автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Разработка технологии восстановления деталей лазерным спеканием ультрадисперсных порошковых материалов

На правах рукописи

ИПАТОВ АЛЕКСЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЛАЗЕРНЫМ СПЕКАНИЕМ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саранск 2010

0046О4093

004604093

Работа выполнена на кафедрах «Ремонт машин и технология конструкционных материалов» ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА и «Общая физика» ГОУ ВПО Удмуртского государственного университета

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Харанжевский Евгений Викторович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Водяков Владимир Николаевич кандидат технических наук, ст.н.с. Денисов Вячеслав Александрович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО Нижегородская ГСХА

Защита состоится 10 июня 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.06 при ГОУ ВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева» по адресу: 430904, г. Саранск, п. Ялга, ул. Российская, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М. М. Бахтина ГОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева».

Автореферат разослан «О » МСЬ-Л 2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

В.А.Комаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Техническое перевооружение АПК, интенсификация его, необходимость проведения сельскохозяйственных работ в ограниченные сроки требуют дальнейшего совершенствования технического обслуживания и технологии ремонта машинно-тракторного парка. Для качественного выполнения работ необходимо разрабатывать такие способы восстановления, которые при минимальных затратах обеспечивали бы ресурс восстановленных деталей на уровне новых.

Для снижения интенсивности износа при ремонте используют технологии, обеспечивающие получение износостойких поверхностей, получаемых, как правило, за счет повышения твердости. Однако повышение твердости требует использования специальных материалов, значительно увеличивающих энергозатраты на формирование покрытия. Износостойкость на поверхностях трения может быть обеспечена наличием пористости на одной из поверхностей. Исследования ряда авторов показывают, что при наличии микропористой поверхности износостойкость сопряжений резко возрастает, прирабатываемость их облегчается, а температура на поверхностях трения ниже, чем у компактных материалов при трении в тех же условиях. Однако имеющиеся в настоящее время способы создания пористых поверхностей широкого применения в ремонтной практике не нашли в силу наличия у них целого ряда недостатков. Значительный интерес представляют способы получения износостойких покрытий, основанные на лазерных технологиях, поскольку позволяют значительно уменьшить термическое воздействие на деталь, увеличить производительность и уменьшить припуски на окончательную обработку. Поэтому работа, направленная на разработку технологии получения износостойких металлопокрытий лазерной обработкой, является актуальной.

Цель исследования - разработка технологии восстановления деталей лазерной обработкой ультрадисперсных порошковых материалов на основе железа.

Объект исследования - восстановленные пористыми покрытиями изношенные поверхности деталей машин.

На защиту выносятся:

- результаты математического моделирования процессов теплопереноса и структурообразования в условиях интенсивной лазерной обработки порошковых материалов;

- математическая зависимость пористости и микротвердости металлопокрытия от основных параметров лазерной обработки;

- результаты экспериментальных исследований процесса формирования покрытия из ультрадисперсных порошковых материалов и оптимизация его параметров;

- результаты исследования микротвердости и прочности металлопокрытий, формируемых в процессе лазерной обработки ультрадисперсных порошковых материалов;

- результаты экспериментальных исследований показателей износостойкости покрытий, полученных лазерным спеканием ультрадисперсных порошковых материалов;

- технология создания износостойких поверхностей лазерной обработкой;

- технологический процесс восстановления золотниковой пары гидрораспределителя Р-80 лазерным спеканием ультрадисперсных порошковых материалов.

Научная новизна работы:

- на основе математического моделирования теплопереноса с использованием модели двухфазной зоны описана эволюция температурного поля в порошковых средах, определены скорость движения фронта кристаллизации и градиент температуры на фронте в зависимости от фракционного состава порошка и энергетических параметров обработки;

- на основе математической модели пограничной устойчивости возмущенного фронта кристаллизации установлена зависимость типа субструктуры и характерного размера ее элементов от скорости движения фронта кристаллизации и градиента температуры на фронте при лазерном высокоскоростном спекании;

- установлены математические зависимости пористости и микротвердости металлопокрытий от основных параметров лазерного излучения (мощность излучения, частота импульса, скорость сканирования);

- установлена область оптимальных параметров лазерной обработки ультрадисперсных порошков, при которых осуществляется устойчивое формирование поверхностного металлопокрытия;

- получены результаты исследования структурно-фазового состояния поверхностных металлопокрытий, полученных методом лазерного спекания ультрадисперсных порошковых материалов;

- получены результаты исследований микротвердости и прочности формируемых металлопокрытий;

- получены результаты исследования металлопокрытий на износостойкость в условиях ограниченной смазки;

- разработана новая технология создания износостойких металлопокрытий лазерной обработкой ультрадисперсных порошковых материалов;

Практическая значимость работы заключается:

- в создании способа восстановления деталей с малыми предельными изно-сами методом лазерного формирования покрытий из ультрадисперсных порошковых материалов;

- в разработке технологического процесса восстановления золотника гидрораспределителя Р 80 лазерным спеканием ультрадисперсных порошковых материалов.

Апробация. Основные положения и результаты работы были доложены на Всероссийских научно-практических конференциях ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (г. Ижевск, 2007, 2008, 2009, 2010 г. г), во 2 туре Всероссийского смотра на лучшую аспирантскую работу по Приволжскому ФО (г. Казань 2007 г.); на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений МСХ РФ, секция «Технические науки»

(г. Москва 2007 г.); на Международной научной конференции «Огаревские чтения» ИМЭ Мордовского госуниверситета (г. Саранск 2008 г.); на второй Всероссийской конференции с международным интернет участием «НаноИж - 2009. От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии» (Ижевск 2009 г.); на Всероссийской научно - технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем» ИМЭ Мордовского госуниверситета (г. Саранск, 2009 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ.

' Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста, включает 47 рисунков и 9 таблиц, список литературы содержит 125 наименований.

Работа выполнена при поддержке РФФИ фант № 09-02-11110-офи-м и Роснауки грант № 2009-15-50-007-002. Автор выражает благодарность начальнику цеха № 29 ФГУП «Ижевский механический завод» Анисимову С.Р. и особую благодарность доценту кафедры «РМТКМ» Стрелкову С.М. за всестороннюю помощь при выполнении диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, поставлена цель, обозначен объект исследований.

В первой главе «Состояние вопроса, цель и задачи исследования» проведен анализ состояния вопроса и определены задачи исследования. Количество способов получения металлопокрытий, обеспечивающих высокую твёрдость и износостойкость при малых толщинах и припусках на механическую обработку, весьма ограничено, к таковым можно отнести гальванические способы, электроконтактное напекание порошковых композиций и лент, электроискровую наплавку, лазерную наплавку.

Получение на поверхности деталей восстановительных покрытий, обладающих повышенными антифрикционными свойствами, является одним из направлений увеличения износостойкости ремонтируемых деталей, работающих в условиях ограниченной смазки. Для получения таких покрытий возможно использование энергии лазерного излучения, которое обладает уникальными свойствами по отношению к другим источникам энергии:

1. Высокая концентрация подводимой энергии позволяет производить обработку конкретного участка (объема) поверхностной зоны без нагрева остального объема и нарушения его структуры и свойств, что приводит к минимальным остаточным напряжениям.

2. Большие скорости нагрева и охлаждения обрабатываемого материала позволяют создавать в поверхностном рабочем слое обрабатываемой детали мета-сгабильное структурное состояние (от обычных закалочных структур до высокодисперсных и даже аморфных) и получить уникальные механические свойства слоя.

3. Возможность изменения параметров лазерной обработки в широком ин-

тервале плотности мощности излучения от 105 до 1012 Вт/см2 позволяет получать обширный ряд методов обработки, причем в каждом методе регулировать структуру и свойства поверхностного слоя, такие как износостойкость, твердость.

Использование лазерного излучения при наращивании покрытий приведены в многочисленных работах В. П.Андреева, В. М. Андрияхина, Г. А. Абильс-минова, Н. Г. Басова, А. Г. Григорьянца, А. А. Соколова, В. И. Черноиванова, В. В. Шибаева и др.

В настоящее время пристальное внимание уделяется одной из новых технологий - объемному формообразованию изделий путем послойного лазерного спекания смесей порошков. Согласно этому процессу, модели создаются из порошковых материалов за счет эффекта спекания. В качестве материалов используются полиамид, полистирол, песок и порошки некоторых металлов. Процесс получения объемных моделей методом селективного лазерного спекания может быть использован и при наращивании покрытий. Преимуществом процесса спекания при получении покрытий является сохранение первоначальных параметров порошковых частиц и тем самым возможность получения покрытий с желаемыми свойствами. С увеличением дисперсности порошкового материала свободная энергия частиц значительно возрастает. В результате это приводит к получению более компактного и плотного образца при меньших затратах энергии.

Значительное внимание уделяется созданию материалов и тонких покрытий с использованием мелкодисперсных порошков вплоть до наноразмерных. Наряду с положительными общеизвестными эффектами использования ультрадисперсных металлических порошков, существенным является изменение процесса разрушения полученных из них изделий и покрытий. На механизм разрушения значительное влияние оказывает движение дислокаций внутри зерен, которые скапливаются у границ зерен и образуют, таким образом, трещины. Поскольку количество атомов внутри зерен ультрадисперсных и нанометрических частиц относительно меньше, чем на границах, то рост больших дислокаций в пределах зерна невозможен и эти дислокации, выходя на границы зерен, не в состоянии образовывать трещины значительного размера.

