Фазовые изменения на поверхности металлов и сплавов под воздействием низковольтных электрических разрядов

Бурков, Александр Анатольевич

Фазовые изменения на поверхности металлов и сплавов под воздействием низковольтных электрических разрядов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Бурков, Александр Анатольевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Хабаровск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Фазовые изменения на поверхности металлов и сплавов под воздействием низковольтных электрических разрядов»

Автореферат диссертации на тему "Фазовые изменения на поверхности металлов и сплавов под воздействием низковольтных электрических разрядов"

005004107

БУРКОВ АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ

ФАЗОВЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НИЗКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

- 1 ДЕК 2011

Хабаровск 2011

005004107

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте материаловедения Хабаровского научного центра Дальневосточного отделения Российской Академии Наук

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

Пячин Сергей Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук .

профессор Астапова Елена Степановна

кандидат физико-математических наук Игнатович Константин Викентьевич

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

Защита состоится «16» декабря 2011 года в 1530 часов на заседании Диссертационного совета ДМ 218.003.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» по адресу: 680021, Хабаровск, ул. Серышева, 47, ауд. 3523.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения».

Автореферат разослан «14» ноября 2011 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета ДМ 218.003.01,

кандидат технических наук

Т.Н. Шабалина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Протекание низковольтных электрических разрядов в газовой среде между двумя металлическими электродами сопровождается различными физико-химическими процессами: плавлением и испарением металлов, переносом вещества с одного электрода на другой, термоактивацией взаимодействия металлов с компонентами межэлектродной газовой среды и др. В результате данных процессов на катоде формируется измененный поверхностный слой, что используется в технологии создания износостойких и коррозионностойких покрытий, именуемой «электроискровым легированием». Особенностями этого метода является невысокое межэлектродное напряжение (менее 200 В) и применение вибрации анода для инициации электрических разрядов при механическом контакте электродов. Создание электроискровых покрытий с заданными свойствами требует знания основных закономерностей фазовых и структурных превращений в металлах и сплавах при воздействии на них электрических разрядов. Общие положения теории формирования электроискровых покрытий были сформулированы еще основоположниками метода Лазаренко Б.Р. и Лазаренко Н.И. Также подробно исследованы различные аспекты данного процесса, а именно, электрическая эрозия материалов электродов (Золотых Б.Н., Намитоков К.К), образование «вторичных структур» (Верхотуров А.Д.), изменение структуры и состава поверхностных слоев металлов при электроразрядном воздействии (Могилевский И.З., Палатник Л.С.) и т.д. Тем не менее, несмотря на большой объем накопленных данных, до сих пор остаются нерешенные проблемы. Одна из них состоит в недостаточно полном изучении взаимодействия металлов анода и катода с компонентами межэлектродной газовой среды. Оксиды и нитриды металлов неоднократно наблюдались на поверхности металлических электродов в области воздействия электрических разрядов в воздушной среде, однако механизмы их образования, кинетика накопления химических соединений в электроискровых покрытиях, влияние на эти процессы параметров разрядных импульсов до сих пор не выяснены. Кроме того, современная мировая тенденция (Япония, США, Китай) в области создания электроискровых покрытий, заключающаяся в использовании генераторов разрядов с частотами 1 кГц и более, ставит перед собой необходимость исследовать фазовые изменения при воздействии электрических разрядов на металлы в более широком по сравнению с традиционным диапазоне длительностей и частот разрядных импульсов.

Изучение оксидо- и нитридообразования в условиях электроискрового воздействия усложняется тем, что покрытие формируется за счет многокр ]

повторяющихся коротко-импульсных (длительностью 10-500 мкс) электрических разрядов. При перемещении анода вдоль поверхности катода области разрядов накладываются друг на друга, в результате чего состав электроискрового покрытия непрерывно изменяется в процессе его осаждения. Поэтому в диссертационной работе внимание уделялось исследованию образования оксидов и нитридов металлов, как при однократном, так и при многократном воздействиях разрядных импульсов. Актуальность данной работы вызвана еще и тем, что модифицирование поверхностного слоя металлов электроискровым воздействием с формированием оксидов и нитридов может придавать им новые диэлектрические, тугоплавкие или прочностные свойства, что имеет как научное, так и прикладное значение.

Целью работы является изучение основных закономерностей изменения фазового состава поверхностных слоев металлов и сплавов под действием низковольтных разрядов в газовой среде.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи-.

1. Изучить фазовый состав поверхностных слоев металлов (Си, №), железо- и титансодержащих сплавов (СтЗ, ВТ20), подвергнутых однократному воздействию электрических разрядов.

2. Установить механизм взаимодействия металлов и сплавов с кислородом воздуха в условиях электроискрового воздействия.

3. Исследовать влияния длительности и частоты разрядных импульсов на фазовый состав поверхностных слоев металлов, подвергнутых многократному воздействию электрических разрядов.

4. Изучить кинетику накопления оксидов в поверхностных слоях меди, никеля и стали СтЗ, модифицированных воздействием низковольтных электрических разрядов.

5. Установить влияние изменения фазового состава покрытий, формируемых с помощью электродов на основе вольфрам- и титансодержащих сплавов на их физико-механические свойства.

Научная новизна работы.

1. Впервые установлены корреляционные зависимости количественного содержания оксидов в поверхностных слоях меди, никеля и стали СтЗ от длительности и частоты разрядных импульсов, которые воздействуют на эти металлические материалы.

2. Предложено и экспериментально подтверждено, что основным механизмом возникновения оксидов металлов в области воздействия разрядов является парофазное окисление с последующим осаждением на поверхности электродов.

3. Впервые проведены исследования по поглощению кислорода из воздушной среды при окислении металлов в условиях низковольтных электрических разрядов.

4. Установлено, что при уменьшении частоты разрядных импульсов с 1000 до 100 Гц снижается обезуглероживание карбида вольфрама WC при формировании электроискрового покрытия.

5. Повышение концентрации углерода с 5,5 до 10 масс. % в составе электродных материалов на основе вольфрамсодержащего твердого сплава \УС-10%Со приводит к увеличению концентрации фазы карбида вольфрама в осажденном покрытии в 5 раз.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Образование оксидов №0, Си20 и БеО при воздействии низковольтных электрических разрядов длительностью 10-500 мкс происходит преимущественно по гомогенному механизму окисления паров металла в межэлектродной воздушной области вне разрядного канала. Оксиды осаждаются на периферийных участках области воздействия электрического разряда.

2. С ростом времени электроискровой обработки содержание оксидов на катоде увеличивается до определенного момента, совпадающего с наступлением максимума кинетических кривых изменения массы катода, а затем уменьшается. Наибольшая концентрация оксидов металлов в поверхностных слоях электродов наблюдается после воздействия низковольтных электрических разрядов длительностью 100-300 мкс.

3. При формировании электроискровых \VC-Co покрытий на стали 35 обезуглероживание карбида вольфрама можно уменьшить за счет увеличения периода следования разрядов с 1 мс до 10 мс при их фиксированном числе и добавления дополнительного количества углерода в исходный состав легирующих электродов.

Практическая значимость работы.

Проведенные исследования способствуют развитию представлений о процессах образования и накопления оксидов в условиях протекания низковольтных электрических разрядов. Полученные экспериментальные результаты и теоретические расчеты могут быть использованы при разработке и усовершенствовании электрофизических методов обработки металлических поверхностей и модификации материалов, а также для оценки стойкости электрических контактов и конструкций, работающих в условиях взаимодействия с плазмой разрядов в газовых средах. На основании полученных результатов предложена методика снижения декарбидизации WC-Со твердого сплава при нанесении упрочняющих электроискровых покрытий

на сталь 35 посредством добавления углерода до 10 масс. % в состав электродных материалов, что позволяет повысить износостойкость модифицированной поверхности в семь раз по сравнению с покрытием на основе стандартного WC-10%Co сплава.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами фундаментальных научно-исследовательских работ РАН по теме «Формирование и исследование наноструктурных и наногетерогенных покрытий с заданными свойствами» (№ гос. регистрации 01. 2. 007 02104) и «Формирование и исследование наноструктурных функциональных материалов и покрытий различного назначения» (№ гос. регистрации 01 2 01052205).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на VII—VIII Региональных научных конференциях «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, Образование». Владивосток, 2007, Благовещенск, 2009; 138th Annual meeting & Exhibition, TMS, San Francisco, USA, 2009; XII Межрегиональной конференции молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, Владивосток, 2009; Xth International Russian-Chinese Symposium «Modern materials and technologies», Pasific National University, Khabarovsk, 2009; Международной научно-практической конференции «Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов», Комсомольск-на-Амуре, 2009; Ежегодной XXI Международной Инновационно-ориентированной конференции молодых ученых и студентов (МИМКУС-2009), Москва, 2009; Joint China-Russia Symposium on Advanced Materials and Processing Technologies, Harbin, China, 2010; Международном симпозиуме «Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы», Комсомольск-на-Амуре, 2010.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в рецензируемых научных журналах и 16 научных трудов международных, российских и региональных конференций.

