автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Технологические и методологические основы формирования функциональных покрытий методом электроискрового легирования с применением электродных материалов из минеральных концентратов Дальнего Востока

На правах рукописи

¿1-1

Мулин Юрий Иванович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Специальность 05 02 01 - материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

иио1Б022Э

Комсомольск-на-Амуре - 2007

003160229

Работа выполнена в Институте материаловедения Хабаровского научного центра ДВО РАН и ГОУ ВПО Тихоокеанском государственном

университете

Научный консультант - заслуженный деятель науки Российско

Федерации, доктор технических наук, профессор А Д Верхотуров Официальные оппоненты : заслуженный деятель науки Российской

Федерации, доктор технических наук, профессор Ри Хосен, г Хабаровск, Член-корреспондент РАН, доктор химическ наук А И Холькин, г Москва, доктор технических наук, профессор Д И Шетулов, г Нижний Новгород Ведущая организация - Институт машиноведения и металлурги

Дальневосточного отделения Российско академии наук, г Комсомольск-на-Аму

Защита состоится «12» ноября 2007 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212 092 01 в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете по адресу 601013, г Комсомольск-на-Амуре, пр Ленина, 27, КнАГТУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Комсомольского-на- Амур государственного технического университета к

Автореферат разослан « »_2007г

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

А И Пронин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Важнейшим направлением материаловедения в условиях открытой рыночной экономики является создание новых материалов и поверхностных слоев (ПС) с повышенными физико-химическими и эксплуатационными свойствами, разработка экологически чистых ресурсосберегающих технологий их получения Актуальность этой проблемы сохраняется применительно к методу электроискрового легирования (ЭИЛ), впервые предложенному выдающимися учеными Б Р Лазаренко и Н И Лазаренко Совершенствование существующих и разработка новых технологий ЭИЛ для получения на металлических поверхностях покрытий функционального назначения способствуют увеличению ресурса работы, надежности и конкурентоспособности деталей газовых и паровых турбин, транспортных и сельскохозяйственных машин, аппаратов химического производства, инструментов и изделий штамповой оснастки и др , позволяют восстанавливать работоспособность изношенных поверхностей формированием покрытий с требуемыми свойствами В зарубежных высокоразвитых странах - США, Японии, Германии - широко используют данный метод

Масштабность использования метода ЭИЛ в значительной мере зависит от наличия легирующих электродов Но недостаточная их номенклатура и высокая стоимость материалов ограничивают его экономически выгодное применение Использование легирующих элементов, содержащихся в виде оксидов в многокомпонентных концентратах минерального сырья без его глубокой технологической переработки для получения эффективных электродных материалов и покрытий из них является одним из развивающихся разделов нового направления — минералогического материаловедения

Однако решение материаловедческих задач для ЭИЛ пока не позволяет создать единую физическую или математическую модель процесса Попытки построения такой модели, основанной на парадигме "состав-структура-свойства" не имели успеха, так как не учитывали влияние технологии ЭИЛ Этим объясняется также отсутствие критериев управления процессом и количественными связями, методик определения режимов для образования необходимой толщины ПС, величина которой ограничена Недостаточно исследованы механизм и причины разрушения в процессе обработки образованного на катоде измененного поверхностного слоя (ИПС) при достижении определенной его величины Это определяет ограничения по формированию его толщины до 200 мкм) и производительности процесса Увеличение шероховатости при ЭИЛ, в некоторых случаях, требует дополнительной отделочной обработки

Используемое в материаловедении положение о влиянии состава и структуры покрытий на их свойства не в полной мере отражает реальные зависимости, так как не учитывается влияние многих факторов и сдерживает

развитие научных положений при разработке новых материалов, покрытий, определяет необходимость использования новой методологической основы

В настоящей работе, с учетом влияния технологических факторов, указанные проблемы решаются теоретическими и экспериментальными исследованиями использованием концентратов минерального сырья для формирования покрытий, разработкой научных основ получения и применения эффективных электродных материалов из минерального сырья, использованием сварочных и порошковых электродов для ЭИЛ, созданием модели формирования ИПС и методики назначения технологических режимов, изучением особенностей образования структур многослойных, толстослойных и несплошных покрытий с разработкой и применением новых конструкций установок ЭИЛ, в том числе и механизированных

Тематика выполненных в работе исследований соответствует Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации (по Приложению 4, разделу "Энергосберегающие технологии") и Перечню критических технологий Российской Федерации (по Приложению 5, разделу 47 "Технологические совмещаемые модули металлургических минипроизводств"), утверждённым Президентом Российской Федерации В В Путиным 30 марта 2002 г № Пр — 577 и № Пр — 578

Актуальность работы, которая выполнялась в рамках фундаментальных исследований в Институте материаловедения ХНЦ ДВО РАН (1990-1997 гг ) по заданию ГКНТП "Разработка новых технологий нанесения защитных и упрочняющих покрытий, восстановления деталей машин и механизмов на основе комплексного использования минерального сырья Дальневосточного региона" программы 06 01 05 "Технологии, машины и производство будущего", по темам № 01 9 10 017835 "Разработка новых электродных материалов и технологий поверхностного электроискрового легирования с использованием сырья Дальневосточного региона" и № 01 9 60 001426 "Разработка научных основ и высоких технологий создания покрытий методом электроискрового легирования" (1997-2005 гг), определяется важной народно-хозяйственной задачей создания прогрессивных, экологически чистых, энергосберегающих и безотходных технологий, в том числе с использованием легирующих материалов, полученных из минерального сырья

Цель работы. Разработка технологических и методологических основ формирования функциональных покрытий, полученных при применении ЭИЛ и электродных материалов, в том числе из минерального сырья, на основе установления взаимосвязи "условия эксплуатации - состав — структура — технология - свойства" для повышения надежности, ресурса работы машин, инструментов и других изделий, а также их реновации В соответствии с поставленной целью решаются следующие задачи 1 Установление обобщенных закономерностей формирования составов, структур и эксплуатационных свойств покрытий, образуемых из

многокомпонентных минеральных ассоциаций (шеелитового, датолитового, бадделеитового концентратов) и от параметров процесса

2 Исследование влияния состава реакционной шихты из шеелитового концентрата и ильменита на технологию синтеза методом алюминотермии материалов электродов для ЭИЛ и на свойства образуемых покрытий

3 Исследование закономерностей изменения масс электродов и свойств образуемых покрытий от состава, структуры материалов, технологических параметров процесса ЭИЛ, исследование механизма разрушения образованного на катоде ИПС при выполнении процесса

4 Разработка основных положений теории формирования поверхностей с многослойными, толстослойными и несплошными покрытиями методом ЭИЛ и критериев выбора электродных материалов для обеспечения требуемых функциональных свойств

5 Разработка и научное обоснование основных положений по созданию модели формирования поверхностного слоя при механизированном ЭИЛ со скользящим контактом электродов и установлением взаимосвязи энергетических и механических параметров процесса, а также создание конструкций установок с расширенными технологическими возможностями работы

Объектом исследования являются образцы с покрытиями, полученными методом ЭИЛ при применении различных видов электродных материалов, структур формирования и технологических режимов современных установок

Научная новизна работы

1 Впервые разработана, научно обоснована и апробирована новая технология синтеза комплексно-легированных упрочняющих покрытий методом ЭИЛ на стальных поверхностях из минеральных концентратов (шеелитового, датолитового, бадделеитового) Дальневосточного региона, содержащих дорогостоящие, остродефицитные легирующие элементы (W, Zr, В и др), в виде оксидных фаз, с установлением взаимосвязи между составляющими системы "состав - структура — технология — свойства"

2 Впервые разработана, обоснована и апробирована новая технология синтеза электродных материалов из шеелитового концентрата и ильменита методом алюминотермии с одновременным легированием N1, Сг, Мо, Со, 2г, Ъ, Ре, что существенно улучшает технологические и функциональные свойства формируемых ЭИЛ покрытий (триботехнические характеристики, жаростойкость) при уменьшении себестоимости формирования 1 см2 покрытия до 5 раз по сравнению с покрытиями из сплава ВК8 и получено 13 наименований новых электродных материалов (патенты № 2043862, 20982232, 2243063)

3 Научно обоснована общая закономерность эрозии электродных материалов при ЭИЛ в виде модели изменения доли жидкой фазы в продуктах эрозии от величины приведенной энергии, установлена корреляционная связь между параметром, определяющим содержание

жидкой фазы, и средним коэффициентом массопереноса, обеспечивающая выбор эффективного синтезируемого электродного материала

4. Разработана имитационная модель процесса образования ИПС, учитывающая влияние совместного действия его энергетических параметров (приведенной энергии Wn, частоты f„, длительности следования искровых разрядов ти) на величину суммарного привеса катода £ДК и позволяющая рассчитать толщину покрытия, оптимальную границу окончания процесса, энергетические затраты и другие показатели для применяемых электродных материалов

5 Выявлено влияние энергетических параметров процесса ЭИЛ на микроструктуру, параметры кристаллической решетки, микротвердость, шероховатость и эксплуатационные характеристики покрытий, получаемых при применении различных анодных материалов использование приведенной энергии W„ до значений 8,5-9,0 кДж/см2 способствует увеличению дисперсности блоков мозаичной структуры D, микронапряжений кристаллической решетки Ad/d, микротвердости Нй и внутренних остаточных напряжений с0СГ, при дальнейшей обработке ЭИЛ вследствие накопления дефектов и достижения границы хрупкого разрушения tx происходит усталостное разрушение покрытия и уменьшение микротвердости, по значениям которой можно определять предельные энергетические параметры процесса Wnx

6 Использование пятизвенной схемы взаимосвязи "условия эксплуатации - состав - структура - технология - свойства" позволило исследовать особенности формирования многослойных, толстослойных и несплошных покрытий, повышающие их функциональные свойства

7 Разработана модель формирования ИПС при ЭИЛ с контактным скользящим взаимодействием электродов и использованием механизированной установки модели ИМ-101, в которой происходит последовательное протекание процессов образования канала сквозной проводимости искровых разрядов через механизм "взрыва" контактирующих шероховатостей, расплавления микрообъемов, их взаимодействие с образованием "мостика", его разрывом, переносом металлов на катод, их перемешивание и взаимная диффузия в ИПС

Практическая значимость работы:

1 Получена серия опытных материалов для электродов ЭИЛ из шеелитового концентрата Дальневосточного региона с преимущественным содержанием вольфрама - 49,0-77,5 (мае %) и наибольшим содержанием легирующих элементов (мае %) кобальта - до 32,0, никеля - до 28,0, хрома - до 24,2, молибдена - до 20,0, титана - до 17,5, циркония - до 6,0 В большинстве случаев легирующие добавки способствуют образованию с материалом подложки на основе железа неограниченных твердых растворов, химических соединений и обеспечивают формирование качественных ИПС Технология производства материалов определяет возможность их изготовления на предприятиях, расположенных в местах добычи шеелитового концентрата

2 Разработаны и апробированы "Методика назначения технологических режимов при ЭИЛ", зарегистрированная в ВНТИЦ, инвентарный номер 5020020017, включающая программы для ПЭВМ, с помощью которой, для принятых электродных материалов и известных энергетических характеристик используемых установок определяются оптимальные режимы процесса для обеспечения эксплуатационных свойств поверхностей (получены свидетельства об официальной регистрации в Реестре программ для ЭВМ № 2007610392, 2007612585)

3 Разработаны основные принципы формирования многослойных, толстослойных и несплошных покрытий, управления физико-механическими и эксплуатационными свойствами ИПС, определены области рационального их использования в промышленности (патенты № 2064380, 2068755, 2162488)

4 Разработаны, испытаны и реализованы новые транзисторно-тиристорные конструкции генераторов установок для ЭИЛ с ручным управлением- модели ИМ-01 - 3 шт, модели ИМ-03 - 1 шт , модели ИМ-05 -10 шт , механизированные установки модели ИМ-101 — 2 шт, позволяющие перейти к реализации выпускаемых установок ЭИЛ для предприятий Дальневосточного региона (патенты № 2060118, 2245767)

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Методологические и технологические основы создания электродных материалов из шеелитового концентрата и ильменита методом алюминотермии, базирующиеся на научном обосновании экспериментальных данных о взаимосвязи параметров системы "технология - сырье - материал"

2 Экспериментальные результаты и модельные статистические представления об аспектах формирования покрытий с измененным поверхностным слоем на катоде при выполнении процесса ЭИЛ в зависимости от основных энергетических параметров искровых разрядов на основе использования в исследованиях взаимосвязи "условия эксплуатации -состав - структура - технология - свойства"

3 Научные основы образования многослойных, толстослойных и несплошных покрытий со специальной микрогеометрией при выполнении процесса ЭИЛ, разработка научных положений по подбору и чередованию электродных материалов, обеспечивающих высококачественный ИПС

4 Новые решения по применению предлагаемых материалов для образования электроискровых покрытий, конструкций устройств, технологических процессов с целью повышения долговечности эксплуатации изделий

5 Классификация поверхностей и покрытий с изменяющимися параметрами в соответствии с технологическими аспектами их образования и эксплуатационными условиями работы изделий

Личный вклад автора. Обобщенный в диссертации материал является итогом исследований, выполненных лично автором или под его руководством и при непосредственном участии Вклад автора является

преобладающим в руководстве исследованиями Автор искренне признателен коллективу Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН, всем коллегам за содействие в выполнении настоящей работы, лично профессору А Д Верхотурову за консультации, поддержку, плодотворный и критический анализ результатов исследований

Реализация результатов работы

Работа выполнялась по заданиям промышленных предприятий

1 На Хабаровском заводе строительных алюминиевых конструкций (ХЗСАК) в 1990 г организован участок технологий восстановления изношенных поверхностей матриц для прессования панелей из алюминиевых сплавов и упрочнения рабочих поверхностей с представлением заводу необходимого оборудования и обучением персонала (договор № 10/11-89) Экономический эффект от внедрения участка составлял в 1990 г — 131,3 тыс руб , за период с 1991 по 1997 гг - 452 млн руб (в ценах 1997 г), с 1998 по 1999 гг - 43,6 тыс руб

2 В малом предприятии «Квант» (г Оха, Сахалинская область) в 1992 г организован участок по упрочнению режущих инструментов, штамповой оснастки для завода «Металлист» и восстановлению изношенных деталей транспортных средств (договор № 7/5-91) Экономический эффект от внедрения участка в 1995 г составлял 287 млн руб (в ценах 1995 г )

3 В дорожных электромеханических мастерских ст Вяземская Хабаровского края в 2000 г создан участок механизированного ЭИЛ с внедрением технологических процессов Экономический эффект от внедрения участка составляет 30,0 тыс руб при односменной работе участка

4 На Хабаровском станкостроительном заводе внедрены технологические процессы упрочнения режущих инструментов в 1995 г Экономический эффект составил 1500 тыс руб (в ценах 1996 г ), в 2002 г - 236 тыс руб

5 На Вяземском кирпичном заводе внедрены технологические процессы восстановления размеров и упрочнения поверхностей деталей транспортного участка и основного производства методом ЭИЛ в 2005-2006 гг с экономическим эффектом 381,5 тыс руб

Акты внедрения НИР на указанных предприятиях прилагаются 6 Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе Тихоокеанского государственного университета при проведении лекционных, практических и лабораторных занятий по курсам "Основы работоспособности технических систем", "Основы теории надежности и диагностики", "Реновация средств производства", "Инструментальное обеспечение участков реновации", "Методология проектирования технологических процессов"

Апробация работы. Основные экспериментальные и научные положения диссертации доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях и симпозиумах, в том числе на Всесоюзной научно-технической конференции "Надежность технологического оборудования, качество поверхности " (Хабаровск, 1991 г), на Международном научно-техническом симпозиуме "Достижения науки и

технологический прогресс на Дальнем Востоке" (Харбин, 1992 г), на Международном научно-техническом симпозиуме "Наукоемкие технологии и проблемы их внедрения на предприятиях Дальнего Востока" (Комсомольск-на-Амуре, 1994 г), на VI Международной конференции "Современные материалы и прогресс" (Кюонги, 1995 г), на Международном симпозиуме "Современные материалы и прогресс" (Пекин, 1995, 1997 гг), на V Международном симпозиуме "Современные материалы и прогресс" (Байкальск, 1999 г), на Международном научно-техническом симпозиуме (Первые, Вторые, Третьи Самсоновские чтения) "Принципы и процессы создания неорганических материалов" (Хабаровск, 1997, 2002, 2006 гг)

Публикации По теме диссертации опубликованы 45 научные работы в рицензируемых изданиях и рекомендуемых ВАКом, в том числе 1 монография, 16 авторских свидетельств и патентов РФ, 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, основных выводов, библиографического списка, включающего 290 наименований, и приложений Работа выполнена на 406 страницах машинописного текста, включает 82 рисунков и 64 таблицы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель, определены основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость работы

В первой главе выполнен обзор и критический анализ литературных данных по современному уровню теоретических и практических разработок в области создания функциональных покрытий методом ЭИЛ и используемых электродных материалов

Значительный вклад в развитие научного направления обработки металлов электрической искрой внесли российские и зарубежные ученые Б Р Лазаренко, Н И Лазаренко, Г В Самсонов, А Г Бойцов, Ф X Бурумкулов, А Д Верхотуров, А Е Гитлевич, Б Н Золотых, Г П Иванов, И А Подчерняева, , В А Ким, Л С Палатник, Иноуэ Киеси и другие Основой для развития нового направления - минералогического материаловедения являлись работы Н П Лякишева, В А Резниченко, В А Цветкова, Г П Швейкина, Э Г Бабенко и др

В соответствии с вариантами применения порошковых и компактных электродных материалов приведены особенности конструкций установок и анализ процессов ЭИЛ, преимущественно по второму варианту, с рассмотрением основных моделей процессов и явлений, происходящих при формировании ИПС

Установлено, что основные исследования массопереноса материалов при ЭИЛ выполнены в виде кинетических зависимостей, отражающих положение о трехзвенной взаимосвязи (состав - структура - свойства) без учета многих технологических составляющих При анализе исследований образуемых структур покрытий, в основном отмечаются однослойные варианты без оценки возможности совершенствования конструкций гетерогенных

покрытий с изменением физико-механических свойств по толщине от поверхности к основе для обеспечения функционального назначения изделия Ограничена информация о процессах формирования и свойствах многослойных, толстослойных (более 0,2 мм) и несплошных покрытий

В качестве основного материала анода наиболее часто рекомендуется использование тугоплавких сплавов типа ВК и ТК. Использование минерального сырья в виде концентратов для извлечения из них ценных легирующих элементов, получения электродных материалов для ЭИЛ и покрытий ограничено При использовании энергонасыщенных методов для вскрытия концентратов расширяются возможности восстановления из оксидов легирующих элементов и синтеза необходимых для ЭИЛ материалов В настоящее время для Дальневосточного региона, имеющего значительные запасы руд вольфрама, хрома, циркония, бора, это положение является актуальным

Анализ патентной информации по используемому оборудованию для ЭИЛ в России и за рубежом с целью увеличения производительности и повышения эксплуатационных характеристик позволяет выделить основные направления совершенствования электрододержателей, электронных схем генераторов импульсов с целью повышения их мощности, перехода от ручного легирования к механизированному и автоматизированному вариантам На основании проведенного анализа сформулированы соответствующие задачи исследований

Во второй главе определены следующие направления исследований в работе 1 — создание технологических основ использования природно-легированных минеральных ассоциаций в качестве материалов для образования покрытий методом ЭИЛ, 2 - разработка научных основ получения электродных материалов из концентратов минерального сырья в процессе их начальной переработки на предприятиях-потребителях или приближенных к источникам сырья, 3 - использование новых электродных материалов для формирования структур покрытий - однослойных, многослойных, толстослойных, несплошных, 4 - разработка модели процесса формирования покрытия заданной толщины с учетом энергетических (технологических) параметров, исследование закономерности и причин разрушения ИПС после достижения им определенной толщины, 5 - создание новых высокопроизводительных установок (в том числе механизированных) для образования вышеуказанных структур покрытий с заданными свойствами

Приведены особенности нового пятизвенного материаловедческого положения об изучении взаимосвязи "условия эксплуатации - состав -структура — технология - свойства". В соответствии с положением, об особой роли "технологии" для исследуемых вариантов обработки ЭИЛ был предложен управляющий технологический параметр, в который входят приведенная величина энергии, затрачиваемая на образование покрытия площадью в 1 см2 \УП, частота следования и длительность следования ти искровых разрядов

При решении задач комплексной безотходной переработки концентратов минерального сырья и исследованиях процессов формирования покрытий на подложках с обеспечением требуемых эксплуатационных характеристик использована систематизированная информация в виде банков данных Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН "Минеральное сырье Дальнего Востока" и по искровому легированию материалов "New spark"

Сложность одновременно происходящих при ЭИЛ электрофизических, химических и других явлений не позволяет построить адекватную математическую модель, описывающую все наблюдаемые особенности процесса, в том числе изменения структуры и свойств формируемых покрытий

Обязательным условием формирования ИПС при ЭИЛ на локальных участках катода является наличие эрозии материалов электродов и микрованны с расплавленным микрообъемом материалов При неполном знании механизмов явлений, происходящих в микрованне расплавленного металла, создание, анализ и оптимизация математических моделей формирования ИПС, связывающих свойства со всеми теми переменными, от которых они зависят, обеспечиваются экспериментально-статистическими методами Реализация выбранных методов исследований осуществлена в логической последовательности с использованием математических методов множественного корреляционно-регрессионного анализа и статистического планирования экспериментов Для проведения исследований использовалось как стандартные, так и оригинальные методики и оборудование

Образование покрытий на подложках из сталей и титановых сплавов выполнено при использовании установок ЭИЛ моделей Разряд-ЗМ (для порошковых материалов, усовершенствована по а с № 1815043, 1823308), Элитрон-22А, Элитрон-16, ИМ-01, ИМ-03, ИМ-05, ИМ-101 Для установок мод ИМ спроектированы принципиальные схемы генераторов импульсов, изготовлены, испытаны в лабораторных и производственных условиях под руководством соискателя Последняя модель установки использовалась при механизированном легировании в комплекте с токарно-винторезным станком мод 1К62 и одноэлектродной головкой

Микротвердость поверхности определялась с помощью микротвердомера ПМТ-3, для оценки микротвердости крупногабаритных изделий использован специальный прибор (по а с № 1658058) Металлографические исследования поверхностных слоев выполнялись на микроскопе МИМ-10 Сравнительные испытания на износостойкость проведены на машине трения МТ-22П по схеме "вал-колодка" и с помощью центробежного ускорителя ЦУК-ЗМ Толщина наносимых покрытий измерялась микрометром Mitutoyo, шероховатость поверхности определялась профилографом модели 296, Калибр 201

Исследования на жаростойкость покрытий выполнялись на дериватографе Q=1000 Для рентгенофазового анализа покрытий, а также для исследования параметров тонкой кристаллической структуры — размеров блоков и величины микронапряжений-применялся дифрактометр ДРОН-ЗМ

Исследование распределения элементов по толщине образуемых покрытий в поперечном сечении проводилось с помощью микроанализатора МАР-3 Средние значения содержания элементов определялись атомно-абсорбционным и химическим анализами в Институте химии ДВО РАН