Исходя из вышеуказанного, поставлены следующие задачи исследования:

1. Разработать математические модели теплопереноса и структурообразо-вания в условиях интенсивной лазерной обработки ультрадисперсных порошков на основе уравнений двухфазной зоны.

2. Обосновать выбор порошковых материалов и связующего вещества для восстановления поверхности деталей лазерным спеканием.

3. Оптимизировать основные характеристики лазерной обработки и состава порошковой суспензии по критериям достижения заданных пористости и микротвердости слоев.

4. Исследовать структурно-фазовое состояние металлопокрытий, формирующихся в процессе лазерной обработки ультрадисперсных порошков на основе железа.

5. Экспериментально исследовать зависимость микротвердости, прочности и параметров износостойкости металлопокрытий от состава порошковых композиций и пористости.

6. Разработать технологию получения покрытий лазерной обработкой ультрадисперсных порошковых материалов.

7. Разработать новый технологический процесс восстановления золотниковой пары гидрораспределителя Р - 80. Произвести производственную проверку и определить экономическую эффективность предложенной технологии.

Во второй главе «Численноемоделирование процессов теплопереноса и структурообразования при спекании ультрадисперсных порошковых материалов» рассмотрено математическое моделирование эволюции температурных полей в порошковом слое, которое проводилось в целях определения диапазонов значений параметров лазерной обработки (энергия импульса, частота следования импульсов и скорость сканирования луча), в которых осуществляется процесс формирования покрытия. Для получения качественного спекаемого слоя необходимо иметь достаточное количество жидкой фазы. Жидкая фаза обеспечивает образование межчастичных связей между порошковыми частицами, которые под воздействием лазерного излучения сохранили твердую фазу. В работе Гегузина показано, что для обеспечения качества спекания с участием жидкой фазы количество последнего должно быть не менее 5 %. В таблице 1 приведён фракционный состав используемых порошковых смесей, вычисленный по числу частиц соответствующего размера. Массовое содержание частиц, меньших 200 нм, не превышает 0,5 %. Образование жидкой фазы в заметном количестве может быть обеспечено только при полном оплавлении порошковых частиц размером до 300 нм. Полное проплавление таких частиц обеспечит содержание жидкой фазы не менее 15 % от массы порошковой смеси, а уменьшение размера приводит к резкому сокращению количества жидкой фазы. Поэтому в целях определения диапазона параметров лазерной обработки производили расчеты теплопереноса для размеров частиц в 300 и 800 нм, что составляет порядка 50 % фракционного состава порошковой смеси. Время нагрева соответствует времени действия одного импульса лазерного излучения и равняется 100 не. После чего в течение 900 не происходит охлаждение нагретой массы.

Таблица 1 - Химический и дисперсионный состав порошковых смесей

№ смеси Содержание элементов, вес. % Фракционный состав

Ре С Си

1 основа 0,5 1 1000...1200 нм -30 % 300. ..800 нм - 50 % 120...250 нм-20%

2 -II- 0,5 4 -II-

3 -II- 0,5 10 -II-

4 -II- 0,5 - -II-

Для проведения численного моделирования использовали программный комплекс, состоящий из двух программных модулей, по моделированию процес-

сов теплопереноса и структурообразования, разработанный Галенко П.К. и другими авторами и адаптированный в данной работе для лазерного спекания порошковых материалов.

Моделирование процессов теплопереноса проводилось в трехмерном пространстве. Для описания плотности мощности лазерного излучения было принято Гауссово распределение по сечению:

рг

9(/7) = £ехр(--т), (1)

где гп - радиус поперечного сечения лазерного луча, р - расстояние от оси луча по радиусу, Е- нормированная плотность мощности.

Баланс тепловых потоков в зоне действия луча на поверхность образца задается в виде

= (2)

где АЭф - коэффициент поглощения лазерного излучения поверхностью, Ад - коэффициент потерь на кипение и образование плазмы.

При воздействии импульса лазерного излучения на поверхность порошковой частицы энергия импульса распределяется на испарение поверхностного слоя под воздействием излучения, а также на образование жидкой фазы. В этом случае эволюция температурного поля Т(х,у,гД) в порошковой частице, с учетом кинетики движения границы раздела фаз, определяется уравнением

С — = КЧ2Т+АН +ДЯ. — , (3)

ры "'а ,хр а

где Ср - удельная изобарная теплоемкость, А- - теплопроводность, ДНр/ -скрытая теплота фазового перехода из твердого в жидкое состояние, АН'кр -скрытая теплота испарения, V- доля жидкой фазы, IV- доля газообразной фазы.

Численное решение уравнений производили на равномерной пространственной сетке с постоянным шагом по времени. Граничные условия на боковых поверхностях расчетной области задавались исходя из отсутствия теплопереноса на них:

Л! = -£шс1Т = 0 (4)

На нижней границе из-за неплотного прилегания частиц порошка друг к другу вводится коэффициент отвода тепла в нижележащие частицы £=0,1. Скорость К? кристаллизации связывается с температурой Тпг плавления чистого вещества, температурой Т/ фронта кристаллизации и концентрацией С/примеси на фронте кинетическим соотношением

V* =/4.Тя+т,Сг-Тг), (5)

где ц - кинетический коэффициент.

Тогда скорость изменения доли жидкой фазы в затвердевающей или плавящейся ячейке определяется выражением

Э£ = ±(Тя+т.С,-Т,), (6)

где hz - размер ячейки по оси z.

Скорость изменения доли газообразной фазы определяется соотношением

«7,

Температурное поле рассчитывали независимо от градиентов концентрации углерода на фронте кристаллизации, поэтому его концентрация считается однородной и равной исходному значению в образце: Cj=Co. В соответствии с уравнениями (6,7) знак скорости определяет направление фазового перехода. Положительному значению скорости соответствует процесс кристаллизации, отрицательному - плавление. Компьютерная реализация уравнений модели (1-7) осуществлялась на языке Borland С++. Выходными данными программы явилось распределение температуры по толщине порошковой частицы в зависимости от времени воздействия лазерного излучения. С помощью математического пакета Maple 10 построена эволюция температурных полей для порошковых частиц в 300 и 800 нм и определены скорости кристаллизации. Установлено, что скорость кристаллизации зависит от размера частицы и составляет 0,8 м/с для частицы размером 800 нм и 2 м/с - для частицы размером 300 нм.

Для расчета характерного размера ЭКС (элемента кристаллизационной субструктуры) был использован метод, основанный на анализе морфологической устойчивости плоского фронта и обобщенный для высокоскоростного роста кристаллов при значительных отклонениях от локального равновесного переноса примеси. Этот подход базируется на решении проблемы структурообразования при кристаллизации с дополнительным условием морфологического отбора характерного размера ЭКС. Одно из таких условий - гипотеза пограничной устойчивости, согласно которой отбираемый размер элемента структуры равняется наименьшей длине волны морфологической устойчивости. Таким образом, отбираемый характерный размер кристаллов связан с пограничной устойчивостью между устойчивым и неустойчивым состоянием растущего кристалла и равен критической длине волны возмущения, наложенного на поверхность раздела фаз.

В теории морфологической устойчивости плоского фронта в условиях высокоскоростной кристаллизации рассматривается плоский фронт с наложенным возмущением длиной волны X, двигающийся с постоянной скоростью V по оси х. При решении уравнения тепломассопереноса в квазиравновесных условиях получено уравнение морфологической устойчивости возмущенного плоского фронта (критерий пограничной устойчивости)

- Гсо1 - TlG£, - K~SGSZS + mv$cGc =0, (8)

где G.v, Gl, Gc - температурные градиенты со стороны жидкой и твердой фазы и градиент концентрации соответственно; KL = К, /(Ks + KL),KS = Ks !(KS + К,),

/Су - коэффициенты теплопроводности в жидкой и твердой фазе соответственно; - функции устойчивости.

Для этого случая получено соотношение, позволяющее определить характерный размер с1 элемента кристаллизационной субструктуры (поперечная толщина дендритов/ячеек)

й =

Г!у

(9)

1туСг&-0,5(С,£+Сх£с) где у=(4я2)"' - параметр устойчивости.

На основе приведенных уравнений производились вычисления характерного размера ЭКС в зависимости от скорости кристаллизации и градиента температур для используемых в настоящей работе порошковых смесей (рис. 1).

Установлено, что размер кристаллизационной субструктуры в зависимости от скорости кристаллизации и градиента температур меняется в пределах от 35 до 75 нм.

Л, ни

400 300 200

100

О-О

0,1 1 . УБ, м/с

Рисунок 1 - Характерный размер элементов кристаллизационной субструктуры в зависимости от скорости кристаллизации и градиента температуры на фронте

Третья глава «Программа и методика проведения экспериментальных исследований»

В соответствии с поставленной целью программа исследований в лабораторных условиях предусматривает решение следующих задач:

- выбор и обоснование используемых для получения покрытий материалов;

- подготовка порошковых материалов;

- изготовление экспериментальной установки;

- разработка технологии формирования покрытия;

- выявление области существования процесса спекания ультрадисперсных порошковых материалов на основе однофакторных экспериментов;

- выявление оптимальных параметров и режимов обработки, обеспечивающих высокое качество формируемого слоя на основе методики планирования многофакторного эксперимента;

- оценка микротвердости в зоне высокоскоростной лазерной перекристаллизации;

- микроструктурный анализ зоны высокоскоростной лазерной перекристаллизации;

- разработка методики определения пористости полученного слоя;

- разработка методики проведения износных испытаний;

- разработка методики определения прочности покрытия.