Личный вклад автора. Планирование и проведение экспериментальных работ, анализ, интерпретация и обобщение полученных результатов выполнены автором лично. Диссертант самостоятельно разработал оборудование для измерения поглощения кислорода во время электроискровой обработки металлов, проводил численные расчеты согласно предлагаемым моделям окисления материала электродов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, пять глав, основные выводы и список литературы. Общий объем работы составляет 141 страницу, включая 56 рисунков, 19 таблиц и библиографию из 139 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована актуальность темы, сформулирована цель работы и определены задачи исследования, рассмотрены методы их решения, изложены новизна и основные защищаемые положения, описана структура диссертации.

Первая глава посвящена анализу литературных данных о результатах экспериментальных исследований и модельных представлений о процессах, протекающих в поверхностных слоях металлов под действием электрических разрядов. Показано, что состав поверхности металлов, модифицированных электроискровым воздействием, зависит от используемых материалов электродов, а также от окружающей газовой среды. Под действием разрядов в воздухе, большинство металлов окисляется. Однако фазовые изменения на поверхностях электродов при электроискровом воздействии за счет образования химических соединений (оксидов и нитридов) описаны только качественно, а количественные характеристики данных процессов изучены недостаточно полно.

Сплавы на основе карбида вольфрама часто используются в качестве легирующих материалов для создания упрочняющих покрытий на сталях. Обобщены результаты по электроискровому легированию твердыми сплавами и показано, что при воздействии разрядов происходит декарбидизация WC, что ухудшает износостойкость создаваемых покрытий.

Сформулированы выводы, что сведения об окислении металлов и сплавов при электроискровом легировании разрознены, механизм окисления материалов электродов при электрических разрядах изучен не в полной мере.

Во второй главе описана установка, созданная в УРАН Институте материаловедения ХНЦ ДВО РАН с целью проведения исследований по воздействию низковольтных искровых разрядов. Генерируемые разрядные импульсы имели прямоугольную форму за счет использования мощных транзисторных ключей. В качестве катодов использовались медные, никелевые, и титановые фольги толщиной 10-100 мкм, а также массивные образцы из меди, никеля, молибдена, титанового сплава ВТ20, стали СтЗ и стали 35. В качестве анодов применялись медные, никелевые, титановые и вольфрамовые стержни, твердые сплавы WC-8%Co с добавкой 1-5 % А1203, а также электродные материалы, которые были синтезированы из порошков кобальта, вольфрама и углерода в различных соотношениях по массе. Сила тока во время разрядов составляла 110+10 А, падение напряжения на межэлектродном промежутке - 20±10 В. Длительность импульсов (г) варьировалась от 10 до 1200 мкс, а частота (/) - от 100 до 1000 Гц. В работе использовался ручной

вибратор-анододержатель с регулируемой частотой колебаний. Число разрядов регистрировалось осциллографированием с помощью АЦП и компьютера. Для изучения микроструктуры образцов использовалась металлография. Фазовый состав поверхностных слоев металлов был исследован с применением рентгеновского дифрактометра ДРОН-7. Масса оксидов определялась высокотемпературным восстановлением оксидов металлов монооксидом углерода с использованием прибора синхронного термического анализа STA 449 F3 Jupiter, количественным рентгенофазовым анализом. Концентрации оксидных фаз, измеренные разными методами, отличались не более чем на 30 отн. %, что является приемлемым из-за стохастичности электроискрового процесса. Для определения объема поглощенного кислорода воздуха при воздействии электрических разрядов на металлы была создана и применялась герметичная камера, закрепленная на вибровстряхивателе с регулируемой амплитудой от 0,1 до 2 мм и имеющая встроенный жидкостный манометр. Рельеф поверхности образцов исследовался с помощью сканирующего электронного микроскопа LEO EVO 40 HV и атомно-силовых микроскопов НТД NTEGRA Prima и AI CT SmartSPM. Микротвердость образцов измерялась с помощью микротвердомера ПМТ-ЗМ, износостойкость - с использованием прибора микроабразивного изнашивания CALOTEST и машины трения ИИ-5011.

Третья глава посвящена исследованию поверхности различных металлов, подвергнутых воздействию однократных электрических разрядов в газовой среде. Установлено, что под действием тепловой энергии, выделяемой во время разряда мощностью более 1 кВт, металлические фольги толщиной 50100 мкм проплавлялись насквозь. Примечательно, что в радиально-симметричной области плавления на фольге было обнаружено разномасштабное поверхностное модифицирование: на миллиметровом и микрометровом уровнях формировались регулярные структуры в виде концентрических окружностей и валов, на нанометровом уровне образовывались упорядоченные скопления наночастиц в виде гексагонально расположенных ячеек.

Кроме зоны плавления, в области воздействия разряда на фольге наблюдались отчетливо еще две зоны: эрозионная область и область интенсивного окисления (почернения). Подобная трехзонная структура следа однократного разряда наблюдалась и на массивных образцах. Отличие состояло в том, что оксиды на фольге образовывались преимущественно со стороны разряда, не смотря на то, что температура металла с обеих сторон фольги по оценке различалась не более чем на 10 К. В работе были исследованы

зависимости диаметров областей плавления, эрозионной области и области окисления от длительности разрядов.

Для объяснения полученных результатов были рассмотрены следующие три возможные модели окисления металлов в условиях электроискрового воздействия.

1. Модель гетерогенного окисления поверхности металлов при высокой температуре, развиваемой в области разряда.

Масса оксидов, образующихся на металлах в течение одного разряда, определялась с учетом известной кинетической зависимости высокотемпературного окисления металлов с образованием тонкой оксидной пленки и уравнения Аррениуса

где 5 - площадь реакционной зоны; к - константа скорости окисления; А -предэкспоненциальный множитель; ЕЛ - энергия активации реакции; Л -универсальная газовая постоянная; <9 - температура поверхности металла. При расчетах за 5 принималась площадь области почернения, за величину & -максимальная температура существования (разложения) соответствующих оксидов.

2. Модель окисления поверхности эрозионных частиц.

Согласно данной модели определялась масса оксидной пленки на поверхности эрозионных частиц, образующихся при кавитационном выбрасывании капель жидкого металла из области воздействия разряда и падающих обратно на катод. Расчет проводился по формуле (1), при этом в качестве величины 5" использовалась средняя общая площадь боковых поверхностей эрозионных частиц, которая была найдена экспериментально.

3. Модель гомогенного окисления паров металлов в приэлектродной воздушной области.

Предполагалось, что под действием электрического разряда металл испаряется с поверхности обоих электродов в области разрядного канала. Скорость испарения металла рассчитывалась как

где - поперечная скорость звука в металле; е - удельная теплота испарения; Ма - масса атома металла; кв - постоянная Больцмана. Для определения температуры на поверхности катода в использовалось известное решение уравнения теплопроводности с граничными условиями II рода без учета фазовых переходов. Поток тепла от разряда оценивался на основе измеренных

(1)

средних значений напряжения С/и тока / в импульсе, предполагая равномерное выделение тепла через боковую поверхность разрядного канала в форме цилиндра радиусом Яск и высотой И, соответствующей межэлектродному расстоянию, как

При расчетах радиус канала разряда принимался равным радиусу эрозионной области, а в качестве межэлектродного промежутка использовалось его среднее значение 0,1 мм, определенное экспериментально. С учетом малой вероятности возникновения оксидов в плазме низковольтного электрического разряда предполагалось, что пары металла окисляются после их выноса из разрядного канала и столкновения с молекулами кислорода. Оксиды распространяются диффузионно в межэлектродном пространстве и осаждаются на поверхностях катода и анода. Масса оксидов, образующихся за один разряд, оценивалась из следующего выражения

™ = т,

№

где Дм, ц - молярные массы оксида и металла, соответственно; р - плотность металла. Среднее расстояние, которое способны преодолеть оксиды в воздухе в результате диффузии, оценивалось как Ax = Vft, где D - коэффициент диффузии, который был найден на основе молекулярно-кинетической теории. Расчеты показали, что Дх за 200 мкс для разных металлов составляет примерно 100-150 мкм, что совпадет по порядку с шириной кольцевой области почернения. Распределение молекул оксидов в межэлектродном пространстве определялось на основе решения диффузионного уравнения.

Результаты вычислений согласно различным моделям и данные опытов с применением разрядов длительностью 200 мкс представлены в таблице. Поскольку массу оксидов за один разряд было трудно измерить экспериментально, поэтому определялась масса оксидов за 3-104 разрядных импульсов, величина которой затем делилась на это число разрядов. Сравнение расчетных и опытных данных показало, что преобладающим механизмом образования оксидов является окисление паров испаренного при разряде металла с последующим его осаждением на поверхностях обоих электродов.

В четвертой главе исследованы основные закономерности накопления оксидов на поверхности электродов в процессе непрерывной электроискровой обработки. Характерно, что в обнаруженных оксидах отношение металла к кислороду Ме/О максимально в ряду оксидов данного металла (рис. 1). Содержание оксида меди СиО меньше в три раза по сравнению с Cu20, который более стабилен при высоких температурах.

Таблица

Количество оксидов металлов, образующихся за один разряд длительностью 200 мкс и мощностью 3,3 кВт

Оксид N¡0 Си20 БеО

Гетерогенное окисление поверхности катода (расчет), г 2,3-Ю'10 5,4-10"9 8,МО"9

Гетерогенное окисление поверхности эрозионных частиц (расчет), г 4,9-10'10 1,0-10"8 1,9-10"9

Гомогенное окисление (расчет), г 2,5-Ю'7 3,2-10"8 6,4-10'6

Экспериментальные данные, г 1,0-10'8 4,7-10"8 5,1-Ю'8

о §

8 3

О)

(2)

Л?

