ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 6
1.1. СПОСОБЫ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 6
1.1.1 Способы получения слоистых композиционных материалов 8
1.1.2 Газопламенное напыление 10
1.1.3 Плазменное напыление 12
1.1.4 Детонационное напыление 15
1.1.5 Электродуговая металлизация 17
1.1.6 Вибродуговая наплавка 18
1.1.7 Лазерная наплавка 20
1.2 МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ 29
1.2.1 Технологический процесс лазерной наплавки 29
1.2.1 Подготовка поверхности напыляемых изделий 29
1.2.2 Материалы, используемые для наплавки 31
1.2.3 Порошковые материалы 33
1.2.4 Материалы, используемые для подложки 34
1.2.5 Постановка задачи 35
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 36
2.1 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 36
2.2 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 39
2.2.1 Внешний вид наплавленного покрытия 39
2.2.2 Растровая электронная микроскопия 40
2.2.3 Микрорентгеноспектральный анализа 44
2.2.4 Металлографическое исследование 47
2.2.5 Анализ микротвердости наплавленного покрытия 49
2.2.6 Анализ результатов триботехнических испытаний 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 53
Детали из медных сплавов в парах трения, а также покрытия на основе меди, нанесенные на стальные части узлов трения, нашли широкое применение в автомобиле- и машиностроении, благодаря своим трибологическим свойствам [1-6].
На настоящий момент наряду с электродуговым [7] и плазменным напылением [8], методика нанесения бронзовых покрытий с использованием аддитивных технологий считается одной из наиболее перспективных. Однако в литературе исследования по аддитивным технологиям нанесения и характеристиках получаемого покрытия весьма немногочисленны.
Согласно исследованию механических характеристик в работе [9] указывается на рост микротвердости в покрытии, полученном с использованием аддитивных технологий: показатель HVбронзового покрытия превышает HVстали в полтора- два раза.
В работе [10] было проведено сравнение характеристик покрытий из алюминиевой бронзы, нанесенных, в первом случае, плазменным напылением, а во втором - лазерной наплавкой, на сталь. При этом потери на истирание и коэффициент трения в зависимости от нагрузки у плазменного покрытия имеют внезапные изменения, поэтому стабильность такого покрытия хуже, чем лазерного.
Таким образом, для определения оптимальных технологических параметров получения покрытий с необходимыми свойствами нужно провести более детальное исследование характеристик покрытия в зависимости от мощности используемого лазера.
Целью данной работы является комплексное исследование структурных, прочностных и трибологических характеристик покрытий из алюминиевой бронзы, нанесенных с использованием аддитивных технологий на конструкционную сталь, и дальнейшее установление зависимости свойств покрытия от мощности используемого лазера.
Изучены технологические процессы нанесения покрытий конструкционных материалов, а также современные разработки в области применения аддитивных технологий для получения износостойких покрытий из алюминиевой бронзы.
По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1) Структура покрытия из алюминиевой бронзы, нанесенной на сталь с использованием аддитивных технологий, соответствует структуре композиционного материала;
2) Увеличение мощности лазера делает профиль покрытия более однородным по толщине, плотным и гладким, а структуру более равномерной, но, в то же время, и более грубой;
3) Термическое воздействие при нанесении покрытия способствует диффузии алюминия и меди из бронзы в сталь с образованием диффузионной зоны шириной 5-30 мкм, что должно способствовать сцеплению материала покрытия с материалом подложки;
4) При нанесении покрытия наблюдаемый перегрев влияет на материал под-ложки (стали) с образованием участков Видманштеттовой структуры, протяженность которых по толщине металла зависит от мощности лазера;
5) Микротвердость нанесенного покрытия в 1,5-2,5 раза выше, чем микротвердость алюминиевой бронзы или используемой марки стали в чистом виде;
6) Абсолютные значения твердости по толщине покрытия согласуются с его структурой, то есть наблюдаются колебания;
7) По результатам триботехнических испытаний данное покрытие не может рассматриваться как антифрикционное, а скорее, как перспективный материал для покрытия, например, тормозных колодок.
