Оптимизация технологии вакуумной ионно-плазменной обработки поверхностей деталей авиационной техники
Диссертация
Установлено, что воздействие активной газовой и металлической плазмы на обрабатываемую поверхность заключается в совместном протекании процессов разогрева подложки, травления и диффузии элементов плазмы на глубину 30−50 нм. Исследование воздействия активной плазмы разных металлов (Т1, А1, Ът, Си и плазм сложного состава Ре-Сг-№) показало, что на этапе перехода к процессу конденсации возможно… Читать ещё >
Содержание
- Глава I. Состояние вопроса
- 1. 1. Современные тенденции «конструирования» вакуумных ионно-плазменных покрытий
- 1. 1. 1. Комплексные методы нанесения покрытий
- 1. 1. 2. Многокомпонентные покрытия
- 1. 1. 3. Многослойные покрытия
- 1. 2. Оборудование для вакуумной ионно-плазменной обработки поверхности
- 1. 3. Методы контроля качества покрытий
- 1. 4. Параметры технологического процесса вакуумной ионно-плазменной обработки
- 1. 5. Эксплуатационные свойства вакуумных ионно-плазменных покрытий различного назначения
- 1. 6. Влияние технологических параметров формирования покрытий на их служебные свойства
- 1. 1. Современные тенденции «конструирования» вакуумных ионно-плазменных покрытий
Список литературы
- Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками (под редакцией Поута Дж.М.) // М. Машиностроение, 1987,424.
- Абраимов Н.В., Елисеев Ю. С., Крымов В. В. Авиационное материаловедение и технология обработки металлов // М., Высшая школа, 1998,446 с.
- Абраимов Н.В., Елисеев Ю. С., Крымов В. В. Химико-термическая обработка и защитные покрытия в авиадвигателестроении // М., Высшая школа, 1999, 526 с.
- Sillich R.N., Bolster R.N. and Singer I.L. in Hubter G.K., Holland O.W., Clayton C.R. and White C.W. (eds.) Ion Implantation and Ion Beam Processing of Materials // Elsevier, Amsterdam, 1985, p. 637.
- Pope L.E., Yost F.G., Follstaedt D.M., Picraux S.T. and Knapp J.A. in Hubler G.K., Holland O.W., Clayton C.R. and White C.W. (eds.) Ion Implantation and Ion Beam Processing of Materials // Elsevier, Amsterdam, 1985, p. 681.
- Singer I.L. in Hubler G.K., Holland O.W., White O.W., Clayton C.R. and White C.W. (eds.) Ion Implantation and Ion Beam Processing of Materials // Elsevier, Amsterdam, 1985, p. 585.
- Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками. Под редакцией Поута Дж.М. // М., Машиностроение, 1987, 424 с.
- Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлических материалах // М., Металлургия, 1990, 216 с.
- Плешивцев Н.В., Бажин А. И. Физика воздействия ионных пучков на материалы // М., Вузовская книга, 1998, 392 с.
- Ильин А.А., Петров Л. М., Бецофен С. Я., Спектор B.C. Ионно-вакуумные технологии создания градиентных, нанометрических поверхностных структур в конструкционных материалах // Сборник трудов
- I Российско-Японского семинара «Оборудование и технологии для производства компонентов твердотельной электроники и наноматериалов», М, МИСиС, 2005, с. 251−259.
- Musil J., Vlcek J., Ruzicka M. Recent progress in plasma nitriding // Vacuum № 59, 2000, p.p.940−951.
- Baek W.S., Kwon S.C., Lee S.R. et al A study of the interfacial structute between the TiN film and the iron nitride layer in a duplex plasma surface treayment // Surface and Coatings Technology № 114, 1999, p.p.94−100.
- Da Yung Wang, Chi Lung Chang, Cheng Hsun Hsu, Hua Ni Lin Synthesis of (Ti, Zr) N hard coatings by unbalanced magnetron sputtering // Surface and Coatings Technology № 130, 2000, p.p.64−68.
- Boxman R.L., Zhitomirsky V.N., Grimberg I., Rapoport L., Goldsmith S. Structure and hardness of vacuum arc deposited multi-component nitride coatings of Ti, Zr, and Nb // Surface and Coatings Technology № 125, 2000, p.p.257−262.