(3)

а Си2С « СиО ■ Си

Л_

о №0 • №

л РеО А Ре

70 80

2ТЬа1а, град

Рис. 1. Типичные рентгеновские дифрактограммы поверхностей меди (1), никеля (2) и стали СтЗ (3) после многократного воздействия разрядов.

Содержание оксидов увеличивалось по мере роста продолжительности электроискровой обработки вплоть до наступления порога хрупкого разрушения легированного слоя (рис. 2), а затем снижалось, несмотря на то, что количество кислорода, поглощенного из воздуха во время разрядов, прямо пропорционально числу разрядных импульсов. Нелинейный характер зависимости изменения массы оксидов от числа разрядных импульсов объясняется влиянием термического разложения оксидов под действием высоких температур, развиваемых в центральной зоне области воздействия разряда, и удалением оксидов в виде эрозионных частиц. Кинетика накопления оксидов на катоде и аноде из стали СтЗ отличается. Было установлено, что с ростом числа разрядов содержание оксидов на аноде увеличивалось, а затем становилось равновесным при плотности разрядов ~М05 см-2 (рис. 3,а).

20 40 60

Лг' 1 (И разрядов-см-2

5 10 15 20 ЛМО-'разрядов-см-2

О 5 10 15 20 25 ЛЧО"4 разрадов-см"2

Рис. 2. Изменение массы катода и оксидов от числа разрядов: а) медь, 1 -Си20,2 - СиО, 3 - катод; б) никель, 1 - №0,2 - катод; в) железо, 1 - БеО, 2 -катод. Параметры воздействия:/ = 250 Гц, г = 200 мкс.

В процессе электроискровой обработки оксиды, образующиеся на аноде, могут переноситься на катод. Для оценки вклада оксидов, перенесенных с анода, в общее содержание оксидов на катоде был проведен эксперимент с периодической механической зачисткой рабочей поверхности анода от оксидного слоя и вторичных структур. Коэффициент переноса оксидов был найден как отношение разницы масс оксидов, образующихся на катоде без зачистки тс и с зачисткой тъ анода, к общей массе оксидов та на аноде

г^-ть ^ а т та та '

Согласно экспериментальным данным у составил 16±5 % от общего количества оксидов на аноде. Изменение массы оксидов (Ат), перенесенных с анода на катод, с ростом числа разрядов происходит аналогично накоплению оксидов на аноде (рис. 3,6). Доля оксидов, перенесенных с анода от общего их

_&т

количества на катоде, определялась как ~ тс и составила 22+7 % при электроискровой обработке стали СтЗ.

т„, мг 3

Дт.мг 0.4

0..1 0.2

0.1

10 20 N рс *10Л ра чрядов/си!

0 10 20 //*10'4,разрддов/см2

Рис. 3. Количество оксида железа (И): а) накапливаемого на аноде из СтЗ при электроискровом воздействии при г= 240 мкс; б) перенесенного с анода на катод в пересчете на одну зачистку анода.

С ростом длительности разрядных импульсов при равном общем времени обработки и одинаковой частоте содержание оксидов увеличивалось до определенного порогового значения, а затем уменьшалось (рис. 4). Максимальная концентрация оксидов для разных металлов наблюдалась при воздействии разрядов с длительностью 100-300 мкс. Воздействие разрядов с более высокой длительностью приводило к интенсификации температурного разложения оксидов. С ростом периода от 1 до 10 мс (уменьшением частоты) содержание оксидов в поверхностных слоях металлов увеличивалось примерно по линейному закону (рис. 5), однако прирост массы СиО и N¡0 составлял не более 40 %, в отличие от оксида железа (II), концентрация которого при частоте 1 кГц в 6 раз меньше, чем при частоте 100 Гц. Это объясняется тем, что при более высоких частотах усиливается влияние термического разложения оксидов за счет увеличения площади перекрывания центральных высокотемпературных областей воздействия разряда.

Рис. 4. Зависимость массы оксидов в модифицированных слоях от длительности разрядов: а) 1 - Си20, 2 - СиО, 3 - масса катода; б) NiO; в) FeO. Частота и число импульсов (на 1 см2): а)/= 250 Гц, N= 30000; б),в)/= 500 Гц, N = 60000.

Рис. 5. Зависимость массы оксидов в модифицированных слоях от периода импульсов: а) 1 - Cu20,2 - СиО; б) NiO; в) FeO. #=30000, г= 200 мкс.

При исследовании электроискрового воздействия на поверхность титанового сплава ВТ20 было установлено, что в аргоне дополнительные фазы помимо а-Тл не образовывались (рис. 6,а). После воздействия электрических разрядов в азоте на поверхности сплава ВТ20 наблюдался преимущественно нитрид титана. Вероятно, что механизм нитридообразования при воздействии разрядов аналогичен вышеописанному механизму формирования оксидов. Т1И был обнаружен также на титановом сплаве после электроискрового воздействия в воздухе. Его концентрация повышалась с ростом длительности разрядов. Однако при т более 300 мкс, помимо нитрида титана, формировался также оксид титана НО, количество которого увеличивалось с ростом длительности разрядных импульсов (рис. 6,6). Этот факт подтверждается оценками свободной энергии Гиббса реакций нитридо- и оксидообразования, которые показали, что при температурах, близких к температуре плавления титана, формирование ТЮ возможно, но с меньшей вероятностью, чем ТЖ

■ <хТ1

ото

■

—À__

о 0

.аЛл>iAUJ

■

| Аргон | Я

| Азот [ О

JL.

|Воздух| О

JV,

Jul

• aTl

о та

ATiO

1100м

~AJ

[20СЬ

|320м

44 64

2 Thêta, град.

|40СЬ

2 Thêta, град.

Рис. 6. Рентгеновские дифрактограммы поверхности сплава ВТ20 после электроискрового воздействия: а) в разных средах при г= 200 мкс; б) в воздухе при различных длительностях импульсов./= 250 Гц. N= 30000.

Пятая глава посвящена исследованию фазового состава и свойств упрочняющих электроискровых покрытий, сформированных с использованием электродных материалов на основе ДУС-Со твердых сплавов. Взаимодействие вольфрамсодержащего сплава со стальной подложкой и кислородом воздуха при воздействии электрических разрядов приводило к обезуглероживанию карбида вольфрама до карбида ЩС, а затем в вольфрам, что оказывало негативное влияние на прочностные свойства полученных покрытий. Такие изменения особенно сильно проявлялись с ростом длительности и частоты разрядных импульсов (рис. 7,а). Обезуглероживание за счет его

взаимодействия с кислородом воздуха с образованием С02 не является

единственным механизмом, поскольку нанесение электроискровых \VC-Co покрытий в инертной среде (аргоне) уменьшало декарбидизацию карбида вольфрама незначительно (рис. 7,а). Поэтому потеря углерода карбида вольфрама могла происходить также за счет взаимодействия ууС с расплавом Ре и образования сложных карбидов Рех\УуС и фазы

Для изучения влияния концентрации углерода в \VC-Co электродных материалах на фазовый состав и свойства электроискровых покрытий были синтезированы методом порошковой металлургии сплавы, содержащие вольфрам, 10 масс. % кобальта и от 1,5 до 16 масс. % углерода. Исследование состава покрытий, полученных с применением данных материалов, показало, что при электроискровом легировании стали 35 сплавом с содержанием углерода 5,5 масс. %, аналогичному по составу стандартному твердому сплаву ВК10 (90%\\'гС-10%Со), в осажденном покрытии преобладает субкарбид \У2С, а при использовании сплава с 10 масс. % углерода - фаза \УС (рис. 7,6). В покрытии, созданном при использовании электрода с 16 масс. % углерода (рис. 8,б,г), количество зерен 'МС больше, чем в покрытии, полученном стандартным твердым сплавом \УС-10°/оСо (рис. 8,а,в). Повышение концентрации фазы У/С в осажденных покрытиях приводило к повышению их износостойкости.

Рис. 7. Рентгенограммы покрытий твердых сплавов (а) (\¥С-8%Со)-1 %А1203 (б) \УС-10%Со с содержанием углерода 5,5 и 10 масс. % на стали 35.

Параметры электроискрового воздействия и среда: 1 -/= 100 Гц, г = 100 мкс, аргон; 2 -/= 100 Гц, г= 100 мкс, воздух; 3 -/- 1000 Гц, г= 100 мкс, аргон; 4 -/= 1000 Гц ,т= 100 мкс, воздух; 5 -/- 1000 Гц, г= 20 мкс, воздух; 6 -/= 1000 Гц, г =20 мкс, аргон 7,8 -/= 1000 Гц, г= 100 мкс, воздух.

Рис. 8. СЭМ изображения поверхности (а,б) и поперечного сечения (в,г) покрытий, осажденных на сталь 35 с использованием электродов, содержащих 5,5 масс. % (а,в) и 16 масс. % (б,д) углерода. Светлые участки в покрытиях соответствуют кристаллическим зернам 'М'С.

