Введение
Глава 1. Основные представления о процессах формирования электроискровых покрытий 14
1.1 Взаимодействие плазмы разрядов с металлами 14
1.2 Физические процессы формирования электроискровых покрытий 26
1.2.1 Перенос вещества с одного электрода на другой 26
1.2.2 Конвективное перемешивание металлов в поверхностных слоях электродов 31
1.2.3 Диффузионные процессы при формировании покрытия 32
1.2.4 Структурные изменения в поверхностных слоях металлов при электроразрядном воздействии 35
1.2.5 Изменение фазового состава в зависимости от материала электродов 38
1.2.6 Образование химических соединений металлов с компонентами окружающего газа 41
1.3 Влияние продолжительности разрядных импульсов на процессы на электродах 43
1.4 Физико-химические свойства электроискровых покрытий 48
1.5 Выводы по главе 1 и постановка задач исследования 51
Глава 2. Экспериментальные установки, материалы и методы исследования 55
2.1 Экспериментальные установки 55
2.1.1 Установка для исследования воздействия однократных разрядов 55
2.1.2 Установка для исследования многократного воздействия электрических разрядов 59
2.2 Материалы, используемые в качестве электродов 60
2.2.1 Электродные материалы из чистых металлов и стандартных сплавов 60
2.2.2 Электродные материалы из алюминидов титана 61
2.2.3 Электродные материалы на основе вольфрамсодержащего сплава с кобальтовой связкой 62
2.3 Методы исследования структуры и состава образцов 64
2.4 Методы исследования свойств покрытий 69
Глава 3. Исследование плавления и кристаллизации металлов при воздействии разрядов 71
3.1 Общие закономерности плавления анода при одиночных разрядах 71
3.1.1 Анод 71
3.1.2 Катод 79
3.1.3 Перекристаллизация металлов в области воздействия однократного разряда 89
3.2 Расчет температурного поля катода 91
3.2.1. Математическая модель нагрева металла 91
3.2.2 Расчет температуры тонкой фольги 95
3.2.3 Расчет температуры массивной пластины 97
3.2.4 Оценка скорости остывания металла после окончания разрядного импульса 98
3.3 Расчет температурного поля анода 101
3.4 Выводы по главе 3 103
Глава 4. Закономерности эрозии и осаждения металлов при многократном воздействии электрических разрядов 105
4.1 Осаждение металла анода на катод при однократном разряде 105
4.1.1 Распределение концентрации металла анода на поверхности катода 105
4.1.2 Модель формирования осажденного слоя на катоде при однократном разряде 109
4.2 Перенос вещества при многократном воздействии разрядов 114
4.2.1 Особенности многократного воздействия разрядов 114
4.2.2 Уравнения движения электродов 119
4.2.3 Контактное плавление 121
4.2.4 Модель выброса вещества из области разряда и осаждения его на поверхность противоположного электрода 122
4.2.5 Модель разрыва жидкого мостика 133
4.2.5 Сравнение результатов расчетов согласно разным моделям 136
4.3 Экспериментальные данные о кинетике изменения масс электродов при продолжительном воздействии разрядов 139
4.4 Выводы по главе 4 146
Глава 5. Исследование диффузии металлов из осажденного слоя в подложку 148
5.1 Исследование распределение металлов в электроискровых покрытиях 148
5.2 Экспериментальное определение коэффициентов взаимной диффузии переходных металлов при электроискровом легировании тантала 152
5.3 Модель диффузии при электроискровом воздействии 158
5.4 Выводы по главе 5 161
Глава 6. Образование соединений с элементами газовой среды при воздействии разрядов 162
6.1 Исследование фазового состава в области воздействия однократного разряда 162
6.2 Сравнение различных механизмов образования оксидов 166
6.2.1 Окисление поверхности металлов при высокой температуре, развиваемой в области разряда 166
6.2.2 Окисление поверхности эрозионных частиц 167
6.6.1 Окисление паров металлов в межэлектродном промежутке 169
6.2.1 Сравнение с экспериментальными данными 173
6.3 Влияния параметров разрядных импульсов на количество оксидов, образующихся на поверхности катода 174
6.4 Динамика роста концентрации оксидов на поверхностях электродах 187
6.5 Выводы по главе 6 193
Глава 7. Формирование электроискровых покрытий на основе алюминидов титана 195
7.1. Осаждение титана на алюминий 196
7.2. Осаждение алюминия на титан 200
7.3 Последовательное нанесение алюминия и титана 202
7.4. Интерметаллидные покрытия на стальной подложке 207
7.5. Осаждение электроискровых покрытий с использование алюминидов титана, полученных методом порошковой металлургии 216
7.6. Выводы по главе 7 224
Глава 8. Формирование электроискровых покрытий на основе WC-Co сплавов 226
8.1. Формирование покрытий из сплава W-Co-Al2O3 226
8.2. Формирование покрытий из сплавов W-Co-C с различным содержанием углерода 232
8.3. Выводы по главе 8 239
Заключение 241
Список сокращений и условных обозначений 244
Список литературы. 246
