11-13.

81. Намитоков К.К. Об агрегатном состоянии, составе и строении продуктов ектрической эрозии металлов / Физические основы электроискровой ¡работки материалов. — М.: Изд-во Наука. — 1966. С. 86-108.

82. Авсиевич О.И. О закономерностях эрозии при разрядах // Физические ;новы электроискровой обработки металлов М.: Изд-во Наука. - 1966. - С. 1-41.

83. Самсонов Г.В., Лемешко А.Н; Закономерности электроискрового орушения тугоплавких металлов с углеродом, бором. / Электронная Зработка материалов. 1969, №6. — С. 3-6.

84. Раховский В.И., Ягудаев Я.М. К вопросу о механизме разрушения тектродов в импульсном разряде в вакууме // ЖТФ. 1969, Т. 39, №2. - С.317-20.

85. Золотых Б.Н. Физические основы электроискровой обработки металлов.— 1: Гостехтеориздат. 1953. — 108 с.

86. Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Основы электронно-лучевой бработки материалов. М.: Машиностроение. - 1978. — 239 с.

87. Лазаренко Б.Р., Городекин Д.И., Краснолоб К.Я. Динамическая теория ¡ыброса материала электрода коротким электрическим импульсом и акономерности образования ударных кратеров / Электронная обработка 1атериалов. 1969, №2. - С. 18-23.

88. Williams E.M. Theory of Electric spark machining //Electrical Engineering. -1952. V71.P. 257-262.

89. Верхотуров, А.Д. Физико-химические основы процесса электроискрового легирования / А.Д. Верхотуров. Владивосток: Дальнаука, 1992.-224с.

90. Золотых Б.Н. О физической природе электрической обработки металлов / Б.Н. Золотых// Электроискровая обработка металлов.-1957.-Вып. 1.-С.38-69.

91. Сафронов И.И. Исследование возможности применения карбидных и боридных соединений титана, ниобия, циркония и хрома в качестве электродов для электроискрового легирования. / Автореф. дисс. к.т.н. ИПМ АН УССР. -1967.-30 с.

92. Палатник JI.C. Превращения в поверхностном слое металла под действием электрических разрядов // Изв. АН СССР. Сер. физ., 1951. Т. 15. № 1. С. 80 - 86.

93. Палатник JI.C. Рентгенографические исследования превращений в поверхностном слое металлов, подвергшихся действию электрических разрядов //Изв. АН СССР. Сер.физ., 1951. Т. 15. № 1.-С. 121-125.

94. Палатник JI.C. Рентгенографическое исследование превращений в поверхностном слое металлов, подвергшихся действию электрических разрядов. Известия АН СССР, сер. Физ., 1951. Т. 15, № 1, с.80-86.

95. Золотых Б.Н., Круглов А.И. Тепловые процессы на поверхности электродов при электроискровой обработке металлов // в кн. Проблемы электрической обработки материалов. М.: изд-во АН СССР. - 1960. С 65-85.

96. Золотых, Б.Н. Физические основы< электроэрозионной обработки / Б.Н. Золотых, P.P. Мельдер. М.: Машиностроение, 1973. - 43 с.

97. Николенко C.B., Верхотуров А.Д. Новые электродные материалы для электроискрового легирования. — Владивосток.: Дальнаука. — 2005. 219 с.

98. Мулин Ю.И., Верхотуров А.Д. Электроискровое легирование рабочих поверхностей инструментов и деталей машин электродными материалами, полученными из минерального сырья. Владивосток: Дальнаука, 1999. — 110 с.

99. Оленин В.П. Лемза» E.H., Серый В.В. Применение концевых фрез, упрочнённых сплавом Т15К6 // Станки и-инструмент. — 1991, №2. С. 30-31

100. Ковальченко М.С., Паустовский A.B., Ботвинко В.П., др. Влияние режимов, электроискрового легирования на стойкость быстрорежущей стали Р6М5К5 при резании / Порошковая металлургия. 1998, №9/10. - С. 43-47.

101. Ботвинко В.П., Паустовский A.B., Полянсков Ю.В., др. Повышение работоспособности режущего инструмента / Станки и инструмент. — 1991, №4, С. 22-23".

102. Жилин В.А. Субатомный механизм износа режущего инструмента. — Ростов: Изд-во РГУ. 1973. - 168 с.

103. И.А.Подчерняева, М.А. Тепленко, А.Д. Костенко и др. Влияние послойного ЭИЛ на свойства композиционного электролитического покрытия системы Ni-B / Порошковая металлургия, 2004. № 1/2. С. 42-46.

104. И.А. Подчерняева, О.Г. Григорьев, В .И. Субботин и др. Износостойкие слоистые электроискровые покрытия на основе ZrB2 / Порошковая металлургия, 2004. № 7/8. с. 77-81.

