К вопросу управления наноструктурированием электроискровых покрытий

Получена 22 июня 2020; Принята 13 августа 2020;
Цитирование: В.И. Иванов. К вопросу управления наноструктурированием электроискровых покрытий. Письма о материалах. 2020. Т.10. №4. С.427-432
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-4-427-432

Аннотация

Влияние энергетической неоднородности искровых импульсов на структуру электроискрового покрытия: а - энергетическая картина распределения искровых импульсов; б - зернистость структуры покрытияАнализ литературных данных свидетельствует о большом внимании специалистов к формированию ультрамелкозернистых (УМЗ) и нанокристаллических (НК) структур. Такие структуры для улучшения объемных свойств материалов получают интенсивной пластической деформацией и другими методами. Улучшение свойств поверхностных слоев материалов достигается модификацией их с образованием НК структур разными методами. В статье, в развитие ранее выполненных работ, отражены результаты исследований формирования таких структур методом электроискрового легирования (ЭИЛ). Целью данной работы являлось получение экспериментальным путем количественных данных по наноструктурированию электроискровых (ЭИ) покрытий, конкретизирующих влияние технологических параметров ЭИЛ и материала электрода на этот процесс. Исследования включали определение энергетических параметров процесса ЭИЛ, изменения массы образцов с получением импульсных значений, а также величины зерен структуры ЭИ покрытий. Использованы при этом современное сертифицированное технологическое и исследовательское оборудование и признанные методики. Исследования выполнены в широком технологическом диапазоне: энергия импульсов Е = 0.045…0.29 Дж, их длительность tимп =20…80 мкс, частота fимп = 300…1500 Гц, условное значение удельного времени обработки tуд = τ…5τ. Результатом работы является следующее: получены покрытия с содержанием от 5 до 50 % зернистой структуры наноразмерного уровня при использовании электродов из твердых сплавов ВК8 (92WC + 8Co) и СТИМ-3БОАн (72TiC +17.5Cr3C2 +10Ni + 0.5Al2O3нано); установлено, что повышение энергии импульсов ведет к увеличению размера зерен наноразмерного уровня и уменьшению их доли в покрытии, а повышение частоты импульсов и удельного времени ЭИЛ — наоборот, к уменьшению размера зерен и увеличению их количества; применение анодных материалов с тугоплавким нанокомпонентом также способствует наноструктуризации ЭИ покрытий. В развитие данной темы обращается внимание на один из важных вопросов, требующих отдельных исследований, — это изучение роли и эффективности импульсов низкоэнергетической зоны электрических режимов в процессе наноструктурирования ЭИ покрытий.

Ссылки (14)

1. A. S. Edelstein, R. C. Cammarata. Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications. Baltimor, The Johns Hopkins University (1998) 620 p.
2. A. I. Gusev. Nanomaterials, nanostructures, nanotechnology. 2rd edn., Rev. Moscow, Fizmatlit (2009) 416 p. (in Russian) [А. И. Гусев. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. 2-е изд., испр. Москва, Физматлит (2009) 416 с.].
3. N. J. Petch. J. Iron and Steel Inds. 174, 25 (1953).
4. P. Bridgman. The physics of high pressure. London, G. Bell and sons, Itd. (1931).
5. L. S. Palatnik. Izv. USSR Academy of Sciences. - Ser. Physical. 15 (1), 80 (1951). (in Russian) [Л. С. Палатник. Изв. АН СССР. - Сер. физ. 15 (1), 80 (1951).].
6. E. A. Levashov, A. E. Kudryashov, O. V. Malochkin, S. A. Glukhov, T. A. Sviridova, F. Gammel, R. Suchentrunk. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 42 (5), 27 (2001).
7. F. Kh. Burumkulov, P. V. Senin, S. A. Velichko, V. I. Ivanov, P. A. Ionov, M. A. Okin. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 45 (6), 455 (2009). Crossref
8. D. N. Korotaev. Technological possibilities of forming wear-resistant nanostructures by electrospark alloying: monograph. Omsk, SibADI (2009) 255 p. (in Russian) [Д. Н. Коротаев. Технологические возможности формирования износостойких наноструктур электроискровым легированием: монография. Омск, СибАДИ (2009) 255 с.].
9. S. V. Nikolenko, A. P. Kuzmenko, D. I. Timakov, P. V. Abakymov. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 47 (3), 217 (2011). Crossref
10. V. Martsynkovskyy, V. Tarelnyk, Е. Konoplianchenko, O. Gaponova. Microstructure and Properties of Micro- and Nanoscale Materials, Films, and Coatings (NAP 2019). Springer, Singapore (2019) 135 p. Crossref
11. N. Radek, K. Bartkowiak. Physics Procedia. 39, 295 (2012). Crossref
12. V. I. Ivanov. Hardening, coating and repair technologies: theory and practice: international materials. scientific-practical conf. St. Petersburg, Polytechnic Publishing House. University (2016) р. 164. (in Russian) [В. И. Иванов Технологии упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика: материалы междунар. науч.-практ. конф. Санкт-Петербург, Изд-во политехн. ун-та (2016) с. 164.].
13. V. I. Ivanov, F. Kh. Burumkulov, P. V. Senin, S. A. Velichko, P. A. Ionov, N. V. Rakov. Guidelines for the use of electric spark installation «BIG-4». Saransk, Mordov Publishing House University (2011) 35 p. (in Russian) [В. И. Иванов, Ф. Х. Бурумкулов, П. В. Сенин, С. А. Величко, П. А. Ионов, Н. В. Раков. Методические указания по применению электроискровой установки «БИГ-4». Саранск, Изд-во Мордов. ун-та (2011) 35 с.].
14. V. I. Ivanov. Electronic processing of materials. 51 (1), 105 (2015). (in Russian) [В. И. Иванов. Электронная обработка материалов. 51 (1), 105 (2015).].

Другие статьи на эту тему