Введение к работе
Актуальность исследования. Методы порошковой металлургии находят широкое применение в различных отраслях машиностроения. Прежде всего, это объясняется их высокой экономической эффективностью при крупносерийном и массовом производстве. Однако, по физическим и механическим характеристикам порошковые материалы на основе железа не превосходят аналогичные литые материалы. Для расширения номенклатуры изделий, изготовляемых методом порошковой металлургии из материалов на железной основе, важное значение имеют способы, позволяющие получать детали с минимальной пористостью и высокими физико-химическими свойствами поверхностных слоев. Нанесение диффузионных покрытий позволяет в несколько раз увеличить срок службы деталей и обеспечить получение для них ряда полезных характеристик. В связи с этим химико-термическая обработка может стать одним из основных направлений развития порошковой металлургии железа.
Покрытия, полученные путем диффузионного насыщения поверхности, по многим показателям превосходят покрытия, полученные другими методами. Кроме того, температурные и временные режимы спекания и-диффузионной металлизации близки, что позволяет совмещать эти процессы в едином технологическом цикле. Из опубликованных в настоящее время работ следует, что пористость порошковых материалов существенно влияет на процессы диффузионного насыщения, однако, опубликованные по этому вопросу данные являются недостаточными и противоречивыми. Процессы, происходящие при диффузионном насыщении порошковых материалов из жидкометаллических растворов, исследованы недостаточно.
Исследование этих вопросов представляет большой научный и практический интерес.
террург j^fp^g
С.Петербург
Настоящая работа выполнена на кафедре материаловедения и автосервиса в соответствии с госбюджетной темой № 4.2.01-05 «Разработка и освоение новых технологических процессов получения и производства деталей с особыми физико-механическими свойствами».
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка оптимальных технологических процессов формирования титановых и хромовых покрытий для повышения эксплуатационных свойств
і изделии из порошковых материалов.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Установить основные закономерности формирования, строение и со- 1 став диффузионных слоев, образующихся при титанировании и хромировании порошковых материалов в жидкометаллических растворах.
-
Исследовать особенности формирования диффузионных слоев на порошковых материалах различной пористости и возможность совмещения процесса диффузионного насыщения и спекания.
-
Установить оптимальные технологические параметры диффузионного насыщения титаном и хромом порошковых материалов.
-
Исследовать физико-химические, структурные, магнитные характеристики порошковых материалов с диффузионными титановыми и хромовыми покрытиями.
Научная новизна.
1. Предложена модель формирования титановых и хромовых покрытий на порошковых материалах при диффузионном насыщении из жидкометаллических растворов, учитывающая процессы массопереноса в открытых порах и процессы залечивания пор.
-
Разработан и научно обоснован'способ химико-термической обработки изделий, спрессованных из металлических порошков, предусматривающий их предварительный отжиг перед погружением в насыщающую ванну. Установлено, что ускорение формирования покрытий при проведении предварительного отжига обусловлено способностью пор генерировать вакансии в процессе отжига.
-
Установлена взаимосвязь между технологическими параметрами при диффузионном насыщении титаном и хромом в жидкометалли-ческих растворах, структурой и физико-химическими свойствами получаемых покрытий, на основе чего произведен выбор рациональных значений этих параметров, обеспечивающих получение материалов с заданными коррозионными и магнитными характеристиками.
-
Исследовано влияние диффузионного хромирования порошковых материалов на их магнитомягкие свойства. ' Научная новизна подтверждается патентом на изобретение-
№2174059 и авторским свидетельством на программу для ЭВМ №2000610158.
Практическая ценность. Установленные закономерности процессов формирования покрытий позволяют обоснованно определять технологическую схему и технологические режимы получения порошковых материалов с титановыми и хромовыми покрытиями. Разработанные методики позволяют интенсифицировать процессы получения диффузионных покрытий на порошковых материалах, получать покрытия с заданной концентрацией насыщающего элемента в диффузионном слое. Титановые и хромовые покрытия, полученные на порошковых материалах, обеспечивают существенное повышение коррозионной стойкости материалов в различных агрессивных средах и повышение магнитомягких характеристик материалов.
Реализация научно-технических результатов работы в промышленности. Результаты диссертационной работы внедрены на ОАО «Краснодарский ЗИП», где используются при разработке технологии нанесения защитных покрытий на детали, изготовляемые методом порошковой металлургии, а также для повышения магнитомягких свойств материалов.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на 4 и 5 Собраниях металловедов России (Пенза, 1998 г.; Краснодар, 2001 г.); Международной научно-практической конференции «Технология, инновация, качество - 99» (Казань, 1999 г.); Международной научно-практической конференции «Новые материалы и технологии на рубеже веков» (Пенза, 2000 г.); III Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении - 2000» (Пенза, 2000 г.); IV Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2001 г.); XVIII Совещании по тем-пературоустойчивым функциональным покрытиям (Тула, 2001 г.); Международной научно-практической конференции «Инженерия поверхности и реновация изделий» (Ялта, 2002 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, получен 1 патент РФ и авторское свидетельство на программу для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Диссертация содержит 164 страницы, 55 иллюстраций, 13 таблиц. В списке литературы 130 наименований.
