автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.04, диссертация на тему:Разработка и внедрение вакуумной ионно-плазменной технологии нанесения специальных покрытий на детали космических аппаратов из титановых сплавов

Для служебного пользования.

Экземпляр № Л

Малкин Виктор Иванович

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ВАКУУМНОЙ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ

ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ДЕТАЛИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Специальность 05.07.04 • Технология производства летательных аппаратов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара 2000 г.

Работа выполнена в Самарском государственном аэрокосмическом университете имени академика С.П. Королева, на кафедре производства летательных аппаратов.

Научные руководители: Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Барвинок В.А.

кандидат технических наук, доцент Богданович В.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мордасов В.И.

кандидат технических наук, доцент Паркин А.А.

Ведущая организация: Самарское конструкторское бюро машиностроения

Защита диссертации состоится "26" июня 2000 г. на заседании диссертационного совета Д.063.87.01 в Самарском государственном аэрокосмическом университете имени академика С.П. Королева

Адрес университета: 443086, г. Самара, Московское шоссе, 34Л.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГАУ

Автореферат разослан "16й мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., проф.

А.Н.Коптев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из критериев оценки качества космических аппаратов (КА) является отношение массы полезного груза КА к его полной массе. Учитывая то, что вывод на околоземную орбиту одного кг груза обходится в 5... 10 тыс. долларов и ограничен возможностями ракеты-носителя, задача снижения массы отдельных элементов КА с целью увеличения массы полезной нагрузки является актуальной задачей. В современных КА данная задача решается различными конструктивными и технологическими методами, в том числе применением легких конструкционных материалов с покрытиями.

В го же время использование на борту КА различных подвижных механических сопряжений привело к необходимости применения в парах трения тяжелых конструкционных сталей и хромоникелевых сплавов, обеспечивающих необходимую надежность функционирования сопряжений в условиях сухого трения и открытого пространства. Хотя в ряде подобных случаев известны отказы, происходящие из-за схватывания поверхностей сопряжения, особенно после их длительной выдержки в условиях открытого космического пространства. Вместе с тем, замена в узлах трения деталей из сталей на аналогичные из легких сплавов может обеспечить существенное снижение общей массы КА и увеличение полезной нагрузки, размещаемой на его борту. Из материалов легких сплавов по конструкционной прочности наиболее приемлемыми для тяжелонагруженных узлов трения являются титановые сплавы. Однако они обладают очень низкими триботехническими свойствами даже в условиях применения жидких смазок. Вместе с тем разработки Самарского государственного аэрокосмического университета показали принципиальную возможность использования в узлах трения деталей из титановых сплавов со специальными триботехническими вакуумными ионно-плазменными покрытиями на основе нитрида титана.

Однако создание и внедрение технологии нанесения триботехнических вакуумных ионно-плазменных покрытий на основе нитрида титана на детали из титановых сплавов высоконагруженных (высокоответственных) узлов КА потребовало: модернизации оборудования для напыления с целью снижения температуры нитридообразования покрытий и уменьшения микрокапельной фазы, генерируемой катодным узлом; проведения комплексных, в том числе и теоретических исследований условий плазмохимического синтеза нитридных покрытий стехиометрического состава; проведения комплексных исследований эксплуатационных свойств деталей с покрытием.

Цель работы. Повышение надежности и снижение массы узлов трения космических аппаратов за счет разработки и внедрения плазменной технологии высоких энергий нанесения покрытий на основе нитрида титана на детали из титановых сплавов для замены аналогичных стальных деталей.

Для достижения поставленной пели автором были решены следующие задачи.

1. Модернизировано оборудование для вакуумного ионно-плазменного напыления с целью снижения температуры нитридообразования, уменьшения микрокапельной фазы в покрытии и расширения диапазона регулирования кинетической энергии ионов титана.

2. Разработана математическая модель плазмохимического синтеза покрытий из нитрида титана, позволяющая теоретическим путем выбрать диапазоны параметров напыления, обеспечивающих необходимую степень стехиометрии покрытия при высокой скорости его наращивания в допустимом для материала основы диапазоне изменения температуры конденсации.

