CC BY
45
электрофизические и электрохимические методы обработки
УДК 621.791.722; 621; 621.762.04
Получение композиционных изделий на базе гибридных технологий
Ю. А. Соколов
Рассматривается новый подход к получению порошковых и композиционных изделий различного химического состава с программируемой структурой, не реализуемых в рамках равновесных и квазиравновесных технологических процессов, методами послойного электронно-лучевого плавления (спекания), пайки и напыления.
Ключевые слова: послойный синтез, гибридные технологии, аддитивные технологии, композиционные изделия, электронный луч, ионный пучок, электронно-лучевое напыление.
Введение
Аддитивные технологии (АТ), в основу которых положены операции послойного спекания (плавления) слоя порошка лазерным или электронным пучком, позволяют создавать объемные изделия сложной геометрической формы. Наиболее широкое распространение в промышленности получила технология послойного синтеза изделий лазерным лучом [1, 2]. В качестве исходного материала обычно используются порошки различного химического состава (коррозионно-стойкая и инструментальная сталь, сплавы железо-медь, кобальт-хром, Incotel, титановые сплавы и др.). Причем предпочтительно, чтобы частицы были шаровидной формы, создающие наиболее благоприятные условия для получения многокомпонентных упаковок из частиц различных фракций и химического состава.
Технология синтеза изделий электронным лучом относительно новая, но уже успешно зарекомендовавшая себя в промышленности. Большие перспективы ее применения отмечены при изготовлении широкой номенклатуры деталей и конструкций самолетов, вертолетов, космической техники, а также в ортопедии для изготовления имплантатов. Операция послойного спекания (плавления) металлического по-
рошка осуществляется в вакууме с помощью электронного пучка [3]. Особенность такого подхода заключается в возможности использования широкого спектра порошков из химически активных металлов и сплавов, в том числе тугоплавких. При этом точность получения изделий, во многом определяющаяся диаметром электронного луча, составляет около 0,1 мм.
Однако следует отметить, что АТ, как правило, применяются для синтеза изделий из химически однородных или близких по те-плофизическим свойствам порошков. В противном случае при плавлении порошков из более тугоплавких сплавов и металлов нарушится размерность обработки. Большие тепловые деформации менее тугоплавких материалов приведут к потере геометрической формы изделия.
В настоящей статье рассматривается новый подход — получение изделий на базе гибридных технологий (ГТ), основу которых составляют операции синтеза слоя различными технологическими методами [пайка (спекание, плавление) лазерным, электронным или ионным пучком, диффузионное осаждение, модификация поверхности слоя]. Такой подход позволяет получать новые классы композиционных изделий, не реализуемые в рамках равновесных и квазиравновесных процессов.
МЕТАЛЛООБРАБОТКА
□ иО ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ
Методы синтеза слоя изделия
Синтез изделия осуществляется с помощью следующих методов (рис. 1):
• пайка (спекание, плавление) слоя порошка лазерным, электронным или ионным пучком;
• диффузионное формирование слоя (газоплазменное, магнетронное, электронно-лучевое, ионное и др.);
• ионная модификация поверхности слоя с использованием источника высокоэнергетических ионов.
Формирование матрицы изделия обычно осуществляется методом пайки (спекания, плавления) слоя изделия пучком элементарных частиц.
Для получения слоя, отличающего от предыдущего химическим составом и имеющего различные реологические и теплофизические свойства, целесообразно применение метода диффузионного осаждения. Он может быть реализован с помощью плазменного, магнетрон-ного или электронно-лучевого напыления. При таком подходе физический механизм диффузии одного материала в другой не приводит к нарушению размерной обработки в процессе синтеза изделия. При этом возможная толщина создаваемого слоя находится в диапазоне от единиц нанометров до десятков микрон. Такое ограничение обусловлено накоплением механических напряжений в слое. При создании сверхтонких слоев обеспечивается толщина менее 100 нм.
