Формирование электровзрывных износо- и электроэрозионностойких покрытий с использованием электронно-пучковой обработки тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Олесюк Ольга Васильевна

ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫХ ИЗНОСО-И ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I1 МАЙ 2014

Новокузнецк — 2014

005548689

005548689

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет»

Научный руководитель доктор технических наук, доцент

Коновалов Сергей Валерьевич

Официальные оппоненты: Шаркеев Юрий Петрович - доктор физико-

математических наук, профессор, ФГБУН Институт физики прочности и материаловедения, заведующий лабораторией физики нанострук-турных биокомпозитов;

Попова Наталья Анатольевна — кандидат технических наук, ФГБОУ ВПО «Томский государственный архитектурно-строительный университет», старший научный сотрудник кафедры физики

Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное обра-

зовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина»

Защита состоится «30» июня 2014 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.252.04 при Сибирском государственном индустриальном университете по адресу: 654007, г. Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, д. 42, СибГИУ.

Факс: 8 (3843) 46-57-92, e-mail: d212_252_04@sibsiu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» www.sibsiu.ru.

Автореферат разослан « Of» мая 2014:

Ученый секретарь диссертационного совета, д.х.н., профессор -¿г Горюшкин В.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Для электротехнического машиностроения, создающего коммутационную электроаппаратуру, постоянно требуются новые материалы для электрических контактов. Это объясняется тем, что, в основном, именно они формируют аппаратурные характеристики, способность длительно и надежно коммутировать электрический ток. Разрушение электрических контактов, выполненных из дорогостоящих материалов, работающих в условиях электрической эрозии и трения, как правило, начинается с поверхности. В связи с этим разработка новых методов защиты именно поверхности, а не всего объема электрического контакта, оказывается экономически эффективным. Одним из приоритетных направлений физики конденсированного состояния является разработка методов повышения эксплуатационных характеристик различных материалов. С учетом этого упрочнение поверхностных слоев материалов электрических контактов и деталей, работающих в условиях трения, является актуальной задачей развития новых современных технологий.

Степень разработанности темы. В последние годы доказано, что электровзрывное напыление композиционных покрытий способствует совместному увеличению до нескольких раз физико-механических и эксплуатационных свойств: микротвердости, электроэрозионной стойкости, износостойкости в условиях абразивного износа и сухого трения скольжения. Упрочнение достигается за счет формирования покрытий с образованием мелкодисперсных фаз в вязкой металлической матрице. Эффективным инструментом для дополнительной обработки электровзрывных покрытий являются высокоинтенсивные импульсные сильноточные электронные пучки. Исследования последних лет показали, что возможности электровзрывной обработки могут быть существенно усилены при совместном ее использовании с электронно-пучковой обработкой, осуществляемой низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками.

Цель и задачи. Целью настоящей работы является формирование изно-со- и электроэрозионностойких покрытий методом электровзрывного напыления (ЭВН) и последующей электронно-пучковой обработкой (ЭПО), изучение их структуры, фазового состава и свойств.

Для этого были поставлены и решены следующие задачи:

1) разработать способы ЭВН износо- и электроэрозионностойких покрытий систем "ПВ2-А1, "ПС-Мо, \У-Си, Мо-Си, \¥-С-Си, Мо-С-Си и Т1В2-Си с использованием ЭПО;

2) установить влияние параметров ЭВН и ЭПО на рельеф поверхности, строение по глубине, структуру и особенности структурно-фазовых состояний покрытий;

3) определить трибологические свойства и электроэрозионную стойкость покрытий после ЭПО в оптимальных режимах;

4) провести испытания сформированных покрытий в условиях эксплуатации.

Научная новизна. Впервые методами световой, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и оптической интерферометрии экспериментально исследованы строение, структура, фазовый состав и характеристики топографии поверхности электроэрозионностойких покрытий, сформированных методом ЭВН и последующей ЭПО. Определены параметры формирования композиционной структуры покрытий, среди которых основное внимание уделено размерам структурных составляющих в сформированных покрытиях различных систем. Впервые выполнен анализ физических причин повышения коэффициента трения и уменьшения скорости износа, а также электроэрозионного изнашивания покрытий после ЭПО.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты работы расширяют представления о процессах формирования структуры и свойств поверхностных слоев металлов и сплавов при ЭВН и ЭПО. Электро-эрозионностойкие покрытия, полученные методом ЭВН и последующей