Определение энергетических параметров процесса электроискрового легирования для установок выполняли на специальном стенде, включающем осциллограф мод С8-17, прибор для определения среднего количества состоявшихся искровых разрядов, цифровой мультиметр M890G для измерения частоты следования искровых разрядов Значения энергии искрового разряда рассчитывали по вольтамперным осциллограммам

При исследовании массопереноса изменяемым параметром являлась приведенная величина энергии искровых разрядов W„ при легировании подложки площадью 1 см2, значение которой определено по средней величине энергии одного искрового разряда Wu Численно приведенная величина энергии рассчитывалась

Wn = Wu Nu t=Wu(60fu Ku)t, (1)

где Wu — среднее значение энергии одного искрового разряда при исследовании каждого из указанных материалов, Nu - среднее количество искровых разрядов, состоявшихся в течение 1 мин, t - время легирования 1 см2 поверхности, мин, fu - частота следования искровых разрядов, Гц, Ku = Nu/fu - коэффициент, определяющий прохождение искрового разряда

Гравиметрическим методом определяли величины удельной эрозии анода Да и удельного привеса катода Дк через каждую 1 мин процесса ЭИЛ По их значениям рассчитывали суммарную эрозию анода ЕДа и суммарный привес катода ЕД", коэффициент переноса материала по формуле К=Ак/Да при t = const для каждого электродного материала, графически определяли tx и Wnx - соответственно время порога хрупкого разрушения ИПС и приведенную энергию искровых разрядов, которым соответствует первое отрицательное значение Дк или максимальное значение £ДК

В третьей главе проводятся исследования по образованию покрытий из многокомпонентных минеральных соединений, которыми являются природно-легированные порошковые материалы концентратов (шеелитового, датолитового, бадделеитового) и материалы, полученные при первичной переработке шеелитового концентрата и ильменита методом алюминотермии Результатом использования таких технологий является значительное снижение стоимости производства материалов для образования покрытий за счет исключения гидрометаллургических процессов, большого количества этапов обработки при обогащении руды и получение гетерогенной композиции материала покрытия

Использование порошков указанных концентратов в качестве электродных материалов и концентрированных потоков энергии в межэлектродном промежутке для воздействия на них позволяет образовывать покрытия на металлических поверхностях Характеристики образованных покрытий приведены в табл 1

Таблица 1

Характеристики покрытий, образуемых из порошков концентратов_

Концентрат Толщина покрытия Тп„ мкм Микротвердость покрытия Н„, ГПа Толщина переходной зоны, мкм Шероховатость поверхности Г<а, мкм Фазовый состав покрытий

Шеелитовый 15-38 9,7-10,1 18-30 6,0-10,0 Ре.У/Оз.РеУ/, WFe2,

Датолитовый 10-20 9,1-9,5 16-30 5,0-9,5 Ре, РеВ, В4 С

Бадделеитовый 12-26 9,2-9,5 14-28 5,0-9,5 Ре, 2г02, 2гРе2, 2.x

Для исследованных покрытий из порошковых материалов получены зависимости и уравнения регрессии, построены графические зависимости образуемых размеров, характеристик и свойств покрытий от энергетических и технологических параметров процесса На рис 1 приведены линии уровней

размеров и свойств покрытий (Тп, Нм, и, 0 в плоскости для

нахождения технологических режимов процесса ЭИЛ, которые позволяют определять ресурс работы покрытий из исследованных порошковых материалов с учетом влияния эксплуатационных воздействий Определены ограничения по толщине образуемого слоя и возможности использования порошковых материалов из минерального сырья для образования функциональных покрытий на металлической подложке

а) б)

Рис 1 Линии уровня толщины покрытия (Тп), микротвердости (НД износа (и) в плоскости \УП - пз при фиксированных значениях расхода массы порошка я = 0,31 г/мин, давлении Р = 1 МПа, скорости скольжения V = 0,25 м/с для образцов из стали ВСт 3 пс диаметром 50 мм, покрытиями из шеелитового (а), бадцелеитового и датолитового (5) концентратов

Для синтеза нового класса электродных материалов из шеелитового концентрата и ильменита использован метод алюминотермии При создании новых композиционных электродных материалов, состоящих из тугоплавких соединений вольфрама и пластичных связок, использовано положение, в

соответствии с которым при выполнении процесса ЭИЛ уменьшается межзеренная прочность материала анода, повышается его эрозия в жидкой фазе При формировании покрытий материал связки обеспечивает образование неограниченных твердых растворов или интерметаллидов с материалом подложки В качестве легирующих добавок, определяющих элементный, фазовый состав электродных материалов, в шихту вводились оксиды хрома, молибдена, кобальта, никеля, циркония, титана

Разработан эффективный состав реакционной шихты для алюминотермии, процесса получения многокомпонентных электродных материалов для ЭИЛ и образования покрытий с высокими физико-механическими параметрами Оптимальный подбор состава реакционной шихты обеспечивает температурный режим, необходимый для полного восстановления присутствующих в смеси оксидов, в том числе легирующих, и надежное разделение продуктов реакции на две фазы металлическую и шлаковую (патенты № 2043862, 2098232) Элементный состав новых материалов и характеристики образуемых покрытий приведены в табл 2, 3

Таблица 2

Элементный состав электродных материалов из шеелитового концентрата

Состав Среднее содержание элемента, мае %

металли- Окси-

ческой W Fe Ni Co Mo Zr Cr Ti AI Si ды

фазы

W-Fe 75,0 21,0 0,3 0,4 0,2 - - - 1,1 1,0 1,0

W-Ni 65,0 1,6 28,0 0,3 0,4 - - - 1,6 1,5 1,6

W-Co 62,0 2,0 0,2 32,0 0,2 - - - 1,2 1,0 1,4

W-Zr 77,5 3,2 6,0 0,3 0,4 5,3 - - 2,8 1,6 2,9

W-Cr 77,0 1,6 0,4 0,3 0,3 - 16,0 - 1,5 1,5 1,4

W-Mo-Co 62,0 2,6 0,2 10,0 20,0 - 0,1 - 1,8 1,2 2,1

W-Ni-Mo 61,5 2,4 24,0 0,3 6,5 - - - 2,0 1,3 2,0

W-Ni-Zr 61,5 2,3 25,0 0,3 0,2 6,0 0,1 - 2,0 1,1 1,5

W-Cr-Mo 62,9 1,5 0,3 0,4 12,0 - 18,0 - 1,7 1,4 1,8

W-Cr-Co 52,1 0,9 0,2 0,3 - 24,2 - 1,2 M 0,9

W-Ni-Cr 50,3 1,2 26,9 0,3 0,1 - 18,1 - 1,1 1,1 0,9

W-Ni-Co 50,2 1,4 26,3 18,3 0,2 - 0,2 - 1,1 1,0 1,3

W-Fe-Ti 49,0 29,5 0,3 0,2 0,2 - - 17,5 1,2 1,0 1,1

Полученные гистограммы интенсивности изнашивания, жаростойкости в сравнении с материалом ВК8 для электродных материалов W-Ni, W-Ni-Cr, W-Cr-Mo, W-Cr, W-Cr-Co приведены на рис 2 Новые электродные материалы имеют повышенные функциональные характеристики покрытий при уменьшении себестоимости 1 см2 покрытия до 5 раз

В четвертой главе приводятся результаты исследования закономерностей эрозии электродных материалов, массопереноса, разработки модели процесса формирования покрытий на катоде заданной толщины в зависимости от энергетических параметров ЭИЛ

Таблица 3

Характеристики образуемых покрытий на подложках из стали 45

Материал электродов Толщина покрытия, мкм Микротвердость покрытия Нм50, ГПа Толщина переходной зоны, мкм Шероховатость Ra, мкм Средний коэффициент переноса материала К Средняя сплошность покрытия К., %

W-Fe 20-100 7,1-8,6 15-28 3,9-7,6 0,75 87

W-Ni 25-140 6,9-8,3 15-35 3,8-7,2 0,81 94

W-Co 20-80 7,7-9,2 12-27 3,6-7,1 0,80 89

W-Zr 20-60 9,7-11,8 12-27 3,2-7,0 0,68 81

W-Cr 15-110 9,6-10,1 14-34 2,8-6,9 0,76 93

W-Mo-Co 18-86 7,4-9,0 16-30 3,7-7,2 0,74 86

W-Ni-Mo 20-90 6,8-8,5 14-36 3,9-7,3 0,77 90

W-Ni-Zr 20-70 7,6-9,8 13-25 3,5-7,1 0,75 85

W-Cr-Mo 19-90 9,5-10,0 12-28 2,8-7,0 0,73 92

W-Cr-Co 15-66 7,8-9,2 10-33 4,5-8,8 0,59 94

W-Ni-Cr 16-62 7,6-8,8 10-34 4,1-8,1 0,69 94

W-Ni-Co 20-104 7,2-8,3 12-36 3,9-8,4 0,77 96

W-Fe-Ti 20-60 7,9-9,4 12-26 3,4-7,4 0,68 88

BK8 15-50 9,8-10,5 13-26 2,8-6,6 0,56 86

W 10-46 7,4-8,9 6-21 2,8-8,1 0,38 82

5 15

X

г

6 4

§ 4

S 2

1h 10 15

пл

6,0

<•,3 4 2 4 1 3 9 3 !

t|, mi/lm" И I

п 82

LÜ

б)

8,6

7.4 7,2 7 1 6,9

L2

07

и

07

11

SU

М

ÜJ.

900 "С

800 °С 700 °С

tS е- 3 w ё щ

Z S

££

£

<8* I

о Ш

3

V §

ö У

S S S

Рис 2 Гистограммы усредненных результатов испытаний а) - на интенсивность изнашивания, б) - жаростойкость по величине удельного прироста массы покрытий образованных ЭИЛ электродами из шеелитового концентрата и сплавом ВК8 при 700, 800, 900 °С

Разработаны методики определения технологических режимов, их ограничений для обеспечения качества поверхностного слоя и показателей эффективности расходуемой энергии, установлены управляющие параметры процесса для образования покрытия с изменяющимися характеристиками

Анализ продуктов эрозии позволяет объяснить взаимосвязь паровой, жидкой и твердой фаз с закономерностями процесса формирования ИПС, значениями массопереноса Приведена имитационная модель изменения

фазового состава продуктов эрозии при выполнении процесса ЭИЛ для исследованных электродных материалов от параметров процесса

Р = А,+А2 exp(b, Wn) + A3 exp(b2 Wn), (2)

где Р - процентное содержание жидкой фазы в продуктах эрозии, Ai, А2, А3-коэффициенты, соответствующие началу процесса эрозии, bi, Ь2 - показатели, характеризующие скорость протекания процесса эрозии

Определены численные значения коэффициентов уравнения регрессии, анализ которых позволяет выбрать материал анода с наибольшим значением жидкой фазы в продуктах эрозии и определить энергетические параметры процесса, обеспечивающие ее Установлена корреляционная зависимость коэффициента А! и средних значений коэффициентов массопереноса К

Имитационная модель процесса образования ИПС позволяет исследовать влияние совместного воздействия энергетических параметров процесса на величину суммарного массопереноса (£ДК), сформулировать требования к функции, выражающей зависимость между изучаемыми величинами Наилучшее согласие по результатам многочисленных экспериментов и расчетов (R2 > 0,94) получилось для степенно-показательной функции

ZAK=A Wn,+bf" ехр(с ти Wn2), (3)

ln^AK= 1пА+(1+Ь fu) lnWn + с ти W^, (4)

где A, b, с-коэффициенты уравнения, оценивающиеся для каждой пары электродов по результатам п > 3 опытов по специально разработанной программе для ПЭВМ

На рис 3, а приведены зависимости суммарного привеса ]ГДК и

эффективности массопереноса Y,-скорости изменения привеса катода (б), составляющих логарифмического уравнения от величины приведенной энергии Wn (в) Предложенная модель позволяет рассчитать граничные значения энергии Wnr (точка Г) для окончания процесса и значения наибольшей эффективности использования энергии Wro

а) б) в)

V , «Mr

Wn«

(1*Ьк)Ш, [b>0J

Г„CWn fC<0J

Рис

3 Зависимости суммарного привеса массы катода ХД" и эффективности массопереноса У (а), скорости изменения привеса катода У(А'] (б), составляющих логарифмического уравнения (в) от величины приведенной энергии

Анализ полученных закономерностей позволяет рекомендовать наравне с критерием преимущественного массопереноса материала анода на катод Дм, предложенным А Д Верхотуровым, параметр А из уравнения (3) в качестве критерия выбора материала легирующего электрода

Толщина покрытия Ь определяется по значению величины суммарного

массопереноса £ЛК

Ь = 10 К„ 1Лк/рп=Ю кн А Т^+ьЧхр(с ти т^п2)/р„, (5) где рп - удельная плотность материала покрытия, Кн - коэффициент неравномерного образования толщины покрытия (1,1 < К„ <1,3)

Расчетное время легирования 1Р, необходимое для образования толщины покрытия Ь при заданных {„ и ти и принятом материале электрода, определяется из соотношения

1р = 2 w;/(60 Ск и2 кэ ^ К,), (6)

где \УП- величина приведенной энергии, соответствующая заданной толщине покрытия Ь, Ск — емкость конденсаторов установки, и — напряжение на конденсаторных батареях, кэ — коэффициент эффективности использования энергии в разрядном контуре (кэ = 0,5-0,6)

Из технологических факторов основное влияние на величину суммарного массопереноса материала на катод оказывают параметры приведенная энергия до 63 %, частота следования импульсов разряда-до 16,3 % и усредненная длительности импульсов разряда-до 3,2 %, влияние совместных взаимодействий {„ -до 12,4 % и ^Л7,, ти -до 4,0 %

Для оценки эффективности затрачиваемой энергии и себестоимости процесса предложены соответственно взаимосвязанные отношения £ А* иШпг/1Лкх

По результатам выполненных исследований разработана и апробирована "Методика назначения технологических режимов при ЭИЛ", включающая специальную программу "Расчет технологических параметров процесса электроискрового легирования для образования функциональных поверхностей с использованием ПЭВМ", зарегистрированная в ВНТИЦ, инвентарный номер 50200200172 (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007610392)

Металлографический анализ показал, что образуемый слой покрытия представляет собой гомогенную область в виде особого типа композиционного материала В результате неравновесной кристаллизации и термомеханических напряжений в покрытии имеются микродефекты поры и трещины, достигающие наибольших значений при Wnx (точка Б, рис 3, а), значения энергии, соответствующие порогу хрупкого разрушения покрытия

Методом электронно-зондового микроанализа установлено, что для разных пар электродов концентрационные кривые имеют одинаковый вид с выделением от границы поверхности основы диффузионной области и области перемешивания Значения концентрации элементов в области

перемешивания в зависимости от режимов процесса для одной пары электродов изменяются незначительно Значения коэффициентов взаимной диффузии элементов системы, определенные расчетом по наклону кривых 1пС(х2) и по методу Больцмана-Мотано, составляют Б*, « 10"8-10"7 м2/с При сравнении с известными значениями Ввз, но для изотермических условий в твердой фазе можно утверждать, что диффузия осуществляется преимущественно в жидкой фазе

Методом рентгенофазового анализа поверхностных слоев анода и катода установлено, что в покрытиях образуются твердые растворы металлов, оксиды, карбиды и нитриды анода и катода, интерметаллиды Результаты исследований показывают, что в поверхностных слоях покрытий, образованных при значениях приведенных энергий, меньших и больших WIB¡, набор фаз идентичный

В пятой главе приведены результаты исследования по влиянию энергетических режимов процесса ЭИЛ на микроструктуру, шероховатость и эксплуатационные характеристики покрытий

Установлены причины и механизм разрушения образуемого на катоде ИПС Рентгеновской съемкой образуемого покрытия на подложке из стали 45 методом ЭИЛ электродными материалами Т1, N1, Си, ВК6М, Т15К6, Т15К6+Си по уширению дифракционных линий, характеризующих структуру, определялось изменение дисперсности блоков О и возникающих микронапряжений Ай/й Разделение указанных эффектов выполнено с использованием "С-критерия" и функции Лауэ. Для повышения информативности исследования выполнены замеры микротвердости и сравнительные испытания покрытий на износ При исследовании использованы значения внутреннего напряженного состояния поверхностных слоев на стали 45, упрочненных ЭИЛ и определенных ранее на установке "ПИОН" Изменяемой технологической характеристикой является величина приведенной энергии \У„ Все полученные закономерности являются нелинейными По результатам экспериментов получены статистически значимые уравнения регрессии от варьируемого параметра Wл с определением значений точек перегиба и соответствующих им исследуемых параметров для материалов покрытий Для электродного материала ВК6М уравнения имеют вид

0=808,329-115,959 \Уп+5,051 \УП2, Отш= 142,6 А при \УП=9,60 кДж/см2, Дс1/с1=0,41+0,496 -0,024 \У„2, Дс1/с1тах= 2,97 при \УП= 10,46 кДж/см2, ^=7231,6+261,39 \УП-13,611 \УП2, ^^= 8486 МПа при ^¥п=10,63кДж/см2 На рис 4 приведены зависимости параметров тонкой кристаллической структуры покрытия ЭИЛ твердым сплавом ВК6М от величины приведенной энергии \УП Для других электродных материалов закономерности аналогичны Выполним ранжирование значений точек перегиба по величине

Стоя, МПа 280

120

т т т т т т т т .

О 3,0 6,0 9,0 Wrt, кДж/см3

Рис 4 Зависимости параметров кристаллической структуры покрытия ЭИЛ сплавом ВК6М на подложке из стали 45 от величины приведенной энергии процесса ЭИЛ 1 - средние размеры блоков О, 2 - значения микротвердости Нй, 3 -значения микронапряжений ДсШ, 4 - внутренние остаточные напряжения в ПОКрЫТИИ (сГост)

Первая точка соответствует зависимости, определяющей значения среднего размера блоков = 9,6 кДж/см2), вторая точка перегиба

соответствует закономерности, определяющей изменения микроискажений (АУ„ = 10,46 кДж/см2), третья точка перегиба определяет закономерность изменения микротвердости (\У„ = 10,63 кДж/см2) На следующем этапе начинается разрушение покрытия (>У„ = 11,52 кДж/см2) На площадь в 1 см2 обрабатываемой поверхности при ЭИЛ в 1 с воздействует значительное количество искровых разрядов = 200-600, которые можно определить как циклы При продолжительности обработки, определяемой в минутах, вследствие накопления дефектов и достижения границы хрупкого разрушения ^ происходит усталостное разрушение покрытий и уменьшение микротвердости, по значениям которых можно определить границу окончания процесса ЭИЛ Это подтверждает анализ микроструктуры покрытий и износостойкости

Исследования выполнены и на подложках из титановых сплавов ВТ20, ВТЗ-1, ОТ4-1 материалами электродов А1, Т15К6, ВК6, 11Х15Н25М6АГ2М, \V-Cr-Co, \V-Fe-Ti для установления общих закономерностей Определены оптимальные технологические параметры \\^пг и его энергетические составляющие, которые приведены в табл 4

Трехзначные значения по горизонтали в вертикальных графах табл 4, 5 показывают последовательную принадлежность их материалам подложек ВТ20, ВТЗ-1, ОТ4-1.

Средние значения параметров покрытий приведены в табл 5

Таблица 4

Технологический параметр \Упг и его энергетические составляющие

Материал Материал Технологи- Энергия Частота Длитель-

подложки электрода ческий единичного следования ность

параметр АУпг, кДж/см2 импульса Дж импульсов 1и, Гц следования импульсов ти, мкс

Al 8,1, 8,4, 8,6 0,24 400 90

ВТ20, TI5K6 8,8, 9,9, 9,2 0,16 400 40

ВТЗ-1, ВК6М 9,1,9,3,9,4 0,21 500 60

ОТ4-1 11Х15Н25 М6АГ2 9,3, 9,6, 9,5 0,31 500 100

W-Cr-Co 9,2, 9,4, 9,5 0,21 500 60

W-Fe-Ti 9,5, 9,7, 9,4 0,21 500 60

Таблица 5

Средние значения параметров покрытий на поверхностях титановых сплавов

Материал подложки (катод) Материал электрода (анод) Микротвердость, Нц, ГПа Коэффициент упрочнения, к -Н У"Р тг * п //0 Коэффициент переноса материала, К Толщина покрытия, мкм Шероховатость покрытия Яа, мкм Сплошность покрытия, %

А1 5,2, 4,6, 4,2 1,14, 1,30, 1,38 0,26, 0,24, 0,22 31,29, 22 3,6,4,1, 4,2 91,96, 94

ВТ20, ВТЗ-1 11Х15Н2 5М6АГ2 7,2, 7,1, 6,2 1,57, 2,00, 1,96 0,78, 0,76, 0,75 96, 82, 62 2,6, 2,9, 3,1 100

ОТ4-1 Т15К6 17,3, 14,3, 12,2 3,79,4,04, 4,05 0,41,0,39, 0,36 41,35, 26 2,8,3,1, 3,3 62, 68, 56

ВК6М 10,4, 10,1, 8,8 2,27, 2,79, 2,88 0,69, 0,68, 0,61 63,44, 38 2,7, 2,9, 3,0 96, 94, 88

\У-Сг-Со 9,4, 9,2, 8,3 2,06, 2,60, 2,74 0,76, 0,72, 0,70 80, 64, 56 3,1,3,0, 3,1 98, 96, 96

\V-Fe-Т] 8,7, 8,5, 8,2 1,90, 2,39, 2,71 0,71,0,68, 0,67 67, 58, 47 4,2, 4,3, 4,3 88, 80, 84

Без покрытия 4,6, 3,6, 3,1 1,00 0,8, 1,0, 1,2 100

* Нцп и Нцо - соответственно микротвердость покрытия и основы

Основным требованием, предъявляемым к электродным материалам при формировании однослойных покрытий ЭИЛ, является образование неограниченных твердых растворов с материалом подложки

Испытаниями на износ и жаростойкость поверхностей с покрытиями по сравнению с неупрочненными установлено повышение всех эксплуатационных характеристик Наибольшее повышение жаростойкости

поверхностей титановых сплавов наблюдается при ЭИЛ алюминием (до 3 раз) за счет образования интерметаллидов ТЧА1

Применение в качестве электродного материала сплава \У-Сг-Со и стали 11Х15Н25М6АГ2 по сравнению с твердым сплавом позволяет повысить толщину покрытия в 1,5-3,6 раза с повышенными эксплуатационными свойствами при трении без смазки и в условиях граничной смазки

Изменение текстуры поверхности в зависимости от параметра для значительной номенклатуры металлических электродов, в том числе полученных из минерального сырья, определяет на первом этапе обработки (при \¥п » 6-8 кДж/см2) увеличение шероховатости Ла, среднего радиуса выступов профиля микронеровностей рт и относительных опорных длин профилей поверхности 1Р При дальнейшем продолжении процесса ЭИЛ на поверхности формируется волнистость, что ограничивает возможность повышения эксплуатационных свойств покрытий Наибольшее влияние на указанные закономерности оказывает затем ти и {и Для электродов из углерода и меди закономерности изменений текстуры не соответствуют указанным выше результатам шероховатость поверхности уменьшается, волнистость не образуется

Исследования прочности сцепления покрытий с основой при испытании на сдвиг в зависимости от энергетических параметров процесса ЭИЛ выполнены формированием однослойных покрытий на подложку из стали ШХ15 материалами ВК6, Т15К6, Сг, N1, Си, Т1, 11Х15Н25М6АГ2 Дополнительно были использованы процессы обкатывания поверхностей шаром и алмазным выглаживанием Изменяемыми параметрами являлись Wп, ти, По результатам эксперимента была установлена эмпирическая зависимость между действительными напряжениями среза тср и энергетическими параметрами процесса ЭИЛ