3. Проведены комплексные исследования плазменных потоков, физико-механических и эксплуатационных свойств образцов и деталей с покрытиями на основе нитрида титана с целью разработки методики выбора оптимальных режимов напыления и разработки технологии нанесения" покрытий на детали узлов трения из титановых сплавов.

4. Разработана унифицированная конструкторская документация и типовые технологические процессы нанесения триботехнчческих покрытий на детали КА 353У.0358.002.УКД-41-84 и 353У.0358.002.УКД-45-86.

5. Разработаны технологические процессы нанесения покрытий на детали 17Ф51.0140-33, 17В312.1220-1, 17Ф113.8700-37 узлов трения из титановых сплавов ВТ-5, ВТ-14 и ВГ-22 и внедрены в производство космических аппаратов ГНП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс».

Автор выносит на защиту.

1. Математическую модель плазмохимического синтеза покрытий из нитрида титана.

2. Способ повышения качества покрытий из нитрида титана и снижения температуры нитридообразования.

3. Результаты комплексных исследований плазменных потоков, физико-механических и эксплуатационных свойств образцов и деталей из титановых сплавов ВТ-4, ВТ-14, ВТ-22 с покрытиями на основе нитрида титана.

4. Технологию ионно-плазменного нанесения нитрида титана на детали из титановых сплавов узлов трения КА и результаты ее внедрения в производство.

Научная новизна. Разработанная математическая модель плазмохимического синтеза покрытий из нитрида титана учитывает все основные факторы, сопутствующие процессу вакуумного ионно-плазменного напыления, в том числе непрерывное изменение температуры конденсации и наличие на поверхности двух видов состояний адсорбции молекулярного азота. Математическая модель позволяет расчетным путем определить диапазоны параметров напыления, обеспечивающие необходимую степень стехиометрии покрытия при высокой скорости его наращивания в допустимом для материала основы диапазоне изменений температуры конденсации.

Впервые проведено комплексное исследование триботехнических свойств титановых пар трения с покрытием из нитрида титана, полученным при температурах конденсации от 473 К до 573 К.

Технические решения модернизации технологического ионно-плазменного оборудования, позволяющие повысить качество формируемых покрытий, защищены авторскими свидетельствами.

Практическая ценность. Снижена масса узлов трения КА и повышена их надежность за счет замены стальных деталей на титановые с покрытием, позволившая увеличить массу полезной нагрузки КА. Разработана методика выбора технологических параметров напыления, позволяющая получать покрытия из нитрида титана с высокими триботехническими свойствами, не ухудшая при этом физико-химические свойства основы из титановых сплавов.

Показана возможность получения стехиометрйческйх покрытий из нитрида титана при температурах поверхности от 473 К до 573 К, что позволило наносить их на титановые сплавы. Разработаны и внедрены технологии нанесения антифрикционного износостойкого покрытия на основе нитрида титана на рабочие поверхности титановых пар трения для КА. Разработана совместно с ГНП РКЦ "ЦСКБ Прогресс" унифицированная конструкторская документация и типовые технологические процессы 353У.0358.002.УКД-41-84 и 353У.0358.002.УКД-45-86.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в производство КА предприятия ГНП РКЦ "ЦСКБ Прогресс" на деталях 17Ф51.0140-33, 17ВЗ 12.1220-1, 17Ф113.8700-37, изготовленных из титановых сплавов ВТ-4, ВТ-14, ВТ-22. Экономический эффект от внедрения только указанных разработок составляет 382,5тысяч рублей в год. Реализация результатов работы подтверждена актом внедрения.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на 12 конференциях: «Износ в машинах и методы защиты от него», ВНТК, Москва, 1985 г.; «Практика разработки й внедрения новых методов нанесения покрытий», ВНТК, Челябинск, 1986 г.; «Пути ускорения НТП», ОНТК, Куйбышев, 1986 г.; Китайско-Российско-Украинский симпозиум по космонавтике и технологиям, КНР, Сиань, 1994 г.; «Математическое моделирование систем и явлений», Самара, 1995 г.; «Генная инженерия в сплавах», МНТК, Россия, Самара, 1998 г. и др.