- Moller W.C., Parascandola S., Telbizova T. et.al., Surface processes and diffusion mechanisms of ion nitriding of stainless steel and aluminium // Surface and Coatings Technology № 136, 2001, p.p.73−79.
- Ильин A.A., Бецофен С. Я., Скворцова C.B., Петров JT.M., Банных И. О. Структурные аспекты ионного азотирования титановых сплавов // Металлы, 2002, № 3, с.6−15.
- Мубояджян С.А., Каблов E.H., Будиновский С. А. Вакуумно-плазменная технология получения защитных покрытий из сложнолегированных сплавов//МиТОМ, 1995, № 2. с. 15−18.
- Мубояджян С.А., Будиновский С. А. Конденсированные и конденсационно-диффузионные покрытия для лопаток турбин из жаропрочных сплавов с направленной кристаллической структурой // МиТОМ, 1996, № 4, с. 15−18.
- Yagodkin Yu.D., Pastuhov K.M., Muboyadjyan S.A., Kablov E.N. Application of Ion-Beam Treatment in Turbine Blade Production Technology // Surface and Coatings Technology № 84, 1996, p. 590−593.
- Мубояджян C.A., Будиновский C.A. Промышленная установка МАП-1 для нанесения защитных покрытий различного назначения // Авиационная промышленность, 1995, № 7−8, с. 44−48.
- Мубояджян С.А., Помелов Я. А. Вакуумно-плазменная технология высоких энергий // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия «Авиационные материалы», 1983, № 1 с. 64−70 (ВИАМ).
- Афанасьев Н.И., Бушнев JI.C. Мубояджян С. А. и др. Структура и свойства жаростойких покрытий из сплава Ni-Cr-Al-Y // Известия вузов MB и ССО СССР, Физика, 1986, № 12, с. 22−25.
- Барабанов Б.Н., Блинов И. Г., Дороднов A.M., Дулова C.B., Минайчев В. Е., Мирошкин С. И., Мубояджян С. А. и др. Аппаратура плазменной технологии высоких энергий «холодные» системы для генерации плазм проводящих твердых веществ // ФХОМ, 1978, № 1, с. 44−51.
- Верещака A.C., Третьяков И. П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями // М.: Машиностроение, 1986, 192 с.
- Волин Э.М. Ионно-плазменные методы получения износостойких покрытий // Технология легких сплавов, 1984, № 10, с. 55−88.
- Григоров А.П., Дороднов A.M., Киселев М. Д. Некоторые физические основы установок Пуск-77 // Технология автомобилестроения, М.: НИИавтопром, 1978. т.2, с. 42−48.
- Данилин Б. С, Сырчин В. К. Магнетронные распылительные системы // М.: Радио и связь, 1982, 72 с.
- Падалко В.Г., Толок В. Т. Методы плазменной технологии высоких энергий // Атомная энергетика, 1978, т.44, вып.5, с. 476−478.
- Физика и применение плазменных ускорителей. Под ред. А. И. Морозова // Материалы 2-й ВНТК по плазменным ускорителям, Минск: Наука и техника, 1974, 390 с.
- Benning Hoff Hanns Физические методы нанесения твердых покрытий // Technische rundschau. 1986, № 78.
- Shengli Ma, Yanhuai Li, Kewei Xu The composite of nitrided steel of H13 and TiN coatings by plasma duplex treatment and the effect of pre-nitriding // Surface and Coatings Technology, № 137, 2001, p.p. 116−121.
- Sonoda T. and et. al Coating and superplastic Ti-alloy substrates Ti and Ti-0 films by magnetron DC sputtering // Thin Solid Films, № 386, 2001, p.p. 227 232.
- Manory Rafael R., Perry Anthony J. Some effects of ion beam treatments on titanium nitride coatings of commercial quality // Surface and Coatings Technology, № 114, 1999, p.p. 137−142.
- Itoh Y., Itoh A., Azuma H., Hioki T. Improving the tribological properties of Ti-6A1−4V alloy by nitrogen-ion impantation // Surface and Coatings Technology, № 111,1999, с. 172−176
- Rudenija S. Duplex TiN coatings deposited by arc plating for increased corrosion resistance of stainless steel substrates // Surface and Coatings Technology, № 114, 1999, p.p. 129−136.
