Багатофункціональні плазмові покриття на основі порошкових сумішей з нанорозмірними складовими та порошків плакованих вакуумно-дуговим методом
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Багатофункціональні плазмові покриття на основі порошкових сумішей з нанорозмірними складовими та порошків плакованих вакуумно-дуговим методом
|
|
| Creator |
Смирнов, Ігор Володимирович
|
|
| Description |
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.06 – зварювання та споріднені процеси і технології. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2012. Дисертація присвячена створенню багатофункціональних плазмових покриттів з підвищеними фізико-механічними властивостями на основі порошкових сумішей з нанорозмірними складовими та порошків плакованих вакуумно-дуговим методом. В роботі розроблені фізико-технологічні основи плазмового напилення багатофункціональних покриттів нового складу і структури з підвищеними адгезійно-когезійними властивостями, які полягають у введенні в склад порошкової суміші нанорозмірних складових – комплексних оксидів (похідних аеросилу) та плакуванні керамічних порошків металевими оболонками вакуумно-дуговим методом. Отримані аналітичні вирази для визначення нагріву плакованої частинки в плазмовому струмені, а також розрахунку площі фізичного контакту, що дозволяє прогнозувати утворення міцного адгезійного зв’язку. Запропоновані принципи встановлення режимів вакуумно-дугового плакування порошків на основі визначення параметрів металевого плазмового потоку і температурно-часових залежностей. Розроблений механізм впливу нанорозмірних частинок – комплексних оксидів на процеси формування та термічної обробки плазмових покриттів, який проявляється в утворені нових фаз евтектичного типу і дисперсійному зміцненню металевої матриці покриття. Досягнуте підвищення комплексу робочих параметрів композиційного матеріалу дозволяє розширити галузь застосування плазмових покриттів для захисту поверхні деталей від механічного впливу та дії агресивних середовищ, в тому числі при підвищених температурах. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.06 “Сварка, родственные процессы и технологии”. – Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 2012. Диссертация посвящена созданию многофункциональных плазменных покрытий с повышенными физико-механическими свойствами на основе порошковых смесей с наноразмерными составляющими и порошков плакированных вакуумно-дуговым методом. В роботе представлены физико-технологические основы плазменного напыления многофункциональных покрытий нового состава и структуры с повышенными адгезионно-когезионными свойствами, что достигается путем введения в состав порошковых смесей наноразмерных составляющих – комплексных оксидов (производных аэросила) и плакировании керамических порошков металлическими оболочками вакуумно-дуговым методом. Разработана математическая модель нагрева плакированной частицы при плазменном напылении на основе согласования температуры плазменной струи и частицы во времени. Полученное аналитическое решение позволило проследить влияние оболочки на прогрев ядра плакированной частицы и установить её оптимальною толщину. Усовершенствована физическая модель взаимодействия напыляемых частиц порошка с поверхностью твердого тела, позволяющая оценить площадь физического контакта, с учетом скорости, размеров частиц, высоты микровыступов и физико-механических свойств поверхности. На основе данной модели показано, что необходимым условием для формирования покрытия является определенная степень деформации, как микрорельефа поверхности основы, так и напыляемых частиц, так как в этом случае возможна реализация прочных химических связей между атомами основы и покрытия на активных центрах поверхности основного материала. Установлена функциональная зависимость максимальной деформации микрорельефа и соответственно максимальной площади физического контакта от кинетических и геометрических параметров напыляемых частиц, а также отношения размеров частиц к высоте микровыступов, при котором достигается максимальный уровень адгезинной прочности. Созданы физико-технологические основы установления режимов вакуумно-дугового плакирования порошков базирующиеся на определении параметров металлического плазменного потока и температурно-временных зависимостей, учитывающих мощность испарителя, массу и дисперсность порошка, что способствует получению качественных плакированных порошков для газотермического напыления. Установлена взаимосвязь режима вакуумно-дугового испарения с механизмом конденсации металлических пленок на керамических частицах, проявляющаяся в формировании оболочек различных типов. Сформулированы основные требования и принципы конструирования аппаратных средств для вакуумно-дугового плакирования керамических порошков и плазменного напыления порошковых смесей, содержащих наноразмерные составляющие. Разработаны принципиальные схемы и изготовлены лабораторные образцы плазменных горелок для напыления плакированных порошков, особенностью которых является генерация плазменной струи с ламинарным характером течения. Показан механизм влияния наноразмерных частиц – комплексных оксидов на процессы формирования и термической обработки плазменных покрытий, проявляющийся в образовании новых фаз эвтектического типа и дисперсионном упрочнении металлической матрицы покрытия. Дополнительный диффузионный отжиг приводит к упорядочению структуры плазменного покрытия и, в ряде случаев, к полному спеканию с образованием переходной диффузионной зоны, обеспечивающей максимальную адгезионную прочность. Результаты испытаний на внутреннее трение и ползучесть свидетельствуют об упрочнении основного материала за счет наличия в межфазной зоне и самих покрытиях мелкодисперсных фаз, препятствующих сдвигообразованию и являющихся сильными точками закрепления дислокаций. Достигнутое повышение комплекса рабочих параметров композиционного материала позволяет расширить область применения плазменных покрытий для защиты поверхности деталей от механического влияния и воздействия агрессивных сред, в том числе при повышенных температурах. The thesis for a scientific degree of Doctor of Technical Sciences on a specialty 05.03.06 – welding and related processes and technologies. – National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2012. The thesis is devoted to development of multifunctional plasma coatings with the improved physical mechanical properties on the basis of powder blends with nano-sized components and powders cladded by a vacuum-arc method. The physical and technological fundamentals of multifunctional coatings production by plasma spraying of new composition and structure with high adhesion, cohesive properties were developed. The coatings are produced from powder blends with nano-sized components - complex oxides (aerosil derivatives) and ceramic powders cladded with metal by vacuum-arc methods. Analytical expressions for calculation of heating of the cladded particle in plasma jet, and also calculation of the area of physical contact that allows to predict formation of strong adhesive linkage were developed. Principles of vacuum-arc cladding of powders parameters definition on the basis of calculation of parameters of a metal plasma jet and temperature-time dependences are offered. The mechanism of influence of nano-sized complex oxides on processes of formation and heat treatment of the plasma coatings was developed. It is shown in the formation of new eutectic type phases and dispersive hardening of metal matrix of coating. The obtained improvement of a complex of operational parameters of composite materials allows to expand a scope of plasma coatings for surface protection from mechanical factors and effect of excited environments, including the increased temperatures. |
|
| Publisher |
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"
|
|
| Date |
2012-03-27T11:57:35Z
2012-03-27T11:57:35Z 2012 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://library.kpi.ua:8080/handle/123456789/1631
|
|
| Language |
uk
|
|