Микрозондовым анализом было установлено, что в областях подложки, прилегающих к покрытию, концентрация углерода выше в 1,5 раза, чем в объеме стали, что объясняется диффузией углерода из покрытия в подложку.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. При прохождении низковольтных электрических разрядов в воздухе между металлическими электродами на их поверхности образуются соединения металлов с компонентами окружающей среды (02, N2), т.е. оксиды и нитриды. Характерно, что в сформировавшихся оксидах меди, никеля и железа отношение металла к кислороду максимально в ряду оксидов данных металлов. После разряда оксиды обнаруживаются не на всей поверхности области воздействия, а лишь на ее периферии, поскольку существование оксидов термодинамически запрещено при высоких температурах в центре разряда.

2. При воздействии низковольтных электрических разрядов на металлы преобладающим механизмом образования оксидов является окисление паров

испаренного при разряде металла и их осаждение на поверхностях обоих электродов.

3. С ростом длительности разрядных импульсов со 100 до 400 мкс, при одинаковых общем времени электроискровой обработки и частоте, содержание оксидов на меди, никеле и стали СтЗ увеличивается до определенного порогового значения при 100-300 мкс, а затем уменьшается.

4. Количество оксида железа (II), перенесенного с рабочей поверхности анода на катод при электроискровой обработке стали СтЗ составляет 16±5% от их общего количества на аноде. Доля перенесенных с анода оксидов составляет 22±7 % от общего количества оксидов на катоде.

5. Количество кислорода, поглощенного из воздушной среды и затраченного на образование оксида в процессе электроискрового воздействия, прямо пропорционально общей продолжительности воздействия, в то время как кинетические зависимости изменения содержания оксидов в поверхностном слое являются весьма неравномерными.

6. Под воздействием однократного разряда поверхность металлической фольги толщиной порядка 10-100 мкм покрывается наночастицами металла диаметром более 30 нм, из которых формируется ячеистая структура из упорядоченных скоплений наночастиц с размерами до нескольких сотен нанометров.

7. На фазовый состав электроискровых покрытий, формируемых на основе вольфрамсодержащего твердого сплава, значительное влияние оказывают частота и длительность разрядных импульсов, а именно, при уменьшении частоты с 1000 до 100 Гц или длительности разрядных импульсов с 200 до 40 мкм повышается содержание в осажденном покрытии фазы WC по сравнению с W2C. Применение защитной атмосферы аргона снижает обезуглероживание WC незначительно.

8. Добавление избыточного углерода (8-10 масс. %) в состав электродных материалов на основе WC-Co повышает концентрацию карбида вольфрама WC по сравнению с W2C в электроискровых покрытиях, что приводит к повышению их износостойкости.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Пячин, С.А. Поверхностное структурирование меди под действием электрического разряда / С.А. Пячин, В.Г. Заводинский, А.П. Кузьменко, М.А. Пугачевский, A.A. Бурков, Д.И. Тимаков // Письма в ЖТФ. - 2010. - Т. 36,-Вып. 14.-С. 34-40.

2. Пячин, С.А. Закономерности образования оксидов на поверхности металлов при воздействии электрических разрядов / С.А. Пячин, A.A. Бурков, М.А,

Пугачевский // Физика и химия обработки материалов. -2011. - №2 - С. 51— 59.

3. Николенко, C.B. Формирование электроискровых покрытий из твердого сплава ВК8 с добавкой А1203 / C.B. Николенко, С.А. Пячин, A.A. Бурков // Известия вузов. Цветная металлургия. - 2011. - № 1. -С. 5 8-62.

4. Николенко, C.B. Некоторые аспекты механизированного электроискрового легирования стали вращающимся торцевым электродом твердыми сплавами с различной частотой и длительностью электрических импульсов / C.B. Николенко, С.А. Пячин, A.A. Бурков // Упрочняющие и технологии и покрытия. - 2011. - № 5. -С. 21-27.

5. Пугачевский, М.А. Формирование регулярной микроструктуры на поверхности меди при воздействии однократных электрических разрядов / М.А. Пугачевский, A.A. Бурков, В.Г. Заводинский, С.А. Пячин // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Материалы VII региональной конференции. - Владивосток: Изд-во «Дальнаука» ДВО РАН. -2007.-С. 18-19.

6. Pyachin, S. Formation of regular nanostructures on surfaces of copper foils under electric discharge / M. Pugachevsky, V. Zavodinsky, S. Pyachin, A. Burkov // 138th Annual meeting & Exhibition. TMS. - San Francisco. - 2009. - P. 320.

7. Бурков, A.A. Закономерности формирования оксидов на поверхности меди в условиях электроискрового воздействия / A.A. Бурков, С.А. Пячин, М.А. Пугачевский // XII Межрегиональная конференция молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. -Владивосток: Изд-во «Дальнаука» ДВО РАН. - 2009. - С. 206-210.

8. Бурков, A.A. Закономерности фазообразования на поверхности никеля при воздействии электрических разрядов / A.A. Бурков, С.А. Пячин, М.А. Пугачевский // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Материалы VIII региональной научной конференции. -Благовещенск: Изд-во АмГУ. - 2009. - С. 184-188.

9. Pyachin, S.A. Investigation of electrospark coatings of a hard alloy WC-8%Co with the 1% additive of A1203 / S.A. Pyachin, S.V. Nikolenko, A.A. Burkov // Materials of International Xtn Russia-Chinese Symposium. Proceedings «Modern materials and technologies 2009». - Khabarovsk: Pacific National University. -2009.-P. 487-493.

10. Пячин, С.А. Влияние параметров разрядов на формирование электроискровых покрытий из сплава ВК8-1%А1203 / С.А. Пячин, C.B. Николенко, A.A. Бурков, Л.П. Метлицкая // Материалы международной научно-практической конференции «Теория и практика механической и

электрофизической обработки материалов» - Комсомольск-на-Амуре. -2009.-С. 20-27.

11. Бурков, A.A. Особенности высокотемпературного окисления металлов в условиях электрического разряда / A.A. Бурков, С.А. Пячин, Л.П. Метлицкая // Материалы ежегодной XXI Международной Инновационно-ориентированной конференции молодых ученых и студентов. - Москва. -2009.-С. 9.

12. Pyachin, S.A. Electrospark coatings deposited on steel 35 with hard WC-Co-A1203 alloy electrodes / S.A. Pyachin, S.V. Nikolenko, A.A. Burkov // Materials of 2010 Joint China-Russia Symposium on Advanced Materials and Processing Technologies, - Harbin. - China. - 2010. - P. 28.

13. Буркоц, A.A. Закономерности окисления поверхности металлов при электроискровом легировании / A.A. Бурков, С.А. Пячин // Международный симпозиум «Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы»: материалы международной научно-технической конференции «Современное материаловедение и нанотехнологии». - Т. 1. -Комсомольск-на-Амуре. - 2010. - С. 513-514.

14. Пячин, С.А. Об особенностях наноструктурирования металлов под действием электрического разряда / С.А. Пячин, A.A. Бурков // Международный симпозиум «Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы»: материалы международной научно-технической конференции «Современное материаловедение и нанотехнологии».- Т. 1. -Комсомольск-на-Амуре. -2010. - С. 511-512.

15. Бурков, A.A. Механизм взаимодействия металлов с газовой средой при электрическом разряде / A.A. Бурков, С.А. Пячин // Материалы IX региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, физическое образование». - Хабаровск. - 2010. С. 35-37.

16. Пячин, С.А. Наноструктурирование поверхности металла под действием электрического разряда / С.А. Пячин, A.A. Бурков // Материалы IX региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, физическое образование». - Хабаровск. - 2010. -С. 156-157.

17. Бурков, A.A. Накопление оксидов на электродах при электроискровой обработке / A.A. Бурков // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Наука в современном мире». - Москва,- 2011. -С. 197-200.

18. Бурков, A.A. Определение количества поглощенного кислорода при воздействии электрических разрядов на металлы / A.A. Бурков // Сборник

научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Наука. Развитие. Прогресс». - Киев. - 2011. - Ч. 2. - С. 9-11.

19. Бурков А.А. Окисление карбида вольфрама при электроискровом легировании / А.А. Бурков, А.В. Зайцев // Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Тенденции развития научных исследований». - Киев. - 2011. - С. 116-120.

20.Pyachin, S.A. Nanostructure formation on metal surface by electric discharge / S.A. Pyachin, A.A. Burkov, A.P. Kuzmenko, D.I. Timakov // Asian School-Conference on Phisics and Technology of Nanostructured Materials: Proceeding. - Vladivostok: Dalnauka. - 2011. - P. 252.

Бурков Александр Анатольевич

ФАЗОВЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НИЗКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 27.10.2011 г. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Гарнитура «Тайме». Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ 219.

Отдел оперативной полиграфии издательства ФГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет» 680035, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Бурков, Александр Анатольевич

Введение.

Глава 1. Основные представления о фазовых изменениях на поверхности металлов при электроискровом воздействии.

1.1. Электрический разряд как источник энергетического воздействия

1.2. Существующие модели формирования электроискровых покрытий.

1.3. Фазообразование в металлах при воздействии низковольтных электрических разрядов.