Результаты работы демонстрировались на ВДНХ СССР в 1988, 1989 гг. и отмечены почетным дипломом и медалями.

Публикации. По результатам выполненных исследований и разработок имеется 41 публикация в центральной печати, из них 19 тезисов докладов на конференциях и 13 авторских свидетельств на изобретения. В библиографический список диссертации включено 27 публикаций, наиболее

полно отражающих основные положения и результаты диссертационной работы.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 152 страницы машинописного текста, 41 рисунок, 22 таблицы и состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность применения вакуумных ионно-плазменных технологий для получения покрытий на титановых сплавах.

В первой главе изложена актуальность проблемы снижения массы КА за счет замены стальных деталей на титановые в узлах пар трения. Приведен анализ применения покрытий на деталях космических аппаратов. Показаны причины, сдерживающие применение титановых сплавов в узлах пар трения. Одним из основных путей применения титановых сплавов в узлах пар трения космических аппаратов является нанесение износостойких антифрикционных покрытий. Наиболее перспективным методом нанесения покрытий на титановые сплавы является ионно-плазменный метод, позволяющий формировать покрытия как из металлических материалов, так и тугоплавких соединений. Большой вклад в разработку процессов ионно-плазменного вакуумного напыления внесли следующие ученые: Козлов Н.П., Дороднов А.Н., Барвинок В.А., Хвесюк В.И., Мухин B.C., Бобров Г.В., Падалко В.Г., Аксенов И.И., Верещака A.C., Волин Э.М. и др. Однако до настоящего времени вопросы защиты титановых сплавов с целью повышения их служебных характеристик недостаточно изучены, а в некоторых случаях не рассматривались вовсе.

Среди материалов (нитридов, карбидов и карбонитридов), применяемых для нанесения износостойких покрытий, наиболее предпочтителен для работы без смазки в условиях открытого космоса нитрид титана.

Анализ свойств нитрида титана TiNx показал, что они зависят от показателя стехиометрии х и наиболее ярко выражены в соединении стехиометрического состава. Получение покрытия стехиометрического состава зависит от многих технологических факторов и прежде всего от плотности потока молекул азота и ионов титана, энергии падающих ионов на поверхность конденсации и ее температуры.

Как показали исследования, образование соединения TiNx происходит, если падающим ионам металла сообщают энергию, достаточную для диссоциации молекулы азота, но не превышающую энергию диссоциации получаемого соединения. Работая в данном диапазоне энергий, можно получать покрытия с различной степенью стехиометрии и различными свойствами. Однако в этих работах не учитывалось, что на свойства покрытий существенное влияние оказывают адсорбционные процессы на поверхности

конденсации, а также ее температура, которая постоянно меняется в результате ионной бомбардировки поверхности ионами металла и которую необходимо ограничивать при нанесении покрытий на титановые сплавы.

Анализ структуры нитридных покрытий показал, что в них содержится значительное количество микрокапельной фазы титана, которая препятствует получению высоких триботехнических свойств, особенно в условиях сухого трения.

Проведенный анализ применения покрытий для повышения триботехнических характеристик титановых сплавов, методов получения и особенностей формирования покрытий позволил выбрать материал покрытия, сформулировать основную цель работы и задачи исследования.

Во второй главе описана модернизация экспериментальной установки, направленная на снижение микрокапельной фазы титана в плазменном потоке, увеличение степени ионизации и диссоциации молекулярного азота и расширение диапазона регулирования кинетической энергии ионов. Приведены конструктивные особенности катодного узла и источников питания, позволившие расширить технологические возможности серийной установки. Представлены основные технические характеристики установки. Выявлены основные регулируемые технологические параметры процесса напыления и показано их влияние на состав плазменной струи, энергию ионов и скорость протекания процесса. Исследованы генерационные характеристики усовершенствованного генератора: распределение плотностей потоков ионов и плотностей потока массы по радиусу плазменной струи на разных дистанциях от среза сопла анода. Исследован фракционный состав плазменной струи, генерируемой катодами из материалов ВТ-5, ВТ-1-0, ВТ-1-00 после различных видов технологической подготовки. Установлены диапазоны регулирования технологических параметров, виды материалов катодов, а также способы их подготовки, обеспечивающие минимальное содержание микрокапельной фазы в плазменной струе. Наименьшую по содержанию микрокапельной фазы плазменную струю генерирует катод из материала ВТ-1-00. Вакуумный отжиг катода перед использованием позволяет получить плазменную струю с высокой степенью ионизации (97%) и практически свободной от капельной фазы (1...2%) в зонах конденсации покрытий.