В настоящее время при получении на поверхности изношенных деталей тонких покрытий лазерной наплавкой используют порошковые композиции с различными упрочняющими фазами, например, карбидом хрома, вольфрамом, бором и др. Высокая склонность их к разложению и растворению при воздействии высоких температур создает трудности при формировании структуры с большим количеством упрочняющей фазы. Получать из них пористые материалы затруднительно из-за их тугоплавкости и жесткости. При этом эти порошковые композиции тяжело поддаются измельчению до ультрадисперсных порошковых частиц, что затрудняет, а иногда и исключает использование преимуществ такого исходного материала. Нами для формирования покрытия использован порошок карбонильного железа марки Р-100. С целью дегазации порошок подвергли отжигу в восстанавливающей атмосфере водорода при температуре 350° С в течение одного часа с последующим охлаждением в печи. Порошок в последующем размалывали в шаровой мельнице в смеси с кристаллическим графитом. При этом исходная чешуйчатая и осколочная форма частиц превращается в шаровидную, а поверхности частицы покрываются графитом. Графитовое покрытие облегчает скольжение частиц между собой, исключая образование «воздушных карманов» при уплотнении, существенно повышая эффективность поглощения лазерного облучения.

Эксперименты показали, что получаемые из подготовленных таким образом порошков покрытия обладают повышенной пористостью, как вследствие недостатка времени на диффузионные процессы, так и других причин. Для снижения пористости, повышения плотности и прочности получаемых покрытий в состав исходных композиций материалов нами предложена в качестве добавки порошковая медь. Из порошковой металлургии известно, что при наличии жидкой фазы, (нами получаемой из меди как составляющей с более низкой температурой плавления), процесс уплотнения облегчается, появившаяся жидкая фаза заполняет пространство между твердыми частицами и является фактически жидкой смазкой, облегчающей взаимное перемещение частиц и приводящей к уплотнению слоя. Процентные содержания меди обусловлены диаграммой состояния «железо - медь» и приняты равными 1,4, 10 %. Химический и фракционный составы порошковых смесей, использовавшихся в работе, указаны в таблице 1.

При формировании покрытий в порошковой металлургии используют методы свободной насыпки порошкового материала или шликерного литья. Шли-керное литье обеспечивает более равномерное нанесение слоя и максимальное его уплотнение, поскольку порошковый слой в этом случае наносится методом обволакивания поверхности детали в порошковой суспензии. Для создания порошковой суспензии необходимо присутствие связующего вещества, обеспечивающего технологичность нанесения обмазки. Связующее вещество не должно

препятствовать формированию слоя и ухудшать его свойства. Многообразие связующих веществ, используемых при лазерной наплавке, не обеспечивают получение качественного слоя, поскольку под воздействием лазерного излучения приводят к образованию пор и раковин. Поэтому при выборе исходили из соображений быстрого удаления паров связующего вещества из зоны спекания порошковых материалов. Наиболее недорогим и доступным материалом является четыреххлористый углерод. Четыреххлористый углерод одновременно является карбюризатором, поскольку под воздействием лазерного излучения подвергается разложению до атомарного углерода. Насыщение у - железа атомарным углеродом после охлаждения обеспечивает упрочнение покрытия. Порошковая смесь смешивалась с четыреххлористым углеродом в соотношении 50 на 50 по массе. Процентное соотношение четыреххлористого углерода и порошковой композиции определяли на основе однофакторных экспериментов.

Лазерное спекание ультрадисперсных порошковых материалов осуществляли на установке «Квант -60» с использованием камеры для спекания и приспособления для привода детали. Технология получения покрытия подобна технологии послойного лазерного спекания порошковых материалов: покрытие формируется поочередным нанесением слоев. Слои наносились методом обволакивания детали порошковой суспензии с последующей лазерной обработкой. За одну обработку цилиндрической детали наносили слой толщиной в 0,05 мм. Покрытие на цилиндрические образцы формировалось путем нанесения 10 слоев.

Толщина покрытия, при которых обеспечивается качественное покрытие -без отслоения покрытия и без видимых дефектов в виде трещин - составляла от 0,01 до 0,14 мм. Известно, что структуры из тонких слоев обладают высоким уровнем самоорганизации, за счет чего обеспечивается стабильность их как системы, исходя из этого, слои формировались нами толщиной в 0,05 мм. В дальнейшем эксперименты проведены для этих толщин. Характеристики покрытий определяли для толщин в 0,5 мм, как достаточных при восстановлении деталей.

Технология получения покрытия состоит из следующих последовательных операций:

- восстанавливаемая деталь вводится в рабочую камеру через сальник, после чего рабочая камера заполняется порошковой суспензией до уровня, оставляющем непокрытой деталь шириной 8-10 мм;

- рабочая камера заполняется аргоном;

- поворотом детали на полный оборот наносится первый слой порошковой суспензии по всей поверхности детали, происходит гравитационное уплотнение порошкового материала;

- сканированием лазерного луча производится обработка первого слоя порошковой суспензии. Ширина сканирования луча согласовывается с работой шагового электродвигателя привода детали таким образом, что после лазерного сканирования производится поворот детали на угол, соответствующий ширин обработки. При этом учитывается перекрытие между соседними площадями сканирования в 0,3 мм.

После формирования покрытия толщиной в 0,5 мм образцы в дальнейшем подвергали лабораторным исследованиям.

Исследование микроструктуры металлопокрытия осуществляли на микрошлифах, изготовленных по ГОСТ 2789-73, с помощью микроскопа«ЫеоркЛ-32».

Испытания на микротвердость проводили с помощью микротвердомера ПМТ-3 в соответствии с ГОСТ 9450-76.

Рентгеноструктурный анализ проводили на дифрактометре ДРОН - 6М, с использованием рентгеновского излучения К-серии магния.

Триботехнические испытания проводили в соответствии с ГОСТ 23.224-86 по схеме нагружения «диск - колодка» на машине трения СМТ-2070 в условиях ограниченной смазки.

Испытание прочности металлопокрытия производили в соответствии с ГОСТ 1497 - 73 с использованием разрывной машины РМ-05.

Оценку качества восстановления и регулировку гидрораспределителей осуществляли при помощи стенда для испытаний модели КИ-4815.

Четвертая глава «Результаты экспериментальных исследований лазерного спекания ультрадисперсных порошковых материалов».

Проведенные поисковые эксперименты позволили определить границы существования процесса формирования покрытия из ультрадисперсных порошковых материалов (рис. 2), которые ограничивались, с одной стороны, отсутст -0,%

50 48 46

44 42

24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 V, кГц

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 V, мм/с

I_

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 р, Дж

Рисунок 2 - Границы существования процесса спекания. 1 - скорость сканирования, мм/с; 2 - частота импульса, Гц; 3 - энергия импульса, Дж

вием формирования слоя (материал рассыпается), с другой - полным противлением материала, что противоречит поставленной задаче.

При проведении дальнейших однофакторных экспериментов в состав порошковой смеси вводили 1 %, 4 % и 10 % меди.

Оптимальными считались режимы спекания слоя, при которых получались монослои без следов коробления, а также без отслоения в зоне спекания порошкового материала с подложкой. Микроструктура спеченных слоев представляет собой светлые и темные зоны: темная зона характеризует объемные микропоры, светлая зона - спеченные микрообъемы порошка (рис. 3).

■

;

4

ршая

ШИПИ црцщ ВШШЁ

а) б) в)

Рисунок 3 - Микроструктура слоев из медных порошковых смесей: а - 1 % меди; б - 4 % меди; в -10 % меди

Микропористость полученного слоя для порошковой смеси без содержания меди составляет порядка 45 %. Значение пористости и микротвердости полученных слоев в зависимости от содержания меди представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Значение пористости 9 и микротвердости Ну в зависимости от содержания меди в слое

Пок-ль"""-»^ 0 1 4 10

е,% 45 15-20 20-25 30-35

Ну, МПа 360 520 384 290

Снижение пористости полученных покрытий с введением меди связано с изменением кинетики диффузионных процессов под влиянием медной составляющей. Температура плавления меди ниже температуры плавления железоуглеродистых сплавов, что определяет более раннее развитие межчастичных связей и рост шеек и тем самым более активный перенос вещества, приводящий к уменьшению суммарного объема пор в покрытии. При значительном содержании меди пористость увеличивается из-за выделения медной составляющей из железоуглеродистого состава смеси и его самостоятельной кристаллизации.

Увеличение микротвердости покрытия при 1 % меди свидетельствует об образовании твердых растворов Ре - Си. При лазерной обработке диффузионные

процессы значительно затрудняются, что приводит к выделению медной составляющей при увеличении содержания до 4 % меди. Выделение медной составляющей происходит по границам зерен, что является причиной снижения микротвердости спеченного слоя.

На дифрактограммах полученных покрытий для всех порошковых смесей четко выделяются только линии двух фаз: а - Ре и у - Ре (рис. 4).

20

Рисунок 4 - Дифрактограммы покрытий из различных порошковых смесей.