ЭПО, обладают комплексом повышенных свойств и использованы с целью упрочнения медных электрических контактов. Коэффициент трения электровзрывных покрытий после ЭПО повышается в 1,5... 1,7 раза, а скорость износа уменьшается. Увеличивается электроэрозионная стойкость покрытий в условиях дуговой эрозии до значений, допустимых согласно ГОСТ, электроэрозионная стойкость в условиях искровой эрозии — более чем в 10 раз по сравнению с показателями для электротехнической меди марки М00. Выявленные закономерности формирования композиционной структуры покрытий позволяют целенаправленно выбирать режимы ЭВН и последующей ЭПО, необходимые для получения заданных свойств.

Способы формирования нанокомпозитньгх электроэрозионностойких покрытий представляют практический интерес и используются для упрочнения контактов пускателей различных марок, поверхности контактов контакторов серии КМ, пускателей серии ПАЕ и упрочнения медных электроконтактных поверхностей командоконтроллеров серии ККТ. Они используется в производственной деятельности ООО «ВЕСТ 2002», ООО «Монолит» и ООО «Ремкомплект». Научные результаты работы используются аспирантами, обучающимися по специальности «Физика конденсированного состояния».

Тема диссертации соответствует критической технологии РФ «Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов» и приоритетному направлению развития науки, технологий и техники в РФ «Индустрия наносистем». Исследования выполнялись по тематическому плану НИР СибГИУ, проводимых по госзаданию Минобрнауки № 2.4807.2011, и гранту РФФИ (проект № 13-02-12009 офи_м).

Методология и методы исследования. Задачи исследований диссертационной работы направлены на выявление закономерностей формирования износо- и электроэрозионностойких покрытий методом ЭВН и последующей ЭПО, изучение их структуры, фазового состава и свойств.

Экспериментальные исследования проводились с использованием аналитического и испытательного оборудования центра коллективного пользования «Материаловедение» при Сибирском государственном индустриальном университете, центра коллективного пользования «Лаборатория электронной микроскопии» при Новосибирском государственном техническом университете, Томского материаловедческого центра коллективного пользования при Национальном исследовательском Томском государственном университете, научно-образовательного центра при Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова. Использовались оптические микроскопы Olympus GX-71 и Carl Zeiss Axio Observer Alm, растровые электронные микроскопы Phillips SEM 515 и Carl Zeiss EVO 50 XVP с приставками энергодисперсионного рентгеноспектрального анализа (EDAX и EDS X-Act), рентгеновские дифрактометры ARLX'TRA и ДРОН-2, просвечивающий микроскоп ЭМ-125, электрохимическая система Solartron Analytical 12558WB. Трибологические свойства (износостойкость и коэффициент трения) покрытий изучали в геометрии диск-штифт с помощью трибометра (CSEM, Швейцария) при комнатной температуре и влажности. Электроэрозионную стойкость измеряли в условиях дуговой и искровой эрозии.

Положения, выносимые на защиту:

1) способы электровзрывного напыления для формирования на поверхностях трения износостойких композиционных покрытий систем TiB2-Al и TiC-Mo и электронно-пучковой обработки электровзрывных композиционных систем W-Cu, Mo-Cu, W-C-Cu, Mo-C-Cu и TiB2-Cu на медных контактных поверхностях;

2) совокупность экспериментальных результатов о рельефе поверхности, строении по глубине, структуре и фазовом составе, состоянии дефектной субструктуры композиционных покрытий, сформированных при ЭВН и ЭПО;

3) совокупность экспериментально установленных значений физико-механических свойств (коэффициент трения, удельный объем трека износа

покрытия, электроэрозионная стойкость) композиционных покрытий, сформированных при ЭВН и ЭПО.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов обусловлена большим объемом экспериментальных данных, полученных с использованием высокоинформативных методов металлографического анализа, износостойкости и электроэрозионной стойкости, соответствием полученных экспериментальных данных и результатов других авторов, использованием для анализа результатов хорошо апробированных теоретических представлений физики конденсированного состояния.