Методы плазменного нанесения порошков со сверхзвуковой скоростью Н1§И-Уе1осгЬу-Оху§еп-Еие1 (НУОЕ) и Ш§И-Уе1ос11у-Л1г-Еие1 (НУЛЕ) отличаются высокой адгезией слоя и низкой пористостью. Распыляемые материалы (полимеры, карбиды, металлы) образуют термобарьерные, износо- и коррозионно-стойкие покрытия высокого качества, которые выдерживают воздействие высоких тепловых, ударно-абразивных и химически активных нагрузок. Метод применяется для нанесения металлических и керамических порошковых материалов (оксиды алюминия и циркония).
Методом магнетронного распыления, основанном на эффекте ионной бомбардировки мишени, можно получить равномерные по толщине пленки с низким уровнем загрязнения слоя. Принципиально новые возможности обеспечиваются благодаря использованию
Рис. 1. Методы получения слоя
высокочастотного тока, который препятствует изменению стехиометрического состава напыляемого материала. Магнетронным способом распыления получают высококачественные тонкие пленки и покрытия.
Посредством метода электронно-лучевого напыления, основанного на явлении испарения и конденсации паров различных материалов в вакуумной среде, можно получать послойные композиции металлических и керамических систем, не соединяемых другими методами: медь и молибден, МеСгЛ1У (где Ме — N1, Со, Ее), MeCrЛ1YHfSiZr и керамика ZrO2 — Y2Oз [4]. В работе [5] рассмотрены процессы формирования композиционных покрытий с демпфирующими, дисперсно-упрочняющими и керамическими слоями. К числу достоинств метода электронно-лучевого напыления следует отнести:
• высокую чистоту и химическую однородность образующегося конденсата;
• высокую адгезию слоев, формируемых в глубоком вакууме 1,3 • 10-2 Па;
• возможность формирования покрытий из любого материала;
• возможность управления пористостью и структурой конденсата, получение высокопористых, столбчатых или сплошных покрытий.
Формирование заданной структуры слоя изделия
Структура каждого слоя изделия формируется на базе следующих способов (рис. 2): • управление скоростью кристаллизации слоя за счет подводимой мощности и времени воздействия пучка на элементарную ячейку;
Рис. 2. Способы получения заданной структуры слоя
• обработка жидкого металла высокочастотным электромагнитным полем (излучатель с частотой до 1 гГц);
• импульсная электронная модификация поверхности в целях получения аморфной структуры с ближним порядком;
• ионная модификация поверхности в целях получения аморфной структуры без ближнего порядка.
Размер зерна изделия во многом определяется скоростью кристаллизации формируемого слоя. Пучок элементарных частиц мощностью перемещается по подложке со скоростью сканирования vск по определенной траектории. Это эквивалентно действию (приложению) периодической тепловой нагрузки с длительностью импульса dо/vск (¿о — диаметр пучка в месте его встречи с поверхностью объекта).
Каждая элементарная ячейка нагревается за время перемещения пучка элементарных частиц над этой ячейкой
Ж = иути.
(2)
г = 2d0/vl
ск
(1)
Тепловое воздействие пучка элементарных частиц на материал слоя определяется параметрами поглощенного излучения, т. е. плотностью мощности теплового источника. Удельная поверхностная мощность пучка в месте его встречи с поверхностью объекта оценивается по формуле
Ч =
4 А (Т )Цу 1П п¿0
= и /
уJ т'
(3)
Параметрами, характеризующими электронно-лучевую технологию, в первую очередь являются мощность электронного пучка Ж, удельная поверхностная мощность в месте встречи пучка с объектом ч и диаметр пучка в месте его встречи с объектом ¿о.
Мощность пучка определяется как произведение ускоряющего напряжения иу и тока пучка 1п:
где А(Т) — доля поглощенной мощности от поступающей на поверхность мишени мощности пучка или эффективный КПД нагрева; ]т — плотность тока пучка в месте его встречи с поверхностью порошка.
Использование различных режимов обработки поверхности концентрированными пучками элементарных частиц, воздействие на жидкий металл слоя ультразвуком или высокочастотным электромагнитным полем позволяют формировать заранее заданную структуру каждого слоя изделия: недендритную, дендритную, аморфную с ближним порядком, аморфную без ближнего порядка. В процессе получения изделий на базе ГТ можно проводить термическую обработку изделия концентрированным пучком в импульсном или непрерывном режимах в процессе его «роста» и формировать тем самым программно заданную структуру.