1-порошковая смесь № 1; 2-порошковая смесь № 2; 3-порошковая смесь № 3

Количественный анализ дифрактограмм показал большое содержание остаточного аустенита в пределах 30...50 %. Это объясняется высокой скоростью охлаждения покрытий и микронапряжениями у - фазы, сформированной в результате неравновесной кристаллизации. Количественный состав фаз, среднеквадратичная микродеформация кристаллической решетки слоев, полученных из разных порошковых смесей, приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Значения количества фаз а - Ре, у - Ре, среднеквадратичной микродеформации кристаллической решетки £ в зависимости от содержания меди

Си Пок-ль ^ 0 1 4 10

а - Ре, % 49 52 69 44

у - Ре, % 51 48 31 56

8,% 0,37 0,39 0,16 0,35

Предполагаемое выделение 8 - фазы меди на дифрактограммах не видно, т.к. они с одной стороны близки к линиям у - Ре, с другой - микродеформации кристаллической решетки велики из-за значительного содержания углерода (содержание углерода 0,95 %) и неравновесной кристаллизации в силу больших скоростей охлаждения. Поэтому мельчайшие частицы е - фазы меди скрадываются на фоне более значительных микродеформаций решеток у - Ре. Оценка размера крисгал-

15

литов, выполненная по анализу ширины спектральных линий, показала, что в исследуемых покрытиях средний размер кристаллитов а - Ре составляет величину 13 нм, а средний размер кристаллитов у - Ре - 15 нм. Результат измерения показал хорошую согласованность с результатами теоретических вычислений.

Для оптимизации параметров формирования покрытий были проведены многофакторные эксперименты по плану Бокса-Бенкина.

Получены уравнения регрессии, адекватно описывающие влияние факторов на пористость (10) и микротвердость (11) слоя

У=14-1,5Х1+0,5Х2-1,0Хз+2,625Х12-0,75Х1Х2+0,25Х1Хз+ (10)

1,625Х22- 1,25Х2Хз+3,125Хз2

У=540+31,375ХГ 10,75Х2+28,125Х3-54,25Х12+7,25Х1Х2-2,5Х1Х3- (11) ЗЗХ22+23,75Х,Х3-55,75Х32

Анализ влияния основных контролируемых и регулируемых параметров на пористость и микротвердость полученных покрытий позволил определить оптимальные области процесса формирования покрытий из ультрадисперсных порошковых материалов: энергия импульса IV-12 Дж, скорость сканирования V- 80 мм/с, частота следования импульсов V - 33500 Гц.

Для определения содержания углерода, полученные слои исследовали методом РФЭС (рентгено-фотоэлектронная спектроскопия). Анализ РЭ-спектров показал, что содержание углерода по толщине покрытия составляет 0,95 %. Наибольшая часть углерода находится в виде графита или в связи С - Ре, что соответствует его твердому раствору в железе. Спектров химического соединения Ре-С (цементита) не обнаружено.

Эксперименты по определению оптимальной пористости в условиях ограниченной смазки провели на образцах с содержанием меди в 1 %. В процессе из-носных испытаний исследовали величину интенсивности износа и пути до схва-

Пористость

Рисунок 5 - Интенсивность износа от пористости слоя

Минимальная интенсивность износа получаемых покрытий достигается при 19 % пористости, составляет 9,34*10"'° м/м (рис. 5), что на два порядка ниже интенсивности износа контрольной поверхности «сталь 45», который составляет 6,8* 10"8 м/м. Со снижением пористости слоя менее 19 % (рис. 6) время работы до схватывания уменьшается. Это объясняется снижением объемов масла, заключенных в микропорах. При увеличении пористости слоя свыше 20 % время работы до заедания уменьшается. Это объясняется увеличением нагрузки, приходящейся на единицу площади контакта, поскольку повышение пористости снижает общую площадь взаимодействия.

Рисунок 6 - Зависимость пути схватывания от пористости слоя

Таким образом, эксперименты показали, что в условиях ограниченной смазки износостойкость покрытий в большой степени зависит от пористости слоя. Оптимальным значением пористости слоя в условиях ограниченной смазки является пористость 19-20 %.

Эксперименты по определению прочности формируемых покрытий производили для образцов без содержания и с содержанием меди в 1 % (покрытие обладает максимальной микротвердостью и износостойкостью). Из экспериментов следует, что средняя величина прочности покрытия без содержания меди составляет 13,76 МПа, с содержанием меди - 118,8 МПа.

В пятой главе «Разработка технологического процесса восстановления золотника и его экономическая эффективность» приведен технологический процесс восстановления рабочих поясков золотника гидрораспределителя Р-80 лазерной обработкой ультрадисперсных порошковых материалов. Произведен расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения данной технологии. Технологический процесс восстановления золотника включает в себя следующие операции: мойку, дефектовку (согласно техническим требованиям), бесцентровую шлифовку (для выведения следов износа), лазерное спекание, последующую бесцентровую шлифовку до обеспечения необходимого размера, контрольную (контроль сопряжения по гидроплотности). Разработанный техпроцесс внедрен в производство на ОАО "Агрохолодмаш" г. Ижевск, Удмуртской Республики.

Эксплуатационные испытания шести отремонтированных гидрораспределителей Р-80 показали, что отказов во время работы гидрораспределителей зафиксировано не было.

Экономический эффект внедрения предлагаемой технологии восстановления золотников составил 443880 рублей на программу ремонта 500 гидрораспределителей в год.

Общие выводы

1. Разработали модель и произвели численное моделирование процессов тепломассопереноса на основе модели двухфазной зоны с учетом локально неравновесного затвердевания, что позволило определить кинетику фазовых переходов и эволюцию температурных полей. На основании вычислений получено, что скорость кристаллизации меняется от 0,8 до 2 м/с в зависимости от размера порошковых частиц.

2. Применение гипотезы маргинальной устойчивости при моделировании структурообразования позволило определить характерный размер кристаллов при неравновесном затвердевании. Построены зависимости размера с! (поперечной толщины дендрита) кристалла и градиента температур на фронте от скорости кристаллизации, по которым возможно прогнозирование размера образуемого кристалла от параметров лазерной обработки. Характерный размер кристаллизационной субструктуры в зависимости от скорости кристаллизации и градиента температур меняется от 35 до 75 нм. На основе математического моделирования определили области энергетических параметров лазерной высокоскоростной обработки ультрадисперсных порошковых материалов заданного фракционного состава, для которых возможно формирование покрытий.

3. Произвели выбор порошковых материалов и связующего вещества: для формирования металлопокрытия в качестве основы использовали карбонильное железо марки Р-100 (обладает максимальной химической чистотой и обеспечивает размол до ультрадисперсного состояния), порошок кристаллического графита (в качестве материала, повышающем коэффициент поглощения лазерного излучения и снижающем коэффициент трения между порошковыми частицами при уплотнении) и порошка меди (металл, обеспечивающий снижение пористости слоя за счет более раннего образования жидкой фазы), в качестве связующего вещества использовали четыреххлористый углерод, поскольку он участвует в упрочнении слоя за счет разложения под воздействием лазерного излучения до атомарного углерода.

4. Оптимизация параметров лазерного спекания порошковых материалов позволила определить рациональные технологические режимы получения работоспособности покрытий, при которых достигается оптимальная пористость и микротвердость покрытий.

5. Исследования структурно - фазового состояния металлопокрытий показали, что дифрактограммах покрытий для всех порошковых смесей четко выделяются только линии двух фаз: а - Ре и у - Ре. Количественный анализ дифракто-грамм показал большое содержание остаточного аустенита в пределах 30...50 %. Линии цементита обнаружены не были. Оценка размера кристаллитов, выпол-

ненная по анализу ширины спектральных линий, показала, что в исследуемых покрытиях средний размер кристаллитов а - Ре составляет величину 13 нм, а средний размер кристаллитов у - Ре - 15 нм.

6. Исследования механических свойств полученных металлопокрытий показали, что микротвердость в большей степени зависит от пористости и содержания меди в порошковой смеси. Максимальная микротвердость наблюдалась у покрытий из порошковой смеси с содержанием меди в 1 % и составила 520 МПа. Минимальное изнашивание соответствует пористости 19 % и равняется 9,34*10"10 м/м, что практически на два порядка меньше величины износа для закаленных поверхностей из стали 45. Максимальный путь до схватывания имеет покрытие с пористостью 19-20 % и составляет 12850 м, при этом для закаленных поверхностей из стали 45 величина пути до схватывания составляет порядка 3000...3400 м. Прочность металлопокрытия без содержания меди составляет 13,76 МПа, с содержанием меди в 1 % -118,8 МПа.

7. Разработана технология получения тонких пористых покрытий на изношенных поверхностях цилиндрических деталей лазерной обработкой ультрадисперсных порошковых материалов.

8. Эксплуатационные испытания рабочих поясков золотника Р-80, восстановленные лазерной обработкой ультрадисперсных порошковых материалов, показали, что в условиях ограниченной смазки величина износа составила 0,0080,009 мм, при величине износа рабочих поясков нового золотника 0,012..0,013 мм. Экономический эффект внедрения предлагаемой технологии восстановления золотников составил 443880 рублей на программу ремонта 500 гидрораспределителей в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Стрелков, С. М. Лазерное спекание нанопорошковых материалов на основе железа / С. М. Стрелков, Е. В. Харанжевский, А. Г. Ипатов // Инновационное развитие АПК. Итоги и Перспективы: материалы Всероссийской научно-практической конференции - Том 2. - Ижевск, 2007. - С. 240-251.

