Delist.ru

Технологические и методологические основы формирования функциональных покрытий

Автор: Мулин Юрий Иванович

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

Комсомольск-на-Амуре ( 2007

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

Научный консультант

Официальные оппоненты:

Ведущая организация -заслуженный деятель науки Российской

Федерации, доктор технических наук,

профессор А. Д. Верхотуров

заслуженный деятель науки Российской

Федерации, доктор технических наук, профессор Ри Хосен, г. Хабаровск;

Член-корреспондент, доктор химических наук А. И. Холькин, г. Москва;

доктор технических наук, профессор

Д. И. Шетулов, г. Нижний Новгород.

-Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук, г. Комсомольск-на-Амуре

Защита состоится " " ___________ 2007 года в ___ часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.092.01 в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете по адресу: 601013,

Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27, КнАГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

Автореферат разослан " " _____________ 2007 г.

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 определённой 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 c 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 надёжности, 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.

загрузка...