Search academic texts

Registration Number

0420U100894, Candidate dissertation

Title

The formation of nanostructures during fast processes of ion and laser processing of cutting tools and parts

Author

Matvieiev Oleksandr Vadymovych,

popup.head Kostyuk Gennadiy
popup.opponent Konoplianchenko Ievgen V.
popup.opponent Dobrotvorskyi Serhii S.

Status

Кандидат технічних наук, 05.03.07, Процеси фізико-технічної обробки

Date

26-06-2020

Description

Об'єкт дослідження – різальний інструмент і деталі з нанопокриттям і наноструктурованими шарами, отриманими внаслідок дії потоків іонів і лазерного випромінювання; мета дослідження – підвищення ефективності формоутворення поверхні різальним інструментом, його роботоздатності й збільшення ресурсу деталей; методи дослідження – класичні методи визначення енергії кристалізації карбідів, нітридів, оксидів і враховано квантово-механічні властивості теплофізичних і термомеханічних характеристик матеріалів, а також методи розв’язання задач математичної фізики з використанням сучасних методів експериментальних досліджень і вимірювальних приладів; результати – виявлено сорти, значення енергій і зарядів іонів, при яких реалізуються нанокластер в об’ємі й створюються наноструктури у вигляді поверхневих структур, а також визначено технологічні параметри лазерного випромінювання при яких створюються наноструктури заданого розміру на необхідній глибині в матеріалі різального інструменту, а їх змінення приводить до появи наноструктурованого шару; новизна – уперше знайдено діапазони енергій іонів під час дії на твердий спечений МС221 і алюмінієвий Д16Т сплави, у яких необхідно враховувати спільний вплив енергії утворення зерна з нітридів, карбідів, оксидів і їх теплофізичні і термомеханічні характеристики з урахуванням квантово-механічних властивостей для збільшення точності прогнозування технологічних параметрів утворення наноструктур під час іонно-плазмового оброблення; дороблено математичну модель фізичних процесів під час іонно-плазмового оброблення матеріалу й уведено критерії, які визначають спосіб задання теплофізичних і термомеханічних характеристик (квантово-механічний або з експериментальних довідкових даних) твердого спеченого МС221 і магнієвого МА14 сплавів, що дало змогу збільшити точність прогнозування розміру зерна; уперше визначено технологічні параметри лазерного випромінювання для утворення наноструктур під час його дії на керамічний твердий сплав Ельбор-Р і встановлено, що тривалість дії імпульсу випромінювання серед інших технологічних параметрів є визначальною і знаходиться у фемтосекундному діапазоні, також доведено, що під час дії лазера у цьому діапазоні реалізуються високі температурні напруження, які ініціюють виникнення наноструктур без додаткових умов; ступінь впровадження – основні результати і рекомендації реалізовані на АТ «ФЕД» при виконанні робіт зі зміцнення робочих поверхонь різального інструменту й деталей агрегатобудування та отримано річний економічний ефект у розмірі 350 тис. грн.; галузь використання – авіаційне та загальне машинобудування.