Результаты диссертации представлялись на: научной сессии Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»-2013 г.; II Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием «Высокие технологии в современной науке и технике», Томск, 2013 г.; Международной конференции «The Fifteen Annual Conference YUCOMAT 2013, Herceg Novi, Serbia, 2013 г.; Международной конференции «Электрические контакты и электроды», Украина, 2013 г.; II Международной конференции «Влияние высокоэнергетических воздействий на структуру и свойства конструкционных материалов», Ольгин-ка, 2013 г.; I Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «Перспективные материалы в технике и строительстве», Томск, 2013 г.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 18 печатных работах, в том числе 9 статьях, 7 из которых - в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ. Список статей приведен в конце автореферата.

Личный вклад автора состоит в научной постановке задач исследования, анализе литературных данных, разработке способов ЭВН и последующей ЭПО, их реализации, выполнении структурных исследований и испытаний

свойств покрытий, статистической обработке и анализе полученных результатов, написании публикаций по выполненной работе.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует п. 1 «Теоретическое и экспериментальное изучение физической природы свойств металлов и их сплавов, неорганических и органических соединений, диэлектриков и в том числе материалов световодов как в твердом, так и в аморфном состоянии в зависимости от их химического, изотопного состава, температуры и давления» паспорта специальности 01.04.07 - физика конденсированного состояния (технические науки).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, приложения и списка литературы, включающего 154 наименований. Диссертация содержит 124 страницы, в том числе 48 рисунков и 8 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, степень ее разработанности, приведены цель и задачи исследования, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, методология и методы и исследования, перечислены основные положения, выносимые на защиту, степень достоверности и апробация результатов, отмечен личный вклад автора, соответствие паспорту специальности, указана структура и объем диссертации.

В первом разделе «Упрочнение поверхности металлов и сплавов методами формирования покрытий с использованием концентрированных потоков энергии» представлен краткий обзор современного состояния исследований структуры и фазового состава электроэрозионностойких покрытий, сформированных современными методами напыления с целью упрочнения и защиты электрических контактов. Обоснована актуальность проблемы повышения электроэрозионной стойкости контактных поверхно-

стей. Рассмотрены экспериментальные и теоретические результаты в области изучения особенностей формирования структуры, фазового состава и свойств металлов и сплавов при импульсных плазменных методах поверхностного напыления. Исходя из анализа литературных источников, сформулированы цель и задачи работы.

Во втором разделе «Оборудование, материалы и методики исследований» описана электровзрывная установка ЭВУ 60/1 ОМ, на которой проводили ЭВН и установка «СОЛО», на которой проводили ЭПО. Емкостный накопитель энергии установки разряжается на взрываемый проводник, закрепляемый на электродах плазменного ускорителя коаксиально-торцевого типа.

Образующаяся при электровзрывном разрушении проводника многофазная плазма формируется в струю, являющуюся инструментом воздействия на поверхность. В струе всегда содержатся конденсированные частицы продуктов взрыва и частицы порошковых навесок, вводимые в область взрыва, которые формируют покрытие.

ЭВН проводили с использованием композиционного электрически взрываемого материала (КЭВМ) для нанесения покрытий, представляющего собой двуслойную фольгу с заключенной в ней навеской порошка. Использование КЭВМ позволяет реализовать перемешивание продуктов взрыва фольги и порошка при формировании струи. При напылении покрытий системы TiB2-Al фольга КЭВМ была алюминиевой, а навеска порошка — диборид титана, для системы TiC-Mo фольга была молибденовой, а навеска порошка - карбид титана, соответственно. Композиционные покрытия систем W-Cu, Mo-Cu, W-C-Cu, Mo-C-Cu и TiB2-Cu формировали на электрических контактах из электротехнической меди марки М00. Для ЭВН использовали КЭВМ из медной фольги и порошки Mo, W, TiB2, (Mo + С) и (W + С). ЭПО электроэрозионностойких покрытий всех систем осуществляли в режимах при длительности импульса 100 мкс, количестве импульсов 10 при изменяемой поверхностной плотности энергии 45, 50, 55 и 60 Дж/см2 и при

длительности импульса 200 мкс, количестве импульсов 20 и поверхностной плотности энергии 60 Дж/см2. Параметры формирования покрытий представлены в таблице 1.

Таблица 1 — Параметры формирования покрытий

Подложка Покрытие Парамет] эы ЭВН Параметры ЭПО

q, ГВт/м2 m, мг Es, Дж/см2 t, мкс N, имп.