105. Гитлевич А.Е., Михайлов В.В., Парконский Н.Я., др. Электроискровое легирование металлических поверхностей / Кишинев: ШТИИНЦА, 1985.-196с.

106. Михайлов В.В. Исследование особенностей электроискрового легирования титана и его сплавов / Дисс. к.т.н. — Кишинёв: ИПФ АН МССР. -1976.-26 с.

107. Верхотуров А.Д. Исследование закономерностей процесса ЭИЛ поверхностей тугоплавкими металлами и соединениями / Автореф. дисс. к.т.н., Киев, 1971.-34 с.

108. Сычёв B.C. Исследование электроискрового легирования переходных металлов IV-VI групп тугоплавкими боридами Автореф: дисс. к.т.н., Киев, -1973.-32 с.

109. Могилевский И.З., Чеповая С.А. Металлографическое исследование поверхностного слоя стали после электроискровой обработки //

110. Электроискровая обработка металлов. М.: Изд-во АН? СССР, Вып. 1. 1957. С. 95-116.

111. Романенко A.A., Яценко И.И., Кудря Г. А. Особенности электроискрового упрочнения // Технология и организация производства. 1977. №3. С. 52-54.

112. Лемехов Г.К., Нерзнер В.А., Перпери М.М. Применение метода электроискрового легирования инструмента на некоторых заводах Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения // Электронная обработка материалов. 1977. №4. С. 90-91.

113. Николенко C.B. Создание новых электродных материалов с использованием минерального сырья и самофлюсующихся добавок для электроискрового легирования инструментальных и конструкционных материалов. Автореф. дисс. к.т.н. КнАГТУ. -1996. 24 с.

114. Петров Ю.Н., Сафонов И.И., Келоглу Ю.П. Структурные изменения металла после электроискрового легирования. // Электронная обработка материалов. 1965. №2. С. 29-34.

115. Сафронов И.И. Структура поверхностного слоя после электроискрового легирования стали // Известия АН СССР. Сер.Физ.-тех и мат. Наук. 1964, №5. С. 30-35.

116. Золотых Б.Н. Электроискровой контактный способ упрочнения металлических поверхностей. М.-Л.: Госэнергоиздат. 1951. 55 с.

117. Морозенко В. Н. и др. Получение полиметаллических композиций электроискровым способом.— «Электронная обработка материалов», 1972, № 4, с. 8—12.

118. Морозенко В. Н. и др. Термосиловое действие электрического разряда при электроискровом легировании.— «Электронная обработка материалов», 1973, №4, с. 24—26.

119. Андреев В. И., Морозенко В. Н., Беда Н. И., Деревянко В. И. Электроискровое легирование деталей, работающих в условияхтермоциклического нагружения.— «Электронная обработка материалов», 1973, № 2, с. 23—25.

120. Б е л я н и н В. А. Микроструктура поверхностного слоя стали после электроискрового упрочнения.— «Металловедение и термическая обработка», 1958, № 1, с. 55—57

121. Стоянов В. И. Ремонт деталей электроискровым способом.-— В кн.: Ремонт автомобильных деталей. 1954, М., Машгиз, с. 51—59.

122. Александров В. П. Исследование технологических характеристик электроэрозионной обработки жаропрочных материалов, 1964, М., «Наука», -123 с.

123. Б е к и р о в Я. А. » др. Выбор оптимальных режимов электроискровой" обработки сплавов на алюминиевой основе.— «Электронная обработка материалов», 1966, № 4, с. 48—51.

124. Гончаренко А. А. Повышение долговечности угольных комбайнов методом электроискрового восстановления изношенных деталей. Автореф. канд. дис. 1966, Днепропетровск, Горный ин-т им. Артема, 17 с.

125. Писаревский М. М. Влияние электроэрозионного процесса на свойства обрабатываемых материалов.— «Котлотурбостроение», 1950, № 5, с. 22—27.

126. Б о в к у н Г. А. Исследование сопротивления абразивному изнашиванию тугоплавких соединений. Автореф. канд. дис. 1969, К., ИПМ АН УССР, 26 с.

127. Г л и к м а н Л. А. Коррозионно-механическая прочность металлов. 1955, М:—■ Л., Машгиз, 175 с.

128. К е л о г л у Ю. П. и др. Влияние режимов электроискрового легирования на твердость и износостойкость металлических поверхностей.— «Порошковая металлургия», 1967, № 5, с. 40—45.

129. Иванов Г. П., Т илм е р,б у л а т о в М. Г., Б е л я>н и н В. А., Савуков' В. П. Повышение кавитационной стойкости деталей электроискровым упрочнением. 1955, М., Изд-во АН СССР, с. 14—19.

