Search academic texts

Information × Registration Number 0525U000387, Doctoral dissertation Status Доктор технічних наук Date 01-10-2025 popup.evolution o Title Scientific bases for increasing wear resistance of coatings on aluminum and steel products by controlled formation of their structural-phase state Author Volodymyr M. Gvozdets'kiy, к.т.н. popup.head Mykhailo M. Student popup.opponent Zoia A. Duriagina popup.opponent Volodymyr M. Korzhyk popup.opponent Pavlo M. Prysiazhniuk popup.review Orest P. Ostash popup.review Vasyl S. Trush popup.review Halyna V. Krechkovska Description В роботі вирішено важливу науково-технічну проблему – підвищення ресурсу нових та відновлення роботоздатності зношених деталей відповідального устаткування низки ключових галузей народного господарства України і оборони застосуванням вдосконалених технологічних прийомів твердого анодування, плазмо-електролітного оксидування та розроблених порошкових дротів для електродугового напилювання покриттів з наперед заданими характеристиками. Процес створення твердих анодованих шарів на алюмінієвих сплавах було отримано шляхом додавання перекису водню (30-50 мг/л) до розчину електроліту, який складається з 20% сірчаної кислоти. Інший метод передбачає використання озону під час процесу синтезу. Використання цього матеріалу дозволило досягти значних покращень у кількох ключових областях. Товщина анодованого шару збільшена на 50-60%, мікротвердість підвищена на 40-50%, стійкість до абразивного зносу покращена на 15%, а зносостійкість у парі тертя зі сталевою кулькою збільшена на 30%. В роботі використано метод імпульсного твердого анодування алюмінієвих сплавів. Цей метод дозволяє утворювати одну фазу або суміш двох фаз у структурі анодованого шару (залежно від температури електроліту (–5…+5)°C під час процесу синтезу. Фаза Al₂O₃•H₂O (беміт) у мікроструктурі анодованих шарів забезпечує високу мікротвердість та абразивну зносостійкість, тоді як фаза Al₂O₃•3H₂O (гібсит) забезпечує високі трибологічні властивості. Анодований шар, отриманий імпульсним методом, був на 15–20% товстішим і мав у 1,5–3 рази більшу зносостійкість, ніж шари, анодовані стаціонарним режимом, та у 2,5–8 разів більшу зносостійкість, ніж сплав D16. Встановлено, що під час синтезу шарів плазмоелектролітних оксидних шарів на поверхні напилюваних покриттів систем Al-Mg, Al-Ni, Al-Cu, Al-Ti утворюються легкоплавкі та рідкотекучі евтектики із сумішей оксидів (Al2O3 + MgO), (Al2O3 + NiO), (Al2O3 + CuO), (Al2O3 + TiO2), які легше заповнюють розрядні канали, ніж тугоплавкий оксид Al2O3. Це дозволило зменшити пористість синтезованого шару ПЕО (з 8...10 до 3...5%), збільшити вміст у ньому корунду (з 30 до 70%), підвищити його мікротвердість (на 300...500 HV0,3) та абразивну зносостійкість (у 4...6 разів). Встановлено механізм зношування різних типів контртіл (виготовлених з чавуну, бронзи, бабіту та сталі) під час їх фрикційної взаємодії з шаром плазмоелектролітних оксидних шарів. При твердості контртіла до 300 HV0.3 знос виникав через видалення шару з поверхні контртіла виступами із плазмоелектролітних оксидних. Така пара тертя придатна для використання лише при питомих навантаженнях до 4 МПа. При твердості контртіла (300…1000) HV0.3 знос виникав через багаторазову пружну або пружно-пластичну деформацію поверхні контртіла. Така пара тертя придатна для використання при питомих навантаженнях до 10 МПа. Розроблено метод надзвукового дугового напилення зносостійких відновлювальних покриттів з порошкових дротів (ПД) легуючої системи Fe-Cr-Si-Mn-B-C. На виході з сопла отримано надзвуковий струмінь повітря з числом Маха 2. Тиск повітряного струменя збільшився з 0,6 до 1,2 МПа, що супроводжувалося дворазовим збільшенням його швидкості (з 300 до 600 м/с), а швидкості розплавлених крапель – на 80 до 150 м/с. В результаті збільшилася твердість покриття з 600 до 900 HV0,3, абразивна зносостійкість – в 1,4–1,7 рази та зменшився в 2 рази у покриттях рівень залишкових розтягувальних напружень першого роду. На основі дугового напилення легуючої системи Fe-Cr-Si-Mn-Ti-B-C створено зносостійкі покриття з екзотермічною шихтою на основі порошків карбіду бору, хрому, титану та заліза. У структурі покриттів утворюються нанорозмірні (50...150 нм) виділення боридів титану, хрому та заліза, що забезпечує підвищення їх фізико-механічних властивостей. Повне сплавлення компонентів шихти та оболонки досягається додаванням 1 мас.% суміші легкоплавких порошків евтектичного складу (FeSi + FeMn + В2О3) до шихти порошкового дроту, що забезпечує формування однорідних покриттів необхідного структурного та фазового складу. Зносостійкість покриттів, напилених у надзвуковому режимі, вдвічі вища за цю характеристику для сталі У12 з твердістю 840 HV0.3. Розроблено серію порошкових дротів на основі легуючої системи Fe-Cr-Si-Mn-B-C з екзотермічною шихтою. Сільськогосподарська, харчова, комунальна, транспортна та оборонна промисловість потребують відновлення зношених деталей типу вал. Для задоволення цих потреб розроблено технологічну регламент дугового напилення покриттів. Registration Date 2025-09-03 popup.nrat_date 2025-09-03 Close