WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Применение алмазной пасты в процессе полировки исходной поверхности привело к наличию рисок глубиной до 60 нм, что является нежелательным фактором при последующей ВИП обработке.

Структура покрытий, формируемых на поверхности конструкционных металлических материалов, имеет внутреннюю поверхность, располагающуюся по границе металл-покрытие, и наружную по границе покрытие - внешняя среда Исследование процесса образования структуры внутренней и наружной поверхности покрытия проводилось на покрытии титана толщиной 15 мкм в виде фольги. Эти исследования позволили выявить некоторые подробности механизма их формирования.

Наноструктура внутренней поверхности показала, что поверхность не является сплошной на наноуровне, а образует первичное арочное покрытие, Наружная поверхность представляет собой сильно разветвлённую поверхность с отдельными крупными образованиями покрытия, в которых наблюдаются аномальные кристаллические образования с выходом на поверхность отдельных участков кристаллографических плоскостей, рисунок 5. Аномальные кристаллические образования при ВИП обработке могут разрушаться и образовываться на протяжении всего процесса конденсации металлической плазмы.

Рис. 5. Фрагмент наноструктуры наружной поверхности титанового покрытия толщиной 15 мкм в виде фольги с монокристаллическим образованием, сформированным потоком металлической плазмы Ti.

Глава V. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОСТРУКТУР В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ПРИ МОДИФИЦИРОВАНИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Процесс модифицирования поверхностного слоя при ВИП обработке связан с насыщением обрабатываемой поверхности модифицирующими элементами на основе газовой или металлической плазмы. При насыщении поверхности элементами газовой плазмы исходная наноструктура и нанорельеф полностью сохраняются только, в том случае, когда температура процесса не превышает 500С.

При температуре процесса выше этого значения происходит изменение структуры и рельефа поверхностного слоя. При этом чем выше температура, тем более заметные изменения наноструктуры и нанорельефа наблюдаются. Так значение величины Sа в процессе ионного азотирования титанового сплава ВТ6 изменяется от 12.5 нм до 19.2 нм при увеличении температуры процесса от 500С до 600С и от 42.2 нм до 71.2 нм при росте температуры с 700С до 800С.

Модифицирование металлической плазмой сопровождается процессом диффузионного отжига, при котором предварительно осаждённый металл должен весь продифундировать в поверхностный слой подложки с образованием твёрдых растворов или интерметаллидных поверхностных соединений.

Данные исследования позволили оптимизировать технологические этапы ВИП обработки связанные с процессами очистки, активации поверхности и конденсацией покрытий, а также процессами модифицирования.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 1. Проведённые исследования позволили установить закономерности влияния структуры и рельефа исходного поверхностного слоя конструкционных металлических материалов на качество формируемой поверхности в процессах модифицирования и нанесения покрытий при ВИП обработке. Основой качественного формирования поверхности в процессе ВИП обработки является исходная поверхность после финишной обработки деталей при образовании исходного нанорельефа с максимальной высотой неровностей 20 нм, величиной среднего отклонения неровностей по площади скана Sа равной 10 нм. При осуществлении этапа ионного травления в процессе ВИП обработки происходит структурная корректировка исходной наноструктуры конструкционного материала и сформированный нанорельеф поверхности детали является основополагающим для последующих процессов модифицирования и нанесения покрытий.

2. Установлено, что в процессе формирования покрытий наиболее существенным дефектом является рост аномальных кристаллических образований, форма которых зависит от энергетических параметров и элементного состава плазменного потока. Доказано, что плазменный поток Ti может формировать аномальные кристаллические образования с базисной или призматической структурой с выходом на поверхность отдельных участков кристаллографических плоскостей. Кинетика роста и разрушения аномальных кристаллические образования определяется параметрами плазменного потока и изменением его элементного состава, и может происходить на протяжении всего процесса конденсации металлической плазмы при ВИП обработке.

3. Установлено, что воспроизводимость нанорельефа и наноструктуры исследуемых поверхностей, в виде изображений – сканов, зависит от конфигурации зонда и постоянства радиуса закругления острия зонда (иглы). Радиус закругления острия зонда 10 нм обеспечивает высокую точность и стабильность измерений при сканировании структуры поверхностного слоя конструкционных металлических материалов.

4. Установлены закономерности формирования нанорельефа и наноструктур в поверхностных слоях конструкционных металлических материалов при различных видах технологических воздействий в процессах ВИП обработки.

Величина изменений нанорельефа и наноструктуры поверхностного слоя определяется энергией воздействия потоков газовой и металлической плазмы.

Наиболее информативной величиной поверхностных структурных изменений является среднее отклонение неровностей по площади поверхности скана - Sа.

Значение величины Sа в процессе ионного азотирования титанового сплава ВТизменяется от 12.5 нм до 19.2 нм при увеличении температуры процесса от 500С до 600С и от 42.2 нм до 71.2 нм при росте температуры с 700С до 800С.

5. Модернизировано оборудование и разработана технология получения зондовых игл с регламентируемым радиусом закругления, оптимальным для контроля рельефа и структуры поверхности конструкционных металлических материалов или деталей. Разработана методика сканирования, позволяющая оценивать эффективность технологических воздействий в исследуемой точке поверхностного слоя с отклонением 1 мкм при поле сканирования 5мкм.