Исследования, представленные в данной главе, позволили выявить области, в которых можно прогнозировать получение покрытий с высокими эксплуатационными свойствами, а также получить исходные данные для математического моделирования плазмохимического синтеза нитридных покрытий и определения диапазонов изменения температуры при конденсации покрытия.

В третьей главе рассмотрены процессы взаимодействия плазменных потоков с поверхностью конденсации: физическая и химическая адсорбция, распыление, диссоциация молекулы азота, а также тепловые явления,

происходящие при этом. На основании установленного ранее факта образования нитрида за счет диссоциативной хемосорбции азота путем образования двух ковалентных связей металл-азот по схеме:

Ме Ме

сформулирована физическая и математическая модель плазмохимического синтеза покрытий из нитрида титана, учитывающая возможность нахождения молекулы азота в адсорбционном слое в двух состояниях - состоянии физической адсорбции (а-состояние адсорбции) и состоянии адсорбции с большей энергией связи (р-состояние адсорбции).

В результате взаимодействия иона с поверхностью конденсации на ней возникают зоны,-характеризующиеся повышенной энергией, достаточной для : Лротекания реакции по следующей (

N2(1*3) Н2(а-адс) И2(р -аде)

I

I

<жш> <н+н>

Рис. Схема переходов молекулы азота в адсорбированном состоянии.

Плотности атомарных потоков в адсорбционном слое, идущие на образование соединения "ПИ*, будут определять степень стехиометрии конденсируемого покрытия и скорость его роста.

Математическая постановка задачи заполнения адсорбционного слоя атомами азота, титана и молекулами азота, составленная с учетом уравнения баланса частиц в этом слое, может быть представлена в следующем виде:

= 7] _ (/1 _2/|«2 О)

-^-р = }2+ к21 {Р,а)п2Ц}) - 72Й, - 2/2Я2(а)-ш

- (к2}(а'Ю + к22 (а)+к22(а)У12(а) - ]2п3,

ш

^Г = 7з~7з«| - (у3"2 - а32*2 («))" (7з + «ЗзН .

(2)

(3)

(4)

где:

и,-—, л2(а) =-, пг(р) =-, п2- — ,

п. п. п. п.

"г », "г

А = У^иОзз + 2(1 + В)72а, ,Й33 + 7^а22а,, + 72я32а11 + о, ,а22й33; °п=+

д22 = к22 (а) + к-д (а)+Бкп (/?); аз2 =2аг>3(^з(«)+М2з(у9)) а33 = ^"32 + *33>

к23{^)+.к71М — ------——

у, и - поверхностная плотность, плотность потока и коэффициент

термической аккомодации атомов титана (/=1), молекул азота (г=2) и атомов азота (1—3); пг — ретикулярная плотность поверхностных атомов; «2 =и2 («) + и2(уЗ); л2(а) и и2(/?) - поверхностные плотности молекул азота в а- и /5-состоянии адсорбции; кц — константы скоростей десорбции (/=2) и скоростей встраивания в активные центры поверхности атомов металла (/=1) и атомов азота (/=3); ку{1) — полная константа скоростей десорбции молекул азота (/=2,1=а) и скоростей диссоциации молекул азота (/=2) в «-состоянии (1=а) и в /5-состоянии адсорбции(/=/5); к21(1,т) - полная константа скоростей перехода молекул азота из ¡=а,р в от=Да-состоянии адсорбции.