130. Верхотуров А. Д., Медведева О. А. Применение боридно-нит-ридных сплавов для электроискрового упрочнения сталей, — «Электронная обработка материалов», 1973, № 5, с. 34—36.

131. Алексеев А. В., П о п и л о в Л. Я. Электроупрочнение инструмента. 1952, М — Л., Машгиз, 69 с.

132. Трусов A.A. Химико-термическая обработка твёрдых сплавов. ГОСИНТИ, инф. Листок № 5-68-1134/61, 1968. 7с.

133. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. М. : Машиностроение. - 1976. - 440 с.

134. Металлообрабатывающий твёрдосплавной инструмент: справ: / Самойлов B.C., Эйхманс, В.А., Фальковский В.А. и др. М.: Машиностроение. -1988. -368 с.

135. Трефилов В.И., Мильман Ю.Ф., Фирстов С.А. Физические основы прочности тугоплавких металлов. Киев. Наук, думка, -1975. 315 с.

136. Верхотуров А.Д., Подчерняева И.А., Прядко Л.Ф., Егоров Ф.Ф. Электродные материалы для электроискрового легирования. М.: Изд-во Наука. 1988. 224 с.

137. Верхотуров, А.Д. Микрорентгеноструктурные исследования рабочих поверхностей электродов после ЭИЛ металлических поверхностей / А.Д. Верхотуров // Электронная обработка материалов. 1978. - №4.-С.20-23

138. Муха И.М., Верхотуров А.Д., Гнедова С. В. Материал легирующих электродов на основе твёрдых сплавов WC-Co с микродобавками бора // Электронная обработка материалов. 1981. №5. С. 24-27.

139. Верхотуров А.Д. Исследование электродных материалов для электроискрового легирования и принципы их создания. К.: Препринт. ИПМ АН УССР. 1980. 64 с.

140. Верхотуров А.Д. Основные идеи и парадигмы развития материаловедения'. 411. // Химическая технология. 2001. - № 8. - С.2-9.

141. Верхотуров А.Д. Основные идеи и парадигмы развития материаловедения. 4.2. // Химическая технология. 2001. - № 9. - С.2-6.

142. Верхотуров А.Д. Минералогическое материаловедение как раздел науки о материалах. 4.1. // Химическая технология. 2002. - № 6. - G. 2-8.

143. Верхотуров А.Д. Минералогическое материаловедение как раздел науки о материалах. 4:2. // Химическая технология. 2002. - № 7. - С. 2-8.

144. Верхотуров А.Д. Материалогия — наука о принципах выбора и создания материалов с заданными свойствами // Химическая технология. 2004. - № 11.-С. 9-13.

145. Верхотуров, А.Д. О списке событий и людей, наиболее значимых для развития наук о материалах / Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Коневцов JI.A. // Вестник ДВО РАН. 2009. - № 1. - С.110-117.

146. Верхотуров, А.Д. Об основных идеях, парадигмах и методологии науки о материалах / Верхотуров А.Д., Ершова Т.Б., Коневцов JI.A. // Химическая технология. 2006.-№ 9.- С.11-15.

147. Верхотуров, А. Д. Предмет исследования, концептуальные и методологические основы становления и развития материалогии / Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Коневцов JI.A. // Химическая технология. 2008. — № 5. -С. 197-204.

148. Верхотуров, А.Д. Современное неорганическое материаловедение (к 90-летию со дня рождения Григория Валентиновича Самсонова) / Верхотуров А.Д., Шпилёв A.M., Коневцов JI.A. // Химическая технология. 2008. - № 7. -С.11-15.

149. Verkhoturov, A.D. Basic Ideas, Paradigms, and Methodologies of Materials Science / Verkhoturov A.D., Ershova T.B., Konevtsov L.A. // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2007. - Vol. 41. No, 5. - P. 624-628.

150. Афанасьев, H.B. Некоторые особенности электрического разрушения электродов при разрядах в газовой и жидких средах / Н.В. Афанасьев, С.Н. Капельян, JI.H. Филиппов // Электронная обработка материалов. -1970.-№1.-С. 3-8.

151. Самсонов Г.В. Конфигурационная модель вещества. Киев.: Наукова думка. -1971.

152. Тушинский ЛИ., Плохов AB., Токарев А.О., др. Методы исследования материалов. Структура, свойства и процессы нанесения неорганических покрытий. — М: Мир. — 2004. — 384 с.

153. ГОСТ 6130-71. Металлы. Методы определения жаростойкости. М.: Изд-во Стандартов, 1971.- 10 с.

154. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.:s

155. Машиностроение. — 1969. 358 с.I

156. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учеб. для машиностроит. спец. вузов. — 3-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2001. — 591 с.f