тср = а0 + а,XV,, + а2т„ + + а4\Упти + а5\Уп2 + а6т„2, (7)

где ао, а], аз, а4) а^, щ, - коэффициенты, определенные для каждой пары электродов

В табл 6 приведены максимальные значения тср и параметры процесса, показывающие, что повышение \У„ > 8-9 кДж/см2 для большинства изучаемых электродных материалов нецелесообразно, так как не приводит к увеличению прочности сцепления с основой Повышенные значения прочности сцепления покрытия с основой на срез объясняются действием на поверхности катода микрометаллургических процессов, эффектом диффузии и образованием композиционных материалов высокой прочности Применение метода ППД после формирования покрытия методом ЭИЛ в 1,21,5 раза повышает прочность сцепления его с металлом основы

Таблица 6

Экспериментальные зависимости тср от энергетических параметров процесса ЭИЛ и природы материала электродов

Электродный материал Толщина покрытия, мкм Среднее напряжение среза тср покрытия, МПа Допускаемое напряжение среза [тср] по справочным данным, МПа Усредненные значения энергетических параметров процесса ЭИЛ

w„, кДж/см2 АУи,Дж Гц

Т1 20-30 85,6 50-75 9,8 0,10 Не зависит

Сг 80-100 101,2 60-70 8,0 0,25 500

N1 60-90 80,6 60-80 8,7 0,30 500

Си 50-70 26,0 10-15 10,0 0,22 Не зависит

XV 50-70 98,9 90-100 8,0 0,40 500

\V-Cr 70-90 102,3 - 8,5 0,30 500

ВК6М 50-80 150,4 - 9,0 0,10 Не зависит

Т5К10 30-40 86,2 - 8,0 0,10 Не зависит

11Х15Н 25М6АГ2 110-130 97,0 48-55 8,5 0,25 500

Исследования жаростойкости покрытий, образованных новыми электродными материалами, выполнены для установления видов кинетических закономерностей окисления с помощью методов регрессионного анализа и вскрытия механизмов изменений в структуре Использованы электродные материалы \V-Cr, \У-Сг-Мо, на подложке

из стали У8 и из стали 4Х5В2ФС при образовании трехслойного покрытия последовательным применением электродов 11Х15Н25М6АГ2 + ВК6М + Сг (рис 5 а, б) в интервале температур 600-900 °С

q, г/м:Д J 80

б)

800 С

5 t, ч

12 t, ч

Рис 5 Зависимость изменения удельного прироста массы ц (г/м2) образцов а) - из стали У8 (900 °С) с покрытиями 1 - \У-Сг, 2 - W-Cr-Mo, 3 - \V-Ni, 4-без покрытия, б)-из стали 4Х5В2ФС с покрытием 11Х15Н25М6АГ2+ВК6М+Сг (1, 3, 5), без покрытия (2, 4, 6), от времени изотермической выдержки при 600, 800,900 °С Значения 1кр отмечены на рис 5, а) знаком •

Исследования выполнялись при толщине покрытий 15-20 мкм Значение \УП определено расчетом

Для описания данных различными видами функций использовались уравнения полинома, степенное, линейное и их комбинации В последнем случае на графиках зависимости прироста массы от времени определяется точка излома ^ и проверяется возможность использования для аппроксимации экспериментальных значений комбинации уравнений Время ^р соответствует смене механизма окисления В табл 7 приведены результаты выполненных исследований

Таблица 7

Уравнения кинетических закономерностей удельного прироста массы и коэффициенты детерминации Я2 для экспериментальных данных при аппроксимации различными видами

функций и их суперпозицией

Материал основы и электрода Вид используемого уравнения

Степенное Линейное Полином Полином и линейное

q(t)"= k t+C R q(t)=k, t+ +C R q(t)=a t2+b t+ +C R q(t)=a t2+b t+C и q(t)=k| t+C R

Сталь У8+ +(\¥-Сг) q''U= =0,4 lt+ +3,223 0,97 q = =0,4121+ +3,223 0,97 q = 0,039 t2+ +0,2201 + +3,374 0,98 qi= -0,06612+ +0,483 t+3,280 q2=0,600t + +2,721 tKp=2,2 ч 0,99 0,99

Сталь У8+ q'U= =7,02t+ +2,405 0,97 q = =7,018 t+ +2,405 0,97 q = 0,605 t2 + +3,993 t + +4,674 0,98 qi=-0,418 t2+ +3,7191+5,618 q2=8,304 t--2,318 4=1,5 ч 0,996 0,990

Сталь У8+ +(\У-Сг-Мо) =13,7t+ +46,15 0,92 q = =0,813 t+ +6,840 0,885 q= 0,174 t2 + +1,684 t + +6,184 0,964 qi=-1,153 t2+ +3,790 t+5,711 q2= 0,532 t+ +7,856 t„P= 1,8 ч 0,988 0,975

^ - время перехода к линейной закономерности окисления при испытании (Т = 800 °С)

Уравнения кинетической закономерности позволяют оценить скорость прироста массы образцов для данного момента времени Vq = dq / dt

Результаты расчетов скорости прироста массы для экспериментальных данных следующие При продолжительности испытания 5 ч и температуре 900 °С значения Vq составляют сталь У8 (без покрытия) - 8,64 г/(м2 ч), сталь У8 с покрытием (W-Cr) - 0,60 г/(м2 ч), сталь У8 с покрытием (W-Ni) - 8,30 г/(м2 ч), сталь У8 с покрытием (W-Cr-Mo) - 0,53 г/(м2 ч ) Определение по кинетическим уравнениям скорости прироста массы позволяет установить интервал времени, когда изменяются закономерности удельного прироста массы и покрытия ЭИЛ начинают разрушаться.

Установлено, что образцы с покрытием 11Х15Н25М6АГ2+ВК6М+Сг при

температуре изотермической выдержки 600 °С в течение 12 ч имеют незначительное увеличение массы (рис 5 б) При температуре 800 "С увеличение массы у образцов с покрытием в два раза меньше, чем у образцов без покрытий, что определяет эффективность защиты основы при условии нанесения сплошного равномерного покрытия Можно считать достаточно эффективным применение указанного покрытия в пределах заданных эксплуатационных температур

Исследования износостойкости однослойных и многослойных покрытий на закаленной стали 4Х5В2ФС в условиях газоабразивного изнашивания выполнены с помощью ускорителя ЦУК-ЗМ При формировании покрытий установлено оптимальное значение величины приведенной энергии Wпr = \УГО, обеспечивающее наименьшее количество образовавшихся дефектов в ИПС и наибольшую стойкость его при газоабразивном износе Перед испытанием на износ 50 % образцов с покрытием и без него подвергали низкотемпературному отпуску при 300-350 °С в течение 2 ч

Из пяти вариантов однослойных покрытий материалами Сг, ВК6М, Т5К10, \V-Cr, 11Х15Н25М6АГ2 и шести вариантов многослойных покрытий 11Х15Н25М6АГ2+(\¥-Сг), 11Х15Н25М6АГ2+(\У-Сг)+Т5К10, 11X15Н25М6АГ2+(^/-Сг)+Сг, ПХ15Н25М6АГ2+ВК6М+Сг, 11Х15Н25М6АГ2+Т5К10+Сг, 11Х15Н25М6АГ2+ВК6М при сравнении с износостойкостью образцов без покрытия преимущества имели следующие материалы покрытий Сг, 11Х15Н25М6АГ2+Т5К10+Сг, 11Х15Н25М6АГ2+ВК6М+Сг Покрытия со структурой мартенсит + карбид обладают большей износостойкостью, чем покрытия с такой же твердостью, но не имеющие избыточных карбидов Хром является эффективным электродным материалом, завершающим формирование ИПС при ЭИЛ и имеющим наибольшую стойкость к газоабразивному изнашиванию Применение операции низкотемпературного отпуска в технологический процесс упрочнения поверхностей совместно с ЭИЛ до 30 % повышает износостойкость

В шестой главе приводятся результаты исследования образования поверхностей с изменяющимися параметрами при формировании многослойных, толстослойных, несплошных покрытий и предлагается их классификация

При исследовании процесса формирования многослойных покрытий разработаны рекомендации по выбору комплексных составов электродных материалов и их чередование Структурная схема процесса образования многослойных покрытий методом ЭИЛ приведена на рис 6

Материал катода в исходном состоянии обладает определенными физико-химическими характеристиками, которые в процессе выполнения операции обработки Ь будут изменяться Последнее состояние поверхности под влиянием ЭИЛ должно обеспечивать требуемые эксплуатационные параметры и необходимый ресурс работы Для каждого выбранного материала анода ], на поверхности которого образуется вторичная структура, применяется технологический процесс ЭИЛ для формирования ИПС

Рис 6 Структурная схема процесса образования многослойных покрытий методом ЭИЛ

Вариант я целевого назначения технологии взаимосвязан с информационным блоком предпочтительного чередования материалов электродов кис режимами обработки Технологические режимы определяются по известным данным блока для однослойных покрытий с учетом наличия оборудования и целевого назначения технологии Структурной схемой предусмотрено применение дополнительных промежуточных операций 1 обработки ИПС, а также отделочной обработки перед установкой детали в рабочее положение Основой для разработки маршрута процесса образования многослойных покрытий являются закономерности изменения массы катода от величины приведенной энергии' для каждой пары электродов Схема разработки маршрута процесса ЭИЛ при формировании трехслойного покрытия приведена на рис 7

2>5

Рис 7 Схема разработки маршрута процесса ЭИЛ при формировании трехслойного покрытия 1, 2, 3 - указания по формируемым слоям

Требования, предъявляемые к материалам электродов при формировании первого, последующих и окончательного слоев многослойного покрытия приведены на рис 8

Рис 8 Требования к материалам электродов при формировании одно- и многослойных покрытий методом ЭИЛ

В табл 8 приведены характеристики и микроструктуры некоторых двух- и трехслойных покрытий, обеспечивающих повышение износостойкости в 2,7-3,8 раза и увеличение жаростойкости в 2,6-3,4 раза

Таблица 8

Характеристики образуемых двух-, трехслойных покрытий на штамповой стали 4Х5В2ФС и на стали 45

Материал электрода Толщина покрытия, мкм Сплошность, % Микротвердость, ГПа Фазовый состав покрытия Шероховатость Яа, мкм

1 ля подложки из стали 4Х5В2ФС

11Х15Н25М6А r2+W-Cr 100-200 96 9,4-9,8 a-Fe, (FeCr)23C6, Cr203, Ni О, FeNi, Fe203, Cr, W3O2, WC 8,2-10,6

11Х15Н25М6А Г2+ВК6М 100-140 96 10,6-14,2 a-Fe, (FeCr)23C6, W2C, Cr203, NiO, WC, Fe2W, FeNi 8,1-9,2

11Х15Н25М6А T2+W-Cr+Cr 120-240 98 9,6-9,8 a-Fe, Cr, (FeCr)23C6, Cr203> NiO, W302, WC, FeNi, Fe203 14,2-16,3

11Х15Н25М6А Г2+ВК6М+Сг 120-240 100 10,4-12,6 a-Fe, Cv203, NiO, FeNi, Fe203l WC, (FeCr)23C6 14,0-16,1

Для подложки из стали 45

07Х19Н11МЗГ2 Ф+W-Ni 100-210 98 8,4-9,6 a-Fe, (FeCr)23C6, NiO, FeNi, Ni, W, WC, Fe203 8,2-9,6

07Х19Н11МЗГ2 Ф+Cr+W-Cr 120-250 100 8,1-10,2 a- Fe, Cr, (FeCr)23C6, W2C, Cr203, WC, W302, FeNi, Fe203 13,6-15,5

07Х19Н11МЗГ2 Ф+Сг+ВКб 120-240 98 10,5-12,6 a-Fe, (FeCr)23C6, W2C, Cr203, WC, NiO, Fe2W, FeNx 13,4-15,0

07X19Н11МЗГ2 Ф+ВКб+W-Cr 120-230 100 9,3-11,5 a-Fe, Cr203, FeNi, NiO, WC, Fe203, (FeCr)23C6 13,5-15,6

07Х19Н11МЗГ2 Ф+Т15К6+Сг 120-220 98 10,6-12,8 a-Fe, Cr203, WC,TiC,NiO, FeNi, Fe203, (FeCr)23C6 13,4-15,4

07X19Н11МЗГ2 Ф+У/-Сг+Т15К6 120-210 96 12,6-14,8 a-Fe, Cr203, WC, TiC, FeNi, (FeCr)23C6, NiO, ТЮ2, Fe203 13,4-15,1

Важнейшим условием обеспечения процесса формирования толстослойных покрытий является использование материалов анода, имеющих высокую жаро-, кислото- и коррозионную стойкость, выполнение эрозии преимущественно в жидкой фазе К таким материалам относятся аустенитные хромоникелевые стали и сплавы, образующие при ЭИЛ на поверхностях покрытий оксиды Сг20з и N10 в виде проволоки для электродов типа 11Х15Н25М6ФГ2, 07Х19Н11МЗГ2Ф Особенностью технологического режима является "разогрев" электрода в течение 15 с при Wи = 0,79-0,87 Дж и, частоте следования импульсов Ги = 700-800 Гц Образуемая на поверхности покрытия волнистость препятствует образованию равномерного по толщине слоя Удаление вершин волнистости осуществляется на промежуточной операции "припиловка" алмазным надфилем при уменьшении толщины покрытия не более 8-10 % Для обеспечения последующего процесса ЭИЛ и

условия преимущественного переноса материала анода на катод, определяемого соотношением Тапл S (3-4) Ткпл, выполняется ЭИЛ поверхности сплавом ВК6, ВК8 в течение 20 с на площади 1 см2. При последовательном образовании третьего слоя покрытия его суммарная толщина может достигать 1200 мкм

Образование несплошных покрытий методом ЭИЛ целесообразно выполнять на поверхностях изделий при критических деформациях конструкционного материала, значительных передаваемых мощностях, высоких контактных нагрузках и скоростях скольжения

Разработана модель напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя в виде системы "покрытие-основа" при одноосном растяжении Определены начальные и граничные условия Произведены расчет напряженного состояния на границе системы, экспериментальная проверка расчетов, проектирование поверхности покрытия, испытание на износ и математическая обработка результатов

По разработанной схеме перемещения центров тяжести сечений основы и покрытия получены следующие уравнения для определения нормальных и касательных напряжений на границе основы и покрытия

Е F

Е 0F0

1

ch(Kz) ch(Kl)

(8)

е„К

Е F

Е 0Fq )

sh(Kz) ch(Kl)

(9)

где 80 - деформация в направлении оси Ъ, параллельной границе системы «покрытие — основа», Р„ — усредненная суммарная площадь поперечного сечения, заполненная металлом, Р0 - площадь поперечного сечения подложки, Е„, Е0 - модуль упругости материала покрытия и подложки, К - коэффициент, зависящий от геометрических параметров и модулей упругости подложки и покрытия, определяемый К2 = 2вЬк(1/ Р„ Еп + 2/Р„ Е0), где в - ширина упрочняемого участка, Ьк - коэффициент, зависящий от напряжений и толщины Н подложки и Ь покрытия, Ьк = ст0 стп / (Ь- О0-Н- оп), где О0 и ст„ — нормальные напряжения в подложке и покрытии, определяемые по справочным данным или экспериментально

Анализ уравнения (8) показывает, что нормальные напряжения, определяющие когезионную прочность соединения основы и покрытия, в зависимости от положения рассматриваемого сечения имеют не постоянные, а возрастающие значения от нуля у кромки покрытия до максимального СТП = ств значения, образуя участок, за пределами которого Стп > СТВ, (ств - предел прочности)

Из уравнения (9) следует, что касательные напряжения на границе основы и покрытия в зависимости от положения рассматриваемого сечения

имеют не постоянные, а уменьшающие значения от хтах у кромки покрытия до нуля. Влияние угла а оценивается как уменьшающее численное значение напряжения г„, что предсказывает положительные свойства в условиях трибосистемы (повышение износостойкости).

Экспериментальная проверка расчета напряженного состояния на границе раздела «основа-покрытие» проводилась на пластине с двухсторонним покрытием, сформированным электродом из твердого сплава Т5К10, адгезионная прочность которого значительно превышает когезионную. В результате фрактографического исследования контактной поверхности хрупкого покрытия на стали в условиях критических деформаций установлено, что на поверхности металла после разрушения покрытия оставались участки («островки»), прочно соединенные с основой. Статистическая обработка размеров «островков» показала, что среднее отношение их ширины а к размеру Б0 составляет 0,61 при дисперсии 0,33. Шаг между трещинами совпадает с характерным размером Л'„, определяющим расстояние от кромки покрытия до того участка, на котором величина напряжения в покрытии асимптотически приближается к когезионной прочности покрытия <тв / (7П —;► 1. На рис. 9 представлена схема разрушения покрытия. покрытие

Рис. 9. Поверхностное разрушение сплошного покрытия в условиях критических деформаций

В соответствии с результатами экспериментов выполнено проектирование и изготовление поверхностей трения образцов с образованием несплошного покрытия (несколько вариантов). При испытании на износ определены оптимальные значения размеров несплошных покрытий: суммарная площадь заполненных металлом участков составляет 60—70 % от номинальной площади, угол расположения оси локальных упрочненных участков к направлению скольжения должен составлять > 15°.

По результатам анализа видов формируемых на поверхностях покрытий разработана классификация поверхностей и покрытий с изменяющимися параметрами (рис. 10). Предложенная классификация поверхностей и покрытий учитывает возможности использования методов упрочняющей обработки, варьирования основными свойствами поверхностного слоя с разделением их на виды, классы, группы и подфуппы.

Изменение параметров на поверхности Изменение параметров по глубине слоя Изменение параметров ■т поверхности и по глубине слоя

1 >'

' у

Однослойные покрытия Толстослойные покрытия Многослойные покрытия Несплошные покрытия Армированные покрытия Комби ниро ванн ые покрытия

\ • \ 1 > > г ' >

1 Г '' *

Изменения микрогеометрии поверхности Изменение химического состава поверхностного слоя Изменение структуры поверхностного слоя Изменение остаточных напряжений в поверхностном слое Изменение формируемых упрочняющих покрытий и пленок на поверхности Изменение наклепа в поверхностном слое Комбинирован* юе закономерное изменение нескольких параметров поверхностного слоя

> 1

1 Изменение характеристик стохастического микрорельефа. 2 Изменение характеристик поверхностей с полностью регулярными и частично регулярными м и крорел ьефам и 1 Изменение профиля концентрации элементов 2 Изменение концентрации элементов в фазах 1 Изменение размеров зерен 2 Изменение плотности дислокации 3 Изменение концентрации вакансий 4 Изменение размеров блоков 1 По месту проявления (макро-» микро-су бм и кроско пи че ские) 2 По чередования остаточных напряжений растяжения и сжатия и их величинам на поверхности 1 Однослойные и многослойные пленки 2 Одноэлементные 3 Многоэлементные 4 Многокомпонентные 5 Композиционные 1 Изменение глубине 2 Изменил ие по величине 3 Изменение по степени упрочнения 1 Изменение параметров шероховатости и плотности дислокаций 2 Изменение профиля концентрации элементов и степени упрочнения и ДР

Рис 10 Классификация поверхностей и покрытий с изменяющимися параметрами

В седьмой главе приведены результаты исследования по формированию покрытий при использовании механизированного процесса ЭИЛ со скользящим контактом электродов и установлена взаимосвязь электрических и механических параметров

Отсутствие синхронизации искровых разрядов относительно пространственно-временного положения электродов при вибрирующем электрододержателе является причиной значительных

непроизводительных затрат энергии (короткое замыкание, шунтирование), неравномерности толщины покрытия и сплошности Увеличение количества искровых взаимодействий при увеличении {„ генератора ограничивается системой

вибратора, особенно при {„ > 500 Гц Для повышения производительности возможны два варианта 1 - физический скользящий контакт электродов с формированием канала искрового разряда взрывом контактирующих микронеровностей, 2 - постоянные расположение анода на определенном от катода расстоянии и формирование канала искрового разряда пробоем газового промежутка

По второму варианту в Институте прикладной физики Республики Молдова и в Болгарии выполнены исследования, изготовлены установки

Схема скользящего контакта электродов была использована в конструкции генератора установки мод ИМ-101 При этом выполнена проверка достаточности запасаемой энергии в рабочем конденсаторе, которая обеспечивает формирование канала сквозной проводимости через механизм взрыва микронеровностей Учитывались следующие составляющие

Ек > Eo6(t) = Ев + Ер + EpK(t), ( 10)

где Ек - энергия, запасаемая в конденсаторе, Ев -энергия, затрачиваемая на нагрев контактирующих микронеровностей с последующим взрывом, Ер - энергия, затрачиваемая на нагрев локального объема электродов в месте физического контакта с обеспечением формирования мостика оплавления; EpK(t) - ленц-джоулево тепловыделение в разрядном контуре Определена возможность расчета каждой составляющей с использованием ПЭВМ и установлена емкость конденсаторов генератора, обеспечивающих выполнение процесса ЭИЛ при скользящем контакте электродов и мостиковым переносом материала анода Расхождения в значениях, полученных расчетом и в эксперименте, не превышают 12 % для данной конструкции установки

В уравнении нагрева жидкого цилиндрического мостика

индекс 1 - относится к жидкой фазе анода 2 - относится к жидкой фазе катода

Здесь

h i= р, I2 /у,С, F2,

(12)

где р - удельное электросопротивление, I - величина тока, С - удельная теплоемкость, у - удельная плотность материала, а — коэффициент температуропроводности, F = лгм2 - среднее сечение мостика

Определены условия однозначности решения уравнения (11), разработана математическая модель, установлены начальные и граничные условия мостикового массопереноса с определением температуры мостика, места его разрыва, направления переноса металла Для выполнения указанных расчетов при использовании ПЭВМ разработана программа "МОСТЭР BAS" Полученные результаты расчетов соответствуют значениям массопереноса материалов электродов, получаемых экспериментально

Для обеспечения равномерности расположения электроискровых лунок, сплошности покрытия и меньшей шероховатости выполнены, исследования по установлению взаимосвязи электрических и механических параметров механизированного процесса ЭИЛ в виде следующей зависимости частоты следования искровых разрядов

f„ = пд л d / 60 S, (13)

где пд -частота вращения детали-шпинделя станка, мин-1, d — диаметр детали, мм, S-подача на оборот шпинделя, мм

Определение величины приведенной энергии W„, суммарного привеса катода, рекомендуемой границы окончания процесса Wnr и других параметров выполнено с использованием ранее полученных зависимостей (2, 3) с определением численных значений коэффициентов регрессии При механизированном ЭИЛ коэффициент массопереноса материала повышается по сравнению с ручным легированием Испытаниями на износ определена большая эффективность применения покрытий, образованных материалами 07Х19Н11МЗГ2Ф и ВК8

В восьмой главе приведены результаты практического приложения основных положений по формированию функциональных покрытий ЭИЛ для разработки технологических процессов и их внедрения в производство