Дополняя систему уравнений (1)-(4) начальными условиями «1(0) = 0;«2(0) = 0;Я3(0)=0, получаем решение

д А (5)

~ _ 7 а22аи , 7 а32Д11

Д А

Найденное решение (5) позволяет определить потоки атомарного азота и титана, вступающих в реакцию нитридообразования, а следовательно и степень стехиометрии (6)-(8) и скорость роста покрытия (9) при 038^у<1

-Г. (6)

при у> 1,

где ^=(7З4]|1=1/7|4- (7)

.4. (8)

*13°33 -/| ^13а22а}3 Л

¥ = а

^13-«и-К'

а

г, I

(9)

при ^е[0,38;1].

Система кинетических уравнений (1)-(9) дополняется системой уравнений теплопроводности для описания процесса изменения температуры поверхности при напылении в виде:

к\д? ар,'*

я 3" _

..... _

(10)

(11) (12)

(13)

(14)

(15)

(16)

В системе уравнений (10)-(16) введены следующие обозначения:

г

Я=43_?й

К, = щ

1_1 ?ст

-1

-Ви,

д/ - 4£^Т03И Л, '

В12 = Л^Ь

(17)

(18)

(19)

(20)

ч

/7 ЬУ ? - 2 /г _ а1Г Г - й I К- - ^

Р\ =-. М) ТУ' Ка—Г' кл~1~'

О-Я, /) И Л2 ¿2

Т^г.О, Л,-, о,, £„,,, - температура, коэффициент теплопроводности, температуропроводности и полной излучателыюй способности основы (/=1) и покрытия (/=2); И - толщина основы; Т0- начальная температура системы; Тст -температура стенок вакуумной камеры; а - коэффициент Стефана-Больцмана, <7 - плотность теплового потока.

Расчет по данной математической модели проводился с помощью прикладной программы плазмохимического синтеза в условиях ионной бомбардировки.

Адекватность математической модели проверялась рентгенографическим методом и методом измерения микротвердости соединения при плазмохимическом синтезе нитрида титана"с различными показателями стехиометрии. Проверка сводилась к установлению закономерностей между твердостью материла, параметрами кристаллической решетки и показателем стехиометрии соединения. При этом технологические параметры, обеспечивающие получение соединений Тл1\[о,4, ТО^б, ИН)^, "ПЫ^о, рассчитывались с помощью математической модели, а твердость соединения и параметры решетки определялись экспериментально и сравнивались с табличными данными. Погрешность математической модели в области параметров, используемых в ионно-плазменной технологии, не превышает 17%. Результаты рентгенографических исследований представлены в таблице.

Исследованиями установлено, что в зависимости от параметров напыления и температуры поверхности конденсации степень стехиометрии покрытия может меняться в широких пределах. Причем в зависимости от соотношения этих параметров могут возникать условия, при которых покрытие получается некачественным или образуется вне области гомогенности.

Решение данной математической модели позволило выбрать диапазон технологических параметров напыления покрытий с высокими триботехническими свойствами при максимальной скорости „наращивания и изменении температуры поверхности конденсации в пределах, допустимых для данного материала основы.

В четвертой главе приводятся результаты исследований эксплуатационных свойств покрытий Т1Ы0,4, ТО^в, "ПИо,8, "ПЫ^о, полученных в диапазоне температур 473 К ... 673 К на образцах и деталях из титановых сплавов ВТ-5, ВТ-14, ВТ-22. Исследованы износостойкость, коэффициент трения, адгезия покрытия с основой, адгезионное схватывание контактных пар в вакууме при повышенных температурах, коррозионная стойкость.