2. Харанжевский, Е.В. Микроструктура и свойства слоев при лазерной перекристаллизации порошковых материалов на основе железа / Е. В. Харанжевский, С. М. Стрелков, А. Г. Ипатов // Вестник Удмуртского государственного университета. - 2007. - № 4. - С. 88-97.

3. Харанжевский, Е. В. Лазерное спекание ультрадисперсных порошковых материалов на основе железа / Е. В. Харанжевский, А. Г Ипатов, И. Н. Климова, С. М. Стрелков // Физика металлов и металловедение - 2009. - Т 108. - № 5. - С. 534-540.

4. Стрелков, С. М. Лазерное спекание нанопорошковых композиций на основе железа с добавлением меди / С. М. Стрелков, Е. В. Харанжевский, А. Г. Ипатов // Аг-ротехнологические и экологические аспекты развития растениеводства на евро - северо-востоке РФ: материалы научной сессии молодых ученых по эколого-генетическим основам северного растениеводства.-Киров, 2008. - С. 281-287.

N ' J

5. Стрелков, С. М. Лазерное высокоскоростное спекание ультрадисперсных порошковых материалов / С. М. Стрелков, Е. В. Харанжевский, А. Г. Ипатов // Огарев-ские чтения: материалы научной конференции. - Саранск, 2008. - Часть 3. - С. 7-8.

6. Харанжевский, Е. В. Структура и механические свойства спеченных слоев из ультрадисперсных порошковых материалов на основе железа / Е. В. Харанжевский С. М. Стрелков, А. Г. Ипатов // Вестник Удмуртского государственного университета. - 2009. -№ 1. - С. 111-121.

7. Харанжевский, Е. В. Структура материалов на основе нанопорошка железа после лазерного высокоскоростного спекания / Е. В. Харанжевский, М. Д. Кривилёв, А. Г. Ипатов // Тезисы докл. II Всерос. конф. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ -2009.-С. 124.

8. Стрелков, С. М. Физико-механические показатели пористых покрытий, получаемых лазерным спеканием ультрадисперсных порошковых материалов / С. М. Стрелков, Е. В. Харанжевский, А. Г. Ипатов // Наука Удмуртии - 2009. - № 9. -С. 202-212.

9. Стрелков, С. М. Износостойкость пористых покрытий / С. М.Стрелков, Е. В. Харанжевский, А. Г. Ипатов //Сельский механизатор-2010. -№3. - С. 31.

10. Стрелков, С. М. Лазерное спекание нанопорошковых композиций на основе железного порошка / С. М. Стрелков, Е. В. Харанжевский, А. Г. Ипатов // Сборник трудов Ижевского отделения Международной Славянской Академии -2010. -Выпуск 1. - С. 52-58.

Подписано в печать 30.03.2010 г. Формат 60><84 1/16. Усл.: печ. л 1,2. Уч.- изд.л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ № 75 ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11

Введение.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Особенности износа сопряженных поверхностей.

1.2 Пористые покрытия как одно из средств повышения долговечности и надежности деталей.

1.3 Способы восстановления деталей с малыми износами.

1.3.1 Электроконтактное напекание порошковых композиций и лент. . I ■'

1.3.2 Плазменное напыление и газотермическая металлизация.

1.3.3 Электроискровая наплавка.

1.3.4 Гальванические покрытия.

1.3.5 Лазерная наплавка.

1.4 Высокоскоростная лазерная обработка ультрадисперсных порошковых материалов как возможный способ создания пористых покрытий.

1.5 Цели и задачи исследования.

Выводы по главе.

2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕНОСА ПРИ СПЕКАНИИ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ В ЗОНЕ ЛАЗЕРНОЙ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ.

2.1 Анализ тепловых полей при лазерном термическом воздействии.

2.2 Кристаллическое структурообразование при затвердевании сплавов.

2.3 Описание модели.

2.4 Уравнение модели.

2.5 Результаты вычислений.

Выводы по главе.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Программа экспериментальных исследований.

3.2 Проведение поисковых экспериментов.

3.3 Разработка технологии получения покрытий.

3.3.1 Выбор материалов и их обоснование.

3.3.2 Выбор режимов обработки.

3.3.3 Подготовка порошковой суспензии.

3.3.4 Описание экспериментальной установки.

3.3.5 .Технология получения покрытия.

3.4 Методика активного планирования многофакторного эксперимента.

3.4.1 Методика математической обработки результатов экспериментальных исследований.

3.5 Методика лабораторных исследований.

3.5.1 Методика определения характеристик износостойкости полученных слоев.

3.5.2 Методика определения микротвердости слоя.

3.5.3 Методика определения размеров пор слоя.

3.5.4 Методика определения полной, открытой и закрытой пористости слоя.

3.5.5 Методика определения толщины слоя.

3.5.6 Металлографический анализ слоя.

3.5.7 Методика рентгеноструктурного анализа.

3.5.8 Методика рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

3.5.9 Методика определение прочности покрытия.

3.6 Методика стендовых и производственных испытаний.

Выводы по главе.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАЗЕРНОГО СПЕКАНИЯ.

4.1 Результаты однофакторных исследований.

4.2 Анализ влияния контролируемых, регулируемых факторов на пористость слоя.

4.3 Анализ влияния контролируемых, регулируемых факторов на микротвердость слоя.

4.4 Результаты исследований РЭ-спектографии полученного слоя.

4.5 Результаты исследований износостойкости полученных покрытий в условиях гидродинамического трения.

4.6 Результаты исследований прочности полученных пористых покрытий.

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗОЛОТНИКА

ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ Р-80.

5.1 Разработка технологического процесса восстановления золотников методом лазерной обработки ультрадисперсных порошковых материалов.

5.2 Расчет экономической эффективности разработанного технологического процесса.

Современное сельскохозяйственное производство оснащено разнообразной сложной техникой, работа которой зависит от многих факторов, в числе которых значительное место занимает состояние, часто определяемое качеством ремонта.

Ремонт сельскохозяйственной техники связан со значительными затратами материальных, трудовых и денежных средств. Почти 40% металла расходуется на изготовление запасных частей, которые в основном и определяют себестоимость ремонта машин. В связи с этим в настоящее время большое внимание уделяется использованию в народном хозяйстве вторичных материальных ресурсов, поскольку их максимальное вовлечение в народнохозяйственный оборот является неотъемлемой частью работы по экономии средств.

Известно, что детали современных машин и механизмов выбраковывают при очень малых износах. Например, свыше 85% деталей автомобилей, тракторов и некоторых других самоходных сельскохозяйственных машин становятся неработоспособными при износах до 0,2-0,3 мм, т.е. при потерях массы, составляющих десятые и даже сотые доли процента от массы самих деталей. При этом значительное количество элементов и поверхностей деталей вообще не изнашивается, что позволяет весьма эффективно использовать большинство изношенных деталей для их восстановления.

В современном ремонтном производстве для восстановления работоспособности изношенных деталей в более 60 % случаев используют сварочно-наплавочные процессы, которые характеризуются низкой скоростью введения тепловой энергии, соразмерной с теплопроводностью, что обуславливает участие в тепловых процессах значительных объемов материала детали и что негативно влияет на качество восстановленной детали [12,26]. При этом большинство сварочно-наплавочных методов восстановления имеют толщину покрытия порядка 1-5 мм, что определяет необходимость существенных величин снимаемого слоя при обеспечении размеров и шероховатости восстанавливаемых поверхностей.

С другой стороны, большинство сильнонагруженных ответственных сопряжений работают в условиях гидродинамического трения и часто испытывают масляное голодание. Особенно это характерно в момент пуска двигателя или при эксплуатации холодного двигателя, когда смазка большинства сопряжений невозможна из-за отсутствия масляной пленки. В такие моменты износ деталей увеличивается в 4 раза [84,85,104]. Одним из методов снижения износа может явиться создание на поверхности деталей пористых покрытий: поры в структуре слоя играют роль микрокарманов, которые в процессе нагрева слоя постепенно вытесняются и образуют масляную пленку между трущимися деталями.

Таким образом, при восстановлении деталей, работающих в условиях гидродинамической смазки, необходимо решать двоякую задачу: получение тонких покрытий с обеспечением пористости, необходимой для поддержания масляной пленки в трущейся зоне.

Существующие способы восстановления не могут обеспечить вышеуказанные требования, поэтому возникает необходимость поиска новых методов восстановления, с использованием новых источников энергии, что является весьма актуальной задачей.

Цель исследования - разработка технологии восстановления деталей лазерной обработкой ультрадисперсных порошковых материалов на основе железа.

Объект исследования - восстановленные пористыми покрытиями изношенные поверхности деталей машин.