В работе [6] рассматривается применение ультразвуковой обработки для получения
изделий с недендритной структурой. Отмечается, что в ходе ультразвуковой обработки увеличивается количество центров кристаллизации перед фронтом затвердевания, что способствует получению недентридной структуры. В итоге формируется изделие с малым зерном, размер которого зависит от скорости кристаллизации.
Другой способ — создание высокочастотного электромагнитного поля, когда в процессе кристаллизации включается излучатель с частотой до 1 гГц, что способствует уменьшению размера зерна.
Модификация поверхности в целях получения аморфной структуры с ближним порядком может быть осуществлена с помощью электронно-лучевой обработки в двух режимах [7]: без оплавления и с оплавлением. Первый режим применяется для термоупрочнения тонкого приповерхностного слоя металла, зонального отжига, фазообразования и структурных изменений в кристаллах, второй режим — для гомогенизации, рафинирования, перемешивания в жидкой фазе компонентов, не образующих сплавов в равновесных условиях, образования метастабильных соединений и стеклообразных сплавов.
В инструментальных и быстрорежущих сталях в результате импульсной электроннолучевой обработки измельчаются карбиды, что повышает твердость на 20 % [8, 9]. Кроме этого, электронно-лучевая обработка способствует повышению износоустойчивости инструмента в 2-10 раз [10].
Ионная модификация поверхности проводится для получения аморфной структуры без ближнего порядка. Разработка и внедрение высокоинтенсивных методов послойной обработки изделий с использованием источника высокоэнергетических ионов обеспечивают новые технологические возможности: при облучении поверхности импульсными потоками энергии формируется уникальное физико-химическое состояние материала слоя. Этот эффект обусловлен тем, что энергия ионов равна 1,5 • 105 эВ, а энергия связи атомов в веществе составляет 3-7 эВ. При этом ионы, имея массу того же порядка, что и атомы вещества, не просто смещают их, а вбивают в потенциальные ямы. Высота стенок ямы такова, что ни одно из известных веществ не обладает доста-
точным химическим потенциалом, чтобы извлечь этот атом из этой ямы и вступить с ним в реакцию. Модифицированный слой является абсолютно химически стойким, что формирует его другие уникальные физико-механические свойства: разрушить такое состояние термическим воздействием невозможно, потому что теплового импульса атома недостаточно, чтобы преодолеть этот потенциальный барьер. Таким образом, формируется слой с уникальными механическими свойствами: высокими прочностью и пластичностью.
При синтезе изделия матрицу изделия выращивают методом электронно-лучевого плавления, который обеспечивает высокую производительность. Демпфирующие, упрочняющие слои толщиной от единиц нанометров получают методом ионно-имплантационной модификации с использованием источника высокоэнергетических ионов, позволяющим изготавливать композиционные изделия с армированными аморфными алмазоподобными слоями, существенно повышающими служебные свойства.
К преимуществам вакуумных ионно-им-плантационных технологий относятся возможность внедрения в матрицу любого химического элемента, проведения ионного легирования, внедрения строго дозированных количеств легирующей примеси, неизменность геометрических размеров обрабатываемой детали, отсутствие коробления, возможность получения заданных профилей залегания легирующих примесей по глубине поверхности более 10 нм. Ионная имплантация позволяет изменять физико-химические, механические и эксплуатационные свойства слоев изделия в процессе синтеза.
Структура слоя, полученного методом электронно-лучевого осаждения, зависит от отношения температуры подложки при конденсации к температуре плавления испаряемого вещества. При малых значениях получается аморфная структура, средних — направленная, высоких — равноосная [11].
Регулируя температуру каждой элементарной ячейки подложки, можно формировать слой переменной толщины. Толщина текущей элементарной ячейки определяется через коэффициент термической аккомодации:
От = (Еу - ЕГ)/(ЕУ - Е) = (Ту - ТГ)/(ТУ - Т), (4)
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ
где Еу — кинетическая энергия атома пара, падающего на подложку; Ег — энергия де-сорбированного атома до установления равновесия с подложкой; Е — энергия десорбиро-ванного атома после установления равновесия с подложкой; ТV, Т, Т — соответствующие температуры.