Алюминий марки А99 TiB2-Al 3,5 50/100 - - -

100/100 - - -

150/100 - - -

Сталь 45 TiC-Mo 4,5 142/284 - - -

213/284 - - -

284/284 - - -

Медь марки МОО W-Cu 4,1 272/238 45 100 10

50 100 10

55 100 10

60 100 И)

60 200 20

Mo-Cu 4Д 272/238 45 100 10

50 100 10

55 100 10

60 100 10

60 200 20

TiB2-Cu 4,1 272/238 45 100 10

50 100 10

55 100 10

60 100 10

200 20

Mo-C-Cu 4,1 272/27/ 238 45 100 10

50 100 10

55 100 10

60 100 10

60 200 ..... 20

W-C-Cu 4,1 232/18/ 238 45 100 10

50 100 10

55 100 10

60 100 10

60 200 20

Примечание. Е5 — поверхностная плотность энергии; ? — длительность импульсов; N — количество импульсов. Частота следования импульсов составляла 0,3 Гц. Фоном выделены оптимальные режимы ЭПО

Приведенные в таблице 1 режимы воздействия, выделенные фоном, обеспечивают формирование электровзрывных износо- и электроэро-зионностойких покрытий систем Т>В2-А1, "ПС-Мо, W-Cu, Мо-Си, W-C-Cu, Мо-С-Си и "ПВ2-Си.

В третьем разделе «Структура электровзрывных композиционных износостойких покрытий систем "ПВ2-А1 и ПС-Мо, содержащих порошки ТлВг и ТЧС», в четвертом «Структура электровзрывных электроэрозион-ностойких покрытий, обработанных электронным пучком» и пятом «Свойства электровзрывных покрытий, обработанных электронным пучком» разделах представлены результаты исследования рельефа поверхности, строения по глубине, структуре и фазовом составе, состояния дефектной субструктуры, значения коэффициента трения, удельного объема изнашивания, электроэрозионной стойкости композиционных покрытий, а также результаты испытаний в условиях производства покрытий, сформированных при ЭВН и ЭПО.

Методом оптической интерферометрии определен комплекс характеристик топографии поверхности покрытий. Параметр шероховатости Ка для базовой поверхности электровзрывных покрытий системы 71В2-А1 составляет 2,5...2,7 мкм, а для системы "ПС-Мо - 3,1...3,3 мкм. ЭПО электроэрозионностойких покрытий приводит к формированию зеркального блеска их поверхности и низкого значения Я<я = 1,1...1,2 мкм, что ниже исходных значений Яа электрических контактов без ЭВН. Параметры шероховатости сформированных покрытий приемлемы для практического использования.

После ЭВН покрытий систем "ПС-Мо и "ПВ2-А1 на поверхности можно выделить ряд особенностей рельефа: наплывы, обусловленные радиальным течением металла от центра пятна напыления к периферии, микрократеры, микротрещины, наслоения, образовавшиеся в результате конденсации частиц продуктов взрыва фольги и порошков, достигающих облучаемой поверхности

из тыла струи, и неравномерно распределенные деформированные закристаллизовавшиеся микрокапли.

Композиционные покрытия систем Т1С-М0 и ТлВ2-А1 представляют собой металлическую матрицу с упрочняющими включениями частиц порошков. Объемное соотношение металлического компонента и частиц порошка соответствует их соотношению в композиционном электрически взрываемом проводнике. Установлено формирование на границе покрытия с подложкой зоны проникновения частиц порошков в подложку без нарушения ее сплошности.

Рентгеноспектральный микроанализ различных участков покрытий системы "ПС-Мо показал, что область набора рентгеновского спектра, выбранная на включении, образована титаном. Эти включения являются карбидом титана. Область набора рентгеновского спектра, выбранная на участке покрытия без включений, — молибденом.

Рентгенофазовый анализ покрытий системы Т1В2-А1, напыленных в различных режимах, показал (рисунок 1), что они состоят из А1, Т1В2 и Т1В03.

= 1800

31200 а

| 600 3 о

В

• - А! Й

о - та^ 8 ■~тшо3 а-800

= 400

■Ц] • 1 ♦ -А1 « - таь ■ -тшо5

о 0 1 1 1» «1. ? %

К 600 |-»00 §:оо

• -А1

• -Т1В3

«-ТШ01

л

30 40 50 60 70 80 29. град.