Установлены особенности новых элементов взаимосвязи "условия и параметры эксплуатации", "технология" и их влияние на постановку задачи, последовательность проведения исследований, используемые методы и достижение результатов Для конкретных условий образования функциональных покрытий ЭИЛ с изменяющимися параметрами на поверхности, по глубине поверхностного слоя и совместно на поверхности и по глубине поверхностного слоя выполнены исследования с использованием значительного количества наименований изделий различного назначения, работающих в разнообразных эксплуатационных условиях с применением известных и вновь создаваемых электродных материалов При этом указанное методологическое положение используется не только для улучшения качества, надежности изготавливаемых изделий, но и для восстановления размеров изношенных поверхностей с высокой долговечностью их последующей работы

Эффективность применения результатов исследований значительна при обработке инструментов различного назначения, в том числе режуших, изделий кузнечно-штампового назначения, деталей современных двигателей, газовых и паровых турбин и многих других Экономический эффект внедрения результатов исследований приведен в разделе реализация результатов работы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1 Научно обоснованы и экспериментально подтверждены основные положения об эффективности использования минеральных концентратов, содержащих дорогостоящие и остродефицитные легирующие элементы (W, Zr, В и др ), для создания электродных материалов, упрочняющих и защитных покрытий методом ЭИЛ

- установлено, что для формирования покрытий на стальной основе при использовании в качестве анодных материалов шеелитового,

датолитового и бадделеитового минеральных концентратов наибольшие толщину покрытий, их микротвердость и шероховатость обеспечивает шеелитовый концентрат, в составе покрытий вольфрам находится в растворенном состоянии в железе (а - Ре), в виде соединений с железом, углеродом и кислородом (Ре\У, Ре2\У, WC и АУОз),

- установлена взаимосвязь между составляющими системы "условия эксплуатации - состав - структура - технология - свойства"

2 Разработана технология синтеза электродных материалов из шеелитового концентрата и ильменита ДВ региона методом алюминотермии с одновременным легированием N1, Сг, Мо, Со, Zr, Т1, Ре и последующим их применением при ЭИЛ для создания покрытий функционального назначения,

получены следующие электродные материалы АУ-Ре, \V-Ni, \V-Co, \V-Cr, \V-Mo-Co, \V-Ni-Mo, \V-Ni-Zr, \V-Cr-Mo, \V-Cr-Co, \V-Ni-Cr, \V-Ni-Со, \V-Fe-Ti

- при использовании новых электродных материалов вышеуказанных составов для формирования покрытий существенно повышается средний коэффициент их массопереноса К при ЭИЛ с величиной 0,56 для сплава ВК8 до значений 0,69- 0,76 для материалов W-Zr, \У-Ре-Т1, W-Nl-Cr, W-Сг-Мо, \V-Mo-Co, W-Fe, W-Nl-Zr, W-Cr, W-Nl-Mo, W-Nl-Co и до 0,79 -0,81 для материалов >№-Сг-Со, W-Co, W-Nl, толщина образуемых покрытий возрастает с 50 до 140 мкм,

- в процессе эксплуатации повышается износостойкость покрытий в среднем в 2,4 раза и жаростойкость покрытий до 3 раз при уменьшении себестоимости формирования 1 см2 покрытия из новых электродных материалов до 5 раз по сравнению с электродами из сплава ВК8

3 Установлена и научно обоснована общая закономерность эрозии электродных материалов при ЭИЛ, позволяющая получить математическое описание изменения доли жидкой фазы в продуктах эрозии от величины выделившейся приведенной энергии установить корреляционную связь между параметром А[ процентного содержания жидкой фазы и средними коэффициентами массопереноса К, которая обеспечивает выбор материалов анода с наибольшими значениями доли жидкой фазы в продуктах эрозии и определяет необходимые энергетические параметры процесса

4. Разработана имитационная модель процесса образования ИПС, которая позволяет выявить влияние совместного действия его энергетических параметров на величину суммарного привеса £ДК'

- модель позволяет рассчитать граничные значения энергии \УПГ для окончания процесса, порога хрупкого разрушения значения наибольшей эффективности использования энергии \Упэ» расчетное время легирования 1р, необходимое для образования толщины покрытия И при заданных ^ и ти и принятом материале электрода и другие параметры,

- анализ полученных закономерностей позволяет рекомендовать в качестве критерия выбора материала легирующего электрода параметр А,

- из технологических факторов основное влияние на величину суммарного массопереноса материала анода на катод оказывают параметры приведенная энергия-до 63 %; частота импульсов разрядов-до 16,3 %, влияние взаимодействия W„ 12 4 %,

- для оценки эффективности затрачиваемой энергии и себестоимости процесса ЭИЛ предложены соответственно взаимосвязанные отношения £AKnr/Wnr и Wnr /£ДК„Г

5 Разработаны и апробированы "Методика назначения технологических режимов при ЭИЛ", включающая программу "Расчет технологических параметров процесса электроискрового легирования для образования функциональных поверхностей с использованием ПЭВМ" и программа "МОСТЭР BAS - для определения координат разрыва мостика при контактном массопереносе материала электрода" (получены свидетельства об официальной регистрации в Реестре программ для ЭВМ № 2007610392, 2007612585), с помощью которых определяются оптимальные энергетические параметры процесса для обеспечения эксплуатационных характеристик

6 Установлено, что в поверхностных слоях образуются твердые растворы металлов, оксиды, нитриды металлов анода и катода, интерметаллиды и карбиды Для разных пар электродов концентрационные кривые распределения легирующих элементов и компонентов сплавов в диффузионной области и области перемешивания в покрытиях имеют одинаковый вид

7 Выявлено влияние энергетических параметров процесса ЭИЛ на изменения микроструктуры, шероховатости, микротвердости и эксплуатационных характеристик, получаемых покрытий при использовании различных анодных материалов

- установлено, что повышение приведенной энергии Wn до 9,0 кДж/см2 способствует увеличению дисперсности блоков мозаичной структуры D, возникающих микронапряжений кристаллической решетки Ad/d, микротвердости Нм и внутренних остаточных напряжений аост, при продолжительной обработке (W„ > 9,0 кДж/см2) вследствие накопления дефектов в структуре покрытий, достижения границы хрупкого разрушения tx происходит усталостное разрушение покрытий с уменьшением микротвердости, на этом этапе можно определить предельные энергетические параметры процесса Wnx;

- экспериментально установлено, что повышение приведенной энергии Wn до 6 - 9 кДж/см2 способствует увеличению шероховатости Ra, дальнейшее продолжение ЭИЛ нецелесообразно в связи с образованием на поверхности покрытий волнистости (для подложек из стали 45), и отсутствием повышения прочности сцепления покрытий с подложкой (для стали ШХ15),

- применение метода поверхностного пластического деформирования (ППД) после формирования покрытия ЭИЛ повышает прочность сцепления покрытия с металлом основы в 1,2 - 1,5 раза,

износостойкость закаленной стали 4Х5В2ФС в условиях газоабразивного изнашивания максимальна при применении однослойных и многослойных покрытий с окончательным защитным слоем из Сг при значениях приведенных энергий \УП = повышается в 1,2 - 1,5 раза, покрытия со структурой мартенсит + карбид обладают большей износостойкостью, чем покрытия с такой же твердостью, но не имеющие избыточных карбидов, хром является эффективным электродным материалом, завершающим формирование ИПС при ЭИЛ и имеющим наибольшую стойкость к газоабразивному изнашиванию, включение операции низкотемпературного отпуска в технологический процесс упрочнения поверхностей легированной стали 4Х5В2ФС совместно с ЭИЛ повышает износостойкость до 30 %

8 Разработана технология формирования многослойных покрытий методом ЭИЛ с учетом специфики используемых электродных материалов для различных функциональных назначений, при этом жаростойкость покрытия можно повышать до 3 раз, износостойкость без смазки - до 2,6 раза и со смазкой - до 2,0 раз, для формирования первого слоя многослойных покрытий с высокой жаро- и износостойкостью необходимо использование электродов из сложнолегированных сплавов с содержанием хрома не менее 17 мае %, никеля — не менее 11 мае %.

9 Для улучшения функциональных характеристик изделий из сталей с композиционными многослойными покрытиями рекомендован метод ППД

- толщина покрытия уменьшается на 2-8 мкм, шероховатость не превышает Ка = 1,2-2,25 мкм, величина относительной опорной длины профиля и радиусов кривизны при вершинах микронеровностей увеличивается до 12о = 32 ± 5 %, г„ = 100-120 мкм, что свидетельствует о повышении несущей способности поверхностей и уменьшении вероятности их "схватывания",

- микротвердость увеличивается в среднем для покрытия последнего слоя из \V-Ni, W-Cr, Сг до 24 % (из твердых сплавов - на 11 %),

- сплошность покрытия после обкатывания составляет до 98 %

10 Разработана технология получения толстослойных жаро- и износостойких покрытий (толщиной более 1,0 мм) при следующих технологических режимах процесса ЭИЛ плотность тока не менее 1 = 7 А/мм2, частота следования импульсов > 500 Гц для электродов из материалов 11Х15Н25М6АГ2 и 07Х19Н11МЗГ2Ф

11 Разработана и научно обоснована технология получения несплошных покрытий определенной микрогеометрии из тугоплавких эрозионностойких электродных материалов (ВК6М и Т5К10) для повышения их триботехнических характеристик

- значительно сокращается продолжительность приработки с 4,0-4,1 км для сплошного покрытия до 0,7-1,7 км для покрытия несплошного,

- уменьшаются коэффициент трения с 0,72-0,78 до 0,34-0,45 и температура в зоне трения с 165-170 °С до 125-138 °С;

- повышается продолжительность нормального изнашивания с 14,816,0 км до 30,0-40,8 км, уменьшается интенсивность изнашивания с (6,28,6) Ю'10 до (2,0-3,6) Ю'10, повышается износостойкость покрытия в 2,02,5 раза

12 Разработана модель формирования ИПС при ЭИЛ с контактным скользящим взаимодействием электродов и использованием механизированной установки модели ИМ-101, в которой происходит последовательное протекание процессов образования канала сквозной проводимости искровых разрядов через механизм "взрыва" микронеровностей (контактирующих шероховатостей), расплавления микрообъемов, их взаимодействие с образованием "мостика," переноса металлов на катод, их перемешивания и взаимной диффузии в ИПС

- емкость рабочих конденсаторов генератора импульсов должна обеспечивать достаточное аккумулирование электрической энергии как по величине, так и по скорости ее ввода в зону контакта,

- разработаны методики расчетов необходимой емкости конденсаторов для стабильного обеспечения процесса ЭИЛ и основных характеристик "мостикового" переноса материалов при скользящем контакте электродов;

- применение генератора с повышенной частотой искровых разрядов позволяет формировать покрытия равномерной и большей толщины, повысить их сплошность,

- установлена взаимосвязь между электрическими и механическими параметрами процесса ЭИЛ при скользящем контакте электродов,

- с повышением частоты следования искровых разрядов fH и уменьшением продольной подачи S значения суммарного привеса катода £ДК и энергии искровых разрядов Wnx, соответствующие порогу хрупкого разрушения ИПС, увеличиваются, рекомендуется выполнять ЭИЛ при значениях приведенной энергии искровых разрядов, не превышающих значение Wnx (до экстремальной точки),

- при механизированном ЭИЛ применение, например, электродного материала 07Х19Н11МЗГ2Ф обеспечивает формирование покрытий по толщине, превышающей в 2,7-3,2 раза толщину, получаемую при применении материалов электродов из ВК8 и Си

13 Спроектированы, изготовлены, испытаны в лаборатории института и переданы по договорам на промышленные предприятия Дальневосточного региона установки ЭИЛ для обработки деталей при ручном управлении мод ИМ-01 (N = 0,25 кВт) - 3 шт , мод ИМ-05 (N = 0,3 кВт) - 10 шт, при ручном управлении и в механизированном варианте мод ИМ - 101 (N = 1,5 кВт) - 2 шт

14 Организованы участки ЭИЛ для упрочнения поверхностей и восстановления размеров изделий с приборным, материальным, технологическим, метрологическим обеспечением на следующих предприятиях Хабаровском заводе строительных алюминиевых

конструкций, в дорожных электротехнических мастерских станции Вяземская Дальневосточной железной дороги, малом предприятии "Квант" (г Оха Сахалинской области)

15 Наряду с этим получен ряд результатов, имеющих практическое значение материалы диссертационной работы используются в учебном процессе Тихоокеанского государственного университета по дисциплинам "Основы теории надежности и диагностики", "Основы работоспособности технических систем", "Технология и организация восстановления деталей и сборочных единиц", "Технология ремонта лесозаготовительных машин", "Современные методы ремонта"

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах

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

2 Мулин Ю И Определение площади контакта цилиндрических поверхностей деталей прецизионных пар / Ю И Мулин // Известия ВУЗов, Приборостроение - 1972 - Т XV - № 1 - С 138-140

3 А с 704772 СССР, М Кл.2 В24 В39 Инструмент для чистовой и упрочняющей обработки поверхностей деталей / Ю И Мулин -№ 2471330 , заявл 28 03 77 , опубл 25 12 79, Бюл № 47 - 5 с

4 А с. 831582 СССР, М Кл 3 В24 В Инструмент для выглаживания / Ю И Мулин - № 2718716/25 , заявл 25 12 78 , опубл 23 05 81, Бюл № 19 -4с

5 А с. 1298053 СССР, В24 В39/02 Устройство для упрочняющей обработки / Ю И Мулин, А П Улашкин - № 4004155/31-27 , заявл 25.11 85 , опубл 23 03 87, Бюл № 11 - 3 с

6 А с 1658058 СССР, вОШ 27/02 Способ контроля упрочнения стальных поверхностей и устройство для его осуществления / Ю И Мулин, Ю Е Студеникин, Н К Бергер - № 4387536/25 , заявл. 02.03 88, опубл 23 06 91, Бюл № 23 - 6 с

7 А с 1815043 СССР, В23Н 9/00 Устройство для электроэрозионного легирования деталей типа тел вращения / В П Кучеренко, Ю И Мулин, А Д Верхотуров -№ 4944029/08 , заявл 10 06 91 , опубл 15 05 93, Бюл № 18.-4 с

8 А с 1823308 СССР, В23Н 9/00 Способ электроэрозионного нанесения покрытий /АД Верхотуров, Ю И Мулин, В П Кучеренко -№ 4892068/08 , заявл 19 12 90, для служебного пользования

9 Пат 2007274 Российская Федерация, В22Р 3/12, В23Н 3/06 Электродный материал для электроискрового легирования и способ его получения /АД Верхотуров, В Л Бутуханов, С В. Николенко, Ю И Мулин - № 4948592/02 , заявл 24 06 91 , опубл 15 02 94, Бюл № 3 - 3 с

10 Верхотуров АД Получение электродов для ЭИЛ из шеелитового концентрата при применении метода металлотермии /АД Верхотуров, Ю И Мулин, В В Гостищев // Электронная обработка материалов - 1994

- № 5 -С 70-73

11 Mulin Yu I Improving reliability and quality of machines, instruments in succession use by methods of the electroerosion treatment and of regulanzation of microgeometry of surfaces of the parts / Yu I Mulin // Advanced materials and processing Proceedings of the Second Pacific Rim International Conference Kyongju, Korea - 1995 -P 643-645

12 Пат. 2043862 Российская Федерация, B22F 3/00, C22B 5/04 Способ получения электродов из вольфрамсодержащего минерального сырья и устройство для его осуществления / Мулин Ю И , Верхотуров А Д , Гостищев В В -№ 93057819/08, заявл 29 12 93 , опубл 20 09 95, Бюл № 26 - 5 с

13 Пат 2060118 Российская Федерация, 6 В23Н 1/02 Устройство для электроискровой обработки / Верхотуров А Д , Мулин Ю И , Малых С Г , Малых И Г -№ 93010632/08 , заявл 01 03 93 , опубл 20 05 96, Бюл № 14 -3 с

14 Пат 2064380 Российская Федерация, 6 В23Н 9/00 Способ восстановления плунжерной пары / Мулин Ю И, Хромов В Н. - № 93028608/08 , заявл 19 05 93 , опубл 27 07 96, Бюл № 21 - 3 с

15 Пат 2068755 Российская Федерация, 6 В23Г21/04 Долбяк для нарезания зубьев зубчатых колес / Мулин Ю И , Верхотуров А Д -

№ 9302476/08 , заявл 22 06 93, опубл 10 11 96, Бюл № 31 - 3 с

16 Mulin Yu I Modification of work surfaces of stamps by electrospark alloying / Yu I Mulin // Advanced Materials and Processes Fourth ChinaRussion Symposium Beijing, China - 1997 -P 185

17 Верхотуров А Д Влияние состава электродных материалов из вольфрамсодержащего минерального сырья на износо- и жаростойкость покрытий, образуемых методом электроискрового легирования /АД Верхотуров, Ю И Мулин // Электронная обработка материалов - 1997 -№5-6-С 14-16

18 Мулин Ю И Метод регрессионного анализа для исследования процесса алюмотермии при получении электродных материалов / Ю И Мулин, Л А Климова // Заводская лаборатория Диагностика материалов

- 1998 - № 7 -С 60-63

19 Верхотуров А Д. Защитные покрытия, образуемые при электроискровом легировании новыми электродными материалами на основе вольфрама, полученного непосредственно из минерального сырья / А Д Верхотуров, Ю И Мулин, Д В Ярков // Перспективные материалы -1999.- №1,- С 70-79

20 Verkhoturov ADA Protective Coating Formed by Electric - Spark Alloying with New Tungsten - Based Electrode Materials Produced /AD

Verkhoturov, Y I Mulin, D V Yarkov // J of Advanced Materials -1999 -Volume 5 (1) - P 75-84

21 Mulin Y I Extending service life of stamps by hardening their surfaces with concentrated flows of energy / Y I Mulin // Advanced materials and processes Abstracts of the V-th Russian-Chinese International Symposium-Baikalsk 1999-P 234-235

22 Мулин Ю И Феноменологическое описание закономерностей формирования поверхностного слоя при электроискровом легировании / Ю И Мулин, JI А Климова, Д В Ярков // Физика и химия обработки материалов -2000 - № 3 - С 50-56

23 Пат 2162488 Российская Федерация, 7 С23 С26/00, С22 С23/44 Способ восстановления деталей / Мулин Ю И , Вишневский А Н , Лысич А Н, Христюк В Д, Ярков Д В - № 98115182/02 , заявл 05 08 98 , опубл 27 01 01, Бюл №3 -Зс

24 Мулин Ю И К вопросу обработки результатов, полученных для оценки жаростойкости вольфрамсодержащих покрытий / Ю И Мулин, Л П Метлицкая, Л А Климова, Н М Потапова // Заводская лаборатория Диагностика материалов - 2002 - № 3 (Том 68) - С 59-62

25 Mulin Y I Technological Solution of Forming Coatings with Required Depth During Electrospark Alloing / Y I Mulin, L A Klimova, D A Dmitriev // Russian Technical News Letter, Rotobo -2001 -№3 -C 30-31

26 Верхотуров А Д Исследование поверхностного слоя после электроискрового легирования новыми электродными материалами, полученными из минерального сырья /АД Верхотуров, Ю И Мулин // Перспективные материалы - 2002 - № 4 - С. 84-89

27 Пат 2098232 Российская Федерация, В22 F3/23, С22 С1/05 Способ получения композиционного материала из вольфрамсодержащего минерального сырья / Верхотуров А Д, Мулин Ю И , Гостищев В В -№ 95118518/02 , заявл 25 10 95 , опубл 10 12 97, Бюл № 34 - 5 с

28 Верхотуров А. Д Восстановление и упрочнение матриц для прессования алюминиевых профилей методом электроискрового легирования /АД Верхотуров, Ю И Мулин, А Н Вишневский // Физика и химия обработки материалов. - 2002 - № 4 - С 82-89

29 Мулин Ю И Определение технологических параметров процесса электроискрового легирования для образования заданной толщины покрытия / Ю И Мулин, Л А Климова, Д А Дмитриев, В Д Власенко // Электронная обработка материалов -2002 -№3 -С 19-23

30 Верхотуров А Д Повышение износостойкости покрытий образованием специальной микрогеометрии при электроискровом легировании /А Д Верхотуров, Ю И Мулин, В Д Власенко // Физика и химия обработки материалов - 2003 - № 2 - С 72-79

31. Верхотуров А. Д Упрочнение поверхностей электроискровым легированием порошковыми материалами из минерального сырья /АД

Верхотуров, Ю И Мулин, JI А Климова // Электронная обработка материалов -2003 -№2 -С 30-33

32 Mulin Y Characteristics of Coat Formation by the Method of Electro - Spark Alloying of Titanium Alloy ВТ 3 - 1 / Y Mulin, L Metlitskaya, A Verkhoturov // JIXIE GONGCHENGSHI MECHANICAL ENGINEER - 2003 - № 2 - P 6-8 (статья опубликована на китайском языке)

33 Верхотуров А Д Влияние режимов электроискрового легирования и электродных материалов на структуру и износостойкость покрытий / А. Д Верхотуров, Ю И Мулин, Е С. Астапова, В А Агапятов, М И Щетинин, А В Козырь // Электронная обработка материалов - 2004 - № 3 - С 17-21

34 Мулин Ю И Особенности образования износостойких покрытий при механизированном процессе электроискрового легирования / Ю И Мулин, Д В Ярков // Электронная обработка материалов - 2004 — № 5 -С 7-13

35 Пат 2243063 Российская Федерация, 7 В22 Е 9/18 Способ получения металлического порошкового вольфрама / Мулин Ю И, Гостищев В В -

№ 2003118603/02 , заявл 20 06 03 , опубл 27 12 04, Бюл №36 - 4 с

36 Мулин Ю И Формирование износостойких покрытий со специальной микрогеометрией при электроискровом легировании / Ю И Мулин, А. Д Верхотуров, В Д Власенко // Электронная обработка материалов -2004. -№ 6 - С 11-18

37 Пат 2245767 Российская Федерация, 7 В23 Н1/02 Устройство для электроискрового легирования / Мулин Ю И - № 20031319/02 , заявл

24 10 03 , опубл 10 02 05, Бюл № 4 - 6 с

38 Мулин Ю И Исследование износостойких несплошных покрытий, образованных электроискровым легированием / Ю И. Мулин, А Д Верхотуров, JI А Климова, В Д Власенко // Трение и износ -2004 - Т. 25 -№ 6 - С 650-655

39 Пат 2264895 Российская Федерация, В 23 Н 9/00, С 23 С 26/00 Способ упрочнения электроискровым легированием инструментов для нарезания резьбы / Мулин Ю И, Чвиров В В - № 2004104069/02 , заявл 11 02 04 , опубл 27 11 05, Бюл № 33 - 7 с

40 Мулин Ю И Электроискровое легирование поверхностей титановых сплавов / Ю И Мулин, А Д Верхотуров, В Д Власенко // Перспективные материалы - 2006 - № I - С 79-85

41 Пат 2279337 Российская Федерация, В 23 Н 9/00 Способ электроискрового упрочнения поверхностей стальных деталей / Мулин Ю И - № 2004119454/02 , заявл 25 06 04 , опубл 10 07.06, Бюл № 19 -6с

42 Мулин Ю И Особенности формирования структуры и свойств покрытий, нанесенных методом электроискрового легирования на сталь / Ю И Мулин // Физика и химия обработки материалов - 2006. - № 4 -С 60-66

43 Мулин Ю И Повышение износо- и жаростойкости поверхностей титановых сплавов / Ю И Мулин // Вестник машиностроения — 2006 -№ 8 - С 63-68