При формировании первого слоя генератор развертки электронной пушки обеспечивает сканирование луча поверхности изделия для получения профиля температуры I (рис. 3, а). Исходя из формулы (4) следует, что толщина покрытия возрастает при повышении температуры, а значит, формируемый слой 1 (рис. 3, б) повторяет профиль температуры. Далее, при получении профиля температуры II на поверхности изделия формируется слой 2. Процесс повторяется. На рис. 3, б показаны шесть слоев изделия. Следовательно, управляя температурой каждой элементарной ячейки формируемого слоя, можно прогнозировать ее толщину.
Керамические покрытия со столбчатой структурой в промышленных масштабах, наносимые только электронно-лучевым методом, обладают значительно большей стойкостью к термоциклированию по сравнению с газотермическими покрытиями.
Послойный синтез композиционного изделия на базе гибридной технологии
Композиционные изделия с необходимым комплексом прочностных и пластичных свойств изготавливают путем сочетания базовых и упрочняющих порошков различного химического состава со слоями постоянной и переменной толщины, полученные методом диффузионного осаждения. Использование в процессе синтеза изделий ионного пучка позволяет не только модифицировать слои, но и получать многокомпонентные системы: карбиды, бориды, нитриды титана, молибдена, вольфрама, гафния, тантала, ниобия.
В отличие от аддитивной технологии послойного получения изделий лазерным или электронным лучом использование ионного пучка [12] открывает новые возможности по формированию структуры и химического состава композиционного изделия. В качестве исходных элементов могут быть использованы
аа)
Т, °С
II
I, мм
б)
Рис. 3. Формирование слоев переменной толщины при электронно-лучевом напылении
ионы различных газов, состав которых (получаемый из дуаплазматрона) практически не ограничен. При бомбардировке металлического порошка используемые ионы образуют новые химические соединения. Важно, что при этом значительно повышается точность изготовления изделий (размеры кроссовера ионного пучка при ускоряющем напряжении 120—150 кВ могут достигать 1 мк, что на два порядка меньше электронного пучка).
Для реализации ГТ на первоначальном этапе необходимо выбрать:
1) химический состав используемых порошков и материалов для спекания (плавления) и напыления (Л1, Со, Т1, Мо, Ш, Сг, W, Та, ^ Ее и т. д.);
2) схему расположения и толщину слоев различного химического состава, пространственное расположение волокон в объеме изделия;
3) режимы обработки поверхности концентрированным потоком элементарных частиц и диффузионного осаждения материала.
Для визуализации рассматриваемого подхода на рис. 4 изображена композиция многокомпонентного изделия, состоящая из семи слоев (номер каждого слоя указан с правой
2
1
Рис. 4. Схема № 1 послойного синтеза композиционного изделия на базе гибридной технологии
стороны лицевой грани куба). Технология получения многокомпонентного изделия заданного химического состава и структуры включает следующие операции.
1. Установку необходимого количества бункеров с порошками различного химического состава в рабочую камеру.
2. Получение вакуума в рабочем объеме.
3. Предварительный нагрев поверхности подложки электронным лучом.
4. Выбор бункера с порошком первого материала (для нашего примера — титана) и нанесение его на поверхность подложки.
5. Плавление электронным лучом слоя порошка из титана, формирование первого слоя изделия.
6. Выбор бункера с порошками молибдена и титана, нанесение слоя из смеси порошков на поверхность изделия.
7. Пайка порошка молибдена в титане с помощью электронного луча, формирование второго слоя изделия.
8. Ионное осаждение оксида алюминия Л12О3, стабилизированного оксидом иттрия Y2Oз (для улучшения адгезионных свойств), на поверхность изделия методом электроннолучевого напыления.
9. В процессе нанесения слоя из оксида алюминия производится его модификация. Третий слой формируется в виде пространственной сетки из алмазоподобных волокон толщиной 1 мк. В процессе испарения пары Л12О3 под воздействием электронного пучка частично диссоциируют на ионы Л1+ и озона
О3+ Ионы алюминия высаживаются на изделие, а ионы озона частично рекомбинируют и откачиваются вакуумной системой, а частично высаживаются на изделие и вступают в реакцию с алюминием, восстанавливая окислы. Но в любом случае в объеме изделия присутствует некоторое количество чистого алюминия. В процессе бомбардировки поверхности ионами кислорода образуются оксиды в виде сетки (или любой другой заданной программой геометрической фигуры) с аморфной структурой. Ионы кислорода, обладая большой энергией, чисто механически глубоко внедряются в поверхность синтезируемого изделия.