0 30 40 50 60 10 80 :в, град.

0 30 40 50 «0 70 36, град.

а - Штшг/ША, = 50/100, б - тТШ2/тА, = 100/100, в - тТ1В2/тА1 = 150/100

Рисунок 1 - Участки рентгенограмм покрытий системы Т1В2-А1, напыленных

в различных режимах

Покрытия обеих систем обладают композиционной наполненной структурой, представляющей собой для системы ИС-Мо молибденовую матрицу с расположенными в ней упрочняющими включениями карбида титана, а для системы Т1В2-А1 — алюминиевую матрицу с расположенными в ней упрочняющими включениями диборида титана.

ЭПО электровзрывных электроэрозионностойких покрытий независимо от элементного состава и режима облучения сопровождается плавлением слоя толщиной от 30 до 50 мкм; поверхность облучения выглаживается, исчезают микрокапли, микрократеры и микротрещины (рисунок 2, а). Формируется поликристаллическая структура, размер зерен которой при плотности энергии пучка электронов 60 Дж/см2 (100 мкс, 10 имп.) изменяется в пределах от 3 до 40 мкм. Увеличение длительности воздействия пучка электронов до 200 мкс (20 имп.) при этой же плотности энергии пучка электронов приводит к формированию более однородной зеренной структуры (размер зерен изменяется в пределах от 10 до 20 мкм). В объеме зерен, независимо от плотности энергии пучка электронов, наблюдается структура ячеистой кристаллизации, характерная для материала, охлажденного с высокими скоростями. Размер ячеек изменяется в пределах от 0,25 до 0,5 мкм (рисунок 2, д).

мкм

50 ш

а — структура на границе (показана пунктиром) центральной и периферийной области; 6- структура центральной области ЭПО (граница между областями

с гладким и шероховатым рельефом обозначена пунктирной линией); в, г- разнозернистая поликристаллическая структура в центральной области ЭПО; д - ячеистая структура; е — область с шероховатым рельефом

Рисунок 2 - Характерное СЭМ-изображение поверхности электровзрывных

композиционных покрытий после ЭПО

Независимо от фазового состава покрытия и режима облучения электронным пучком, выявлены следующие субструктуры (рисунок 3): ячеистая, полосовая, фрагментированная, субзеренная, а также зерна с хаотически распределенными дислокациями и дислокациями, формирующими сетки. Хаотически распределенные дислокации и дислокации, формирующие сетки выявляются также и во всех указанных выше субструктурах. Увеличение длительности импульса воздействия пучка (от 100 до 200 мкс) и количества импульсов (от 10 до 20) способствовало, преимущественно, формированию дислокационной субструктуры с более совершенными границами. Преимущественным типом дислокационной субструктуры во всех покрытиях (исключая покрытие состава \V-C-Cu) является полосовая субструктура.

а — ячеистая, б — полосовая, в — фрагментированная, г — субзеренная

Рисунок 3 - Электронно-микроскопическое изображение дислокационной субструктуры, формирующейся в покрытии, синтезированном ЭВН и обработанном импульсным электронным пучком

ЭПО покрытий систем Мо-Си и \V-Cu приводит к формированию композиционной наполненной структуры по всему сечению переплавляемого слоя (рисунок 4), формированию в нем более дисперсной и однородной структуры по сравнению с нижележащим слоем. Размеры включений вольфрама или молибдена в матрице уменьшаются в 2-Л раза по сравнению с их размерами сразу после ЭВН. ПЭМ-исследования выявили, что основной фазой покрытий систем Мо-Си и \V-Cu является твердый раствор на основе меди. В объеме зерен меди и на границах обнаруживаются частицы вторых фаз. В покрытиях выявлены исключительно частицы молибдена или

вольфрама. Они имеют округлую форму и по размерам могут быть разделены на два класса. Во-первых, это частицы, размеры которых изменяются в пределах от 80 до 150 нм (это частицы исходного порошка, не растворившиеся в процессе облучения). Во-вторых, это частицы, размеры которых изменяются в пределах от 10 до 15 нм, выделившиеся при кристаллизации расплава.