44 Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ Программа расчета технологических параметров процесса электроискрового легирования для образования функциональных поверхностей / Мулин Ю И, Власенко В Д - № 2007610392 , зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 23 01 2007

45 Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ "МОСТЭР ВА8"-программа определения координат разрыва мостика при контактном массопереносе материала электрода / Мулин Ю И , Власенко В Д - № 2007612585, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 19 06 2007

Мулин Юрий Иванович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ФОРМИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ

МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ

С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ

КОНЦЕНТРАТОВ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано в печать 17 09 07 Формат 60x84 Бумага писчая Гарнитура «Тайме» Печать цифровая Уел печ л 2,3 Тираж 100 экз Заказ 199

Отдел оперативной полиграфии издательства Тихоокеанского государственного университета 680035, Хабаровск, ул Тихоокеанская, 136

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРОБЛЕМА ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУР И

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ ПРИ ЭЛЕКТРОИСКРОВОМ ЛЕГИРОВАНИИ И ПУТИ ЕЁ РЕШЕНИЯ

1.1. Сущность процесса электроискрового легирования

1.2. Образование покрытий ЗИЛ порошковыми материалами

1.3. Основные модели процессов ЗИЛ при использовании компактных электродов

1.3.1. Электродинамическая теория процесса ЭИЛ Б.Р. Лазаренко и

Н.И. Лазаренко

1.3.2. Электротермическая теория эрозии материалов при ЭИЛ Б.Н.Золотых

1.3.3. Обобщённая модель процесса ЭИЛ А.Д. Верхотурова

1.3.4. Электротермическая модель формирования покрытий с инициированием контактом искрового разряда С.А. Пячина

1.4. Эрозия материалов электродов при ЭИЛ

1.5. Образование изменённого поверхностного слоя при ЭИЛ

1.6. Образование структур в поверхностном слое при ЭИЛ

1.6.1. Особенности формирования структур однослойных покрытий

1.6.2. Особенности формирования структур многослойных покрытий

1.6.3. Особенности формирования структур "толстослойных" покрытий

1.7. Электродные материалы, используемые для ЭИЛ

1.8. Оборудование для ЭИЛ

1.9. Постановка задачи исследования

Глава 2. МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ,

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

2.1. Особенности новых методологических положений, используемых при исследованиях

2.2. Основные методики исследований и используемые приборы

2.2.1. Исследование гранулометрического состава продуктов эрозии

2.2.2. Исследование закономерности массопереноса и образования

ИПС (основные используемые параметры)

2.2.3. Определение прочности сцепления электроискровых покрытий с основным металлом методом сдвига (среза)

2.2.4. Определение сплошности электроискровых покрытий

2.2.5. Пористость изменённого поверхностного слоя

2.2.6. Исследование макроструктуры изменённого поверхностного слоя, шероховатости поверхности покрытий

2.2.7. Исследование микроструктуры ИПС и микротвердости

2.2.8. Исследования фазового и химического составов кристаллической структуры поверхностного слоя

2.2.9. Исследование покрытий на жаростойкость

2.2.10. Исследования остаточных напряжений в покрытии

2.2.11. Методика исследования износостойкости

2.2.12. Испытание покрытий на газоабразивное изнашивание

2.3. Характеристика материалов используемых образцов и электродов

2.4. Используемое оборудование при исследовании процессов электроискрового легирования

2.4.1. Генератор искровых разрядов для установки ЭИЛ мод. ИМ

2.4.2. Генератор искровых разрядов для установки ЭИЛ мод. ИМ

2.4.3. Генератор искровых разрядов для установки ЭИЛ мод. ИМ

2.4.4. Результаты лабораторного испытания генератора

2.4.5. Методика определения вольтамперных характеристик искровых разрядов и энергетических параметров процесса ЭИЛ

2.5. Методики обкатывания и выглаживания поверхностей покрытий

2.6. Выводы

Глава 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОЙ

ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ С ОБРАЗОВАНИЕМ ПОКРЫТИЙ И СИНТЕЗ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЭИЛ

3.1. Исследование влияния энергетических и технологических параметров на функциональные свойства покрытий, полученных из минеральных концентратов Дальнего Востока

3.1.1. Энергетические и технологические параметры ЭИЛ, их влияние на функциональные свойства покрытий

3.1.2. Оптимизация энергетических и технологических параметров ЭИЛ для образования покрытий функционального назначения с применением минеральных концентратов

3.1.3. Анализ результатов исследования

3.2. Основные принципы формирования покрытий материалами, полученными при металлотермической переработке шеелитового концентрата и ильменита

3.2.1. Разработка технологии синтеза электродных материалов из шеелитового концентрата методом алюминотермии

3.2.2. Расчет оптимального состава шихты для получения новых электродных материалов методом алюминотермии

3.2.3. Элементно-фазовый и структурный анализы

3.2.4. Разработка технологии получения металлического порошкового вольфрама из шеелитового концентрата в расплавах солей щелочных металлов методом алюминотермии

3.3. Исследование влияния режимов обработки ЭИЛ на величину массопереноса электродных материалов, качество и свойства получаемых покрытий на сталях

3.4. Исследования эксплуатационных характеристик образуемых покрытий.

3.5. Выводы

Глава 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ЭРОЗИИ МАТЕРИАЛОВ ЭЛЕКТРОДОВ И ФОРМИРОВАНИЯ ИЗМЕНЕННОГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ НА КАТОДЕ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРОЦЕССА ЭИЛ

КОМПАКТНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

4.1. Исследование процесса эрозии материалов электродов в зависимости от их состава, структуры, основных режимов легирования

4.2. Анализ и обобщение экспериментальных данных по эрозии материалов

4.3. Обоснование выбора вида математической зависимости суммарного привеса катода от управляющих параметров

4.4. Анализ модели суммарного массопереноса материала анода на катод от управляющих параметров процесса ЭИЛ

4.5. Определение технологических параметров процесса ЭИЛ при образовании покрытий с заданной толщиной легированного слоя

4.6. Выводы

Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА ЭИЛ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА, СТРУКТУРУ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КАЧЕСТВА ПОКРЫТИЙ

5.1. Постановка задачи исследования

5.2. Исследование влияния энергетических параметров процесса ЭИЛ на структурообразование и триботехнические характеристики ИПС

5.3. Влияние комплексного технологического параметра, его составляющих, микротвердости электродов на параметры текстуры формируемых поверхностей

5.3.1. Используемые материалы и оборудование

5.3.2. Определение шероховатости и волнистости поверхностей покрытий при ЭИЛ

5.3.3. Математическая модель изменения шероховатости в процессе ЭИЛ

5.3.4. Анализ результатов исследований

5.4. .Исследование прочности сцепления покрытий с основой в зависимости от энергетических параметров процесса ЭИЛ

5.5. Оценка жаростойкости покрытий, образованных новыми электродными материалами

5.6. Исследование покрытий ЭИЛ на газоабразивный износ

5.7. Выводы

Глава 6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ

КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЯХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТАЛЕЙ 244 6.1. Структурная схема (модель) процесса формирования многослойных композиционных покрытий

6.2. Исследование массопереноса материала анода на катод, макро-, микроструктуры, фазового состава многослойных композиционных покрытий

6.3. Исследование влияния пластического деформирования на функциональные характеристики композиционных покрытий

6.4. Основные требования к обеспечению функциональных свойств поверхностей формированием композиционных многослойных покрытий

6.5. Исследование и разработка технологии получения толстослойных покрытий

6.6. Исследование и разработка технологии получения несплошных покрытий определенной микрогеометрии методом

ЭИЛ для повышения их износостойкости

6.6.1. Модель напряженно-деформированного поверхностного слоя, создаваемого ЭИЛ

6.6.2. Расчет напряженного состояния на границе системы "покрытие -основа"

6.6.3. Экспериментальные результаты

6.6.4. Проектирование поверхности трения образца

6.7. Влияния микрогеометрических параметров покрытий на их триботехнические характеристики

6.8. Требования к электродным материалам при формировании одно - и многослойных покрытий

6.9. Классификация поверхностей с изменяющимся качеством

6.10. Выводы

Глава 7. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА И КИНЕТИКИ

ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУР ПОКРЫТИЙ ПРИ

ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ПРОЦЕССА

ЭИЛ СО СКОЛЬЗЯЩИМ КОНТАКТОМ ЭЛЕКТРОДОВ

7.1. Особенности применения безвибрационного электрододержателя со скользящим контактом электродов

7.2. Модель формирования покрытий при механизированном процессе ЭИЛ со скользящим контактом электродов

7.2.1. Энергетическое обеспечение образования канала сквозной проводимости искровых разрядов со скользящим контактом электродов

7.2.2. Образование и разрыв мостиков сплавления материалов электродов

7.3. Определение взаимосвязи электрических и механических параметров процесса ЭИЛ

7.4. Исследование массопереноса в зависимости от энергетических параметров механизированного процесса ЭИЛ

7.5. Исследование влияния технологических параметров механизированного процесса ЭИЛ на образование износостойких покрытий

7.6. Выводы

Глава 8. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ ЗИЛ В ПРОИЗВОДСТВО

8.1. Основные методологические положения на разработку технологий получения функциональных покрытий ЗИЛ

8.2. Разработка технологий получения упрочняющих покрытий ЗИЛ для повышения долговечности и режима резания зубообрабатывающих и резьбонарезных инструментов из инструментальных сталей (ОАО «Энергомаш», г. Хабаровск)

8.2.1. Объекты исследования, условия и параметры эксплуатации

8.2.2. Подбор электродных материалов для образования покрытий ЗИЛ

8.2.3. Разработка технологий получения упрочняющих покрытий ЗИЛ

8.3. Разработка технологии восстановления и упрочнения рабочих поверхностей матриц из стали 4Х5В2ФС для прессования алюминиевых панелей (ОАО «Хабаровский завод строительных алюминиевых конструкций», г. Хабаровск)

8.3.1. Объекты исследования, условия и параметры эксплуатации

8.3.2. Подбор электродных материалов для формирования легированного покрытия ЗИЛ на поверхности матрицы из стали 4Х5В2ФС

8.3.3. Маршрут процесса восстановления и упрочнения рабочих поверхностей матриц для прессования алюминиевых панелей, промышленное использование результатов исследований

8.4. Разработка технологии восстановления и упрочнения рабочих поверхностей вырубных штампов и шпинделей металлорежущих станков (АОО «Дальэнергомаш», г. Хабаровск, ОАО «Хабаровский станкостроительный завод»)

8.4.1. Объекты исследования, условия и параметры эксплуатации

8.4.2 .Требования к образуемым покрытиям ЗИЛ. Подбор электродных материалов для исследования

8.4.3. Маршрут процесса восстановления и упрочнения рабочих поверхностей вырубного штампа и шпинделя станка. Результаты промышленных испытаний

8.5. Научно-техническая помощь предприятиям Дальневосточного региона для реализации результатов работы

Обеспечение конкурентоспособности, надежности, долговечности работы изделий в условиях открытой рыночной экономики, является одной из важнейших проблем современного материаловедения и машиностроительного комплекса. Непрерывное усложнение конструкций, повышение производительности, мощности, ужесточение режимов работы машин, станков, инструментов при одновременном уменьшении их габаритов, металлоемкости и себестоимости увеличивает значение этой проблемы, которая может решаться в разрабатываемых изделиях по двум основным направлениям: разработкой новых материалов, имеющих более высокий уровень физико-химических и эксплуатационных свойств; образованием и использованием защитных и упрочняющих покрытий с разработкой экономичных, ресурсосберегающих технологий их получения. Во многих случаях целесообразным является второе направление [1].

Доминирующей тенденцией современного материаловедения в настоящее время является применение методов высокоэнергетического воз

8 13 2 действия на поверхности с плотностью мощности 10 - 10 Вт/м , а так же эффективном их сочетании с объемным упрочнением [2].

Актуальность этой проблемы сохраняется применительно к методу электроискрового легирования (ЭИЛ), впервые предложенного выдающимися учеными Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко, которые создали научную школу отрасли "электроискровая обработка", разработали модельные представления о механизме образования покрытий и сделали обобщения о сущности явлений, возникающих при обработке металлов электрической искрой [3]. ЭИЛ является одним из прогрессивных, динамически развивающихся направлений материаловедения, имеющее следующие достоинства: высокая прочность сцепления покрытия с основой, незначительный нагрев детали и отсутствие деформаций при обработке, экологичность, низкая энергоемкость процесса, несложность осуществления технологических операций, возможность в широких пределах изменять многие свойства металлических поверхностей и восстанавливать их работоспособность. В зарубежных высокоразвитых странах - США, Германии, Японии - широко используют данный метод.

Масштабность использования метода ЗИЛ в значительной мере зависит от наличия легирующих электродов. Но недостаточная их номенклатура и высокая стоимость материалов ограничивают его экономически выгодное применение [4]. В качестве материалов легирующего электрода используют преимущественно твердые сплавы, которые не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляемым к электродным материалам. Не исследованы возможности использования электродных материалов, в том числе полученных из минерального сырья, имеющих низкую себестоимость и обеспечивающих формирование качественных покрытий. Применение легирующих элементов, содержащихся в виде оксидов в многокомпонентных концентратах минерального сырья без глубокой технологической переработки для получения эффективных электродных материалов и покрытий из них является одним из развивающихся разделов нового направления - минералогического материаловедения.

Значительный вклад в развитие научного направления обработки металлов электрической искрой внесли российские и зарубежные ученые Б. Р. Лазаренко, Н. И. Лазаренко, Г. В. Самсонов, А. Г. Бойцов, Ф. X. Бурумку-лов, А. Д. Верхотуров, А. Е. Гитлевич, Б. Н. Золотых, Г. П. Иванов, В. А. Ким, Л. С. Палатник, И. А. Подчерняева, Иноуэ Киеси и другие. Основой для развития нового направления - минералогического материаловедения являлись работы Н. П. Лякишева, В. А. Резниченко, В. А. Цветкова, Г. П. Швейкина, Э. Г. Бабенко и др.

Для объяснения происходящих при этом процессов привлекаются знания из областей науки: физики, химии, механики и других. Однако решение материаловедческих задач в этой области отстает от общего уровня возможностей метода ЭИЛ. Необходимо отметить, что полная физическая, математическая модель ЭИЛ, позволяющая управлять и контролировать процессы, пока не создана. Имеются следующие недостатки.

Используемое при исследованиях в материаловедении положение о влиянии состава и структуры покрытий на их свойства не в полной мере отражало реальные зависимости, так как не учитывалось влияние многих технологических составляющих [5]. Это сдерживает развитие научных положений при разработке новых материалов, покрытий и определяет необходимость использования новой методологической основы.

Решение материаловедческих задач для ЭИЛ пока не позволяло создать единую физическую или математическую модель процесса. Этим объясняется отсутствие критериев управления процессом и количественными связями, методик определения режимов для образования необходимой толщины поверхностного слоя (ПС), величина которой ограничена.

Недостаточно исследованы механизм и причины разрушения в процессе обработки образованного на катоде измененного поверхностного слоя (ИПС) при достижении определённой его величины. Это определяет ограничения по формированию его толщины до 200 мкм) и производительности процесса. Увеличение шероховатости при ЭИЛ требует дополнительной отделочной обработки.

В настоящей работе, с учетом влияния технологических факторов, указанные проблемы решаются теоретическими и экспериментальными исследованиями: использованием концентратов минерального сырья для формирования покрытий; разработкой научных основ получения и применения эффективных электродных материалов из минерального сырья; использованием сварочных и порошковых электродов для ЭИЛ; созданием модели формирования ИПС и методики назначения технологических режимов; изучением особенностей образования структур многослойных, толстослойных и несплошных покрытий для обеспечения необходимых функциональных и и несплошных покрытий для обеспечения функциональных свойств рабочих поверхностей. Разработаны новые конструкции установок ЭИЛ, в том числе и механизированные.

Отсутствие обобщающей информации (например, современного банка данных по ЭИЛ), расчетных методов определения режимов процессов для достижения заданной толщины покрытия, недостаточная воспроизводимость и стабильность результатов процессов, выполняемых на разных установках, увеличение шероховатости при образовании покрытий не способствует расширению использования уникальных процессов в промышленности.

Актуальность темы диссертационной работы.

Тематика выполненных в работе исследований соответствует Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации (по Приложению 4, разделу "Энергосберегающие технологии") и Перечню критических технологий Российской Федерации (по Приложению 5, разделу 47 "Технологические совмещаемые модули металлургических минипроизводств"), утверждённым Президентом Российской Федерации В. В. Путиным 30 марта 2002 г. № Пр - 577 и № Пр - 578.

Актуальность работы, которая выполнялась в рамках фундаментальных исследований в Институте материаловедения ХНЦ ДВО РАН (1990— 1997 гг.) по заданию ГКНТП "Разработка новых технологий нанесения защитных и упрочняющих покрытий, восстановления деталей машин и механизмов на основе комплексного использования минерального сырья Дальневосточного региона" программы 06.01.05 "Технологии, машины и производство будущегощего", по темам № 01.9.10.017835 "Разработка новых электродных материалов и технологий поверхностного электроискрового легирования с использованием сырья Дальневосточного региона" и № 01.9.60.001426 "Разработка научных основ и высоких технологий создания покрытий методом электроискрового легирования" (1997-2005 гг.), определяется важной народно-хозяйственной задачей создания прогрессивных, экологически чистых, энергосберегающих и безотходных технологий, в том числе с использованием легирующих материалов, полученных из минерального сырья.

Основными этапами представленной работы являются исследования непосредственного использования природнолегированного минерального сырья и полученных материалов нового класса после первичной переработки шеелитового концентрата в качестве легирующих электродных материалов при выполнении процесса; разработка, изготовление небольшими партиями и производственные испытания новых установок ЭИЛ с ручным управлением и в механизированном варианте с высокочастотным генератором искровых разрядов; установление новых закономерностей изменения масс электродов и свойств образуемых покрытий от состава, структуры материалов, технологических параметров процесса с разработкой методики определения расчётным путём толщины образуемого покрытия; классифицированы структуры покрытий в зависимости от особенностей процесса и требуемых эксплуатационных характеристик; разработаны модельные представления процесса со скользящим контактом электродов; разработаны, исследованы и внедрены ряд оригинальных технологий восстановления и упрочнения поверхностей деталей, имеющих интенсивный износ, что представляет большой научно-практический интерес, является актуальной проблемой для материаловедения и машиностроения.

Цель работы. Разработка технологических и методологических основ формирования функциональных покрытий, полученных при применении ЭИЛ и электродных материалов, в том числе из минерального сырья, на основе установления взаимосвязи "условия эксплуатации - состав - структура - технология - свойства" для повышения надежности, ресурса работы машин, инструментов и других изделий, а также их реновации.

Для достижения поставленной цели решены соответствующие задачи исследования (смотри раздел 1.9).

Методология и методы исследования.

Теоретические и экспериментальные исследования базируются на новых методологических положениях материаловедения установления взаимосвязи "условия эксплуатации - состав - структура - технология - свойства"; физических закономерностях, происходящих при импульсном воздействии электрических разрядов, возникающих между двумя электродами в газовой среде; зависимостях изменения масс электродов, взаимной диффузии их материалов и фазообразования в покрытиях. При этом используется теория планирования экспериментов, корреляционный и множественный регрессионный анализ и вычислительная техника.

При выполнении работы применяются современные методы исследования образуемых покрытий (материалов), в том числе комплекс оборудования для неразрушающего фазово-элементного анализа, а также показателей, характеризующих эксплуатационные свойства.

Достоверность теоретических и экспериментальных исследований обеспечивается положенными в основу теоретическими предпосылками, широкой апробацией результатов исследований среди научной общественности, а также результатами опытно- промышленной проверки и внедрения в производство.

Научная новизна работы

1. Впервые разработана, научно обоснована и апробирована новая технология синтеза комплексно-легированных упрочняющих покрытий методом ЭИЛ на стальных поверхностях из минеральных концентратов (шеели-тового, датолитового, бадделеитового) Дальневосточного региона, содержащих дорогостоящие, остродефицитные легирующие элементы (W, Zr, В и др.) в виде оксидных фаз с установлением взаимосвязи между составляющими системы "состав - структура - технология - свойства".

2. Впервые разработана, обоснована и апробирована новая технология синтеза электродных материалов из шеелитового концентрата и ильменита методом алюминотермии с одновременным легированием Ni, Cr, Mo, Со, Zr, Ti, Fe, что существенно улучшает технологические и функциональные свойства формируемых ЭИЛ покрытий (триботехнические характеристики, жаростойкость) при уменьшении себестоимости формирования 1 см покрытия до 5 раз по сравнению с покрытиями из сплава ВК8 и W; получено 13 наименований новых электродных материалов (патенты № 2043862, 209822232, 2243063).

3. Научно обоснована общая закономерность эрозии электродных материалов при ЭИЛ в виде модели изменения доли жидкой фазы в продуктах эрозии от величины приведенной энергии; установлена корреляционная связь между параметром, определяющим содержание жидкой фазы и средним коэффициентом массопереноса, обеспечивающая выбор эффективного синтезируемого электродного материала.

4. Разработана имитационная модель процесса образования ИПС, учитывающая влияние совместного действия его энергетических параметров (приведенной энергии Wn, частоты fH, длительности следования искровых разрядов ти) на величину суммарного привеса катода £ДК и позволяющая рассчитать толщину покрытия, оптимальную границу окончания процесса, энергетические затраты и другие показатели для применяемых электродных материалов.

5. Выявлено влияние энергетических параметров процесса ЭИЛ на микроструктуру, параметры кристаллической решетки, микротвердость, шероховатость и эксплуатационные характеристики покрытий, получаемых при применении различных анодных материалов: использование приведенной энергии Wn до значений 8,5 - 9,0 кДж/см способствует увеличению дисперсности блоков мозаичной структуры D, микронапряжений кристаллической решетки Ad/d, микротвердости Ни и внутренних остаточных напряжений аост; при дальнейшей обработке ЗИЛ вследствие накопления дефектов и достижения границы хрупкого разрушения tx происходит усталостное разрушение покрытия и уменьшение микротвердости, по значениям которой можно определять предельные энергетические параметры процесса Wnx.

6. Использование пятизвенной схемы взаимосвязи "условия эксплуатации - состав - структура - технология - свойства" позволило определить особенности формирования многослойных, толстослойных и несплошных покрытий с повышенными функциональными свойствами.

7. Разработана модель формирования ИПС при ЗИЛ с контактным скользящим взаимодействием электродов и использованием механизированной установки модели ИМ-101, в которой происходит последовательное протекание процессов образования канала сквозной проводимости искровых разрядов через механизм "взрыва" контактирующих шероховатостей, расплавления микрообъемов, их взаимодействие с образованием "мостика", его разрывом, переносом металлов на катод, их перемешивание и взаимная диффузия в ИПС.

Практическая значимость работы:

1. Получена серия опытных материалов для электродов ЗИЛ из шеели-тового концентрата Дальневосточного региона с преимущественным содержанием вольфрама 49,0 - 77,5 мае. % и наибольшим содержанием легирующих элементов (мае. %): кобальта - до 32,0; никеля - до 28,0; хрома -до 24,2; молибдена - до 20,0; титана - до 17,5; циркония - до 6,0. В большинстве случаев легирующие добавки способствуют образованию с материалом подложки на основе железа неограниченных твердых растворов, химических соединений и обеспечивают формирование качественных ИПС. Технология производства материалов определяет возможность их выпуска на предприятиях, расположенных в местах добычи шеелитового концентрата.