1.4. Основные представления о механизмах окисления металлов при воздействии концентрированных потоков энергии.

1.5. Окисление карбида вольфрама при воздействии электрических разрядов.

1.6. Выводы по главе 1.

Глава 2. Материалы и методы исследования.

2.1. Экспериментальные установки и материалы.

2.1.1. Установка для исследования воздействия однократных разрядов.

2.1.2. Установка для исследования многократного воздействия электрических разрядов.

2.1.3. Используемые материалы.

2.1.4. Создание электродных материалов на основе вольфрамсодержащего сплава с кобальтовой связкой.

2.2. Металлографические исследования.

2.3. Растровая электронная микроскопия.

2.4. Методы качественного и количественного фазового анализа поверхностей, подвергнутых воздействию электрических разрядов.

2.4.1. Рентгенофазовый анализ.

2.4.2. Количественный анализ содержания кислорода в электроискровых покрытиях восстановлением оксидов.

2.4.3. Определение количества поглощенного кислорода при воздействии электрических разрядов на металлы.

2.5. Трибологические испытания.

2.5.1. Испытания на микроабразивный износ.

2.5.2. Испытания на безабразивный износ.

Глава 3. Исследование металлических поверхностей, подвергнутых воздействию однократных электрических разрядов в газовой среде.

3.1. Воздействие одиночных разрядов на тонкую медную фольгу.

3.2 Воздействие однократного разряда на массивный катод

3.3 Описание взаимодействия элементов газовой среды с металлами электродов при электроискровом воздействии.

3.3.1. Модель гетерогенного окисления металлов при высокой температуре, развиваемой в области разряда.

3.3.2 Гетерогенное окисление поверхности эродированных частиц.

3.3.3. Модель гомогенного окисления паров металлов в приэлектродной воздушной области.

3.4 Выводы по главе 3.

Глава 4. Исследования фазоообразования на поверхности металлов в условиях многократного воздействия электрических разрядов.

4.1. Кинетика накопление оксидов на катоде.

4.2. Накопление оксидов на аноде и их перенос на катод в условиях электроискрового воздействия.

4.3. Общее количество оксидов, образующихся при электроискровом воздействии.

4.4. Изучения влияния параметров разрядных импульсов на фазовый состав поверхности катода.

4.5. Исследование фазового состава поверхности катода после электроискрового воздействия с применением электродов из разных металлов.

4.6. Выводы по главе 4.

Глава 5. Исследование влияния фазового состава слоев, модифицированных электроискровым воздействием, на их физикомеханические свойства.

5.1. Влияние параметров воздействия и окружающей среды на фазовый состав покрытий на основе вольфрамсодержащих сплавов.

5.2. Влияние концентрации углерода в составе WC-Co материалов на декарбидизацию карбида вольфрама.

5.3. Влияние фазовых изменений на физико-механические свойства покрытий.

5.3.1 Исследование микротвердости и износостойкости WC-Co-AI2O покрытий.

5.3.2. Влияние концентрации углерода в составе WC-Co-C сплавов на физико-механические свойства осажденных покрытий.

5.3.3. Изменение физико-механических свойств поверхности сплава ВТ20 при электроискровой обработке за счет образования нитрида титана.

5.4. Выводы по главе 5.

Введение диссертация по физике, на тему "Фазовые изменения на поверхности металлов и сплавов под воздействием низковольтных электрических разрядов"

Протекание низковольтных электрических разрядов в газовой среде между двумя металлическими электродами сопровождается различными физико-химическими процессами: плавлением и испарением металлов, переносом вещества с одного электрода на другой, термоактивацией взаимодействия металлов с компонентами межэлектродной газовой среды и др. [1]. В результате данных процессов на катоде формируется измененный поверхностный слой, что используется в технологии создания износостойких и коррозионностойких покрытий, именуемой «электроискровым легированием» [2-4]. Особенностями этого метода является невысокое межэлектродное напряжение (менее 200 В) и применение вибрации анода для инициации электрических разрядов при механическом контакте электродов. Создание электроискровых покрытий с заданными свойствами требует знания основных закономерностей фазовых и структурных превращений в металлах и сплавах при воздействии на них электрических разрядов. Общие положения теории формирования электроискровых покрытий были сформулированы еще основоположниками метода Лазаренко Б.Р. и Лазаренко Н.И. [5-8]. Также подробно исследованы различные аспекты данного процесса, а именно, электрическая эрозия материалов электродов (Золотых Б.Н., Намитоков К.К) [913], образование «вторичных структур» (Верхотуров А.Д.) [14-18], изменение структуры и состава поверхностных слоев металлов при электроразрядном воздействии (Могилевский И.З., Палатник Л.С.) [19-20] и т.д. Тем не менее, не смотря на большой объем накопленных данных, до сих пор остаются нерешенные проблемы. Одна из них состоит в недостаточно полном изучении взаимодействия металлов анода и катода с компонентами межэлектродной газовой среды. Оксиды и нитриды металлов неоднократно наблюдались на поверхности металлических электродов в области воздействия электрических разрядов в воздушной среде [18,21,22], однако механизмы их образования, кинетика накопления химических соединений в электроискровых покрытиях, влияние на эти процессы параметров разрядных импульсов до сих пор не выяснены. Кроме того, современная мировая тенденция (Япония, США, Китай) в области создания электроискровых покрытий [23-26], заключающаяся в использовании генераторов разрядов с частотами 1 кГц и более, ставит перед необходимостью исследовать фазовые изменения при воздействии электрических разрядов на металлы в более широком по сравнению с традиционным диапазоне длительностей и частот разрядных импульсов.

Изучение оксидо- и нитридообразования в условиях электроискрового воздействия усложняется тем, что покрытие формируется за счет многократно повторяющихся коротко-импульсных (длительностью 10-500 мкс) электрических разрядов. При перемещении анода вдоль поверхности катода области разрядов накладываются друг на друга, в результате чего состав электроискрового покрытия непрерывно изменяется в процессе его осаждения. Поэтому в диссертационной работе внимание уделялось исследованию образования оксидов и нитридов металлов, как при однократном, так и при многократном воздействиях разрядных импульсов. Актуальность данной работы вызвана еще и тем, что модифицирование поверхностного слоя металлов электроискровым воздействием с формированием оксидов и нитридов может придавать им новые диэлектрические, тугоплавкие или прочностные свойства, что имеет как научное, так и прикладное значение.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

3. Исследовать влияния длительности и частоты разрядных импульсов на фазовый состав поверхностных слоев, подвергнутых многократному воздействию электрических разрядов.

5. Установить влияние изменения фазового состава покрытий формируемых с помощью электродов на основе вольфрам- и титансодержащих сплавов на их физико-механические свойства.

Научная новизна работы.

3. Впервые проведены исследования по поглощению кислорода из воздушной среды при окислении металлов в условиях прохождения низковольтных электрических разрядов.

4. Установлено, что при уменьшении частоты разрядных импульсов с 1000 до 100 Гц снижается обезуглероживание карбида вольфрама \¥С при формировании электроискрового покрытия.

5. Повышение концентрации углерода с 5,5 до 10 масс. % в составе электродных материалов на основе вольфрамсодержащего твердого сплава \¥С-10%Со приводит к увеличению концентрации фазы карбида вольфрама в осажденном покрытии в 5 раз.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Образование оксидов №0, Си20 и ГеО при воздействии низковольтных электрических разрядов длительностью 10-500 мкс происходит преимущественно по гомогенному механизму окисления паров металла в межэлектродной воздушной области вне разрядного канала. Оксиды осаждаются на периферийных участках области воздействия электрического разряда.

3. При формировании электроискровых >^С-Со покрытий на стали 35 обезуглероживание карбида вольфрама можно уменьшить за счет увеличения периода следования разрядов с 1 мс до 10 мс при их фиксированном числе и добавления дополнительного количества углерода в исходный состав легирующих электродов.

Практическая значимость работы.

Проведенные исследования способствуют развитию представлений о процессах образования и накопления оксидов в условиях протекания низковольтных электрических разрядов. Полученные экспериментальные результаты и теоретические расчеты могут быть использованы при разработке и усовершенствовании электрофизических методов обработки металлических поверхностей и модификации материалов, а также для оценки стойкости электрических контактов и конструкций, работающих в условиях взаимодействия с плазмой разрядов в газовых средах. На основании полученных результатов предложена методика снижения декарбидизации \¥С-Со твердого сплава при нанесении упрочняющих электроискровых покрытий на сталь 35 посредством добавления углерода до 10 масс. % в состав электродных материалов, что позволяет повысить износостойкость модифицированной поверхности в семь раз по сравнению с покрытием на основе стандартного WC-10%Co сплава.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами фундаментальных научно-исследовательских работ РАН по теме «Формирование и исследование наноструктурных и наногетерогенных покрытий с заданными свойствами» (№ государственной регистрации 01.2. 007 02104) и «Формирование и исследование наноструктурных функциональных материалов и покрытий различного назначения» (№ государственной регистрации 01 2 01052205).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на VII-VIII Региональной Научной Конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, Образование». Владивосток, 2007, 2009; 138th Annual meeting & Exhibition. TMS. San Francisco, USA, 2009; XII Межрегиональной конференции молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, Владивосток, 2009; Modern materials and technologies: International Xth Russian-Chinese Symposium. Proceedings. Khabarovsk Pasific National University, 2009; Международной научно-практической конференции «Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов» Комсомольск-на-Амуре, 2009; Ежегодной XXI Международной Инновационно-ориентированная конференции молодых ученых и студентов (МИМКУС-2009). Москва, 2009; 2010 Joint China-Russia Symposium on Advanced Materials and Processing Technologies, Harbin, China, 2010; Международном симпозиуме «Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы», Комсомольск-на-Амуре, 2010.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. При прохождении низковольтных электрических разрядов в воздухе между металлическими электродами на их поверхности образуются соединения металлов с компонентами окружающей среды (Ог, N2), т.е. оксиды и нитриды. Характерно, что в сформировавшихся оксидах меди, никеля и железа отношение металла к кислороду максимально в ряду оксидов данных металлов. После разряда оксиды обнаруживаются не на всей поверхности области воздействия, а лишь на ее периферии, поскольку существование оксидов термодинамически запрещено при высоких температурах в центре разряда.