10. Напыление слоя из титана на поверхность изделия — подготовка к последующему переходу к операции синтеза слоя концентрированным пучком элементарных частиц.
11. Выбор бункера с порошком титана и нанесение его на поверхность подложки.
12. Выбор бункера с порошками вольфрама и титана, нанесение слоя из смеси порошков на поверхность изделия.
13. Пайка порошка вольфрама в титане с помощью электронного луча, формирование второго слоя изделия.
14. Диффузионное осаждение вольфрама на поверхность изделия методом электроннолучевого напыления.
15. В процессе нанесения слоя из вольфрама осуществляется его бомбардировка ионами углерода по программно заданному сечению.
16. Получение слоя, армированного нитями из карбида вольфрама, для существенного повышения служебных свойств. Размер нити определяется диаметром пучка ионов и может составлять 1 мк. Из таких нитей можно формировать любую решетку, пространственные фигуры и т. д.
Далее переходят к формированию следующих слоев изделия с помощью различных технологических методов [пайка (спекание, плавление) лазерным, электронным или ионным пучком, диффузионное осаждение, модификация поверхности слоя]. При достижении необходимой высоты деталь охлаждается в течение заданного времени в вакууме.
Свойства композиционного изделия можно улучшить путем корректировки комбинации слоев и режимов синтеза изделий. Влиять на размеры зерна синтезируемого слоя
можно, регулируя ток и скорость сканирования луча.
Предлагаемый подход позволяет увеличить количество методов управления структурой детали, повысить уровень стабильности механических и теплофизических свойств по всему слою изделия.
Практические результаты
Предложенный в статье подход позволил получить композиционные изделия из порошков титанового сплава, молибдена, оксида молибдена методами послойного электронно-лучевого плавления, вакуумной пайки, электронно-лучевого напыления различных металлических (сплавы на основе никеля, кобальта, хрома, алюминия, иттрия) и керамических (оксиды циркония и иттрия) слоев. При синтезе изделия методом послойного электронно-лучевого сплавления был использован порошок титанового сплава ВТ6. Из общего объема применяемых в авиационной и космической промышленности сплавов на основе титана более 50 % приходится на сплав ВТ6. Для обеспечения защиты деталей авиационной и ракетной промышленности и получения необходимых механических и теплофизических свойств целесообразно формировать слои из порошка молибдена, которые отличаются высокой твердостью, износостойкостью, стойкостью к абразивному воздействию и эрозии.
Технологическая схема, представленная на рис. 5, показывает последовательность по лучения композиционного изделия из порошков титанового сплава ВТ6 и молибдена с использованием методов послойного синте-
за и вакуумной пайки. Последовательность основных технологических операций получения образцов:
1) электронно-лучевой синтез образца из порошка титанового сплава ВТ6;
2) нанесение слоя порошков из молибдена (85 % по массе) и титана (15 % по массе) на переднюю поверхность образца;
3) спекание слоя из порошков молибдена и титана на поверхности образца из ВТ6;
4) электронно-лучевая обработка слоя из порошков молибдена и титана (вакуумная пайка молибдена и титана).
При проведении электронно-лучевого синтеза изделий необходим правильный выбор параметров режима обработки, главным образом скорости сканирования и тока луча, от которых зависят уровень остаточных напряжений, ориентация кристаллов материала и форма границ зерен. Предлагаемый подход позволяет также формировать структуру материала в каждом слое: управляя скоростью сканирования электронного луча, токами луча, фокусировкой и отклонениями, можно получить программно заданную структуру материала.
Использование концентрированного потока электронов при СИЭЛ позволяет управлять структурой изделия, обеспечить локальное воздействие на элементарную ячейку. Вследствие высоких скоростей нагрева и охлаждения (до 105 °С/с) формируется структура сплава с мелким зерном.