Научная новизна работы: на основе математического моделирования теплопереноса с использованием модели двухфазной зоны описана эволюция температурного поля в порошковых средах, определены скорость движения фронта кристаллизации и градиент температуры на фронте в зависимости от фракционного состава порошка и энергетических параметров обработки; на основе математической модели пограничной устойчивости возмущенного фронта кристаллизации установлена зависимость типа субструктуры и характерного размера ее элементов от скорости движения фронта кристаллизации и градиента температуры на фронте при лазерном высокоскоростном спекании;

- установлены математические зависимости пористости и микротвердости металлопокрытий от основных параметров лазерного излучения (мощность излучения, частота импульса, скорость сканирования);

- установлена область оптимальных энергетических параметров лазерной обработки ультрадисперсных порошков, при которых осуществляется устойчивое формирование поверхностного металлопокрытия;

- получены результаты исследования структурно-фазового состояния поверхностных металлопокрытий, полученных методом лазерного спекания ультрадисперсных порошковых материалов;

- получены результаты исследований прочности и микротвердости формируемых металлопокрытий;

- получены результаты исследования металлопокрытий на износостойкость в условиях ограниченной смазки;

- разработана новая технология создания износостойких металлопокрытий лазерной обработкой ультрадисперсных порошковых материалов.

Практическая значимость

- в разработке технологического процесса восстановления золотника гидрораспределителя Р 80 лазерным спеканием ультрадисперсных порошковых материалов.

Апробация. Основные положения и результаты работы были доложены на Всероссийских научно-практических конференциях ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (г.Ижевск, 2007, 2008, 2009, 2010 гг.), на 2 туре Всероссийского смотра на лучшую аспирантскую работу по Приволжскому ФО (г.Казани 2007 г).; на

Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений МСХ РФ, секция «Технические науки» (г.Москва, 2007г.); на Международной научной конференции «Огаревские чтения» ИМЭ Мордовского госуниверситета (г. Саранск, 2008г.); во второй Всероссийской конференции с международным интернет - участием «НаноИж - 2009. От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии «(Ижевск, 2009г.); на Всероссийской научно — технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем» ИМЭ Мордовского госуниверситета (г. Саранск,2009г.)

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ.

Работа выполнена на кафедрах «Ремонт машин и технология конструкционных материалов» ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА и «Общая физика» ГОУ ВПО «Удмуртский государственный университет».

Автор выражает особую благодарность за помощь в проведении исследований и консультаций доценту кафедры «РМТКМ» Ижевской ГСХА С.М. Стрелкову, начальнику цеха №29 ФГУП «ИМЗ» С.Р. Анисимову, начальнику лаборатории лазерных технологий ФГУП «ИМЗ» П.З. Лекомцеву.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработали модель и произвели численное моделирование процессов тепломассопереноса на основе модели двухфазной зоны с учетом локально неравновесного затвердевания, что позволило определить кинетику фазовых переходов и эволюцию температурных полей. На основании вычислений получено, что скорость кристаллизации меняется от 0,8 до 2 м/с в зависимости от размера порошковых частиц.

2. Применение гипотезы маргинальной устойчивости при моделировании структурообразования позволило определить характерный размер кристаллов при неравновесном затвердевании. Построены зависимости размера d (поперечной толщины дендрита) кристалла и градиента температур на фронте от скорости кристаллизации, по которым возможно прогнозирование размера образуемого кристалла от параметров лазерной обработки. Характерный размер кристаллизационной субструктуры в зависимости от скорости кристаллизации и градиента температур меняется от 35 до 75 нм. На основе математического моделирования определили области энергетических и кинематических параметров лазерной высокоскоростной обработки ультрадисперсных порошковых материалов заданного фракционного состава, для которых возможно формирование покрытий.

3. Произвели выбор порошковых материалов и связующего вещества: для формирования металлопокрытия в качестве основы использовали карбонильное железо марки Р-100 (обладает максимальной химической чистотой и обеспечивает размол до ультрадисперсного состояния), порошок кристаллического графита (в качестве материала, повышающего коэффициент поглощения лазерного излучения и снижающий коэффициент трения между порошковыми частицами при уплотнении) и порошка меди (металл обеспечивающий снижение пористости слоя за счет более раннего образования жидкой фазы), в качестве связующего вещества использовали четыреххлористый углерод, который так же участвует в упрочнении слоя за счет разложения под воздействием лазерного излучения до атомарного углерода.

4. Оптимизация параметров лазерного спекания порошковых материалов позволила определить рациональные технологические режимы получения работоспособности покрытий, при которых достигается оптимальная пористость и микротвердость покрытий.

5. Исследования структурно - фазового состояния металлопокрытий показали, что на дифрактограммах покрытий для всех порошковых смесей, четко выделяются только линии двух фаз: oc-Fe и у - Fe. Количественный анализ дифрактограмм показал большое содержание остаточного аустенита в пределах 30.50%. Линии цементита обнаружены не были. Оценка размера кристаллитов, выполненная по анализу ширины спектральных линий, показала, что в исследуемых покрытиях средний размер кристаллитов a-Fe составляет величину 13 нм, а средний размер кристаллитов у -Fe - 15 нм.

6. Исследования механических свойств полученных металлопокрытий показали, что микротвердость слоев в большой степени зависит от содержания меди в порошковой смеси, причём максимальная микротвердость наблюдалась у покрытий из порошковой смеси с содержанием меди в 1% и составляет 520 МПа. Износостойкость спеченных покрытий сильно зависит от пористости полученных металлопокрытий. Минимальное изнашивание соответствует пористости 19% и равняется 9,34*10"10 г/м, что практически на два порядка меньше величины износа для закаленных поверхностей из стали 45. Максимальный путь до схватывания также имеет покрытие с пористостью 19-20% и составляет 12850 м, при этом для закаленных поверхностей из стали 45 величина пути до схватывания составляет порядка 3000.3400 м. Прочность металлопокрытия без содержания меди составляет 13,76 МПа, с содержанием меди в 1% - 118,8 МПа.

7. Разработана технология получения тонких пористых покрытий на изношенных поверхностях цилиндрических деталей лазерной обработкой ультрадисперсных порошковых материалов.

8. Эксплуатационные испытания рабочих поясков золотника Р-80, восстановленные лазерной обработкой ультрадисперсных порошковых материалов, показали, что в условиях ограниченной смазки величина износа составила 0,008-0,009 мм, при величине износ рабочих поясков нового золотника 0,012.0,013мм. Экономический эффект внедрения предлагаемой технологии восстановления золотников составил 443880 рублей на программу ремонта 500 гидрораспределителей в год.

1. Абильсминов, Г. А. Мощные лазеры и их применение в технологии / Г. А. Абильсминов, Е. П. Беликов, В. С. Голубев- М.: Наука , 1984.

2. Абильсминов, Г.А. Лазерная наплавка и обработка износостойких покрытий / Г. А. Абильсминов, А. Н. Серонов, В. В. Шибанов, А. Г. Григорьянц // Сварочное производство. 1983. № 9. — С. 16-18.

3. Акулина, Г.А. / Лазерное упрочнение деталей станков / Б.Х. Мечетнер, Э.С. Цирлин 2 сборник докладов Международной конференции ISEM -М., 1986. — С.192-193.

4. Андреев, А.Л. Свойства, применение и особенности получения наноструктурных покрытий методом физического осаждения вещества в вакууме/ А.Л. Андреев, В.М. Шулаев // Вестник машиностроения, 2005. №9.-С. 38-42.

5. Андрияхин, В.М. Процессы лазерной сварки и термообработки / В.М. Андрияхин.- М: Москва, 1988.

6. Андрияхин, В.М. Упрочнение поверхности стали 45 непрерывным СО-лазером с использованием различных поглощающих покрытий / В.М. Андрияхин, А.Г. Григоръянц, B.C. Майоров // Известия ВУЗов , 1983 -№ 8. С.121-126.

7. Антипов, А.И. Наплавка износостойкого металла малой толщины // Организация и технология ремонта сельскохозяйственной техники и ее надежности после ремонта / Научные труды ЛСХИ, т. 401. Пушкин: ЛСХИ, 1980-С. 41-42.

8. Архипов, В.Е. Опыт эксплуатации лазерного наплавочного оборудования / В.Е. Архипов, Е.М. Биргер, A.M. Единархов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1989. № 5. С.43-45.

9. Астапчик, С.А. Конвективный тепломассоперенос на фронте бинарных сплавов в условиях лазерного воздействия / С.А. Астапчик, Н.А. Береза // ФММ. 2007. Т.103. С. 3-14.

10. Boettinger W.J., Coriell S.R. et al. Solidification microstructures: recent developments future direction // Acta Mater. 2000. V. 48. P 43-70.

11. Бабусенко C.M. Современные способы ремонта машин / С.М. Бабусенко, В.А. Степанов 2-е изд., перераб. и доп.// М.: Колос, 1977. - 272 с.

12. Басов, Н.Г. Мощные лазеры в технологии // Наука и человечество. / Н.Г. Басов, В.А. Данишев М: Знание , 1985. - С. 261-278.

13. Берникер, Е.И. О расчете давления на контактных поверхностях соединения с натягом // Вестник машиностроения, 1974, №2.

14. Благин, В.И. Изготовление изделий методами порошковой металлургии/ В.И. Благин, И.М. Матюшенко,- М.:ЦИТЭИ, вып.11, 1960.

15. Большаков, В.И. Исследование и разработка технологии восстановления шеек валов неподвижных сопряжений высокоскоростной электродуговой наплавкой: дисс. канд. техн. наук / В.И. Большаков Челябинск, 1985. -277 с.

16. Бугай, Б.П. Лазерное упрочнение гильз / Б.П. Бугай, И.Ф. Буханова, В.М. Журавель //Автомобильная промышленность.2005г. № 5. С. 28-30.