- Hasegava H., Kimura A., Suzuki T. Ti,.xAlxN, Ti,.xZrxN and Ti,.xCrxN films synthesized by the AIP method // Surface and Coatings Technology, № 132, 2000, p.p. 76−79.
- Discerens M., Patscheider J., Levy F. Improving the properties of titanium nitride by incorporation of silicon // Surface and Coatings Technology № 108−109, 1998, p.p. 241−246.
- Nose M., Zhou M., Nagae T., Mae T., Yokota M., Saji S. Properties of Zr-Si-N coatings prepared by RF reactive sputtering // Surface and Coatings Technology, № 132, 2000, p.p. 163−168.
- Lewis D.B., Donohue L.A. The influence of the yttrium content on structure and properties of Tiixy. zAlxCryYzN PVD hard coatings // Surface and Coatings Technology № 114,1999, pp. 187−199.
- Menzel S., Gobel Th., Bartsch K., Wetzig K. Phase transitions in PACVD-(Ti, A1) N coatings // Thin solid films. 1999. № 345, p.p. 263−269.
- Leoni M., Scardi P., Rossi S. et al (Ti, Cr) N and Ti/TiN PVD coatings on 304 stainless steel substrates: Texture and residual stress // Thin solid films, 1999, № 345, p.p. 187−199.
- Musil J., Karvankova P., Kasl J. Hard and super Zr-Ni-N nanocomposite films // Surface and Coatings Technology № 139, 2001, p.p. 101 109.
- Andersen K.N., Bienk E.J., Schweitz K.O., Reitz H., Chevallier J. Deposition, microstructure and mechanical and tribological properties ofmagnetron sputtered TiN/TiAIN multilayers // Surface Coating and Technology № 123, 2000, p.p. 219−226.
- Li T.S., Li H., Pan F. Microstructure and nanoidentation hardness of Ti/TiN multilayered films // Surface Coating and Technology № 137, 2001, p.p. 225−229.
- Kaelson L., Haltman L., Sundgren J.E. Influence of residual stresses on mechanical properties TiCxN,.x // Thin Solid Films, 2000, № 371, p.p. 167−177.
- Патент СШA № 2 157 478 (1937).
- Патент США № 2 239 642 (1937).
- Патент США № 3 625 848 (1968).
- Патент США № 3 836 451 (1970).
- Патент Великобритании № 1 322 670 (1973).65. А.с. СССР № 284 883 (1969).
- А.с. СССР № 359 977 (Бюл. изобр. № 18, 1976).
- А.с. СССР № 367 755 (Бюл. изобр. № 18, 1976).
- А.с. СССР № 1 491 039 Беляев В. Н., Власов А. Д., Моляр А. Г., Петров JI.M. и др. Многслойное покрытие изделий из нержавеющих и конструкционных сталей
- Петров JI.M., Бецофен С .Я., Роняк Р.Н Формирование структуры многослойных ионно-вакуумных покрытий // Тезисы докладов научно-технич. конф. «Покрытия, упрочнение, очистка. Экологичеки безопасные технологии и оборудование», М., 1995, с.43−44.
- Богданович В.И., Снопов С. Г., Лебедев А. П. Износостойкость конструкционных материалов с тонкими покрытиями // Передовой технический опыт, 1986, № 3, с.46−48.
- Барвинок В.А., Богданович В. И., Цидулко А. Г. Опыт разработки и внедрения технологий напыления защитных покрытий // В кн.: Защитные покрытия в машиностроении, Киев: ИЭС им. Патона, 1987, с. 172−175.
- Богданович В.И., Малкин В. И. Исследование ионно-плазменной технологии для металлизации композиционных материалов // Вопросы авиационной науки и техники. Сер. Технология авиационного двигателестроения, 1989, вып.1, с.86−88.
- Богданович В.И., Плотников А. П., Корнилов В. Б. Исследование механизма возникновения отслаивающих напряжений в покрытиях // Вопросы специальной радиотехники. Сер. Теория и техника антенн, 1990, вып. 2(45), с.57−61.
