Введение
Глава 1. Анализ исследований и разработок в области создания функциональных покрытий с высокими эксплуатационными характеристиками 15
1.1. Преимущества метода «холодного» газодинамического напыления (ХГДН) 20
1.2. Выбор матричного материала на основе алюминиевых сплавов для напыления покрытий 25
1.3. Создание композиционной структуры в функциональном покрытии
1.3.1. Создание композиционной структуры при напылении механических смесей порошков 31
1.3.2. Создание композиционной структуры при напылении конгломерированных порошков 33
1.3.3. Создание композиционной структуры при напылении порошковых материалов, полученных методом механохимического синтеза 35
1.3.3.1. Получение и нанесение плакированных порошков 37
1.3.3.2. Получение и нанесение армированных порошков 39
1.4. Преимущества многослойных и функционально-градиентных покрытий 43
Выводы по Главе 1 46
Глава 2. Материалы, оборудование и методы исследования 48
2.1. Материалы для получения функциональных покрытий 48
2.1.1. Состав исходных порошков чистых металлов 48
2.1.2. Армирующая компонента – порошок электрокорунда 49
2.1.3. Вспомогательные материалы 50
2.2. Технологическое и аналитическое оборудование 50
2.2.1. Оборудование для получения матричных порошков методом высокоскоростного эжекторного распыления из сплава (металлургический метод) .51
2.2.2. Оборудование для получения композиционных порошков методом механосинтеза 52
2.2.2.1. Мельница периодического действия МПП 1-2 53
2.2.2.2. Дезинтегратор ДЕЗИ15 54
2.2.2.3. Чашечный истиратель ИВЧ
3 2.2.3. Установка для нанесения покрытий методом ХГДН «ДИМЕТ-403» 55
2.2.4. Оборудование для автоматизации процесса напыления 56
2.3. Методы исследования порошковых материалов и покрытий, полученных на их основе. 57
2.3.1. Гранулометрический анализ 57
2.3.2. Рентгенофлуоресцентный анализ 58
2.3.3. Оптическая микроскопия з
2.3.4. Электронная микроскопия 59
2.3.5. Рентгеноспектральный микроанализ 59
2.3.6. Анализ фазового состава 60
2.3.7. Методики измерения адгезии покрытия к подложке 61
2.3.8. Измерение твердости покрытий 62
2.3.9. Измерение коэффициента трения 63
Глава 3. Разработка химического состава и технологии получения матричного и композиционного порошкового материала 66
3.1. Получение и исследование порошков матричного материала системы Al–Sn–
Zn .68
3.1.1. Получение матричного материала системы Al–Sn–Zn методом смешивания исходных материалов 68
3.1.2. Получение матричного материала системы Al–Sn–Zn методом механического легирования смеси исходных материалов 68
3.1.3. Получение матричного материала методом эжекторного распыления из сплава системы Al–Sn–Zn 69
3.2. Получение и исследование порошковых композиций на основе пластичного
матричного материала системы Al-Sn-Zn и армирующей компоненты Al2O3 75
3.2.1. Исследование гранулометрического состава порошка армирующей компоненты 75
3.2.2. Получение механической смеси порошков системы Al-Sn-Zn и Al2O3 76
3.2.3. Получение композиционных порошков с использование технологии дезинтеграторной обработки и их исследование 76
3.2.4. Получение композиционных порошков с использование технологии обработки в планетарной мельнице и их исследование 77
3.2.5. Получение композиционных порошков с использование технологии обработки в чашечном истирателе и их исследование 78
Выводы по Главе 3 80
Глава 4. Исследование температурно-скоростных параметров гетерофазного потока процесса напыления покрытий методом ХГДН 82
4.1. Создание экспериментального стенда для исследования температурно-скоростных параметров 82
4.2. Экспериментальное определение скорости и температуры потока 88
4.3. Определение температуры частиц в гетерофазном потоке 90
4.3.1. Температурные измерения при использовании порошка железа ПЖР-1 90
4.3.2. Температурные измерения на порошке алюминия (ПА-ВЧ-1) 92
4.4. Определение скорости частиц в гетерофазном потоке 94
4.4.1. Характеристики доплеровского измерителя скорости 94 4.4.2. Результаты измерения скорости твердой фазы в струях установки «Димет-403» при ее работе с порошком железа 96
4.4.3. Результаты измерения скорости твердой фазы в струях установки «Димет-403» при использовании порошка алюминия 97
Выводы по Главе 4 97
Глава 5. Взаимосвязь структуры и свойств функциональных покрытий в зависимости от параметров нанесения, химического состава и технологии получения порошкового материала 99
5.1. Выбор технологических режимов напыления при напылении функциональных покрытий из матричных порошков 99
5.2. Создание покрытий с композиционной структурой 104
5.3. Исследование микротвердости функциональных покрытий
5.3.1. Исследование микротвердости функциональных покрытий из матричных порошков 109
5.3.2. Исследование микротвердости функциональных покрытий из механической смеси порошков С9 и армирующей компоненты 110
5.3.3. Исследование микротвердости функциональных покрытий из композиционных порошков 111
5.4. Исследование пористости покрытий 114
5.4.1. Исследование пористости функциональных покрытий из матричных порошков 114
5.4.2. Исследование пористости функциональных покрытий из механической смеси порошков С9 и армирующей компоненты 115
5.4.3. Исследование пористости функциональных покрытий из композиционных порошков 115
5.5. Исследование адгезионной прочности функциональных покрытий 117
5.5.1. Исследование адгезионной прочности функциональных покрытий из матричных порошков 117
5.5.2. Исследование адгезионной прочности функциональных покрытий из механической смеси порошков С9 и армирующей компоненты 118
5.5.3. Исследование адгезионной прочности функциональных покрытий из композиционных порошков 1 5.6. Получение и исследование функционально-градиентного покрытия 119
5.7. Результаты трибологических испытаний полученных функциональных покрытий 122
Выводы по Главе 5 128
Глава 6. Адаптация технологии хгдн применительно к созданию функциональных покрытий на конкретных изделиях. практическая реализация результатов работы 130
6.1. Определение коэффициента использования порошка и угла наклона сопла 130
6.1.1. Исследование расхода напыляемого порошка 130
6.1.2. Исследование влияния скорости сканирования на толщину покрытия 131
6.1.3. Исследование влияния угла наклона сопла к подложке на толщину наносимого покрытия 1 6.2. Нанесение функциональных покрытий на шатунные подшипники двигателя внутреннего сгорания 134
6.3. Нанесение защитных покрытий на секции рейзера (длина 3,0 м) 136
6.4. Восстановление вкладышей подшипников скольжения двигателя газовой электростанции 141
6.5. Нанесение промежуточного слоя для повышения адгезионной прочности соединяемых листов биметалла титан – сталь сваркой взрывом 144
6.6. Напыление многослойных покрытий на постоянные магниты 145
6.7. Производство анодов для получения высокочистого никеля и кобальта 148
Выводы по Главе 6 149
Заключение 150
Список литературы 152