Исследованиями подтверждено, что триботехнические свойства вакуумных ионно-плазменных покрытий из нитрида титана зависят от степени стехиометрии покрытия, их шероховатости и температуры конденсации. Покрытия из нитрида титана "ПЫ, со степенью стехиометрии х=0,8... 1,0, полученные при температурах конденсации 473...573 К, обладают

триботехническими свойствами достаточными для использования в парах трения. Испытания указанных покрытий в парах трения "В'П4+ЛМ," -"ВТ14+™д" и "ВГМ+ТШ/' - "09X16Н4Б" показали интенсивность изнашивания в диапазоне 8...68-Ю"12 при длине пути 1000 м, коэффициент трения при этом располагался в диапазоне 0,08.-0,23. Наилучшие триботехнические характеристики: коэффициент трения 0,08...0,1, интенсивность изнашивания 5...8-10"12 и параметр шероховатости Яа=0,8...1,0 мкм были получены для пар трения "ВТ14+Т1Ы|,о" - "09X16Н4Б".

Таблица

Результаты экспериментальной проверки степени стехиометрии

покрытия

Расчетные Экспериментальные параметры

параметры для Тпа€=573 К ------------------ ------ -

Параметр Параметр Погреши.

кристал. нкь кристал. ±Д а, £,%

решетки решетки А

а, А а, А

^N0,40 4,2110 ™0>45 420 4,2135 0,0044 14,2

™0.46 422 4,2141 0,0035 16,5

"ПМо.бо 4,2220 ™0,67 420 4,2236 0,0076 13,5

™а66 422 4,2232 0,0041 12,1

Т1М0,80 4,2330" ™0,86- - 420 4,2334 0,0052 10,1

™0.87 422 4,2339 0,0038 11,1

^N,,00 4,2440 ^N0,92 420 4,2397 0,0047 10,5

^N0.94 422 4,2408 0,0023 9,1

Испытания на схватывание в вакууме показали, что покрытия из нитрида титана обладают защитными свойствами при температурах до 873К и при нагрузках контактирования а^.

Прочность сцепления покрытия с основой превышает 30 МПа, при этом величина остаточных сжимающих напряжений в покрытии не превышает 0,4 ГПа.

Исследование коррозионной стойкости покрытия из нитрида титана показало, что оно обладает защитными свойствами и выдерживает ускоренные климатические испытания, имитирующие условия хранения изделия в течение 8,5 лет без изменения триботехнических характеристик.

Исследование физико-механических свойств основы: предела текучести, предела прочности и предела усталости показало, что технологическое воздействие ионно-плазменного напыления начинает сказываться при температурах более 663 К и проявляется в понижении твердости основы из титановых сплавов.

Приводятся результаты исследования структуры и фазового состава покрытий, а также радиационной стойкости.

По результатам комплексных испытаний оформлено заключение, а также гарантийная документация на применение покрытия в узлах трения космических аппаратов.

В пятой главе приводятся сведения о технологии ионно-плазменного вакуумного напыления нитрида титана, его структуре и способах управления процессом напыления. Установлена связь между регулируемыми технологическими параметрами напыления и эксплуатационными свойствами покрытия. Приводятся разработанные технологические процессы нанесения износостойких покрытий на детали 17Ф51.0140-33, 17ВЗ12.1220-1, 17Ф113.8700-37 узлов трения КА, изготовленные из титановых сплавов ВТ-5, ВТ-14, ВТ-22. Оговорены требования, предъявляемые к технологической оснастке.

Приводится состав типовых технологических процессов 353У.0358.002.УКД-41-84 и 353У.0358.002.УКД-45-86, разработанных совместно с ГНП РКЦ "ЦСКБ Прогресс" и согласованного в Головной отраслевой организации.

Экономическая эффективность от внедрения указанных разработок в ГНП РКЦ "ЦСКБ Прогресс", полученная от снижения массы деталей и повышения качества и надежности титановых узлов трения, составила 382,5тысяч рублей в год.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Решена важная народно-хозяйственная задача снижения массы КА за счет замены стальных деталей узлов трения на аналогичные детали из титановых сплавов с вакуумными ионно-плазменными покрытиями на основе нитрида титана, позволившая увеличить массу полезной нагрузки, размещаемой на КА.

2. Разработана математическая модель плазмохимического синтеза покрытий из нитрида титана, учитывающая основные факторы, сопутствующие процессу вакуумного ионно-плазменного напыления. Данная модель адекватно описывает изменение степени стехиометрии и скорости роста покрытия в зависимости от параметров напыления и позволяет теоретическим путем выбирать диапазоны этих параметров при проектировании технологии напыления покрытий с заданным комплексом служебных свойств.