а, в, г, д, ж-и — слой покрытия, подвергнутый ЭПО; б, е — слой покрытия, не затронутый ЭПО; в, ж — светлопольные изображения; г, и - микроэлектронограммы; з - темное поле, полученное в рефлексе [110]"\У (рефлекс указан на (и) стрелкой). Стрелками указаны частицы второй фазы.

Рисунок 4 — Структура поперечного сечения медного электрического контакта, подвергнутого ЭВН композиционного покрытия системы Мо-Си (а-г), \V-Cu (д-и)

Особенности структуры покрытий системы Т1В2-Си аналогичны системам Мо-Си и \V-Cu. Однако в этих покрытиях методом ПЭМ выявлены, наряду с частицами ИВ2, частицы состава "П2В5. Это указывает на частичное растворение порошка Т1В2 при ЭПО и его повторное выделение в составе ТьВ5.

В покрытиях состава Мо-С-Си и \V-C-Cu следовало ожидать формирование карбидной фазы. Действительно, выполненные исследования выявили частицы карбида молибдена состава Мо2С (рис.) и карбида вольфрама состава

(рисунок 5). В обоих случаях размеры частиц карбидной фаза изменяются в пределах от 10 до 30 нм.

а, в — светлое поле; б, г — микроэлектронограмма. Стрелками указано: на

а - частицы карбида Мо2С; на б - рефлексы карбида Мо2С: 1 - [011], 2 — [001]; на в — частицы карбида WC; на г — рефлекс карбида WC [001].

Рисунок 5 - ПЭМ-изображение структуры электровзрывных покрытий систем

Мо-C-Cu (а, 6) и W-C-Cu (в, г) после ЭПО

Удельный объем изнашивания и коэффициент трения покрытий зависят от элементного состава. Максимальный удельный объем изнашивания выявлен у покрытия системы Cu-W, минимальный — у покрытия системы Си-Мо.

Испытания на электроэрозионную стойкость по режиму АС-3 композиционных покрытий всех систем показали, что полученные в работе покрытия удовлетворяют ГОСТу по испытаниям электромагнитных пускателей на коммутационную износостойкость. В условиях искровой эрозии покрытия всех систем показывают увеличение электроэрозионной стойкости в 10 раз по сравнению с электротехнической медью М00.

Результаты работы используются в производственной деятельности ОАО «ВЕСТ 2002» для восстановления и упрочнения электрических коммутирующих контактов силовых контроллеров КС-304, КС-305, в производстве ООО «Ремкомплект» для упрочнения контактов пускателей марок ПВИ и ПВ и на ООО «Монолит» для упрочнения внутренних поверхностей защитных втулок.

В заключении изложены итоги данного исследования, приведены выводы по работе.

В приложении приведены справки об использовании результатов диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время повышение требований к конструкционным и инструментальным материалам способствуют разработке новых методов защиты поверхности. Большое место среди них занимают методы обработки, использующие концентрированные потоки энергии, например, такие как электровзрывное напыление, электронно-пучковая обработка и др. Усовершенствование этих методов требует постановки и решения новых научных и производственных задач.

Оптимизация методов электровзрывного напыления и последующей электронно-пучковой обработки требует модельного описания физических явлений и процессов, возникающих на поверхности покрытий и на границе раздела покрытия с подложкой, особенностей структурно-фазовых состояний и свойств покрытий, определения области их оптимального использования.

По результатам выполнения работы сформулированы следующие выводы:

1. Разработана методика формирования электровзрывных износо- и электро-эрозионностойких покрытий систем ТлВ2-А1, ПС-Мо, А^-Си, Мо-Си, \V-C-Си, Мо-С-Си и "ПВ2-Си с использованием электронно-пучковой обработки.

2. Определен комплекс параметров шероховатости (Яа, Ктах и Бш) и особенностей рельефа поверхности покрытий во всех режимах обработки. Установлено проникновение частиц порошков в подложку без нарушения ее сплошности и формирование адгезионно-когезионной связи с подложкой.

3. Показано, что объемное соотношение металлического компонента и частиц порошка в композиционных покрытиях соответствует их соотношению в композиционном электрически взрываемом проводнике, используемом для напыления.

4. Установлено, что основным типом дислокационной субструктуры в элек-троэрозионностойких покрытиях всех систем является полосовая суб-

структура. Увеличение длительности импульса воздействия электронного пучка от 100 до 200 мкс и количества импульсов от 10 до 20 имп. способствует формированию дислокационной субструктуры с более совершенными границами субзерен.