Разработаны методические материалы по аттестации зондовых игл и проведению исследований структурных изменений поверхностного слоя конструкционных металлических материалов путём сканирования поверхности с позиционированием в постоянных координатах относительно сканирующего зонда (ММ 1-1620-2-2009).

6. На основе установленных закономерностей изменения величины нанорельефа и наноструктуры поверхностного слоя конструкционных металлических материалов от энергии воздействия потоков газовой и металлической плазмы оптимизированы энергетические параметры потоков газовой плазмы на технологическом этапе очистки и активации поверхности процессов ВИП обработки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Поляков С.А., Хазов С.П., Зайцева К.В., Соколов И.В. Разработка нанодисперсных противоизносных составов для повышения динамической адаптации и эксплуатационных показателей дизель-генераторных установок // Нанотехника, 2008, №4, с. 50-56.

2. Ильин А.А., Плихунов В.В., Петров Л.М., Иванчук С.Б., Карпов В.Н., Соколов И.В., Федорова Т.В. Особенности подготовки поверхности титановых сплавов при вакуумной ионно-плазменной обработке // Авиационная промышленность, 2006, № 4, с. 23-26.

3. Плихунов В.В., Петров Л.М., Зеленков В.В., Иванчук С.Б., Соколов И.В.

Контроль технологических этапов формирования покрытий и модифицирования поверхностей при вакуумной ионно-плазменной обработке // Авиационная промышленность, 2009, № 2, с. 35-40.

Статьи и материалы конференций:

4. Плихунов В.В., Петров Л.М., Яблоков М.Ю., Соколов И.В.

Сканирующая туннельная микроскопия поверхностных наноструктур сформированных при вакуумном ионном азотировании титанового сплава ВТ-6 // Сборник научных трудов 1-ой Научно - практической конференции «НАНОТЕХНОЛОГИИ - ПРОИЗВОДСТВУ 2005», Россия, Москва, 2005, с.

5. Яблоков М.Ю., Малиновская О.С., Коробов Д.Ю., Соколов И.В.

Сканирующая туннельная микроскопия: особенности работы с наноструктурированными объектами // Сборник научных трудов 1-ой Научно - практической конференции «НАНОТЕХНОЛОГИИ - ПРОИЗВОДСТВУ 2005», Россия, Москва, 2005, с. 189-194.

6. Плихунов В.В., Петров Л.М., Соколов И.В., Семёнов В.Д. Методы контроля технологических этапов формирования покрытий и модифицирования поверхностей // Сборник материалов 6 -ой международной конференции «Покрытия и обработка поверхности», Россия, г. Москва, СК «Олимпийский», 2009, 18 -марта, с.100 -102.

7. Ильин А.А., Плихунов В.В., Петров Л.М., Зеленков В.В., Иванчук С.Б., Соколов И.В. Очистка и активация поверхности изделий из конструкционных металлических материалов в процессе вакуумной ионно-плазменной обработки // Технология легких сплавов, 2009,№ 2, с.111- 117.

8. Плихунов В.В., Петров Л.М., Иванчук С.Б., Соколов И.В. Контроль структурного рельефа поверхности конструкционных материалов при вакуумной ионно-плазменной обработке // Технология легких сплавов, 2009,№ 2, с.118- 123.

9. Плихунов В.В., Петров Л.М., Зеленков В.В., Иванчук С.Б., Соколов И.В.

Изменение поверхностной структуры конструкционных материалов на этапах вакуумной ионно – плазменной обработки // Труды 9-ой международной конференции «Пленки и покрытия-2009» с. 90-93.

10. Антоненко С.В., Малиновская О.С., Фролова В.А., Соколов И.В. Способ приготовления зондов с нанотрубками // Научная сессия МИФИ-2009. Аннотации докладов. 2009. Т. 2. С. 216.

11. Плихунов В.В., Петров Л.М., Иванчук С.Б., Соколов И.В., Смирнова А.Н. Структурные особенности титановых покрытий, формируемых в процессе вакуумной ионно-плазменной обработки // Международная конференция «Ti -2009 в СНГ» 17-20 мая Украина, г. Одесса, сб. докл., Киев, Институт металлофизики им.

Г.В. Курдюмова НАН Украины,2009, стр.336-12. Плихунов В.В., Петров Л.М., Зеленков В.В., Иванчук С.Б., Соколов И.В.

Структурные изменения поверхности титановых сплавов при ионном травлении газовой плазмой аргона // Международная конференция «Ti -2009 в СНГ» 17-20 мая Украина, г. Одесса, сб. докл., Киев, Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины,2009, стр.343-Патенты:

13. Соколов И.В. Контейнер для зонда сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), для транспортировки и хранения в изопропиловом спирте // Патент на полезную модель №84153.

14. Плихунов В.В., Петров Л.М., Зеленков В.В., Иванчук С.Б., Гущин Г.А., Соколов И.В. Вакуумно-дуговой источник плазмы // Положительное решение на заявку патента 2009102622/02(003347).

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.