3. На основе комплексных исследований плазменных потоков и физико-механических свойств покрытий доработан генератор металлической плазмы, обеспечивающий нанесение покрытий из нитрида титана повышенного качества при температурах конденсации 473...573 К, что позволило получить покрытия с улучшенными триботехническими свойствами на деталях из титановых сплавов ВТ-5, ВТ-14 и ВТ-22 без

изменения их механических свойств и геометрических размеров. Данная разработка защищена двумя авторскими свидетельствами.

4. На основе комплексных экспериментальных исследований эксплуатационных свойств деталей и образцов с покрытиями разработана методика выбора оптимальных режимов напыления и разработана технология нанесения покрытий на детали узлов трения из титановых сплавов, используемых на КА в условиях открытого космического пространства.

5. По результатам исследований разработана унифицированная конструкторская документация и типовые технологические процессы (353У.0358.002.УКД-41-84 и 353У.0358.002.УКД-45-86), утвержденный в головной отраслевой организации.

6. Технологические процессы нанесения покрытий на детали 17Ф51.0140-33, 17ВЗ12.1220-1, 17Ф 113.8700-37 узлов трения из титановых сплавов ВТ-5, ВТ-14 и ВГ-22 внедрены в производство космических аппаратов предприятия ГНП РКЦ "ЦСКБ Прогресс". Экономический эффект от снижения массы только этих деталей, повышение качества и надежности узлов трения составил 382,5 тыс.рублей в год.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Барвинок В.А., Богданович В.И., Козлов Г.М., Малкин В.И. Применение ионно-плазменной технологии для повышения износостойкости материалов при трении, эрозионном и коррозионном износе// Современные вопросы математики, механики и приложения. Тез. докл. ВНТК. - M.: МАТИ, 1983. -С. 74

2. Малкин В.И. Исследование процессов получения покрытий ионно-плазменным методом// Депонир. MPC ВИМИ № 9312/84 «Техника, технология, экономика» № 5, 1984.

3. Барвинок В.А., Богданович В.И., Козлов Г.М., Малкин В.И. Исследование основных особенностей формирования покрытий ионно-плазменного напыления// Современные вопросы математики, механики и приложения. Тез. докл. ВНТК. - М.: Институт общей физйки АН СССР, 1984. - С.64.

4. Барвинок В.А., Богданович В.И., Лебедев А.П., Намычкин A.C., Малкин В.И. Исследование триботехнических характеристик износостойких покрытий// Износ в машинах и методы защиты от него. Тез. докл. ВНТК. - M., 1985. -С.84-85.

5. Барвинок В.А., Богданович В.И., Козлов Г.М., Симма Л.И., Малкин В.И. Остаточные напряжения в детонационных покрытиях // Изв.ВУЗов: Авиационная техника, 1986. - №1. - С.77-82.

6. Богданович В.И., Козлов Г.М., Малкин В.И. Кинетика роста шероховатости ионно-плазменных покрытий// Практика разработки и внедрения новых методов нанесения покрытий. Тез. докл. ВНТК. - Челябинск, ЧПИ, 1986. -С.51 -52.

м

7. Богданович В.И., Козлов Г.М., Малкин В.И. Исследование процессов и разработка технологии получения покрытий в вакууме// Пути ускорения НТП. Тез. докл. ОНТК. - Куйбышев, КПТИ, 1986. - С.8.

8. Козлов Г.М., Богданович В.И., Малкин В.И. Исследование основных закономерностей формирования вакуумных покрытий.// Депонир. ВИМИ Д07281., РТ Вып. 31,19 августа 1987.

9. Богданович В.И., Позднякова Г.Д., Малкин В.И., Снопов С.Г., Лебедев А.П. Расчет остаточных напряжений в многослойной пластине II Прогрессивный технический опыт. ЦНТИ "Поиск", №7. - 1987. - С.12-19 (ДСП).