2. При воздействии низковольтных электрических разрядов на металлы преобладающим механизмом образования оксидов является окисление паров испаренного при разряде металла и их осаждение на поверхностях обоих электродов.

3. С ростом длительности разрядных импульсов со 100 до 400 мкс при одинаковых общем времени электроискровой обработки и частоте содержание оксидов на меди, никеле и стали СтЗ увеличивается до определенного порогового значения при 100-300 мкс, а затем уменьшается.

7. На фазовый состав электроискровых покрытий, формируемых на основе вольфрамсодержащего твердого сплава, значительное влияние оказывают частота и длительность разрядных импульсов, а именно, при уменьшении частоты с 1000 до 100 Гц или длительности разрядных импульсов с 200 до 40 мкм повышается содержание в осажденном покрытии фазы \¥С по сравнению с Применение защитной атмосферы аргона снижает обезуглероживание незначительно.

8. Добавление избыточного углерода (8-10 масс. %) в состав электродных материалов на основе \VC-Co повышает концентрацию карбида вольфрама по сравнению с У12С в электроискровых покрытиях, что приводит к повышению их износостойкости.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Бурков, Александр Анатольевич, Хабаровск

1. Ю.П. Райзер. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992. 536 с.

2. Б.Р. Лазаренко, Н.И. Лазаренко. Электроискровая обработка токопроводящих материалов. М.: изд. АН СССР, 1958. 184 с.

3. А.Е. Гитлевич, В.В. Михайлов, Н.Я. Порконский, В.М. Ревуцкий. Электроискровое легирование металлических поверхностей. Кишинев: Штиинца, 1985. 196 с.

4. А.Д. Верхотуров. Физико-химические основы процесса электроискрового легирования. Владивосток: Дальнаука, 1992. 180 с.

5. Н.И. Лазаренко, Б.Р. Лазаренко. Электроискровое легирование металлических поверхностей //Электронная обработка материалов. 1977. №3. С. 12-16.

6. Б.Р. Лазаренко, Н.И. Лазаренко. Электрическая теория искровой электрической эрозии металлов. В кн.: Проблемы электрической обработки материалов. М.: Изд-во АН СССР . 1962. С. 44-51.

7. Б.Р. Лазаренко, Д.И. Городекин, К.Я. Краснолоб. Динамическая теория выброса материала электрода коротким электрическими импульсом и закономерности образования ударных кратеров // Электронная обработка материалов. 1969. № 2. С. 18-23.

8. Н.И. Лазаренко. О механизме образования покрытие при электроискровом легировании металлических поверхностей // Электронная обработка материалов, 1965. № 1. С. 24-27.

9. Б.Н. Золотых, В.Х. Постаногов, A.A. Батьков. Электроэрозионная обработка основа создания уникальных деталей летательных аппаратов // Электронная обработка материалов. 2000. № 5. С. 4-15.

10. Б.Н. Золотых, И.П. Коробова, Э.М. Стрыгин. О роли механических факторов в процессе эрозии в импульсном разряде. В сб.: Физические основы электроискровой обработки. М.: Наука, 1966. С. 63-73.

11. И. Б.Н. Золотых, А.И. Круглов. Тепловые процессы на поверхности электродов при электроискровой обработке металлов. В кн.: Проблемыэлектрической обработки материалов. М.: Изд-во АН СССР, 1960. С. 65-85.

12. Б.Н. Золотых, К.Х. Гиоев. Роль факелов импульсного разряда в передаче энергии и эрозии электродов. В кн.: Физические основы электроискровой обработки материалов. М.: Наука, 1966. С 16-31.

13. К.К. Намитоков. Электроэрозионные явления. М.:Энергия, 1978. 456 с.

14. А.Д. Верхотуров. Обобщенная модель процесса электроискрового легирования //Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1983. № 1. с. 3-6.

15. А.Д. Верхотуров, A.C. Драчинский, И.А. Подчерняева и др. О физической природе эрозии и формирования поверхностного слоя при электроискровом легировании молибдена пористыми электродами железа//Порошковая металлургия. 1983. № 12. С. 51-54.

16. Г.В. Самсонов, А.Д. Верхотуров, Г.А. Бовкун, B.C. Сычёв. Электроискровое легирование металлических поверхностей. Киев: Наукова думка, 1976. 220 с.

17. А.Д. Верхотуров, И.М. Муха. Технология электроискрового легирования металлических поверхностей. Киев: Техника, 1982. 182 с.

18. А.Д. Верхотуров. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании. Владивосток: Дальнаука, 1995. 282 с.

19. И.З. Могилевский. С.А. Чаповая. Металлографические исследования поверхностного слоя стали после электроискровой обработки // Электроискровая обработка материалов. М.: АН СССР, 1957. В. 1. С. 95-116.

20. JI.C. Палатник. Рентгенографическое исследование превращений в поверхностном слое металлов, подвергавшихся действию электрических разрядов // Известия академии наук СССР. 1953. Т. XV № 1. С. 80-86.

21. В.М. Миронов. Исследование фазового состава зоны взаимодействия молибдена с железом и сталями при электроискровой обработке //

22. Перспективные материалы. 2003. № 5. С. 84-88.

23. С.А. Пячин, М.А. Пугачевский, В.Г. Заводинский, Д.Л. Ягодзинский. Физико-химические процессы в поверхностных слоях металлов при воздействии низковольтных разрядов // Вестник ДВО РАН. 2005. № 6. Приложение. С. 93-100.

24. G.Y. Richardson, C.S. Lei, W. Tabakoff. Erosion Testing of Coatings for V-22 Aircraft Applications // International Journal of Rotating Machinery. 2003.V. 9(1).P. 35^0.

25. O. Hiroyuki, W. Mitsutoshi, A. Mikiya, Y. Hiroki, S. Yoshiyuki. Development of Coating and Cladding Technology Using Electro-Discharge Energy // 1Ш Engineering Review. 2006.V. 39. # l.P. 1-7.

26. A.V. Ribalko, K. Korkmaz, O.Sahin. Intensification of the anodic erosion in electrospark alloying by the employment of pulse group // Surface & Coatings Technology. 2008. V. 202. P. 3591-3599.

27. Y.-L. Hwang, C.-L. Kuo, Sh.-F. Hwang. Development of coating and cladding technology using electro-discharge energy //Journal of Materials Processing Technology. 2010. V. 210. P. 642-652.

28. V.A. Lisovskiy, S.D. Yakovin, V.D. Yegorenkov. Low-pressure gas breakdown in uniform dc electric field // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. Vol. 33, No. 21. P. 2722-2730.

29. Г.А. Месяц, Д.И. Проскуровский. Импульсный электрический разряд в вакууме. Новосибирск: Наука, 1984. 256 с.

30. G.A. Mesyats, V.F. Puchkarev. Proc. XV Int. Symp. On Discharges and Electrical Insul. In Vacuum. Darmstadt, 1992. P. 488.

31. И.Г.Некрашевич, И.А. Бакуто. Механизм эрозии металлов при электрическом импульсном разряде. В кн.: Сборник научных трудов ФТИ АН БССР, вып.6, Минск: изд. АН БССР, 1960.

32. М.А. Шулепов, В.Ф. Тарасенко, И.М. Гончаренко, Н.Н. Коваль, И.Д. Костыря. Модификация приповерхностных слоев медной фольги привоздействии объемным наносекундным разрядом в воздухе атмосферного давления // Письма в ЖТФ. 2007. № 7. С. 51-57.

33. C.B. Николенко, А.Д. Верхотуров, C.B. Коваленко. Формирование поверхностного слоя при механизированном электроискровом легировании переходными металлами // Перспективные материалы. 2002. № 5. С. 59-66.

34. В.П. Лунева, Т.В. Глабец, A.B. Козырь. Состав и структура хромоникелевых электроискровых покрытий на стали 45 // Успехи современного естествознания. 2004. № 12. С. 100-101

35. А.Д. Верхотуров, Ю.И. Мулин. Исследование поверхностного слоя, после электроискрового легирования новыми электродными материалами, полученными из минерального сырья // Перспективные материалы. 2002. № 4. С. 84-88.