2. Разработаны "Методика назначения технологических режимов при электроискровом легировании", включающая программу "Расчет технологических параметров процесса ЭИЛ с использованием ПЭВМ", зарегистрированная в ВНТИЦ, инвентарный номер 50200200172 (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007610392), позволяющая в производственных условиях по энергетическим характеристикам используемых установок и составов материалов электродов определять продолжительность процесса ЭИЛ для образования заданной толщины покрытия.

3. Разработаны основные принципы формирования многослойных, толстослойных и несплошных покрытий, управления физико-механическими и эксплуатационными свойствами ИПС; определены области рационального их использования в промышленности (патенты №№ 2064380, 2068755, 2162488).

4. Разработана программа "МОСТЭР BAS" - для определения координат разрыва мостика при контактном массопереносе материала электрода (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007612585), позволяющая в условиях механизированного ЭИЛ определять привес на катоде.

5. Разработаны, испытаны и реализованы новые конструкции установок для ЭИЛ с ручным управлением и разобщёнными тиристорно-транзисторными генераторами импульсов модели ИМ-01 - 3 шт., модели ИМ-03 - 1 шт.; модели ИМ-05 - 10 шт.; механизированные установки модели ИМ-101 - 2 шт.; позволяющие перейти к промышленному изготовлению установок ЭИЛ, их реализации предприятиям Дальневосточного региона.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методологические и технологические основы создания электродных материалов из шеелитового концентрата, ильменита методом алюминотермии, базирующиеся на научном обосновании полученных экспериментальных данных о взаимосвязи параметров системы "технология - сырье - материал".

2. Экспериментальные результаты и модельные статистические представления об аспектах формирования покрытий с изменённым поверхностным слоем на катоде при выполнении процесса ЭИЛ в зависимости от энергетических параметров низковольтных искровых разрядов на основе использования в исследованиях четырехзвенной взаимосвязи "состав - структура - технология - свойства".

3. Научные основы образования многослойных, толстослойных и несплошных покрытий со специальной микрогеометрией при выполнении процесса ЭИЛ, разработка научных положений по подбору и чередованию электродных материалов, обеспечивающих высококачественный ИПС.

4. Новые практические решения по применению разработанных материалов для образования электроискровых покрытий, конструкций устройств, технологических процессов с целью повышения долговечности эксплуатации изделий.

5. Классификация поверхностей и покрытий с изменяющимися параметрами в соответствии с технологическими аспектами их образования и эксплуатационными условиями работы изделий.

Апробация работы. Основные экспериментальные и научные положения диссертации доложены и обсуждены за период с 1991 по 2006 годы на международных научно-технических конференциях и симпозиумах в том числе: на Всесоюзной научно-технической конференции "Надежность технологического оборудования, качество поверхности " (Хабаровск, 1991 г.), на Международном научно-техническом симпозиуме "Достижения науки и технологический прогресс на Дальнем Востоке" (Харбин, 1992 г.), на Международном научно-техническом симпозиуме "Наукоемкие технологии и проблемы их внедрения на машиностроительных предприятиях Дальнего

Востока" (Комсомольск-на-Амуре, 1994 г.), на VI Международной конференции "Современные материалы и прогресс" (Кюонги, 1995 г.), на Международном симпозиуме "Современные материалы и прогресс" (Пекин, 1995, 1997 гг.), на V Международном симпозиуме "Современные материалы и прогресс" (Байкальск, 1999 г.), на Международном научно-техническом симпозиуме (Первые, вторые, третьи Самсоновские чтения) "Принципы и процессы создания неорганических материалов" (Хабаровск, 1997, 2002, 2006 гг.).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано более 100 научные работы, из них 45 работы в рецензируемых, рекомендованных ВАКом, в том числе 1 монография, 16 авторских свидетельств и патентов РФ, 2 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, основных выводов, библиографического списка, включающего 290 наименований, и приложений. Работа выполнена на 406 страницах машинописного текста, включает 82 рисунка и 64 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Научно обоснованы и экспериментально подтверждены основные положения об эффективности использования минеральных концентратов, содержащих дорогостоящие и остродефицитные легирующие элементы (W, Zr, В и др.), для создания электродных материалов, упрочняющих и защитных покрытий методом ЭИЛ:

- установлено, что для формирования покрытий на стальной основе при использовании в качестве анодных материалов шеелитового, датолитового и бадделеитового минеральных концентратов наибольшие толщину покрытий, их микротвёрдость и шероховатость обеспечивает шеелитовый концентрат; в составе покрытий вольфрам находится в растворенном состоянии в железе (а - Fe), в виде соединений с железом, углеродом и кислородом (FeW, Fe2W, WC и W03);

- установлена взаимосвязь между составляющими системы "условия эксплуатации - состав - структура - технология - свойства".

2. Разработана технология синтеза электродных материалов из шеелитового концентрата и ильменита ДВ региона методом алюминотермии с одновременным легированием Ni, Cr, Mo, Со, Zr, Ti, Fe и последующим их применением при ЭИЛ для создания покрытий функционального назначения; получены следующие электродные материалы: W-Fe, W-Ni, W-Co, W-Zr,

W-Cr, W-Mo-Co, W-Ni-Mo, W-Ni-Zr, W-Cr-Mo, W-Cr-Co, W-Ni-Cr, W-Ni-Co, W-Fe-Ti:

- при использовании новых электродных материалов вышеуказанных составов для формирования покрытий существенно повышается средний коэффициент их массопереноса К при ЭИЛ с величиной 0,56 для сплава ВК8 до значений 0,69 - 0,76 для материалов W-Zr, W-Fe-Ti, W-Ni-Cr, W-Cr-Mo, W-Mo-Co, W-Fe, W-Ni-Zr, W-Cr, W-Ni-Mo, W-Ni-Co и до 0,79 - 0,81 для материалов W-Cr-Co, W-Co, W-Ni; толщина образуемых покрытий возрастает с 50 до 140 мкм;

- в процессе эксплуатации повышается износостойкость покрытий в среднем в 2,4 раза и жаростойкость покрытий до 3 раз при уменьшении себестоимости формирования 1 см2 покрытия из новых электродных материалов до 5 раз по сравнению с электродами из сплава ВК8.

3. Установлена и научно обоснована общая закономерность эрозии электродных материалов при ЭИЛ, позволяющая: получить математическое описание изменения доли жидкой фазы в продуктах эрозии от величины выделившейся приведенной энергии Wn; установить корреляционную связь между параметром Ai процентного содержания жидкой фазы и средними коэффициентами массопереноса К, которая обеспечивает выбор материалов анода с наибольшими значениями доли жидкой фазы в продуктах эрозии и определяет необходимые энергетические параметры процесса.

4. Разработана имитационная модель процесса образования ИПС, которая позволяет выявить влияние совместного действия его энергетических параметров на величину суммарного привеса £ДК:

- модель позволяет рассчитать граничные значения энергии Wnr для окончания процесса, порога хрупкого разрушения Wnx, значения наибольшей эффективности использования энергии Wn3, расчетное время легирования tp, необходимое для образования толщины покрытия h при заданных fH и ти и принятом материале электрода и другие параметры;

- анализ полученных закономерностей позволяет рекомендовать в качестве критерия выбора материала легирующего электрода параметр А;

- из технологических факторов основное влияние на величину суммарного массопереноса материала анода на катод оказывают параметры: приведенная энергия-до 63 %; частота импульсов разрядов-до 16,3 %; влияние взаимодействия Wn'fM - до 12.4 %;

- для оценки эффективности затрачиваемой энергии и себестоимости процесса ЭИЛ предложены соответственно взаимосвязанные отношения IAKnr/Wnr и Wnr /1ДКП,

5. Разработаны и апробированы "Методика назначения технологических режимов при ЭИЛ", включающая программу "Расчет технологических параметров процесса электроискрового легирования для образования функциональных поверхностей с использованием ПЭВМ" и программа "МОСТЭР BAS - для определения координат разрыва мостика при контактном массопереносе материала электрода" (получены свидетельства об официальной регистрации в Реестре программ для ЭВМ № 2007610392, 2007612585), с помощью которых определяются оптимальные энергетические параметры процесса для обеспечения эксплуатационных характеристик.

6. Установлено, что в поверхностных слоях образуются твердые растворы металлов, оксиды, нитриды металлов анода и катода, интерметаллиды и карбиды. Для разных пар электродов концентрационные кривые распределения легирующих элементов и компонентов сплавов в диффузионной области и области перемешивания в покрытиях имеют одинаковый вид.

7. Выявлено влияние энергетических параметров процесса ЭИЛ на изменения микроструктуры, шероховатости, микротвердости и эксплуатационных характеристик, получаемых покрытий при использовании различных анодных материалов: у

- установлено, что повышение приведенной энергии Wn до 9,0 кДж/см способствует увеличению дисперсности блоков мозаичной структуры D, возникающих микронапряжений кристаллической решетки Ad/d, микротвердости Нц и внутренних остаточных напряжений о0СТ; при

-у продолжительной обработке (Wn > 9,0 кДж/см ) вследствие накопления дефектов в структуре покрытий, достижения границы хрупкого разрушения tx происходит усталостное разрушение покрытий с уменьшением микротвердости; на этом этапе можно определить предельные энергетические параметры процесса Wnx;

- экспериментально установлено, что повышение приведенной энергии Wn до 6 - 9 кДж/см способствует увеличению шероховатости Ra; дальнейшее продолжение ЭИЛ нецелесообразно в связи с образованием на поверхности покрытий волнистости (для подложек из стали 45), и отсутствием повышения прочности сцепления покрытий с подложкой (для стали ШХ15);

- применение метода поверхностного пластического деформирования (ППД) после формирования покрытия ЭИЛ повышает прочность сцепления покрытия с металлом основы в 1,2 - 1,5 раза; износостойкость закаленной стали 4Х5В2ФС в условиях газоабразивного изнашивания максимальна при применении однослойных и многослойных покрытий с окончательным защитным слоем из Сг при значениях приведенных энергий Wn = Wro повышается в 1,2 - 1,5 раза; покрытия со структурой мартенсит + карбид обладают большей износостойкостью, чем покрытия с такой же твердостью, но не имеющие избыточных карбидов; хром является эффективным электродным материалом, завершающим формирование ИПС при ЭИЛ и имеющим наибольшую стойкость к газоабразивному изнашиванию; включение операции низкотемпературного отпуска в технологический процесс упрочнения поверхностей легированной стали 4Х5В2ФС совместно с ЭИЛ повышает износостойкость до 30 %.

8. Разработана технология формирования многослойных покрытий методом ЭИЛ с учетом специфики используемых электродных материалов для различных функциональных назначений; при этом жаростойкость покрытия можно повышать до 3 раз; износостойкость без смазки - до 2,6 раза и со смазкой - до 2,0 раз; для формирования первого слоя многослойных покрытий с высокой жаро- и износостойкостью необходимо использование электродов из сложнолегированных сплавов с содержанием хрома не менее 17 мае. %, никеля - не менее 11 мае. %.

9. Для улучшения функциональных характеристик изделий из сталей с композиционными многослойными покрытиями рекомендован метод 1111Д:

- толщина покрытия уменьшается на 2 - 8 мкм, шероховатость не превышает Ra = 1,2 - 2,25 мкм; величина относительной опорной длины профиля и радиусов кривизны при вершинах микронеровностей увеличивается до t2o = 32 ± 5 %; гв — 100 - 120 мкм, что свидетельствует о повышении несущей способности поверхностей и уменьшении вероятности их "схватывания";

- микротвердость увеличивается в среднем для покрытия последнего слоя из W-Ni, W-Cr, Сг до 24 % (из твердых сплавов - на 11 %);

- сплошность покрытия после обкатывания составляет до 98 %.

10. Разработана технология получения толстослойных жаро- и износостойких покрытий (толщиной более 1,0 мм) при следующих технологических режимах процесса ЭИЛ: плотность тока не менее 1 = 7 л

А/мм ; частота следования импульсов fH > 500 Гц для электродов из материалов 11Х15Н25М6АГ2 и 07Х19Н11МЗГ2Ф.

11. Разработана и научно обоснована технология получения несплошных покрытий определенной микрогеометрии из тугоплавких эрозионностойких электродных материалов (ВК6М и Т5К10) для повышения их триботехнических характеристик:

- значительно сокращается продолжительность приработки с 4,0 - 4,1 км для сплошного покрытия до 0,7 - 1,7 км для покрытия несплошного;

- уменьшаются коэффициент трения с 0,72-0,78 до 0,34 - 0,45 и температура в зоне трения с 165 - 170 °С до 125 - 138 °С;

- повышается продолжительность нормального изнашивания с 14,8 -16,0 км до 30,0 - 40,8 км; уменьшается интенсивность изнашивания с (6,2

8,6)-10"10 до (2,0 - 3,6)-10"10, повышается износостойкость покрытия в 2,0 - 2,5 раза.

12. Разработана модель формирования ИПС при ЭИЛ с контактным скользящим взаимодействием электродов и использованием механизированной установки модели ИМ-101, в которой происходит последовательное протекание процессов образования канала сквозной проводимости искровых разрядов через механизм "взрыва" микронеровностей (контактирующих шероховатостей), расплавления микрообъемов, их взаимодействие с образованием "мостика," переноса металлов на катод, их перемешивания и взаимной диффузии в ИПС:

- емкость рабочих конденсаторов генератора импульсов должна обеспечивать достаточное аккумулирование электрической энергии как по величине, так и по скорости её ввода в зону контакта;

- разработаны методики расчетов необходимой емкости конденсаторов для стабильного обеспечения процесса ЭИЛ и основных характеристик "мостикового" переноса материалов при скользящем контакте электродов;

- применение генератора с повышенной частотой искровых разрядов позволяет формировать покрытия равномерной и большей толщины, повысить их сплошность;

- установлена взаимосвязь между электрическими и механическими параметрами процесса ЭИЛ при скользящем контакте электродов;

- с повышением частоты следования искровых разрядов fH и уменьшением продольной подачи S значения суммарного привеса катода £ЛК и энергии искровых разрядов Wnx, соответствующие порогу хрупкого разрушения ИПС, увеличиваются; рекомендуется выполнять ЭИЛ при значениях приведенной энергии искровых разрядов, не превышающих значение Wnx (до экстремальной точки);

- при механизированном ЭИЛ применение, например, электродного материала 07Х19Н11МЗГ2Ф обеспечивает формирование покрытий по толщине, превышающей в 2,7 - 3,2 раза толщину, получаемую при применении материалов электродов из ВК8 и Си.

13. Спроектированы, изготовлены, испытаны в лаборатории института и переданы по договорам на промышленные предприятия Дальневосточного региона: установки ЭИЛ для обработки деталей при ручном управлении мод. ИМ-01 (N = 0,25 кВт) - 3 шт., мод. ИМ-05 (N = 0,3 кВт) - 10 шт, при ручном управлении и в механизированном варианте мод. ИМ - 101 (N = 1,5 кВт) - 2 шт.

14. Организованы участки ЭИЛ для упрочнения поверхностей и восстановления размеров изделий с приборным, материальным, технологическим, метрологическим обеспечением на следующих предприятиях: Хабаровском заводе строительных алюминиевых конструкций, в дорожных электротехнических мастерских станции Вяземская Дальневосточной железной дороги, малом предприятии "Квант" (г. Оха Сахалинской области).

15. Наряду с этим получен ряд результатов, имеющих практическое значение: материалы диссертационной работы используются в учебном процессе Тихоокеанского государственного университета по дисциплинам "Основы теории надежности и диагностики", "Основы работоспособности технических систем", "Технология и организация восстановления деталей и сборочных единиц", "Технология ремонта лесозаготовительных машин", "Современные методы ремонта".

1. Белый А. В. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев / А. В. Белый, Г. Д. Карпенко, Н. К. Мышкин. М. : Машиностроение, 1991. - 208 с.

2. Углов А. А. Воздействие концентрированных потоков энергии на материалы / А. А. Углов // Материаловедение. 1997. - №4. - С. 3-7.

3. Лазаренко Б. Р. Электроискровая обработка токопроводящих материалов / Б. Р. Лазаренко, Н. И. Лазаренко. М. : АН СССР, 1959. - 184 с.

4. Верхотуров А.Д. Научные основы формирования легированного слоя и создания электродных материалов при электроискровом легировании : автореф. дис. . д-ра техн. наук. Киев : Институт проблем материаловедения АН УССР, 1984. - 40 с.

5. Верхотуров А. Д. Некоторые вопросы современного состояния и перспективы развития материаловедения / А. Д. Верхотуров, B.C. Фадеев. 4.1. Владивосток : Дальнаука, 2004. - 320 с.

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

7. Лазаренко Н. И. Технологический процесс изменения исходных свойств металлических поверхностей электрическими импульсами / Н. И. Лазаренко // Электроискровая обработка материалов. Вып.2. М. : АН СССР, 1960.-С. 36- 66.

8. Верхотуров А. Д. Технология электроискрового легирования металлических поверхностей / А. Д. Верхотуров, И. М. Муха. Киев : Техника, 1982.- 182 с.

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

10. Верхотуров А. Д. Физико-химические основы процесса электроискрового легирования / А. Д. Верхотуров. Владивосток : Дальнаука, 1992. - 180 с.

11. Гитлевич А. Е. Электроискровое легирование металлических поверхностей / А. Е. Гитлевич, В. В. Михайлов, Н. Я. Парканский, В. М. Ревуцкий. Кишинев : Штиинца, 1985. - 196 с.

12. О Neil В. Surface hardening of metals by spark discharge // Nature. 1958. V.181. №4620.-P. 1421-1428.

13. Goldshmidt M.J. The constitution of sparkreated metals // Iron and Steel. -1959. № 11.-P. 469-471.

14. Bohme W. Standzeiterhohund von Werkengen mittels des Elektrofunkenver-fahres // Fertigungstechik und Betrib. 1969. № 12. - S. 757-760.

15. Kahlok C. S., Baker H. I., Noble С. E., Koenigsberger F. Electric spark toughening of cutting tools and steel components // Inter. J. Mach. Tool Des. And Res. 1970. № 1. - P. 95-121.

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

17. Самсонов Г. В. Электроискровое легирование металлических поверхностей / Г. В. Самсонов, А. Д. Верхотуров, Г. А. Бовкун, В. С. Сычев. Киев : Наукова думка, 1976. - 220 с.

18. Бойцов А. Г. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами / А. Г. Бойцов, В. Н. Машков, В. А. Смоленцев, JI. А. Хворостухин. М. : Машиностроение, 1991. - 144 с.

19. Душенко В. Ф. Оптимизация процесса электроискрового легирования порошковыми материалами / В. Ф. Душенко, Н. Я. Парканский, А. Е. Гитлевич // Электронная обработка материалов. 1978. - №5.1. С. 27 29.

20. Андреев С. И. Исследование механизма пробоя коротких воздушных промежутков / С. И. Андреев, В. Г. Соколов // Ж Т Ф. 1966, т. 36. -№2.-С. 13-14.

21. Парканский Н. Я. Исследование факторов, влияющих на процесс электроискрового легирования порошковыми материалами / Н. Я. Парканский // Электронная обработка материалов. 1976. - №6. - С. 23-25.

22. А.с. № 1815043 СССР, В23Н9/00. Устройство для электроискрового легирования деталей типа тел вращения / В. П. Кучеренко, Ю. И. Мулин, А. Д. Верхотуров; заявл. 10.06.91, опубл. 15.05.93, бюл. № 18. 4с., 3 ил.

23. А.с. №1823308 СССР, В23Н 9/00. Способ электроэрозионного нанесения покрытий / А. Д. Верхотуров, Ю. И. Мулин, В. П. Кучеренко;заявл. 19.12.90, 4с., (для служебного пользования).

24. Лазаренко Н. И. О механизме образования покрытий при электроискровом легировании металлических поверхностей / Н. И. Лазаренко // Электронная обработка материалов. 1965. - №1. - С. 21-25.

25. Лазаренко Н. И. Электроискровое легирование металлических поверхностей / Н. И. Лазаренко, Б. Р. Лазаренко // Электронная обработка материалов. 1977. - №3. - С. 12-16.

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

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

28. Золотых Б. Н. Физические основы электроискровой обработки металлов / Б. Н. Золотых. М.: Технико-теоретическая литература. - 1953. - 107 с.

29. Золотых Б. Н. О физической природе электрической обработки металлов / Б. Н. Золотых // Электроискровая обработка материалов. Вып. 1. М.: АН СССР. - 1957.-С. 39-69.

30. Пячин С. А. Формирование поверхностного слоя из переходных металлов на тантале и сталях при воздействии электрических разрядов : автореф. дис. . канд. физ. мат. наук. - Владивосток : ИМ. 1999. - 22 с.

31. Пячин С. А. Модель формирования покрытий при электроискровом легировании / С. А.Пячин, А. И. Кондратьев // Исследования Института материаловедения в области создания материалов и покрытий. -Владивосток : Дальнаука, 2001. С. 187-197.

32. Верхотуров А. Д. Обобщеннаяя модель процесса электроискрового легирования / А. Д. Верхотуров // Электрофизические и электрохимические методы обработки, 1983. №1. - С. 12-16.

33. Верхотуров А. Д. Зависимость эрозии анода от состоянии упрочняемой поверхности при электроискровом легировании / А. Д. Верхотуров, И. А. Подчерняева, Г. В. Самсонов // Электронная обработка материалов. -1970.-№6.-С. 29-31.

34. Парамонов А. М. Исследование перспективы использования безвибрационного электроискрового легирования / А. М. Парамонов, И. И. Сафронов // Электронная обработка материалов. 1997. - №5-6. - С. 28-32.

35. Рыбалко А. В. Расчет энергии, необходимой для формирования искрового канала в условиях контактного электроэрозионного легирования / А. В. Рыбалко, JI. Д. Иванов, В. И. Хамурарь // Электронная обработка материалов. 1991. - №5. - С. 17-21.

36. Самсонов Г. В. Электроискровое легирование металлических поверхностей / Г. В. Самсонов, А. Д Верхотуров, Г. А. Бовкун. Киев : Наукова думка, 1976. - 220 с.

37. Лазаренко Б. Р. Электрическая теория искровой эрозии металлов / Б. Р. Лазаренко, Н. И. Лазаренко // Основы электроискровой обработки металлов. М. : АН СССР. - 1952. - С. 44-51.

38. Золотых Б. Н. О физической природе электроискровой обработки металлов / Б. Н. Золотых // Электроискровая обработка металлов. Вып. 1. М : АН СССР. - 1957. - С. 38-69.

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

40. Золотых Б. Н. Роль факелов импульсного разряда в передаче энергии и эрозии электродов / Б. Н. Золотых, К. X. Гиоев // Физические основы электроискровой обработки материалов. М.: Наука. - 1966. - С. 16-31.

41. Лазаренко Б. Р. Физика искрового способа обработки металлов / Б. Р. Лазаренко, Н. И. Лазаренко. М. : ЦБТИ МЭП СССР, 1946. - 76 с.

42. Лазаренко Б.Р. Физические основы электроискровой обработки металлов / Б. Р. Лазаренко // Вестник АН СССР. 1959. - №6. - С.49-56.