17. Бурумкулов, Ф.Х. Опыт применения электроискрового метода / Ф.Х. Бурумкулов, В.П. Лялякин, В.И. Иванов, В.М Трапезников // Техника в сельском хозяйстве. - № 6. - 2001. - С. 22-25.

18. Бурумкулов, Ф.Х. Электроискровая обработка металлов -универсальный способ восстановления изношенных деталей / Ф.Х. Бурумкулов, В.П. Лялякин, И.А. Пушкин, С.Н. Фролов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2001 - № 4. - С. 23-28.

19. Бурумкулов, Ф.Х. Нанесение слоя металла на поверхности детали искровым электрическим разрядом / Ф.Х. Бурумкулов, С.А. Величко,

20. П.А. Ионов // Современные технологии, средства механизации и технического обслуживания в АПК. Сборник научных трудов Всероссийской научно — технической конференции. — Саранск: Красный Октябрь, 2002. С. 223-236.

21. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В. Веденяпин М: Колос, 1973.

22. Величко, С.А. Восстановление и упрочнение электроискровой наплавкой изношенных отверстий чугунных корпусов гидрораспределителей: автореф. дисс. канд. тех. наук. / С.А. Величко Саранск, 2000.

23. Венцель, С.В. Смазка и долговечность двигателей внутреннего сгорания / С.В. Венцель Киев: Техника, 1977.

24. Виноградов, В.Н. Ударно-абразивный износ буровых долот / В.Н. Виноградов, Г.М. Сорокин, Г.К. Шрейбер М.: Недра, 1975.

25. Витязь, П.А Наноматериалы и их применение в практике / П.А. Витязь, B.C. Урбанович // Объединенный институт физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси, г. Минск.

26. Воловик, E.JI. Методические рекомендации по организации и технологии восстановления деталей / E.JI. Воловик, A.M. Сеидов М: Россельхозиздат, 1980.

27. Воловик, E.JI. Справочник по восстановлению деталей / E.JI. Воловик -М.: Колос, 1981.-351 с.

28. Вольский, A.JI. Лазерная наплавка плунжеров / A.JI. Вольский // Техника в сельском хозяйстве. 1985. № 6. ~ С. 46-47.

29. Galenko Р. К., Danilov D. A. Local nonequilibrium eect on rapid dendritic growth in a binary alloy melt // Phys. Lett. A.1997.V. 235.P. 271280.

30. Galenko P. K., Danilov D. A. Model for free dendritic alloy growth under interfacial and bulk phase nonequilibrium condition // J. Cryst.Growth.1999.V. 197.P. 992 1002.

31. Галенко, П.К. Высокоскоростная кристаллизация конструкционной стали при лазерной обработке поверхности / П.К. Галенко, Е.В.

32. Харанжевский, Д.А. Данилов // Журнал технической физики. 2002. Том 72, №5.-С. 48-53.

33. Гегузин, Я.Е. Физика спекания / Я.Е. Гегузин М: Наука, 1984.

34. Голубев, B.C. Физические основы технологических лазеров / B.C. Голубев, Ф.В. Лебедев М: Высшая школа, 1987.

35. Горелик, С.С. Рентгенографический и электронографический анализ / С.С. Горелик, Л.Н. Расторгуев, Ю.А. Скаков М.: Металлургия, 1970.

36. Горленко, О.А. Свойства поверхностей, упрочняемых лазерной обработкой / О.А. Горленко, Т.А. Михеенко // Физика и химия обработки материалов. 1985. № 6. - с. 18-23.

37. Горячев, Н.С. Исследование повышения твердости и износостойкости сталей под воздействием излучения ОКГ / Н.С. Горячев, Т.А. Комов, Н.С. Коржиков // Физика и химия обработки материалов. 1974.Г - № 2. - С. 42-44.

38. Григоръянц, А.Г. Технические лазеры для обработки материалов / А.Г. Григоръянц М: Машиностроитель, 1987.

39. Григоръянц, А.Г. Основы лазерной обработки материалов / А.Г. Григоръянц М: Машиностроитель, 1989.

40. Григоръянц, А.Г. Основы лазерного термоупрочнения сплавов / А.Г. Григоръянц, А.Н. Сафронов- М: Высшая школа, 1988.

41. Григоръянц, А.Г. Влияние режимов порошковой лазерной наплавки на условия формирования и размеры наплавленных валиков / А.Г. Григоръянц, А.А. Соколов, В.В. Шибаев // Сварочное производство. 1983 -№6. С. 11-13.

42. Григоръянц, А.Г. Получение износостойких хромоникелевых и хромборникелевых покрытий при помощи лазерного излучения / А.Г. Григоръянц, А.А. Соколов, В.В. Шибаев // Известия вузов. 1982г № 3. С. 119-120.

43. Григоръянц, А.Г. Формирование наплавленных слоев с использованием лазерного импульсного периодического излучения / А.Г. Григорьянц, А.Н. Миторов // Сварочное производства. 2007. № 8. С. 18-22.

44. Гриндорф, Б.М. Восстановление цилиндров автомобильных двигателей постановкой пористых металлокерамических гильз: Автореферат дисс. кандидата технических наук. / Б.М. Гриндорф Ташкент, 1962.

45. Гурьев, В.А. Лазерная закалка стальных деталей, изготовленных из тонколистового материала / В.А. Гурьев, Е.И. Тескер // Физика и химия обработки материалов. 2005. № 2. С.71-73.

46. Демьянов, Л.А. Пути повышения надежности и долговечности автотракторных двигателей / Л.А. Демьянов, С.К. Сарафанов М.,1967.

47. Дехтеринский, Л.В. Технология ремонта автомобилей / Л.В. Дехтеринский, В.П. Апсин, Г.Н. Доценко М: Транспорт, 1979. - 343 с.

48. Дидур, В.А. Эксплуатация гидроприводов сельскохозяйственных машин / В.А. Дидур, Ю.С. Малый М.: Россельхозиздат, 1982. - 127 с.

49. Дорофеев, B.C. Плазменное напыление распределительных валов / B.C. Дорофеев, А.В. Гоц, А.С. Дробышевский // Техника в сельском хозяйстве. 1982. № 11. С. 27.

50. Доценко, Н.И. Восстановление автомобильных деталей сваркой и наплавкой / Н.И. Доценко М: Транспорт, 1972. — 351 с.

51. Дуденков, Г.Н. Прибор для определения плотности пористых тел и тел неправильной формы / Г.Н. Дуденков // Порошковая металлургия. 1968. №3.

52. Евдокимов, Ю.А. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трении и износа/ Евдокимов Ю.А., Колесников В.И., Тетерин А.И.,-М: Наука, 1980.-228 с.

53. Жедяевская, Г.Д. Исследование условий получения и некоторых свойств пористых осадков электролитического железа: Автореферат дисс. кандидата технических наук / Г.Д Жедяевская М., 1963.

54. Жуковец, И.И. Механические испытание металлов / И.И. Жуковец, М.: Высшая школа, 1980.

55. Зайдель, А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений/ А.Н. Зайдель — Л.: Наука, 1968.

56. Зевин, Л.С. Количественный рентгенографический фазовый анализ / JI.C. Зевин, JI.JI. Завьялова М.: Недра, 1974.

57. Зимон, А.Д. Адгезия пленок и покрытий / А.Д. Зимон М.: Химия, 1977.

58. Зуев, И.М. Восстановление и упрочнение деталей машин термо диффузионным припеканием металлических порошков: Автореферат дисс. кандидата технических наук / И.М. Зуев Минск, 1969.

59. Изгагин, В.Н. Восстановление шеек коленчатых валов напеканием металлического порошка / В.Н. Изгагин, B.C. Дорофеев, Ю.С. Тарасов, В.Н. Чижов // Техника в сельском хозяйстве. - 1982. № 10. - С. 47-49.

60. Ионов, П.А. Выбор оптимальных режимов восстановления изношенных деталей электроискровой наплавкой: Автореф.дисс. канд.техн.наук / П.А. Ионов Саранск, 1999.

61. Kurz W., Fisher D.J., Fundamentals of Solidification. Aedermannsdorf: Trans Tech Publication, 1992. 305 p.

62. Калита, В.И. Физика, химия и механика формирования покрытий, упрочненных наноразмерными фазами / В.И. Калита // Физика и химия обработки материалов. 2005. № 4. С. 46-57.

63. Кипарисов, С.С. Порошковая металлургия / С.С. Кипарисов, Г.А. Либенсон-М, 1980.

64. Клименко, Ю.В. Электроконтактная наплавка / Под ред. Э.С. Каракозова. -М.: Металлургия, 1978. 128 с.

65. Коваленко, B.C. Упрочнение и легирование деталей машин лучом лазера / B.C. Коваленко Киев, 1990.

66. Коваленко, B.C. Применение лазеров в машиностроении / B.C. Коваленко — Киев, 1989.

67. Козырев, С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации / С.П. Козырев М, Машиностроение, 1974.

68. Крагельский, И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский М, Машиностроение, 1968.

69. Красниченко, JI.B. Влияние пористости медносвинцовых псевдосплавов на процесс трения со смазкой // Технология металлов: Труды кафедры Института сельхозмашиностроения г. Ростов на дону, 1958.

70. Кречмар, Э. Напыление металлов, керамики и пластмасс / Э. Кречмар, -М.: Машиностроение, 1966. 432 с

71. Кряжков, В.М. Восстановление деталей сельскохозяйственной техники механизированной наплавкой с применением упрочняющей технологии / Под ред. В.М. Кряжкова-М.: ОНТИ, 1972. 208 с.