36. И.А. Подчерняева, А.Д. Панасюк, В.А. Лавренко, A.A. Король, И.И. Тимофеева, А.П. Уманский, А.И. Юга. Электроискровое легирование конструкционных сплавов композиционным материалом на основе TiCN AIN // Порошковая металлургия. 2000. № 5/6. С. 21-28.

37. М.Н. Либенсон, С.М. Сарнаков, В.А. Чуйко, Г.Д. Шандыбина. Лазерно-индуцированные неустойчивости непрерывного следа воздействия на поверхность // ЖТФ. 2000. Т. 70. Вып. 4. С. 82-87.

38. U. Gratzke, G. Simon. Laser-induced oxidation process of tungsten // J. Phys. D: Appl. Phys. 1991. V. 24. № 6. P. 827-834.

39. J. Powell, D. Petring, R.V. Kumar, S.O., Al-Mashikhi, A.F.H. Kaplan, K.T. Voisey. Laser-oxygen cutting of mild steel: the thermodynamics of theoxidation reaction // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42, P. 015504.

40. A.G. Akimov, A.M. Bonch-Bruevich, A.P. Gagarin, I.A. Dorofeev, V.G. Dorofeev. Vapor-phase mechanism of the laser oxidation of metals // Pis'ma v Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki. V.13. 1987. P. 1093-1098.

41. W. O'Neill, J.T. Gabzdy. New developments in laser-assisted oxygen cutting // Opt. Lasers Eng. 2000. V. 34. P. 355-367.

42. W. Schulz, V. Kostrykin, M. Nieben, J. Michel, D. Petring, E.W. Kreutz, R.Poprawe. Dynamics of ripple formation and melt flow in laser beam cutting // J. Phys. D: Appl. Phys. 1999. V. 32. P. 1219-1225.

43. G. Aygun, E. Atanassova, A. Alacakir, L. Ozyuzer, R. Turan. Oxidation of Si surface by a pulsed laser // Journal Of Physics D: Applied Physics. 2004. V. 37. P.1569-1575.

44. G.V. Ermolaev, O.B. Kovalev, A.M. Orishich, V.M. Fomin. Mathematical modelling of striation formation in oxygen laser cutting of mild steel // Journal of physics d: applied physics. 2006. V. 39. P. 4236^244.

45. G.V. Ermolaev, O.B. Kovalev Simulation of surface profile formation in oxygen laser cutting of mild steel due to combustion cycles // Journal of physics d: applied physics. 2009. V. 42. P. 1-10.

46. P. Kotalik, K. Volenic. Cooling rates of plasma-sprayed metallic particles in liquid and gaseous nitrogen// J. Phys. D: Appl. Phys. 2001. V. 34. P. 567573.

47. V.I. Bolobov. Conditions for ignition of iron and carbon steel in oxygen // Combust. Explos. Shock Waves. 2001. V. 37. P.292-298.

48. A.A. Syed, A.T. Denoirjean, P. Fauchais, J.C. Labbe. On the oxidation of stainless steel particles in the plasma jet // Surface and Coatings Technology. 2006.V. 200. P. 4368- 4382.

49. R.J. Wang. Y.Y. Qian, J. Liu. Structural and interfacial analysis of WC92-Co8 coating deposited on titanium alloy by electrospark deposition // Applied Surface Science. 2004. V. 228. P. 405-409.

50. N. Radek, K. Bartkowiak Performance properties of electro-spark deposited carbide-ceramic coatings modified by laser beam // Physics Procedia. 2010. V. 5. P. 417^23.

51. B.B. Соловьев, E.C. Астапова, Т.Б. Макеева, B.A. Ким. Структурные критерии оценки оптимизации процесса электроискрового легирования стали 45 сплавом ВК6М // Вестник АмГУ. 2000 Вып. 11. С.49-50.

52. В.В. Соловьев, Е.С. Астапова, В.А. Агапятов. Изменение структуры стали 45 при электроискровом легировании сплавом ВК8 // Физика и химия обработки материалов. 2002. № 6. С. 73-76.

53. J.R. Fincke. Comparison of the Characteristic of HVOF and Plasma Thermal Spray. In: Berndt, С. C. &Sampath, S. (eds.), Thermal Spray Industrial Applications. Boston, 1994. ASM International, Ohio, USA, 1994, P. 325 -330.

54. J. Brillo, H. Kuhlenbeck , H.-J. Freund. Interaction of 02 with WC(0001) // Surface Science. V. 409. 1998. P. 199-206.

55. С. А. Пячин, М.А. Пугачевский Исследование электроискрового воздействия на металлы с помощью автоматизированного комплекса // Тезисы докладов IV Всероссийской конференции молодых ученых. Физическая мезомеханика материалов. Томск. 2001. С. 140-141.

56. Патент RU № 2204464. Генератор импульсов технологического тока /C.B. Коваленко, C.B. Николенко, А.Д. Верхотуров. Опубликован 30.05.2001.

57. Б.Я. Маслов, С.А. Пячин, М.А. Пугачевский. Установка для исследования воздействия электрических разрядов на металлы // Материалы симпозиума «Принципы и процессы создания неорганических материалов», Хабаровск. 2002. С. 213-215.

58. Платы АЦП L-761, L-780, L-783. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 2002. 104 с.

59. C.B. Николенко, А.Д. Верхотуров, Дворник М.И. и др. Использование нанопорошка А12Оз в качестве ингибитора роста зерна в сплаве ВК8 // Вопросы материаловедения. № 2 (34). 2008. С. 100-105.

60. B.C. Панов, A.M. Чувилин. Технология и свойства спеченных твердых сплавов и изделий из них. М.: МИСИС, 2001. 452 с.

61. В.И. Третьяков. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. М.: Металлургия, 1976. 512 с.

62. A. Grearson, J. Aucote, M.J. Carpenter. Patent W099/13120. Method of making of ultrafine WC-Co alloy.

63. Ю.П. Пшеничников. Выявление тонкой структуры кристаллов. M.: Металлургия, 1974. 307 с.

64. Микроанализ и растровая электронная микроскопия. Под ред. Ф. Морис, П. Мени, Р. Тиксье; М.: Металлургия, 1985. 408 с.

65. Практическая растровая электронная микроскопия. Под ред. Дж. Гоулдстейна и X. Яковица. М.: Мир, 1978. 656 с.

66. А.Ф. Большаков, Н.В. Варламов, А.О. Дмитриенко. Рентгенофазовыйанализ материалов электронной техники. Саратов: Изд-во СГУ, 1990. 160 с.

67. J1.C. Зевин, JI.J1. Завьялова. Количественный рентгенофазовый анализ М.: Недра, 1973. 172 с.

68. Д.М. Хейкер, JI.C. Зевин. Рентгеновская дифрактометрия. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1963. 380 с.

69. А.С. Колесникова, О.В. Новикова, Н.А. Соснина Химия: общетеоретические разделы: Сборник лабораторных работ. Хабаровск: ДВГУПС, 1999. 51 с.

70. Y. Kusano, К.Van Acker, I.M. Hutchings. Methods of data analysis for the micro-scale abrasion test on coated substrates // Surface and Coatings Technology. 2004. V. 2-3. P. 312-327.

71. A. Ramalho Micro-scale abrasive wear of coated surfaces prediction models // Surface and Coatings Technology. 2005. V. 2-3. P. 358-366.

72. A. Kassman, S. Jacobson, L. Ericson, P. Hedenqvist, M. Olsson. A new test method for the intrinsic abrasion resistance of thin coatings // Surface and Coatings Technology. 1991. V. 1. P. 75-84.

73. C.A. Пячин, В.Г. Заводинский, М.А. Пугачевский. Структурно-фазовые превращения медной фольги под воздействием искрового разряда // Физика металлов и металловедение. 2006. Т. 101. № 1.С. 1-7.

74. S. Pyachin, М. Pugachevsky, V. Zavodinsky, A. Burkov Formation of regular nanostructures on surfaces of copper foils under electric discharge // 138th Annual meeting & Exhibition. Technical program. San Francisco: 2009. P. 320.

75. S.A. Pyachin, A.A. Burkov, A.P. Kuzmenko, D.I. Timakov. Nanostructure formation on metal surface by electric discharge // Asian School-Conference on Physics' and Technology of Nanostructured Materials: Proceeding. Vladivostok: Dalnauka, 2011. P. 74-75.

76. C.A. Пячин, В.Г. Заводинский, А.П. Кузьменко, М.А. Пугачевский, А.А.

77. Бурков, Д.И. Тимаков. Поверхностное структурирование меди под действием электрического разряда // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36. Вып. 14. с. 34-40.

78. Г.А. Месяц. Эктон лавина электронов из металла //Успехи физических наук. 1995. Т. 165. № 6. С. 601-626.

79. С.А. Пикуз, Д.А. Ткаченко, Д.А. Баришпольцев и др. Интерпретация экспериментальных данных по электрическому взрыву тонких проволочек в воздухе // Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33. Вып. 15. С. 47-55.

80. Б.М. Смирнов. Генерация кластерных пучков // УФН. 2003. Т. 173. № 6. С. 609-648.

81. И.Н. Францевич, Р.Ф. Войтович, В.А. Лавренко. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов. Киев.: Госиздат, техн. лит., 1963. 323 с.