43. Лазаренко Н.И. Современный уровень и перспективы развития электроискрового легирования металлических поверхностей / Н. И. Лазаренко // Электронная обработка материалов. 1967. - №5. - С. 13-21.

44. Скорчеллетти В. В.Теоретическая электрохимия / В. В. Скорчеллетти. Л. : Химия, 1974. - 56 с.

45. Волченкова Р. А. Связь между теплосодержанием и физико-механическими и эрозионными характеристиками металлов / Р. А. Волченкова // Электронная обработка материалов. 1983. - №4. - С. 58-62.

46. Афанасьев П. В. О связи между величиной электрической эрозии и физическими константами металлов / П. В. Афанасьев //Сб. трудов Белорусского политехи, института. 1955. Вып.49. - С. 73-82.

47. Коваленко В. С. Лазерное и электроэрозионное упрочнение материалов / В. С. Коваленко, А. Д. Верхотуров, Л. Ф. Головко, И. А. Подчерняева. -М. : Наука, 1986.-277 с.

48. Сафронов И. И. Исследование возможности применения карбидных и боридных соединений титана, ниобия, циркония и хрома в качестве электродов для электроискрового легирования : автореф. дис. . канд. техн. наук. Киев : ИПМ АН, 1967. - 26 с.

49. Михайлов В. В. Исследование особенностей электроискрового легирования титана и его сплавов : автореф. дисс. . канд. техн. наук. -Кишинев : ИПФ АН МССР, 1976. 24 с.

50. Самсонов Г. В. Электронная локализация в твердом теле / Г. В. Самсонов, Л. В. Прядко, И. Ф. Прядко. М. : Наука, 1976. - 315 с.

51. Самсонов Г. В. Закономерности электроискрового разрушения тугоплавких металлов с углеродом, бором / Г. В. Самсонов, А. Н. Лемешко // Электронная обработка материалов. 1969. - №6. - С. 3-6.

52. Альбински К. Исследование эрозионной устойчивости рабочих электродов при электроискровой и электроимпульсной обработке / К. Альбински // Станки и инструменты. 1974. - №7. - С. 11-13.

53. Морозенко В. Н. Получение полиметаллических композиций электроискровым способом / В. Н. Морозенко, И. П. Онуфриенко, Л. И. Гасик // Электронная обработка материалов. 1972. - № 4. - С. 8-12.

54. Палатник Л. С. Фазовые превращения при электроискровой обработке металлов и опыт установления критерия наблюдаемых взаимодействий / Л. С. Палатник // ДАН СССР. 1954. Т.89. - №3. - С. 433-455.

55. Лазаренко Б. Р. Современный уровень развития электроискровой обработки металлов и некоторые научные проблемы в этой области / Б. Р.

56. Лазаренко, Н. И. Лазаренко // Электроискровая обработка металлов. Вып.1. М. : АН СССР. 1957. - С. 9-37.

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

58. Мицкевич М. К. Электроискровой способ нанесения локальных толстослойных покрытий / М. К. Мицкевич, И. А. Бакуто // Электронная обработка материалов. 1977. - №4. - С. 28-31.

59. Петров Ю. Н. Структурные изменения металла после электроискрового легирования / Ю. Н. Петров, И. И. Сафронов, Ю. П. Келоглу // Электронная обработка материалов. 1965. - №2. - С. 24-30.

60. Пилянкевич А. Н. Исследование структуры поверхности электродов при электроискровом легировании титанового сплава ВТ-18 никелем / А. Н. Пилянкевич, А. Д. Верхотуров // Электронная обработка материалов. -1982. -№5. с. 30-35.

61. Михайлов В. В. Особенности электроискрового легирования алюминия и его сплавов / В. В. Михайлов, В. П. Абрамчук // Электронная обработка материалов. 1986. - №2. - С. 36-41.

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

63. Лемехов Г. К. Повышение стойкости инструмента и технологической оснастки электроискровым легированием / Г. К. Лемехов // Технология и организация производства. 1978. - №3. - С. 51-52.

64. Лемехов Г. К. Применение метода электроискрового легирования инструмента на некоторых заводах Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения / Г. К. Лемехов, В. А. Нерзнер // Электронная обработка материалов. 1977. - №4. - С. 90-93.

65. Фадеев В. С. Разработка и исследование материала инструментального назначения с поверхностным градиентом упругих свойств / В. С. Фадеев, А. Д. Верхотуров, Е. Н. Емельянов // Перспективные материалы. 2001. -№1. - С. 73-80.

66. Физическая мезомеханика и компьютерное моделирование материалов / Под ред. В. Е. Панина. В 2-х т. Новосибирск : Сибирская издательская фирма РАН, 1995.-618 с.

67. Верещака А. С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями / А. С. Верещака. М. : Машиностроение, 1993. - 336 с.

68. Костецкий Б. И. Поверхностная прочность материалов при трении / Б. И. Костецкий, И. Г. Носовицкий. Киев : Техника, 1976. - 300 с.

69. Чатынян JI. А. Повышение износостойкости поверхностей трения, работающих при высоких температурах, электроискровым легированием / JI. А. Чатынян, Н. И. Лазаренко // Электронная обработка материалов. -1966.-№2.-С. 33-38.

70. Морозенко В. Н. Получение полиметаллических композиций электроискровым способом / В. Н. Морозенко, И. П. Онуфриенко, Л. И. Гасик // Электронная обработка материалов. 1972. - №4. - С. 8-12.

71. Андреев В. И. Повышение долговечности деталей при повторном электроискровом легировании / В. И. Андреев, В. И. Деревянко, Н. И. Беда // Электронная обработка материалов. 1975. - №1. - С. 84-85.

72. Joining of ceramic to metal by use of electric discharge machined surface / Jino Y., Taramon Т., Mohn M. and others // J. Mater. Sci. lett. 1989. 8.4.-P. 491-495.

73. Паустовский А. В. Влияние импульсного лазерного излучения на структуру и свойства электроискровых покрытий из сплавов типа ВК и ТК / А. В. Паустовский, В. П. Ботвинко // Порошковая металлургия. 1991. -№2. - С. 55-57.

74. Хасуи А. Наплавка и напыление : Пер. с яп. / А. Хасуи, О. Моригаки. -М. : Машиностроение, 1985. 240 с.

75. Верхотуров А. Д. Электродные материалы для электроискрового легирования с использованием минерального сырья / А. Д. Верхотуров, С. В. Николенко, Ю. И. Мулин. Владивосток : Дальнаука, 1991. - 46 с.

76. Ершов А. А. Применение электроискрового легирования для реализации алмазного выглаживания титана / А. А. Ершов, А. В Никифоров, В. И. Ливурдов // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1982. -№3.- С. 6-8.

77. Белобрагин В. Я. Японский прогноз развития науки, техники и технологии до 2025 года / В. Я. Белобрагин, Л. Г. Дубицкий. М. : Академия стандартизации Госстандарта России, 2001. - 612 с.

78. Могилевский И. 3. Металлографические исследования поверхностного слоя стали после электроискровой обработки / И. 3. Могилевский, С. А. Чеповая // Сб. Электроискровая обработка металлов, вып.1. М. : АН СССР. 1957.-С. 64-68.

79. Михайлюк А. И. Превращения в поверхностных слоях сплавов железа при электроискровом легировании / А. И. Михайлюк, А. Е. Гитлевич // Электронная обработка материалов. 1986. - №4. - С. 23-27.

80. Тушинский JI. И. Методы исследования материалов: Структура, свойства и процессы нанесения неорганических покрытий / Л. И. Тушинский, А. В. Плохов, А. О. Синдеев. М. : Мир, 2004. - 384 с.

81. Самсонов Г. В. Природа высокой микротвёрдости поверхностей, упрочнённых трением / Г. В. Самсонов, В. И. Ковтун, И. И. Тимофеева. // Физико-химическая механика материалов. 1978. - № 4. - С. 26-30.

82. Миндюк А. К. О природе и свойствах белых слоев / А. К. Миндюк, Ю. К. Бабей, И. П. Выговской // Физико-химическая механика материалов. -1974.-№9. С. 81-84.

83. Голубец В. М. Влияние белого слоя на износостойкость деталей машин : автореф. дис. . канд. техн. наук. К. : ИПМ АН УССР, 1973. - 40 с.

84. Кришталл М. А. Структура и свойства сплавов, обработанных излучением лазера / М. А. Кришталл, А. А. Жуков, А. Н. Кокора. М. : Металлургия, 1974.- 192 с.

85. Рыкалин Н. Н. Лазерная обработка материалов / Н. Н. Рыкалин, А. А. Углов, А. Н. Кокора. М. : Машиностроение, 1975. - 296 с.

86. Нижник С. Б. Отпуск вторичных структур углеродистой стали, образованных при сверхскоростном действии высоких температур и давлений / С. Б. Нижник // Физика металлов и металловедение. 1966. -Т.13, №6. - С. 879-886.

87. Андреев В. И. Электроискровое легирование деталей, работающих в условиях термоциклического нагружения / В. И. Андреев, В. И. Морозенко, Н. И. Беда // Электронная обработка материалов. 1973. -№2.-С. 23-25.

88. Фрейдлин М. Г. Структурные особенности слоев, полученных при электроискровом легировании титановых сплавов / М. Г. Фрейдлин, Р. М. Бродская, А. М. Легко дух // Электронная обработка материалов. 1986. -№2. - С. 26-28.

89. Трефилов В. И. Физические основы прочности тугоплавких материалов / В. И. Трефилов, Ю. В. Мильман, С. А. Фирстов. Киев : Наукова думка, 1975.-316 с.

90. Гитлевич А. Е. Массоперенос в поверхностных слоях стали и титана при многократном воздействии импульсных разрядов / А. Е. Гитлевич, П. А. Топала // Электронная обработка материалов. 1989. - №6. - С. 20-23.

91. Немошкаленко В. В. Особенности формирования поверхностных слоев при искровых разрядах / В. В. Немошкаленко, Н. А. Топала // Металлофизика. 1990. - Т. 12, №3. - С. 132-133.

92. Dayananda М.А., Behnke D.A. Effective coefficients of interdiffusion and depth of penetration// Scr. Met. et mater. 1991. - V. 25. № 9. - P. 2187-2191.

93. Ferrando R., Spadacini R., Tommei G.E. The theory of diffusion in periodic systems diffusion coefficient.// Surface Science. 1992. - V. 265. № 1-3. - P. 273-282.

94. Дубовицкая H. В. Изменение фазового состава в поверхностных слоях стали 45 при электроискровом легировании хромом / Н. В. Дубовицкая, JI. Д. Коленченко, В. А. Снежков // Электронная обработка материалов. -1987.-№3.-С. 21-25.

95. Коробейник В. Ф. Электроискровое восстановление рабочей поверхности прокатных валков / В. Ф. Коробейник, В. Н. Жеребцов, В. М. Щекин // Электронная обработка материалов. 1981. - №6. - С. 40-43.

96. Абрамчук А. П. Распределение элементов в поверхностных слоях алюминия при электроискровом легировании / А. П. Абрамчук, В. В. Михайлов // Электронная обработка материалов. 1988. - №6. - С. 12-14.

97. Безбах Н. В. Влияние температуры стальной подложки при электроискровом легировании хромом на изменение структуры и усталостной прочности / Н. В. Безбах, Н. В. Дубовицкая // Электронная обработка материалов. 1989. - №1. - С. 20-23.

98. Верхотуров А. Д. Электроискровое легирование стали карбидом титана в области гомогенности /А. Д. Верхотуров, И. А. Подчерняева // Порошковая металлургия. 1982. - №2. - С. 37-39.

99. Верхотуров А. Д. Влияние термической обработки стали 45 на свойства её поверхностного слоя после электроискрового легирования твёрдым сплавом / А. Д. Верхотуров, И. Е. Полищук // Электронная обработка материалов. 1982. - №4. - С. 23-25.

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

101. Верхотуров А. Д. Электродные материалы WC-Co на процесс формирования поверхностного слоя и его свойства при электроискровом легировании сталей / А. Д. Верхотуров, С. В. Николенко // Электронная обработка материалов. 1990. -№2. - С. 25-29.

102. Верхотуров А. Д. Влияние добавок датолитового концентрата в электродные материалы TiC-Ni-Mo на свойства поверхностного слоя сталей после электроискрового легирования. Препринт / А. Д. Верхотуров, С. В. Николенко. Черноголовка : 1990. - 17 с.

103. Верхотуров А. Д. Особенности формирования упрочнённого слоя при электроискровом легировании нитридами металлов IV группы / А. Д. Верхотуров, М. С. Ковальченко // Электронная обработка материалов. -1981.-№5.-С. 21-25.

104. Верхотуров А. Д. Исследование возможности электроискрового легирования стали гексаборидом лантана / А. Д. Верхотуров, И. А. Подчерняева // Электронная обработка материалов. 1982. -№1. - С. 23-26.

105. Подчерняева И. А. Эмиссионные электродные покрытия на основе гексаборида лантана / И. А. Подчерняева, А. Д. Верхотуров // Порошковая металлургия. 1984. - №2. - С. 50-53.

106. Абрамчук А. П. Трение и износ покрытий, полученных электроискровым упрочнением поверхности сплава AJ1-25 тугоплавкими соединениями / А. П. Абрамчук, Г. А. Бовкун, В. В. Михайлов // Электронная обработка материалов. 1989. - №1. - С. 17-20.

107. Верхотуров А. Д. Технология электроискрового легирования металлических поверхностей /А. Д. Верхотуров, И. М. Муха. Киев: Техника, 1982.- 188 с.

108. Бачей Ю. И. Физические основы импульсного упрочнения стали и чугуна / Ю. И. Бачей. Киев : Наук. Думка, 1988. - 237 с.

109. Ким В. А. Повышение эффективности упрочняющих технологий за счёт резервов структурной приспосабливаемости режущего инструмента : автореф. дис. . д-ра техн. наук. Ростов-на- Дону, 1994. - 37 с.

110. А.с. №1496292 СССР, В23Н 9/00. Электродный материал на основе карбида вольфрама для электроэрозионного нанесения покрытий./ Верхотуров А. Д., Николенко С. В., Муха И. М., Шушунов В. Н., заявл. 04.01.88 (для служебного пользования).

111. А.с. №1510388 СССР, В23Н 9/00. Электродный материал на основе карбида вольфрама для электроэрозионного нанесения покрытий / Верхотуров А. Д., Николенко С. В., Муха И. М., Шушунов В. Н., заявл. 08.02.88 (для служебного пользования).

112. Горячев Ю. Н. Влияние электроискрового легирования поверхности молибдена и ниобия на термоэлектронную эмиссию / Ю. Н. Горячев, Н. И. Симан, М. Д. Смолин // Электронная обработка материалов. 1987. - №4. -С. 12-15.

113. Бовкун Г. А. Исследование упрочнения сталей при локальном электроискровом нанесении карбидов переходных металлов / Г. А. Бовкун, 3. И. Владкова // Электронная обработка материалов. 1988. - №1. - С. 10-15.

114. Верхотуров А. Д. Электронная природа взаимодействия материалов при электроискровом легировании железа карбидами / А. Д. Верхотуров, Ю. М. Горячев, Е. Г. Ипполитов // Порошковая металлургия. 1985. - №12. -С. 55-58.

115. Самсонов Г. В. Электронная локализация в твёрдом теле / Г. В. Самсонов, Л. Ф. Прядко, И. Ф. Прядко. М. : Наука, 1976. - 315 с.

116. Верхотуров А. Д. Наука о материалах: задачи и проблемы / А. Д. Верхотуров // Вестник ДВО РАН. 1996. - №3. - С. 88 -101.

117. Верхотуров А. Д. Материаловедение электродных материалов для электроэрозионной обработки. Препринт / А. Д. Верхотуров. Хабаровск : Институт материаловедения ДВО РАН, 1997. - 27 с.

118. Чихос X. Системный анализ в трибонике / X. Чихос. М. : Мир, 1982. -352 с.

119. Джонсон Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке / Н. Джонсон, Ф. Лион. М. : Мир, 1981.-520 с.

120. Монтгомери Д. К. Планирование эксперимента и анализ данных / Д. К. Монтгомери. Л. : Судостроение, 1980. - 374 с.

121. Фёрстер Э. Методы корреляционного и регрессионного анализа / Э. Фёрстер, Б. Рёнц. М. : Финансы и статистика, 1983. - 302 с.

122. Рыбакова J1. М. Структура и износостойкость металла / JI. М. Рыбакова, J1. И. Куксенова. М. : Машиностроение, 1982. - 212 с.

123. Whitehouse D.J. Typology of manufactured surfaces // Annals C.I.R.P. 1977. -Vol. 19.-P. 417-431.

124. Горленко О. А. Технологическое обеспечение эксплуатационных показателей деталей машин на основе выбора параметров качества их поверхностных слоёв и условий упрочняющее-отделочной обработки : автореф. дис. . д-ра техн. наук. Брянск : 1993. - 45 с.

125. Намитоков К. К. Электроэрозионные явления / К. К. Намитоков. М. : Энергия, 1978. - 456 с.

126. ГОСТ 23402-78. Порошки металлические. Определение величины частиц. М. : Стандарты. - 1979. -7 с.

127. Мулин Ю. И. Феноменологическое описание закономерностей формирования поверхностного слоя при электроискровом легировании / Ю. И. Мулин, JI. А. Климова, Д. В. Ярков // Физика и химия обработки материалов. 2000. - № 3. - С. 50-56.

128. MP 250-87. Определение прочности сцепления газотермических покрытий с основным металлом. М. : ВНИИНМАШ. - 1987. - 18 с.

129. Мулин Ю. И. Исследование прочности сцепления покрытий ЭИЛ со стальной основой. / Ю. И. Мулин, А. Н. Вишневский, Л. А. Климова // Строительные и дорожные машины: Сб. научн. трудов. Хабаровск : Гос. техн. ун.-т. - 2002. Вып.2. - С. 177-183.

130. Пушкин И. А. Восстановление изношенных деталей из бронз способом электроискровой наплавки электродами из медных сплавов и никеля : автореф. дис. . канд. техн. наук. Саранск : МГУ им. Н.П.Огарёва, 2001. -24 с.

131. Характеристики микрогеометрии, определяющие контактное взаимодействие шероховатых поверхностей (методика определения). -М. .-Наука, 1973.-20 с.

132. Бурумкулов Ф. X. Параметры микрогеометрии и задиростойкость поверхностей, образованных электроискровой обработкой / Ф. X. Бурумкулов // Сварка Урала. Нижний Тагил, 2001. - С.129-131.

133. А.с. №1658058 СССР, G01 N 27/02. Способ контроля упрочнения стальных поверхностей и устройство для его осуществления / Мулин Ю. И., Студеникин Ю. Е., Бергер Н. К., заявл. 02.03.88, опубл. 23.06.91, бюл. №23. С. 6.

134. Коваленко В. С. Металлографические реактивы (справочник) / В. С. Коваленко. -М. : Металлургия, 1981. 109 с.

135. Миркин JI. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов / Л.И. Миркин. Коваленко В. С. Металлографические реактивы (справочник). М.: Наука, 1961. - 345 с.

136. Клевцов Г. В. Рентгенографический анализ как метод исследования изломов. Аппаратура и методы рентгеновского анализа / Г. В. Клевцов, Г. Б. Швец. Л. : Машиностроение, 1986. Вып.35. - С.3-11.

137. Физические основы рентгеноспектрального локального анализа / Под ред. И. Б. Боровского. М. : Наука, 1973. - 312 с.

138. ГОСТ 6130-71. Металлы. Методы определения жаростойкости. М. : Стандарты, 1971.- 10 с.

139. ГОСТ 21910-76. Металлы. Характеристики жаростойкости, наименования, определения, расчётные формулы и единицы величин. М. : Стандарты, 1976.- 14 с.

140. Мулин Ю. И. К вопросу обработки результатов, полученных для оценки жаростойкости вольфрамсодержащих покрытий / Ю. И. Мулин, Л. П. Метлицкая, Л. А. Климова // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2002. - № 3 (том 68). - С. 59-62.

141. Давиденков Н. Н. Об измерении остаточных напряжений / Н. Н. Давиденков // Заводская лаборатория. 1950. - №2. - С. 188-192.

142. Петров В. И. Прибор для непрерывного замера прогиба пластины при определении остаточных напряжений / В. И. Петров, А. И. Петряев // Заводская лаборатория. 1950. - №3. - С. 353-956.

143. ГОСТ 23.222-84. Обеспечение износостойкости изделий. Методы оценки фрикционной теплостойкости материалов. М. : Стандарты, 1984. - 9 с.

144. ГОСТ 23.201-78. Метод испытания материалов и покрытий на газоабразивное изнашивание с помощью центробежного ускорителя. -М. : Стандарты, 1979. 10 с.

145. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства спечённых твёрдых сплавов. 2-е изд. / В. И. Третьяков. М. : Металлургия, 1976. - 528 с.

146. Арзамасов Б. Н. Материаловедение / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин. М. : Машиностроение, 1986. - 384 с.

147. Мотовилин Г. В. Автомобильные материалы.З-е изд. / Г. В. Мотовилин, М. А. Масино, О. М. Суворов. М. : Транспорт, 1989. - 465 с.

148. Хромченко Ф. А. Справочное пособие электросварщика / Ф. А. Хромченко. -М. : Энергоатомиздат, 1989. 144 с.

149. Патент №2060118, Россия, 6 В23Н 1/2 Устройство для электроискровой обработки / Верхотуров А. Д., Мулин Ю. И., Малых С. Г., Малых И. Г., заявл. 01.03.93, опубл. 20.05.96, бюл. №14. 3 с. 1 ил.

150. Патент № 2245767, Россия, 7 В23 Н1/02. Устройство для электроискрового легирования / Мулин Ю. И., заявл. 24.10. 03, опублик. 12.02. 05, бюл. № 4. -6 с.

151. Фурсов С. П. Источники питания для электроискрового легирования / С. П. Фурсов, А. М. Парамонов, И. В. Добында, А. В. Семенчук. Кишинёв : Штиинца, 1983.- 123 с.

152. Электротехнический справочник. В 3 т. Т.З: Кн.2. Использование электрической энергии./ Под общ. ред. проф. МЭИ: И.Н.Орлова (гл. ред.) 7-е изд., испр. и доп. М. : Энергоатомиздат, 1988. - 616 с.

153. А.с. №1298053 СССР, В24 В39/02. Устройство для упрочняющей обработки / Мулин Ю. И., Улашкин А. П., заявл. 25.11.85, опубл. 23.03.87, бюл. №11. 3 с.

154. А.с. №704772 СССР, В24 В39/04. Инструмент для чистовой и упрочняющей обработки поверхностей деталей / Мулин Ю. И. -№ 2471330/25-08; заявл. 28.03.77, опубл.25.12.79, бюл.№ 47. 2 с.

155. А.с. №831582 СССР, В24 В39/00. Инструмент для выглаживания / Мулин Ю. И., заявл. 25.12.78, опубл.25.05.81, бюл. №19. 2 с. 1 ил.

156. Бабенко Э. Г. Основные аспекты транспортного минералогического материаловедения / Э. Г. Бабенко, А. Д. Верхотуров, В. Г. Григоренко. -Владивосток : Дальнаука, 2004. 224 с.

157. Верхотуров А. Д. Комплексное использование минерального сырья в порошковой металлургии / А. Д. Верхотуров, Н. В. Лебухова. -Владивосток : Дальнаука, 1998. 116 с.