- Богданович В.И., Барвинок В. А., Юмашева T.JI. Перспективность разработок в области получения новых материалов методами вакуумной ионно-плазменной технологии // Рыночная экономика: Сб. науч. Трудов, Самара, 1998, с.448−453.
- A.c. № 1 737 933 Катодный узел 10.02.96.
- А.с.№ 2 061 787 Катодный узел электродугового испарителя 10.06.96.
- A.c. № 2 059 737 Электродуговой испаритель металлов 10.05.96.
- A.c. № 2 046 836 Способ локализации области перемещения катодных пятен вакуумной дуги на поверхности испарения протяженного катода 27.10.95.
- A.c. № 93 043 133/02 Установка для вакуумно-плазменной обработки изделий в среде рабочего газа. 31.08.93.- 18 382. A.c. № 2 001 972 Установка для нанесения упрочняющих покрытий методом электродугового испарения. 30.10.93.
- A.c. № 2 036 245 Способ химико-термической обработки изделий ионно-плазменным методом в среде реакционного газа. 27.07.95.
- A.c. № 2 026 414 Способ обработки изделий. 10.01.95.
- A.c. № 2 039 843 Способ комплексной обработки изделий. 20.07.95.
- A.c. № 2 037 599 Способ нанесения покрытий на изделия методом ионного распыления и устройства для его осуществления. 19.06.95.
- A.c. № 2 033 475 Способ вакуумного конденсационного нанесения покрытий. 20.04.95.
- A.c. № 2 037 558 Вакуумная печь. 19.06.95.
- A.c. № 2 026 431 Способ нагрева электропроводящих изделий в рабочей камере. 10.01.95.
- A.c. № 1 552 687 Электродуговой испаритель. 15.12.94.
- A.c. № 1 531 830 Электродуговой испаритель с магнитным управлением зоной испарения. 30.03.94.
- A.c. № 1 505 064 Электродуговой испаритель 15.12.94.
- A.c. № 93 044 940/02 Электродуговой испаритель ферромагнитных материалов. 10.09.93.
- A.c. № 2 001 159 Установка электродугового нанесения металлических покрытий в вакууме. 15.10.93.
- A.c. № 2 013 464 Способ комплексной обработки изделий. 30.05.94.
- Бабад-Захряпин A.A. Дефекты покрытий // М., изд. Энергоатомиздат, 1987, 152с.
- Петров JI.M., Чертов С. И., Ильин A.A., Назимов О. П. Исследование кинетики окисления титанового сплава ТС-6 // В сб. тезисов научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, М., 1983, с. 1.
- Петров JI.M., Чертов С. И., Ильин A.A., Назимов О. П. Исследование влияния газонасыщения на структуру и свойства листов изтитановых сплавов. // Тезисы докладов научно-методической конференции 25-летия СФМАТИ, Ступино, 1982, с. 2.
- Моляр А.Г., Мних В. Н., Ткаленко Д. А., Петров Л. М. Исследование методов очистки деталей под вакуумную обработку // Тезисы докладов отраслевой конференции «Прогрессивные технологические процессы и оборудование для термообработки», Тбилиси, 1988, с. 11.
- Спроул Роберт Л. Современная физика // М.: Наука, 1974, 86 с.
- Епифанов Г. И. Физика твердого тела // М.: Высшая школа, 1977,230 с.
- Царев Б.И. Контактная разность потенциалов // М. Гостехиздат, 1949
- Черепин В.Т. Итоги науки и техники. Металловедение и термическая обработка//М., том 14, 1980, с. 19.
- Черепин В.Т., Васильев И. А. Методы и приборы для анализа поверхности материалов. Справочник // Наукова думка, 1982, с. 33.
- Грин М. Поверхностные свойства твердых тел // М.: Мир, 1972, с. 195.
- Кальницкий А.П., Файнштейн А. И. // Измерительная техника, № 5, 1980, с.56.
- С.М. Сарычев, А. И. Чернявский, JI.M. Петров, B.C. Спектор. Оценка энергетического состояния поверхности методом измерения контактной разности потенциалов. Научные труды МАТИ, в.5(77), 2004, с. 96−100.
- Бецофен СЛ., Петров JI.A. Особенности рентгеновского измерения остаточных напряжений в TiN тонких покрытиях // Изв. АН СССР. Металлы, 1991, № 1, с. 179−185.