5. Основной фазой покрытий систем Мо-Си и \V-Cu, сформированных в оптимальных режимах, является твердый раствор на основе меди и частицы вторых фаз молибдена или вольфрама. Псевдосплавные покрытия систем Мо-С-Си и \V-C-Cu упрочнены мелкодисперсными износо- и электроэро-зионностойкими частицами карбидных фаз состава Мо2С и При облучении электронным пучком в покрытиях системы "ПВ2-Си происходит неполное растворение частиц порошка ПВ2 и выделение частиц фазы состава Т12В5.

6. Установлена совокупность значений физико-механических свойств (коэффициент трения, удельный объем трека износа покрытия, электроэрозионная стойкость) композиционных покрытий систем Мо-Си, Т1В2-Си, \V-C-Си, Мо-С-Си, \V-Cu, сформированных при ЭВН и ЭПО.

7. Результаты диссертационной работы используются в научной практике, в учебном процессе и в условиях производства для упрочнения электрических контактов электротехнической аппаратуры.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Романов, Д. А. Структура и свойства электроэрозионностойких покрытий, формируемых методом электровзрывного напыления / Д. А. Романов, О.

B. Олесюк, Е. А. Будовских, Громов В.Е., Кривеженко Д.С. // Обработка металлов (Технология, оборудование, инструменты). - 2013. - № 1(58). -

C. 53-58.

2. Олесюк, О. В. Структура износостойких покрытий систем Т1В2-А1 и Т1С-Мо, полученных электровзрывным напылением / О. В. Олесюк, Д. А. Романов, Е. А. Будовских, В. Е. Громов // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. -2013. - Т. 10. -№ 3. - С. 417-423.

3. Романов, Д. А. Структура износостойких покрытий системы TiC-Mo, полученных электровзрывным напылением / Д. А. Романов, О. В. Олесюк, Е. А. Будовских, Е. С. Ващук // Обработка металлов (Технология, оборудование, инструменты). - 2013. -№ 3(60). - С. 90 - 93.

4. Романов, Д. А. Структура износостойких покрытий системы TiC-Mo, полученных электровзрывным напылением / Д. А. Романов, О. В. Олесюк, Е. А. Будовских, В.Е. Громов, Е.С. Ващук // Вестник ТГУ. Серия: Естественные и технические науки. - 2013. - Т. 18. - Вып. 4. - С. 1831-1832.

5. Романов, Д. А. Структура электровзрывных композиционных покрытий из несмешивающихся компонентов системы Cu-Mo после электронно-пучковой обработки / Д.А. Романов, О.В. Олесюк, Е.А. Будовских, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, А.Д. Тересов // Обработка металлов (Технология, оборудование, инструменты). — 2014. - № 1(62). — С. 54 - 60.

6. Романов, Д. А. Структура композиционных покрытий системы W - С - Си, полученных электровзрывным напылением и последующей электронно-пучковой обработкой / Д. А. Романов, О. В. Олесюк, С. В. Коновалов, Е. А. Будовских, В. Е. Громов, Ю. Ф. Иванов, А. Д. Тересов // Перспективные материалы. - 2014. - № 4. - С. 64 - 68.

7. Олесюк, О. В. Влияние электронно-пучковой обработки на трибологиче-ские свойства электровзрывных электроэрозионностойких покрытий / О. В. Олесюк, С. В. Коновалов, Д. А. Романов // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 2. URL: http://www.science-education.ru/116-12659 (дата обращения: 08.04.2014).

8. Романов, Д. А. Электровзрывное напыление износостойких покрытий системы TiC-Mo и изучение их структуры / Д. А. Романов, О. В. Олесюк // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. — 2013.-№2.-С. 7-10.

9. Олесюк, О. В. Структура покрытий, сформированных методом электровзрывного напыления, после электронно-пучковой обработки / О.В. Оле-

сюк, Д.А. Романов, Е.А. Будовских, C.B. Коновалов, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, А.Д. Тересов // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. - 2013. - № 4. - С. 16-20.

Изд. лиц. № 01439 от 05.04.2000. Подписано в печать 28.04.2014. Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,16. Уч. изд. л. 1,3. Тираж 120 экз. Заказ №313. Сибирский государственный индустриальный университет. 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42