72. Кудинов, В.В. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий / Кудинов, Иванов В.М., М.: Машиностроение, 1981. - 192 с.

73. Куликов, В.П. Технология сварки плавлением. Сварка металлов / В.П. Куликов М: Металлургия, 1985.

74. Langer J. S., Muller-Krumbhaar H. Theory of dendritic growth.Elements of stability analysis //Acta Metall. 1978. - V. 26. - P. 1681 -1688

75. Лазарев, Г.Е. Износостойкость материалов при трении и коррозионно-активных средах / Г.Е. Лазарев // Химическое и нефтяное машиностроение. 1974. № 7.

76. Ломаев, Г.В. Упрочняющая обработка поверхностей методом высокоскоростной лазерной перекристаллизации / Г.В. Ломаев, Е.В. Харанжевский // Материаловедение и термическая обработка металлов. 2002. № 3. С. 27-32.

77. Макаров, В.П. К вопросу напекания металлических порошков роликом-электродом по винтовой линии / В.П. Макаров, Ю.С. Тарасов //

78. Технология и организация ремонта машин / Труды ГОСНИТИ, вып. 86. -Челябинск: ГОСНИТИ, 1975 С. 81-83.

79. Мелков, М.П. Восстановление автомобильных деталей твердым железом. 2-е изд. перераб. и доп / М.П. Мелков, А.Н. Швецов, И.М. Мелкова-М.: Транспорт, 1982. - 198 с.

80. Мельников, С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин Ленинград: Колос, 1980.-167с.

81. Милушкин, А. Повышение прочности сцепления электролитического покрытия при осталивании / А. Милушкин — Автомобильный транспорт, 1957, №4.

82. Михайлов Михеев, П.Б. Медистая сталь / П.Б. Михайлов - Михеев -М.: Металлургиздат, 1941.

83. Михин, Н.М. Абсорбционно-коррозионно-усталостное изнашивание твердых тел при трении. // 7-ой Всесоюзный симпозиум по механохимии и механоэмиссии твердых тел. Ташкент: Ташкентский политехнический институт, 1979 - С. 159-162.

84. Молчанов, В.Ф. Восстановление и упрочнение деталей автомобилей хромированием / В.Ф.Молчанов М.: Транспорт, 1981.

85. Мошков, А.Д. Пористые антифрикционные материалы / А.Д. Мошков -М: Машиностроение 1968.

86. Мошков, А.Д. Трение и износ пористых металлокерамических материалов / А.Д. Мошков Госиздат Уз. ССР, 1962.

87. Напаршевин, А.Г. Справочник по лазерной технике / А.Г. Напаршевин -М: Москва, 1991.

88. Не дома, И.Н. Расшифровка рентгенограмм порошков / И.Н. Недома -М.: Металлургия, 1975.

89. Никитин, М.Д. Теплозащитные и износостойкие покрытия деталей дизелей / М.Д. Никитин, А.Я. Кулик, Н.И. Захаров Л.: Машиностроение, 1977. - 165 с.

90. Одинцов, Н.П. О коэффициенте использования порошка при наплавке лучом лазера / Н.П. Одинцов, Л.А. Штернин, B.C. Смирнов // Автоматическая сварка 1983 - № 10. - С. 35-37.

91. Петров, Л.А. Диаграммы состояния металлических систем / Л.А Петров, Н.И. Танина и др., Выпуск 30. Часть 1. М., 1986.

92. Потапов, Г. Восстановление деталей плазменной наплавкой / Г. Потапов, Ч. Мамлеев, В. Смирнов // Техника в сельском хозяйстве, 1970, № 11. С. 57-60.

93. Прохоров, A.M. Справочник по лазерам / A.M. Прохоров. Том 1. — М.: Энергия, 1975.

94. Русаков А.А. Рентгенография металлов / А.А. Русаков М.: Атомиздат, 1977.

95. Свиденко Ю.Г. Нанотехнологии в нашей жизни / Ю.Г. Свиденко // Наука и жизнь. № 7. 2007. С. 2-6.

96. Сердобинцев, Ю.П. Лазерная обработка упрочняющих покрытий / Ю.П. Сердобинцев, А.Г. Схиртладзе // Ремонт, восстановление, модернизация. 2006. №2. С. 27-31.

97. Синяков, К.А. Структура и микротвердость инструментальных сталей после лазерной закалки / К.А. Синяков // Физика и химия твердого тела. 2005. №6. С. 18-22.

98. Сковородин, В.Я. Восстановление изношенных деталей типовых сопряжений тракторов / В.Я. Сковородин М.: Россельхозиздат, 1983. -36 с.

99. Смирнягин Г.Ф. Некоторые закономерности качества сцепления напеченного слоя порошка с поверхностью детали / Г.Ф. Смирнягин // Труды ГОСНИТИ, Т. 26.-М.: 1971.-С. 188-191.

100. Стельмах, М.Ф. Лазеры в технологии / М.Ф. Стельмах М.: Наука, 1984.

101. Степанов, Ю.Н. Механизм формирования структуры при спекании нанопорошков вольфрама / Ю.Н. Степанов, М.И. Алымов, Е.В. Евстратов // Физика и химия обработки материалов. — 2006. № 6. - С.79-81.

102. Стрелков, С.М. Исследование и управление характеристиками износостойкости напеченных слоев при ремонте деталей электроконтактным напеканием металлических порошков: дисс. кандидата технических наук / С.М. Стрелков Челябинск, 1974.

103. Тарасов, Ю.С. К расчету толщины слоя при электроконтактном напекании металлических порошков // Труды ГОСНИТИ, Т.26. М.: ОНТИ, 1971.-С. 182-187.

104. Тескер, Е.И. Особенности лазерной наплавки порошковой смеси Fe-Ni-Cr на поверхность серого чугуна / Е.И. Тескер, В.А. Гурьев, С.Е. Тескер // Физика и химия обработки материалов. 2005. № 6. - С. 43-46.

105. Trivedi R., Kurz W., Morphological Stability of a Planar Interface under Rapid Solidification Condition //Acta Metall. 1986. V. 34. P. 1663-1670.

106. Ульман, И.Е. Ремонт машин / И.Е. Ульман и др. 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Колос, 1982 - 446 с.

107. Уманский, Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия /Я.С. Уманский и др., М.: Металлургия, 1982.

108. Федорченко, И.М. Структура металлокерамических материалов на основе железа / И.М. Федорченко М: Металлургия, 1968.

109. Фрумин, И.И. Наплавочные материалы стран членов СЭВ / И.И. Фрумин Киев: ВИНИТИ, 1979.

110. Xerlach D.M., Р.К. Galenko, D. Holland-Moritz, Metastable solids from undercooled melts. Amsterdam: Elsevier, 2006, 448 pp.

111. Харанжевский, E.B. Исследование высокоскоростной перекристаллизации при лазерном упрочнении среднеуглеродистой стали: дисс. кандидата технических наук / Е.В. Харанжевский. -Ижевск, 2002.

112. Черноиванов, В.И. Восстановление деталей сельскохозяйственных машин / В.И. Черноиванов, В.П. Андреев М.: Колос, 1983. - 288 с.

113. Черноиванов, В.И. Новые технологические процессы и оборудование для восстановления деталей сельскохозяйственной техники / В.И. Черноиванов, В.П. Андреев М.: Высшая школа, 1983. - 95 с.

114. Шелягин, В.Д. Лазерно-микроплазменное легирование и нанесение покрытий на стали / В.Д. Шелягин, В.Ю. Хаскин // Автоматическая сварка. 2006. № 2. С.3-5.

115. Шиганов, И.Н. Современные методы и оборудование для объемного формообразования деталей лазерным переплавом металлических порошков / И.Н. Шиганов, А.И. Мисюров // Лазер Информ, 2004. № 5-6.

116. Шишковский, И.В. Формирование биосовместных интеметаллидных фаз при лазерном спекании порошковых СВС-композиций / И.В. Шишковский, Д.М. Гуреев, А.Л. Петров // Известия академии наук. Серия физическая, 1999. № 10. С.2077-2081.

117. Шишковский, И.В. Синтез биокомпозита на основе никелида титана с гидроксиапатитом при селективном лазерном спекании / И.В. Шишковский, Е.Ю. Тарасова, Л.В. Журавель // Письма в ЖТФ. 2001. Том 27. Вып.5. С.81-86.

118. Шишковский, И.В. Послойный синтез объемных изделий из нитрида титана методом СЛС / И.В. Шишковский, С.Е. Закиев, Л.П. Холпанов // Физика и химия обработки материалов 2005. № 3. - С.71-78.

119. Юркевич, С.Н. Восстановление деталей авиатехники методом лазерной наплавки / С.Н. Юркевич, А.В. Томашевич // Ремонт, восстановление, модернизация 2006. № 3. С. 31-33.

120. Яидимиркин, Е.М. Фазовый состав и структура поверхностных слоев конструкционных и инструментальных сталей при лазерном легировании карбидом бора / Е.М. Яидимиркин // Физика и химия обработки материалов 2006. № 4. С. 38-42.

121. Ямпольский A.M. Гальванические покрытия / A.M. Ямпольский -Д.: Машиностроение, 1978. — 168 с.