82. V.V. Prisedsky, V.M. Vinogradov. Fragmentation of diffusion zone in high-temperature oxidation of copper // Journal of Solid State Chemistry. 2004. V. 177. P. 4258-4268.

83. R. Haugsrud. On the high-temperature oxidation of nickel // Corrosion science. 2002. № 0349. P. 211-235.

84. Ю.Д. Королев, Г.А. Месяц. Физика импульсного пробоя газов. М.: Наука, 1991.224 с.

85. А.Т. Усов. Приближенные методы расчета температур нестационарно нагреваемых твердых тел простой формы. М.: Машинстроение, 1973. 108 с.

86. Физические величины: Справочник. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

87. B.JI. Грановский. Электрический ток в газах. Установившийся ток. М.: Наука, 1971. 543 с.

88. А.К. Кикоин, И.К. Кикоин. Молекулярная физика. М.: Наука, 1976. 478с.

89. А.А. Бурков, С.А. Пячин Механизм взаимодействия металлов с газовой средой при электрическом разряде // Материалы IX региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, физическое образование». Хабаровск: 2010. С. 35-37.

90. С.А. Пячин, А.А. Бурков, М.А. Пугачевский. Закономерности образования оксидов на поверхности металлов при воздействии электрических разрядов // Физика и химия обработки материалов. 2011. №2. С. 51-59.

91. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник. Под ред. Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1997. Т. 2. 1024 с.

92. А.А. Бурков. Накопление оксидов на электродах при электроискровой обработке. // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Наука в современном мире». М.: 2011. С. 197-200.

93. А.А. Бурков. Определение количества поглощенного кислорода при воздействии электрических разрядов на металлы // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции «Наука. Развитие. Прогресс». Киев: 2011. Ч. 2. С. 9 11.

94. А.Е. Brown, G.L. Sheldon, А.Е. Bayoumi A parametric study of improving tool life by electrospark deposition // Wear. 1990. V. 138. P. 137-151.

95. E.A. Levashov, E.I. Zamulaeva, et al. Materials science and technological aspects of electrospark deposition of nanostructured WC-Co coatings onto titanium substrates // Plasma process and polymers. 2007. V. 4. P. 293-300.

96. R. Wang, Y. Qian, J. Liu. Interface behavior study of WC92-Co8 coating produced by electrospark deposition // Applied Surface Science. 2005. V. 240. P. 42-47.

97. E.A. Levashov et al. Use of electrospark alloying for production of wear resistant coatings // Metal Powder Report. 1994. V. 49. P. 42.

98. T. Wittkowski, K. Jung, B. Hillebrands. Structural and chemical phase transitions in tungsten carbide films evidenced by the analysis of their stiffness tensors // Journal of Applied Physics. 2006. V. 100. P. 1-13.

99. Z.-G. Ban, L.L. Shaw Synthesis and processing of nanostructured WC-Co materials //Journal of Materials Science. 2002. V. 37. P. 3397-3403.

100. Y.T. Zhu, A. Manthiram. Influence of processing parameters on the formation of WC-Co nanocomposite powder using a polymer as carbon source. // Composites: Part B. 1996. V. 27. P. 407^113.

101. L. Wenbin, S. Xiaoyan, Z. Jiuxing, Z. Guozhen, L. Xuemei Thermo-dynamic analysis for in situ synthesis of WC-Co composite powder from metal oxides // Materials Chemistry and Physics. 2008. V. 109. P. 235-240.

102. D.S. Venables, M.E. Brown. Reduction of tungsten oxides with carbon. P. 2. Tube furnace experiments // Thermochimia Acta. 1996. V. 283. P. 265—276.

103. P. Bague, J.P. Morizot, G. Desgardin. Evidence for the phenomenon of carburization-decarburization of tungsten carbide // J. Phys. D Appl. Phys. 1994. V. 27. P. 402^406.

104. С.В. Николенко, С.А. Пячин, А.А. Бурков. Формирование электроискровых покрытий из твердого сплава ВК8 с добавкой А120з // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2011. № 1. С. 58-62.

105. S.A. Pyachin, S.V. Nikolenko, А.А. Burkov. Investigation of electrosparkcoatings of a hard alloy WC-8%Co with the 1% additive of

106. А1203 // Modern materials and technologies 2009: International Xth Russian-Chinese Symposium. Proceedings. Khabarovsk: Pasific National University, 2009. P. 487.

107. S.A. Pyachin, S.V. Nikolenko, A.A. Burkov. Electrospark coatings deposited on steel 35 with hard WC-Co-A1203 alloy electrodes // 2010 Joint China-Russia Symposium on Advanced Materials and Processing Technologies. Harbin (China). 2010. P. 28.

108. A.V. Ribalko, O.A. Sahin. Modern representation of the behavior of electrospark alloying of steel by hard alloy // Surface and coatings technology. 2006. V. 201. P. 1724-1730.

109. L. Slatineanu, M. Coteata, A. Goncalves-Coelho, V. Braha, R. Purcariu, A. Radeanu. Metallurgical phenomena at the surface alloying and deposition by electrical discharges // Metalurgia international. 2009. V. 14. P. 229-234.

110. J.M. Guilemany, S. Dosta, J.R. Miguel. The enhancement of the properties of WC-Co HVOF coatings through the use of nanostructured and microstructured feedstock powders // Surface and Coatings Technology. 2006. V. 201P. P. 1180.

111. S.Y. Park, M.C. Kim, C.G. Park. Mechanical properties and microstructure evolution of the nano WC-Co coatings fabricated by detonation gun spraying with post heat treatment // Mater. Sci. Eng. 2007. A 449^151. P. 894.

112. А.А. Бурков, А.В. Зайцев. Окисление карбида вольфрама при электроискровом легировании // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции «Тенденции развития научных исследований». Киев: 2011. С. 116-120.

113. М. Magnani, Р.Н. Suegama, N. Espallargas et al. Influence of HVOF parameters on the corrosion and wear resistance of WC-Co coatings sprayed on AA7050 T7 // Surface and Coatings Technology. 2008. V. 202.P. 4746.

114. K.R.C. Soma Raju, N.H. Faisala, R.D. Srinivasa, S.V. Joshia, G. Sundararajan. Electro-spark coatings for enhanced performance of twist drills // Surface and Coatings Technology. 2008. V. 202 P. 1636.

115. J.-S. Wang, H.-M. Meng, H.-Y. Yu, Z.-S. Fan, D.-B. Sun. Characterization and wear behaviour of WC-8C0 coating on cast steel rolls by electro-spark deposition // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2009. V. 16 P. 707.

116. P.K. Aw, B.H. Tan. Study of microstructure, phase and microhardness distribution of HVOF sprayed multi-modal structured and conventional WC-17Co coatings // Journal of Materials Processing Technology. 2006. V. 174. P. 305.

117. R.R. Boyer. An overview on the use of titanium in the aerospace industry // Mater. Sci. Eng. A. 1996.V. 213. P. 103-114.

118. E.O. Ezugwu, Z.M. Wang. Titanium alloys and their machinability a review //Journal of Materials Processing Technology. 1997. V. 68. P. 262-274.

119. P.K. Ajikumar, M. Kamruddin, P. Shankar et al. Internal nitride formation during gas-phase thermal nitridation of titanium // Scripta Materialia. 2009. V. 61. P. 403-406.

120. P. Budzynski, A.A. Youssef, J. Sielanko. Surface modification of Ti-6A1-4V alloy by nitrogen ion implantation // Wear. 2006. V. 261. P. 1271-1276.

121. Yu.P. Sharkeev, S.J. Bull, A.J. Perry et al. On high dose nitrogen implantation of PVD titanium nitride // Surface and Coatings Technology.2006. V. 200. P. 5915-5920.

122. T.-S. Yeh, J.-M. Wu, L.-J. Hu. The properties of TiN thin films deposited by pulsed direct current magnetron sputtering // Thin Solid Films. 2008. V. 516. P. 7294-7298.

123. Y.L. Jeyachandran, S.K. Narayandass, D. Mangalaraj, S. Areva, J.A. Mielczarski. Properties of titanium nitride films prepared by direct current magnetron sputtering // Mater. Sci. Eng.A. 2007. P. 223-236.

124. H. Tahara, Y.Ando. Study of titanium nitride deposition by supersonic plasma spraying // Vacuum. 2008. V. 83. P. 98-101.

125. N. Ohtsu, K. Kodama, K. Kitagawa, K. Wagatsuma X-ray photoelectron spectroscopic study on surface reaction on titanium by laser irradiation in nitrogen atmosphere // Appl. Surf. Sci. 2009. V. 255. P. 7351-7356.

126. R. Lahoz, J.P. Espinos, G.F. Fuente, A.R. Gonzalez-Elipe. "In situ" XPS studies of laser induced surface cleaning and nitridation of Ti // Surface and Coatings Technology. 2008. V. 202. P. 1486-1492.

127. Y.S. Tian, C.Z. Chen, S.T. Li, Q.H. Huo. Research progress on laser surface modification of titanium alloys // Applied Surface Science. 2005. V. 242. P. 177-184.

128. A. Hascalik, U. Caydas. Electrical discharge machining of titanium alloy (Ti-6A1-4V) //Applied Surface Science. 2007. V. 253. P. 9007-9016.