Ю.Богданович В.И., Лебедев А.П., Козлов Г.М., Малкин В.И. и др. Остаточные напряжения в многослойных покрытиях // Прогрессивный технологический опыт, ЦНТИ "Поиск". - №2. - 1988. - С.97-102 (ДСП).

11 .Малкин В.И., Богданович В.И., Козлов Г.М., Позднякова Г.Д. Исследование капельной фазы в ионно-плазменных покрытиях 11 Опыт и перспективы применения композиционных материалов в машиностроении. Куйбышев: ОНТС, 1989. - С.97-98.

12.Козлов Г.М., Богданович В.И., Малкин В.И., Ситкин О.Н., Сысоев М.Н. Исследование износостойкости ионно-плазменных покрытий на сплавах ВТ-9 // Опыт и перспективы применения композиционных материалов в машиностроении. Куйбышев: ОНТС, 1989. - С.99-100.

13.Барвинок В.А., Малкин В.И., Плотников А.Н. Определение напряженного состояния специальных многослойных покрытии авиационного и космического назначения.// Тез. докл., Китайско-Российско-Украинский симпозиум, КНР, Сиань, 1994.

И.Тихонов А.Н., Барвинок В.А., Богданович В.И., Малкин . В.И. Математическая модель образования соединений нитрида металла при вакуумном ионно-плазменном напылении.// Проблемы машиностроения и автоматизации, №5-6,1995. - С.43-44.

15.Барвинок В.А., Малкин В.И., Богданович В.И. Физические основы и моделирование процесса получения гетерогенных соединений нитридов металла ионно-плазменным методом.// Генная инженерия в сплавах. МНПК, Россия, Самара, 1998. СЛ 42-143.

16.Малкин В.И., Бакиров Б.А., Плотников А.Н., Юмашева Т.Л. Физико-химические свойства нитрида титана и управление технологическим процессом его получения.// Генная инженерия в сплавах. МНПК, Россия, Самара, 1998. - С. 144.

17.Малкин В.И., Бакиров Б.А., Плотников А.Н. Оптимизация технологических процессов при вакуумном ионно-плазменном напылении триботехнических покрытий на детали из титановых сплавов.// Генная инженерия в сплавах. МНПК, Россия, Самара, 1998. - С. 145.

18.Бакиров Б.А., Малкин В.И., Докукина И.А. Теплофизические особенности взаимодействия плазменных потоков с поверхностью при напылении.// Генная инженерия в сплавах. МНПК, Россия, Самара, 1998. С.146-147.

19.Богданович В.И., Малкин В.И., Докукина И.А. Применение титана в узлах пар трения космических аппаратов.// Проблемы машиностроения и автоматизации, №2-3, 1998. - С.100-1.

20.№1078315 СССР МВД С23С 14/34 Способ определения модуля упругости / Барвинок В.А., Богданович В.И., Васильева Е.Г., Козлов Г.М., Малкин В.И. Заявка №3494743 от 27.09.82.

21.№1473538 СССР МКИ С23С 14/34 Способ контроля изменения прочности композиционных материалов / Богданович В.И., Китаева Е.А., Козлов Г.М., Малкин В.И. Заявка №4182724 от 21.01.87 (ДСП).

22.№1549108 СССР МКИС23С 14/32 Способ получения покрытия из никелида титана в вакууме / Богданович В.И., Китаева Е.А., Козлов Г.М., Малкин В.И., Барвинок В.А. Заявка №4455634 от 05.07.88 (ДСП).

23 .№158743 6 СССР МКИ GO IN 29/04 Способ контроля качества покрытий / Богданович В.И., Козлов Г.М., Малкин В.И., Плотников А.Н., Ситкин О.М. Заявка №4435729 от 06.06.88.

24.№1802548 СССР МКИ С23С 14/32 Устройство для нанесения покрытий в вакууме / Богданович В.И., Барвинок В.А., Малкин В.И., Плотников А.Н., Куйвашев С.Ю., Федосов Д.Г. Заявка №4837145 от 11.06.90 (ДСП).

I

Подписано в печать 14.05.2000. У сл.печ. листов 1,00. Тираж 100 экз.