158. Соколов И. П. Введение в металлотермию (Под ред. Чекмарёва A.M.) / И. П. Соколов, Н. Л. Пономарев. М. : Металлургия, 1990. - 135 с.

159. Гурин В. Н. Методы синтеза тугоплавких соединений и перспективы их применения для создания новых материалов / В. Н. Гурин // Журн. Всесоюз. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева. 1979. Т.24. - №3. - С. 17-21.

160. Лякишев Н. П. Алюминотермия / Н. П. Лякишев, Ю. Л. Плинер, Г. Ф. Игнатенко, С. И. Лапко. М. : Металлургия, 1979. - 424 с.

161. Верхотуров А. Д. Упрочнение поверхностей электроискровым легированием порошковыми материалами из минерального сырья / А. Д. Верхотуров, Ю. И.Мулин, Л. А. Климова // Электронная обработка материалов. 2003. - № 2. - С. 30 - 33.

162. Петрович М. А. Статистическое оценивание и проверка гипотез на ЭВМ / М. А. Петрович, М. И. Давидович. М. : Финансы и статистика, 1969. -189 с.

163. Дрейпер Н. Прикладной регрессионный анализ / Н. Дрейпер, Г. Смит. М. : Финансы и статистика, 1985. - 351 с.

164. Мержанов А. Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: двадцать лет поисков и находок. Препринт / А. Г. Мержанов. -Черноголовка : ИСМАН, 1989. 93 с.

165. Верхотуров А. Д. Получение электродов для ЭИЛ из шеелитового концентрата при применении метода металлотермии / А. Д. Верхотуров, Ю. И. Мулин, В. В. Гостищев // Электронная обработка материалов. -1994.-№5.-С. 70-73.

166. Патент № 2098232, Россия, 6 B22F 3/23, С22 с 1/05. Способ получения композиционного материала из вольфрамсодержащего минерального сырья / Верхотуров А. Д., Мулин Ю. И., Гостищев В. В., заявл. 25.10.95, опубл. 10.12.97, бюл. №34. 7 с.

167. Мулин Ю. И. Особенности формирования структуры и свойств покрытий, нанесённых методом электроискрового легирования на сталь / Ю. И. Мулин // Физика и химия обработки материалов. 2006. - № 4. - С. 60-66.

168. Мулин Ю. И. Метод регрессионного анализа для исследования процесса алюмотермии при получении электродных материалов / Ю. И. Мулин, J1. А. Климова // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1998. -№ 7. - С. 60-63.

169. Verkhoturov A. D., Mulin Y. I., Yarkov D. V., Metlitskaya L. P. A Protective Coating Formed by Electric Spark Alloying with New Tungsten - Based Electrode Materials Produced // J. of Advanced Materials. - Volume 5(1). 1999.-P. 75 - 84.

170. Костецкий Б. И. Эволюция структуры и фазового состояния и механизм самоорганизации материалов при внешнем трении / Б. И. Костецкий // Трение и износ. 1993. Т. 14. - №4. - С. 773-783.

171. Верхотуров А. Д. Исследование поверхностного слоя после электроискрового легирования новыми электродными материалами, полученными из минерального сырья / А. Д. Верхотуров, Ю. И. Мулин // Перспективные материалы. 2002. - № 4. - С. 84-89.

172. Патент № 2243063, Россия, 7 В22 Е 9/18. Способ получения металлического порошкового вольфрама / Мулин Ю. И., Гостищев В. В. -№2003118603, заявл. 20.06.03, опублик. 27.12.04, бюл.№ 36. 4 с.

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

174. Николенко С. В. Новые электродные материалы для электроискрового легирования / С. В. Николенко, А. Д. Верхотуров. Владивосток : Дальнаука, 2005. - 219 с.

175. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В. Е. Гмурман. М. Высшая школа, 1977. - 479 с.

176. Ганчар В. И. Асимметричное тепловыделение в металлических контактах / В. И. Ганчар, В. В. Михайловский, Е. А. Пасинковский // Электронная обработка материалов. 1998. - №3-4. - С.59-62.

177. Гуляев А. П. Металловедение / А. П. Гуляев. М. : Металлургия, 1986. -648 с.

178. Гордиенко JI. К. Субструктурное упрочнение металлов и сплавов / Л. К. Гордиенко. М. : Наука, 1973. - 224 с.

179. Панин В. Е. Структурные уровни деформации твердых тел / В. Е. Панин, В. А. Лихачев, Ю. В. Гридяев. Новосибирск : Наука, 1985 - 229 с.

180. Мулин Ю. И. Определение технологических параметров процесса электроискрового легирования для образования заданной толщины покрытия / Ю. И. Мулин, Л. А. Климова, В. Д. Власенко // Электронная обработка материалов. 2002. - № 3. - С. 19-23.

181. Мулин Ю. И. Расчет технологических параметров процесса электроискрового легирования с использованием ПЭВМ / Ю. И. Мулин, В. Д. Власенко. // ИК: Инвентарный номер ВНТИЦ 50200200172 Хабаровск : ХГТУ. -2002. - 4 с.

182. Бурумкулов Ф. X. Восстановление и упрочнение деталей и инструментов концентрированным источником тепла / Ф. X. Бурумкулов, В. П. Лялякин,

183. B. И. Иванов, В. В. Черкасов, С. Н. Петровский //Ремонт, восстановление, модернизация. 2003. - № 9. - С. 35 -39.

184. Пат. 2064380 Российская Федерация, 6 В23Н 9/00. Способ восстановления плунжерной пары / Мулин Ю. И., Хромов В. Н. № 93028608/08 ; заявл. 19.05.93 ; опубл. 27.07.96, Бюл.№ 21.-3 с.

185. Иверонова В. И. Теория рассеяния рентгеновских лучей / В. И. Иверонова, Г. П. Ревкевич. М. : МГУ, 1972. - 246 с.

186. Любушкин В. А. Применение функции Лауэ в методе аппроксимации. Аппаратура и методы рентгеновского анализа / В.А. Любушкин, Л. М. Любушкина. Л. : Машиностроение, 1983. - С. 80-84.

187. Смыслов Е. Ф. Простой критерий выбора аппроксимирующих функций. Аппаратура и методы рентгеновского анализа /Е. Ф. Смыслов, В. П. Нагорнов. Л. : Машиностроение, 1985. - С. 140-141.

188. Нагорнов В. П. Формулы для определения размеров блоков и величины микроискажений с помощью функции Лауэ. Аппаратура и методы рентгеновского анализа / В. П. Нагорнов. Л.: НПО Буревестник, 1983.1. C. 75-80.

189. Савицкий Е. М. Тугоплавкие материалы и сплавы / Е. М. Савицкий, Г. С.vy

190. Бурханов, К. Б. Поварова, Г. Иени, Г. Херц, Ю. В. Ефимов. М. : Металлургия, 1986. - 352 с.

191. Справочник по триботехнике / Под общей ред. М. Хебды, А. В. Чичинадзе. В 3 т. Т. 1. Теоретические основы. -М. : Машиностроение, 1989.-400 с.

192. Mulin Y. Characteristics of Coat Formation by the Method of Electro -Spark Alloying of Titanium Alloy ВТ 3 1 / Y. Mulin, L. Metlitskaya,

193. A. Verkhoturov // JIXIE GONGCHENGSHI MECHANICAL ENGINEER. -2003. № 2. - P. 68 (статья опубликована на китайском языке).

194. Мулин Ю.И. Электроискровое легирование поверхностей титановых сплавов / Ю. И. Мулин, А. Д. Верхотуров, В. Д. Власенко // Перспективные материалы. 2006. - № 1. - С. 79-85.

195. Мулин Ю. И. Повышение износо- и жаростойкости поверхностей титановых сплавов / Ю. И. Мулин // Вестник машиностроения. 2006. -№ 8. - С. 63-68.

196. ГОСТ 24773 81. Поверхности с регулярным микрорельефом. Классификация, параметры и характеристики. -М. : Стандарты, 1981. — 14 с.

197. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения. -М.: Стандарты, 1973. 12 с.

198. Тимошенко Б. И. Электрокомбинированное поверхностное упрочнение и восстановление деталей машин / Б. И. Тимошенко, Н. В. Шушура // Физика и химия обработки материалов. 1988. - №5. - С. 85-88.

199. Иванов В. И. Влияние технологических режимов электроискрового легирования и материала электрода на некоторые параметры рельефа поверхности / В. И. Иванов // Электронная обработка материалов. 1998. -№ 3,4. - С. 24-28.

200. Рыжов Э. В. Технологическое управление качеством и эксплуатационными свойствами поверхностей / Э. В. Рыжов,О. А. Горленко. Тула : ТПИ, 1980. - 100 с.

201. Сулима А. М. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / А. М. Сулима, В. А. Шувалов, Ю. Д. Ягодкин. М. : Машиностроение, 1988. - 240 с.

202. Лисенков А. Н. О некоторых планах второго порядка и их использовании при исследовании многофакторных объектов / А. Н. Лисенков // Проблемы планирования эксперимента. М.: Наука, 1968. - С. 97-112.

203. Трение, изнашивание и смазка: Справочник. В 2-х кн./ Под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. -М.: Машиностроение, 1978. Кн.1. -405 с.

204. Арзамасов Б. Н. Конструкционные материалы: Справочник / Б. Н. Арзамасов, В. А. Брострем, Н. А. Буше (Под общ. ред. Б. Н. Арзамасова ). -М. : Машиностроение, 1990. 668 с.

205. Справочник машиностроителя / Под ред. акад. С.В. Серенсена. Т. 3. М. : Гос. науч.- техн. изд-во машиностр. литературы, 1962. - 651 с.

206. Семенов А. Детонационные покрытия и их применение /А. П. Семенов, Ю. П. Федько. М.: НИИМАШ, 1977. - 72 с.

207. Никитин В. И. Совершенствование метода определения жаростойкости металлов / В. И. Никитин. // Физико-химическая механика материалов. -М.: Металлургия, 1982. № 23. - С. 95-97.

208. Никитин В. И. Расчет жаростойкости металлов / В. И. Никитин. М. : Металлургия, 1976. - 208 с.

209. Кубашевский О. Окисление металлов и сплавов / О. Кубашевский, Б. Гопкинс. М. : Металлургия, 1976. - 208 с.

210. Ващенко А. И. Окисление и обезуглероживание стали / А. В. Ващенко, А. Е. Лифшиц, Л. А. Шульц. М. : Металлургия, 1972. - 336 с.

211. Современные жаростойкие материалы / Под. ред. С.Б. Масленкова. М. : Металлургия, 1986. - 360 с.

212. Верхотуров А. Д. К вопросу об основных идеях, парадигмах и методологии науки о материалах / А. Д. Верхотуров // Принципы и процессы создания неорганических материалов: междунар. симпоз. Хабаровск : ТОГУ. -2004.-С. 3-4.

213. Емельянов Е. Н. Исследование прочностных характеристик слоистых структур с различным с различным распределением упругих свойств : автореф. дис. . канд. техн. наук. Благовещенск : ИМ ХНЦ ДВО РАН, 2003.-23 с.

214. Избирательный перенос в тяжелонагруженных узлах трения / под ред. Д. Н.Гаркунова. М. : Машиностроение, 1982. - 207 с.

215. Мулин Ю. И. Формирование многослойных покрытий методом электроискрового легирования / Ю. И. Мулин, Д. В. Ярков // Исследования института материаловедения в области создания материалов и покрытий. Владивосток : Дальнаука. - 2001. - С. 223-228.

216. Материалы в машиностроении. Справочник / под ред. И. В.Кудрявцева. T.IV. М. : Машиностроение, 1969. - 247 с.

217. Mulin Y. I., Klimova L. A. Technological Solution of Forming Coatings with Required Depth During Electrospark Alloing // Russian Technical News Letter : Rotobo. 2001. - № 3. - C. 30 -31.

218. Вишневский A. H. Исследование процессов восстановления и упрочнения матриц для прессования панелей из алюминиевых сплавов методом электроискрового легирования : автореф. дис. . канд. техн. наук. -Комсомольск-на-Амуре : КнАГТУ, 2003. 23 с.

219. Ярков Д. В. Формирование функциональных покрытий методом ЭИЛ с применением электродных материалов из минерального сырья Дальневосточного региона : автореф. дис. . .канд. техн. наук. Комсомольск-на-Амуре : КнАГТУ, 2004. 23 с.

220. Mulin Y. I. Extending service life of stamps by hardening their surfaces with concentrated flows of energy// Advanced materials and processes: Abstracts of the V-th Russian-Chinese International Symposium. 1999. Baikalsk: 1999. P. 234-235.

221. Лазаренко Б. P. Некоторые научные проблемы электрической эрозии материалов / Б. Р. Лазаренко // Электронная обработка материалов. -1969.-№2.-С.7-11.

222. Верхотуров А. Д. Восстановление и упрочнение матриц для прессования алюминиевых профилей методом электроискрового легирования / А. Д. Верхотуров, Ю. И. Мулин, А. Н. Вишневский // Физика и химия обработки материалов. 2002. - №4. - С.82-89.

223. Мулин Ю. И. Исследование влияния энергетических характеристик процесса электроискрового легирования компактными электродами на шероховатость поверхностей / Ю. И. Мулин // Межвузовский сб. науч. трудов. Хабаровск : ХГТУ. - 2000. - С.81-88.

224. Патент №2162488, Россия, 7С23. Способ восстановления деталей / Мулин Ю. И., Вишневский А. Н., Лысич А. Н., Христюк В. Д., Ярков Д. В., опубл. 27.01. 2001, бюл. №3. - 4 с.

225. Ришин В.В. Исследование прочности сцепления некоторых защитных неорганических покрытий при комнатной и высоких температурах : автореф. дис. . канд. техн. наук. Киев : И1111, 1973. - 26 с.

226. Уманский Я. С. Условия адгезионной и когезионной равнопрочности жаростойких покрытий / Я. С. Уманский, Б. А. Ляшенко // Космические исследования на Украине. Киев : Наук. Думка, 1975. - С.58-64.

227. Ляшенко Б. А. О критериях адгезионно-когезионной равнопрочности и термостойкости защитных покрытий / Б. А. Ляшенко // Проблемы прочности. 1980. - № 5.-С. 114-117.

228. Верхотуров А. Д. Повышение износостойкости покрытий за счет формирования специального микрорельефа при электроискровом легировании / А. Д. Верхотуров, Ю. И. Мулин, В. Д. Власенко // Физика и химия обработки материалов. 2003. - № 2. - С. 72-79.

229. Горячева И. Г. Механика фрикционного взаимодействия / И. Г. Горячева.- М. : Наука, 2001. 478 с.

230. Мулин Ю. И. Формирование износостойких покрытий со специальной микрогеометрией при электроискровом легировании / Ю. И. Мулин, А. Д. Верхотуров, В. Д. Власенко // Электронная обработка материалов. 2004.- №6. С. 11-18.

231. Мулин Ю. И. Исследование износостойких несплошных покрытий, образованных электроискровым легированием / Ю. И. Мулин, А. Д. Верхотуров, JI. А. Климова, В. Д. Власенко // Трение и износ. 2004. Т.25, №6. - С. 650-655.

232. Бабичев А. П. Физические величины. Справочник / А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский (Под ред. И. С. Григорьева, Е. 3. Мейлихова ). М. : Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

233. Лившиц Л. С. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений / Л. С. Лившиц, А. Н. Хакимов. М.: Машиностроение, 1989. -335 с.

234. Лахтин Ю. М. Материаловедение: Учебник для втузов / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. М. : Машиностроение. - 1990. - 244 с.

235. Верещака А. С. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями / А. С. Верещака, И. П. Третьяков. М.: Машиностроение, 1986. - 192 с.

236. Н. Holleck. Material selection for hard coatings // J. Vac. Sci. Technol. A4(6), Nov /Dec. 1986. P.2661-2669.

237. Улашкин А. П. Выбор отделочно-упрочняющих методов обработки (для повышения износостойкости деталей машин) / А. П. Улашкин. -Хабаровск : ХГТУ, 1998.- 103 с.

238. Новожилов Н. М. Изготовление и применение в машиностроении сплавов переменного состава / Н. М. Новожилов. М. : Машиностроение, 1987. -79 с.

239. Капица П. Л. Эксперимент, теория и практика / ПЛ. Капица. М. : Наука, 1981.-495 с.

240. Пат. 2279337 Российская Федерация, В 23 Н 9/00, С 2. Способ электроискрового упрочнения поверхностей стальных деталей / Мулин Ю. И. № 2004119454/02, заявл. 25.06.2004; опубл. 10.07.2006, Бюл.№ 19. 6 с.

241. Разумов В. П. Некоторые особенности механизации процесса электроискрового легирования / В. П. Разумов, О. М. Еган // Электронная обработка материалов. 1977. - №4. - С. 22-24.

242. Галай В. И. Некоторые кинематические особенности механизированного электроискрового легирования сферических поверхностей / В. И. Галай // Электронная обработка материалов. 1980. - №4. - С. 72-74.

243. Коваль Н. П. Механизированное электроискровое легирование деталей с плоскими рабочими поверхностями / Н. П. Коваль, А. Е. Гитлевич // Электронная обработка материалов. 1981. - №3. - С. 77-83.

244. Рыбалко А. В. Некоторые особенности осуществления процесса электроискрового легирования на установках типа "Элитрон" / А. В. Рыбалко, Д. М. Григорук, К. Р. Сомаражу // Электронная обработка материалов. 2000. - №5. - С. 133-139.

245. Муромцева Е. В. Исследование условий возникновения искрового разряда при низковольтной электроискровой обработке /Е. В. Муромцева, С. Н. Химухин // Благовещенск: Вестник АмГУ. Вып.З. 2001. - С. 50-52.

246. Аскинази Б. М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой / Б. М.Аскинази. М. : Машиностроение, 1968. - 207 с.

247. Мулин Ю. И. Определение площади контакта цилиндрических поверхностей деталей прецизионных пар / Ю. И. Мулин // Известия ВУЗов, Приборостроение. 1972. - Т. XV. - № 1. - С. 138-140.

248. Омельченко В. Т. Теория процессов на контактах / В. Т. Омельченко. -Харьков : Вища школа. Харьк. ун-т, 1979. 128 с.

249. Масленков С. Б. Стали и сплавы для высоких температур: Справ, изд. В 2-х кн. Кн. 1, 2. / С. Б. Масленков. М.: Металлургия, 1991. - 813 с.

250. Мулин Ю. И. Исследование кинетики процесса массопереноса при использовании механизированной установки для ЭИЛ / Ю. И. Мулин, Д.

251. B. Ярков. -Благовещенск : Вестник АмГУ. Вып. 9. 2000. - С. 18-19.

252. Мулин Ю. И. Особенности образования износостойких покрытий при механизированном процессе электроискрового легирования / Ю. И. Мулин, Д. В. Ярков // Электронная обработка материалов. 2004. - №5.1. C. 7-13.

253. Гаркунов Д. Н. Триботехника (износ и безызносность) /Д. Н. Гаркунов.-М.: МСХА, 2001.-616 с.

254. Илутенко А. Д. Информационные технологии в решении задач материаловедения./ А. Д. Плутенко, А. Д. Верхотуров, Н. В. Лебухова. -Владивосток : Дальнаука, 2001. 142 с.

255. Проников А. С. Надежность машин./ А. С. Проников. -М. : Машиностроение, 1978. -592 с.

256. Справочник по триботехнике / Под общ. ред. М.Хебды, А. В. Чичинадзе. В Зт. Т.1. Теоретические основы. -М. : Машиностроение, 1989. 400 с.

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

258. Патент № 2068755, Россия, 6 В23Г21 / 04. Долбяк для нарезания зубьев зубчатых колес / Мулин Ю. И., Верхотуров А. Д., заявл. 22.06.1993, опубл. 10.11.1996, бюл. №31.-3 с. 1.

259. Кабалдин Ю. Г. Исследование изнашивания режущей части инструмента из быстрорежущей стали. / Ю. Г. Кабалдин, Н. Е. Кожевников // Трение и износ. 1990. Т. 11, - № 1.-С. 130-135.

260. Кабалдин Ю. Г. Самоорганизующиеся процессы в технологических системах обработки резанием. Диагностика, управление / Ю. Г. Кабалдин, А. М. Шпилев. Владивосток : Дальнаука, 1998. - 296 с.

261. Патент №2264895, Россия, В23Н 9/00, С23С 26/00. Способ упрочнения электроисковым легированием инструментов для нарезания резьбы / Мулин Ю. И., Чвиров В. В., заявл. 11.02.2004, опубл. 27.07.2005, бюл. №33.-4 с.

262. Мулин Ю. И. Восстановление работоспособности матриц для прессования алюминиевых профилей при использовании метода ЭИЛ / Ю. И. Мулин, А. Н. Вишневский, А. Н. Лысич. Благовещенск : Вестник Ам.ГУ. - 2000. -№9. - С. 19-21.

263. Гильденгорн М. С. Прессование со сваркой полых изделий из алюминиевых сплавов./ С. М. Гильденгорн, В. Г. Керов, Г. А. Крионос. -М. : Металлургия, 1975. 237 с.

264. Ерманок М. 3. Прессование панелей из алюминиевых сплавов / М. 3. Ерманок. М. : Металлургия, 1974. - 232 с.

265. Самсонов Г. В. Тугоплавкие соединения: справочник. / Г. В. Самсонов, И. М. Винницкий М.: Металлургия, 1976. -.560 с.

266. Семенов А. П. Трение и адгезионное взаимодействие тугоплавких материалов при высоких температурах / А. П. Семенов. М. : Наука, 1972. - 263 с.

267. Mulin Yu. I. Modification of work surfaces of stamps by electrospark alloying / Y. I. Mulin // Advanced Materials and Processes: Fourth Cina-Russion Symposium Beijing, China. 1997. - P. 185-186.

268. Mulin Yu. I. Improving reliability and quality of machines, instruments in succession use by methods of the electroerosion treatment and of regularization of microgeometry of surfaces of the parts. Advanced materials and processing:406

269. Proceedings of the Second Pacific Rim International Conference: Kyongju, Korea. 1995. - P. 643-645.

270. Антипов В. В. Износ прецизионных деталей и нарушение характеристики топливной аппаратуры дизелей / В. В. Антипов. М.: Машиностроение, 1992. - 176 с.

271. Зарин А. А.Справочник слесаря по топливной аппаратуре двигателей / А. А. Зарин, А. Э. Зарин. М. : Машиностроение, 1990. - 288 с.

272. Двигатели КамАЗ 740. Руководство по капитальному ремонту. РК 200 -РСФСР - 2/1 - 2098 - 87.

273. Розери Юм. Электроны и металлы (перевод Б. Я. Любова). / Юм Розери. -М.: Черная и цветная металлургия, 1949. 364 с.

274. Позняк Л. А. Штамповые стали / Л. А. Позняк, И. А. Скрынченко, С. Н. Тишаев. М.: Металлургия, 1980. - 184 с.

275. Михайленко Ф.П. Износостойкость вырубных штампов / Ф. П. Михайленко. М.: Машиностоение, 1988. - 184 с.

276. Костецкий Б. И. Структурно- энергетическая приспосабливаемость материалов при трении. / Б. И. Костецкий // Трение и износ. 1985. - Т.6. -С. 201-210.

277. Pavelescu D. Tribotechnika / D. Pavelescu. Bucuresti : Editura Technica. -1983.-279 p.407