- Ягодкин Ю. Д., Пастухов К. М., Миляева Е. В., Мубояджанян С. А., Будиновский С. А. Рентгенографическое исследование остаточных макронапряжений в защитных покрытиях для лопаток газовых турбин // МиТОМ, № 11, 1997, с. 30−34.
- Betsofen S.Ya., Petrov L.M. The Texture & Macrostress for Cutting Tool PVD Proceedings of the International Conference on Texture and Anisotropy Polycrystals // Clausthal, Germany, 1997, Edited by R.A. Schwarzer, p.p. 641 647.
- Betsofen S.Ya. Nondestructive X-ray methods of quality control for thin ceramic coatings // Refractory Metals & Hard Materials, v. 14, 1996, p.p.213−221.
- Rikerby D.C., Bellamy B.A., Jones A.M. Internal stress and microstructure of titanium nitride coatings // Surface Eng., 1987, v.3, № 2, p. 138.
- Chollet L., Boving H., Hintermann H.E. Residual stress measurements of refractory coatings as a nondestructive evaluation //J. Mater, for Energy Systems, 1985, v.6, № 4, p. 293.
- Manory Rafael R., Perry Anthony J. Some effects of ion beam treatments on titanium nitride coatings of commercial quality // Surface and Coatings Technology, № 114, 1999, p.p. 137−142.
- Бецофен С.Я., Петров JI.M., Лазарев Э. М., Коротков Н. А. Структура и свойства ионно-плазменных TiN покрытий // Изв. АН СССР, Металлы, 1990, № 3, с. 158−165.
- Thomas A. Microhardness measurement as a quality control technique for thin, hard coatings // Surface Engineering, 1987, v.3, № 2, p. l 17.
- Бецофен С.Я. Исследование характеристик тонких керамических покрытий с помощью измерения микротвердости // Изв. РАН, Металлы, 1993, № 2, с. 181−186.
- Jehn Н.А., Kopacz U. Ultramikrohartemessungen an aufgestaubten hartstoffschichten//Proc.l 1th Plansee-Seminar, 1985, pp.1−19.
- Бецофен С.Я., Петров Л. М. Прибор для неразрушающего определения толщины покрытий // Тезисы докладов научно-технической конференции «Покрытия, упрочнение, очистка. Экологически безопасные технологии и оборудование», М, 1995, с. 45.
- S.Y .Betsofen Film Thickness Measurements Make TiN Coatings Reliable // Advanced Coatings & Surface Technology, Technical Insights INC. Copyright, 1996, p.p.3−4.
- Петров Л.М., Лантух А. Ю. Некоторые аспекты поверхностных энергетических процессов, протекающих на катоде электродугового разряда вакуумных установок // Научные труды МАТИ-60 лет, вып. 3(75), изд. Латмэс, 2000., с. 61−65.
- Палатник JI.C., Фукс М. Я., Косевич В. М. Механизм образования и субструктура конденсированных пленок. М., Наука, 1972, с. 320.
- Петров J1.M., Бецофен С. Я., Дервук В. В. Формирование композиционных износостойких покрытий: состав, технология, состояние подложки, структура // Научные труды МАТИ, вып. 1(73), 1998, изд. Латмэс, с.67−71
- Петров J1.M., Сарычев С. М., Спектор B.C., Иванчук С. Б. Влияние ионного азотирования на процесс окисления титановых сплавов // Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии» (НМТ-2004), с. 82−83.
- Ильин A.A., Спектор B.C., Петров Л. М. Комплексная оценка обеспечения работоспособности титановых сплавов методами вакуумной, ионно-плазменной обработки // Авиац. пром., № 2, 2005, с.27−32.
- Бецофен С.Я., Петров Л. М., Сарычев С. М., Спектор B.C. Дифракционные методы исследования модифицированных поверхностных слоев титановых сплавов // Научные труды МАТИ, в.5(77), 2004, с. 14−18.
- Ильин A.A., Романовский Е. А., Бецофен С. Я., Петров Л. М., Спектор B.C., Серков М. В. Исследование структуры TiN покрытий методами ядерного обратного рассеяния протонов и рентгеноструктурного анализа // Металлы, 2005, № 2, с. 33−37.