ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТВЁРДОСТИ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ СПОСОБОМ КОМБИНИРОВАННОЙ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ 13
1.1 Физические основы электролитно-плазменной обработки 13
1.2 Электрохимические особенности плазменного электролиза при электролитно-плазменной обработке титановых сплавов 19
1.3 Структурно-фазовые превращения в титановых сплавах при электролитно-плазменной обработке 23
1.3.1 Азотирование 23
1.3.2 Нитроцементация 33
1.4 Трибологические и коррозионные свойства титановых сплавов после электролитно-плазменной обработки 39
1.4.1 Азотирование 39
1.4.2 Нитроцементация 45
Выводы по главе 48
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, ИССЛЕДУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 50
2.1 Конструкция установки для анодного и катодного электролитно-плазменного насыщения и последующего полирования 50
2.2 Методы измерения электрических и тепловых характеристик процесса электролитно-плазменной обработки 51
2.3 Выбор составов электролитов для анодного и катодного электролитно-плазменного насыщения азотом и углеродом 52
2.4 Исследуемые материалы для комбинированной электролитно-плазменной обработки 52
2.5 Методы исследования поверхности и диффузионных слоев 53
2.5.1 Методы исследования структурно-фазового состояния поверхности 53
2.5.2 Топологические и профилометрические измерения поверхности 53
2.5.3 Методики трибологических испытаний 54
2.5.4 Методики коррозионных испытаний 54
2.6 Методы исследования химических и электрохимических процессов при комбинированной обработке титановых сплавов 55
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ НАСЫЩЕНИЯ И ПОЛИРОВАНИЯ НА СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, МОРФОЛОГИЮ И ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 57
3.1 Комбинированная электролитно-плазменная обработка катодным азотированием и анодным полированием титанового сплава ВТ6 57
3.2 Комбинированная электролитно-плазменная обработка анодными нитроцементацией и полированием титанового сплава ВТ1-0 64
Выводы по главе 76
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ НАЫЩЕНИЯ И ПОЛИРОВАНИЯ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 79
4.1 Трибологические испытания титановых сплавов после их анодного и катодного диффузионного насыщения с последующим полированием 79
4.1.1 Комбинированная ЭПО катодным азотированием и анодным полированием титанового сплава ВТ6 79
4.1.2 Комбинированная ЭПО анодными нитроцементацией и полированием титанового сплава ВТ1-0 84
4.2 Коррозионные испытания титановых сплавов после их анодного и катодного диффузионного насыщения с последующим полированием 92
4.2.1 Комбинированная ЭПО катодным азотированием и анодным полированием титанового сплава ВТ6 92
4.2.2 Комбинированная ЭПО анодными нитроцементацией и полированием титанового сплава ВТ1-0 96
Выводы по главе 101
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОЙ ПОВЕРХНОСТИ АНОДНЫМ И КАТОДНЫМ НАСЫЩЕНИЕМ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ПОЛИРОВАНИЕМ 104
5.1 Изучение химических и электрохимических процессов, обеспечивающих и сопровождающих комбинированную обработку 104
5.2 Рекомендуемые составы электролитов и режимы обработки для анодного и катодного насыщения и анодного полирования, технологические рекомендации по их применению 106
5.3 Математическое моделирование катодного-электролитно-плазменного азотирования титановых сплавов для управления микротвердостью поверхностного слоя 108
5.4 Разработка технологии электролитно-плазменной обработки пуансонов гибочного оборудования, применяемой на предприятии ООО «Метапласт»
(г. Кострома) 109
5.5 Разработка технологии электролитно-плазменной обработки колонок, применяемой на предприятии ООО «Дилэй» (г. Кострома) 109
Выводы по главе 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 113
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 118
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 119
ПРИЛОЖЕНИЕ А АКТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В ПРОИЗВОДСТВО 130
ПРИЛОЖЕНИЕ Б АКТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В ПРОИЗВОДСТВО 131
ПРИЛОЖЕНИЕ В АКТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС 132

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы исследования
Плазменная модификация материалов успешно применяется на протяжении десятилетий, при этом классификация плазменных методов неуклонно расширяется. Появились плазменные процессы, осуществляемые при атмосферном давлении, то есть без использования вакуумной техники. Некоторые из них реализуются в водных электролитах, например, микродуговое оксидирование, электролитно-плазменное полирование или электролитно-плазменная термическая или химико-термическая обработка. Эти технологии относятся к категории скоростных процессов, также обладающих другими преимуществами в ряде приложений.
Общим свойством этих методов является сложное сочетание нестационарных термических состояний, электрохимических процессов в условиях далеких от обычного электролиза и электрических разрядов, существенно отличающихся от относительно изученных тлеющего, искрового или дугового. Режимы обработки и составы электролитов в значительной мере предложены на базе эмпирических изысканий в связи с отсутствием общепринятых механизмов этих процессов. Не является исключением и электролитно-плазменное диффузионное насыщение, которое, открывая новые технологические возможности, представляет собой сложную комбинацию различных физических и химических явлений. Это аналог пленочного кипения в проводящей жидкости, трехфазная электрохимическая система, в которой электролит отделен от электрода парогазовой средой, электроразрядный промежуток между металлическим и электролитным электродами, а также диффузионное насыщение в пароплазменной среде. Исследование этих особенностей, хотя бы частичное, даст возможность обосновать имеющиеся технические решения и предложить новые режимы обработки, составы электролитов и конструкции оборудования для повышения износостойкости и коррозионной стойкости титановых сплавов комбинированием метода электролитно-плазменного насыщения и полирования.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ


1.1 Физические основы электролитно-плазменной обработки

Методы электролитно-плазменной обработки на сегодняшний день находятся в постоянном развитии. Ученые из России и Германии в XIX веке стали обращать внимание на образование электрических разрядов в жидких средах [1],
а уже первые патенты на его применение появились в Франции, Англии и Германии. Методы катодного нагрева деталей для их закалки в электролите стали применяться на Харьковском тракторном заводе перед началом Великой Отечественной войны. После завершения войны внимание к данному процессу возвратилось, но география ученых не увеличивалась. Большинство разработок проводилось учеными из СССР под руководством И.Г. Ясногородского [2], и в Японии во главе с И. Киеси. Исследования стали основой для появления электролитно-плазменной обработки (ЭПО), и используются в качества прототипа современными авторами [3].
Стоит выделить одну из важнейших статью ученого из Великобритании
Г. Келлога о локальном вскипании электролита вблизи электрода со сравнительно малой поверхностью [4].
Следующим этапом стало исследование процессов диффузионного насыщения металлов и сплавов учеными из Советского Союза и Японии
(В.С. Ванин, И. Киеси и др.) [5].
В начале1980-х годов метод диффузионного насыщения стал применяться для цементации малоуглеродистых и нитрозакалки среднеуглеродистых сталей [6], а Опытный завод Академии наук Молдавии произвел десятки промышленных установок, используемых предприятиями легкой промышленности СССР и других стран [7, 8].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Лазаренко, Б. Р. Коммутация тока на границе металл – электролит [Текст] / Б. Р Лазаренко, С. П. Фурсов, А. А. Факторович, Е. К. Галанина,
В. Н. Дураджи. Кишинев: РИО АН МССР, 1971. – С. 11–13.
2. Belkin, P. N. Anodic heating in aqueous solutions of electrolytes and its use for treating metal surfaces [Текст] / P. N. Belkin, V. I. Ganchar, A. D. Davydov, A. I. Dikusar, E. A. Pasinkovskii // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 1997. – No 2. – P. 1–15.
3. Патент 6022468 США, C21D 1/00. Electrolytic hardening process / Luk S. F., Leung T. P. Miu W. S., Pashby I. R. 08/967135; заявл. 10.11.97; опубл. 08.02.00.
4. Kellogg, H. H. Anode effect in the aqueous electrolyses [Текст] / H.H. Kellogg // Journal of the Electrochemical Society. – 1950. – V. 97. – No 4. – P. 133–142.
5. Горохов, И.С. Развитие теории анодной электролитно-плазменной обработки поверхностей изделий из сплавов с Fe-Ti основой для обеспечения их износо- и коррозионной стойкости [Текст]: Дисс. …доктора технических наук (PhD) / С.А. Кусманов. – Кострома, 2017. – 6 с.
6. Белкин, П. Н. Электрохимико-термическая обработка металлов и сплавов [Текст] / П. Н Белкин // М.: Мир, 2005. –336 с.
7. Суминов, И. В. Плазменно-электролитическое модифицирование поверхности металлов и сплавов [Текст] / И.В. Суминов, П.Н. Белкин, А.В. Эпельфельд и др. Том I. – М.: Техносфера, 2011. – 464 с.
8. Yerokhin, A. L. Plasma electrolysis for surface engineering [Текст] / A.L. Yerokhin, X. Nie, A. Leyland, A. Matthews, S.J. Dowey // Surface and Coatings Technology. – 1999. – V. 122. – P. 73–93.
9. Aliofkhazraei, M. Nano-Fabrication by Cathodic Plasma Electrolysis [Текст] / M. Aliofkhazraei, A.Sabour Rouhaghdam, P. Gupta. // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. – 2011. – No 36. – P. 174–190.
10. Кусманов, С.А. Теоретические основы электролитно-плазменного нагрева и его применение для диффузионного насыщения металлов и сплавов [Текст] / С.А. Кусманов., И.Г. Дьяков, П.Н. Белкин // Кострома, 2017 – С. 420
11. Meletis, E. I. Electrolytic plasma processing for Cleaning and Metal-coating of Steel Surface [Текст] / E.I. Meletis, X. Nie, F.L. Wang, J.C. Jiang // Surface and Coatings Technology. – 2002. – V. 150. – P. 246–256.
12. Mizuno, T. Production of heat during plasma electrolysis in liquid [Текст] /
T. Mizuno, T. Ohmori, T. Akimoto, A. Takahashi // Japan Journal of Applied Physics.
– 2000. – Vol. 39. – P. 6055–6061.

Весь текст будет доступен после покупки