Из порошков тугоплавких металлов можно получать особо стойкие покрытия на основе оксидов, карбидов, нитридов, а также создавать композиционные матрицы и получать материалы с заранее заданными характеристиками. Иллюстрация такого подхода при-
4
2
Рис. 5. Технологическая схема получения образцов из порошков сплава ВТ6 и молибдена на базе методов послойного синтеза и пайки:
1 — электронно-лучевой синтез; 2 — спекание в вакууме; 3 — образец; 4 — структура образца
Рис. 6. Технологическая схема получения образцов из порошков сплава ВТ6 и оксида молибдена на базе метода электронно-лучевого синтеза:
1 — электронно-лучевой синтез; 2 — спекание молибдена; 3 — электронно-лучевая обработка слоя; 4 — образец; 5 — структура образца
ведена на рис. 6, где показана технологическая схема получения образцов из порошков титанового сплава ВТ6 и оксида молибдена.
В процессе получения образцов проведены следующие технологические операции:
1) электронно-лучевой синтез образца из порошка титанового сплава ВТ6;
2) спекание слоя порошка молибдена в среде кислорода;
3) электронно-лучевая обработка слоя порошка из оксида молибдена.
При получении опытных образцов, представленных на рис. 7, были использованы методы послойного электронно-лучевого синтеза и плазменного напыления.
На первом этапе методом послойного электронно-лучевого синтеза получен опытный образец из порошка титанового сплава ВТ-6. На втором этапе — на образец нанесен слой из порошка молибдена методом газоплазменного напыления.
Следует также отметить большие возможности гибридной электронно-лучевой технологии, сочетающей различные методы послойного формирования изделия: спекание (плавление) и напыление. Для формирования
матрицы изделия наиболее часто используется метод электронно-лучевого плавления, который обеспечивает высокую производительность процесса; для получения демпфирующих, дисперсно-упрочняющих и керамических слоев толщиной от единиц нанометров до десятков микрон в целях придания материалу необходимых свойств (жаропрочность, жаростойкость, прочность и др.) — метод электронно-лучевого напыления.
Технология получения композиционных изделий методом электронно-лучевого спекания (плавления) и напыления включала следующие основные операции:
1) электронно-лучевой синтез образца из порошка титанового сплава ВТ6;
2) нанесение слоя порошков из молибдена и титана на переднюю поверхность образца;
3) спекание слоя из порошков молибдена и титана на поверхности образца из ВТ6;
4) электронно-лучевая обработка слоя из порошков молибдена и титана;
5) нагрев образца;
6) формирование металлических и керамических слоев методом электронно-лучевого напыления.
2
Рис. 7. Технологическая схема получения образцов из порошков ВТ6 и молибдена на базе методов послойного электронно-лучевого плавления и плазменного напыления:
1 — электронно-лучевой синтез; 2 — плазменное напыление; 3 — образцы
a)
б)
Рис. 8. Схема слоев композиционного изделия № 1 из порошков сплава ВТ6, молибдена и керамического слоя (в массовых процентах) 92ZrO2 + 8Y2Oз (а) и изделия № 2 из порошков ВТ6, молибдена, металлического №СоСгЛГУ и керамического 92ZrO2 + 8Y2Oз слоев (б)
Схема слоев опытных образцов, полученных на базе электронно-лучевой технологии, приведена на рис. 8.
Режимы плавления и напыления могут быть рассчитаны как на базе экспериментальных статистических моделей, так и на базе численных математических моделей, построенных с учетом процессов тепло- и массопере-носа. При оптимизации операции необходимо определить такие значения составляющих вектора варьируемых параметров, которые обеспечивают заданную глубину проплавления и формируют необходимую структуру изделия.
2. Синтез порошковых и композиционных изделий на базе гибридных технологий, реализованный на предварительном численном и аналитическом моделировании, позволяет формировать программируемую структуру из порошка требуемого размера и различного химического состава, включая порошок химически активных металлов, осуществлять размерную обработку изделий электронным лучом с высокой точностью, изготавливать изделия с заданными свойствами.
3. На базе гибридных технологий можно получать различные изделия (многокомпонентные магниты, композиционные средства противоударной защиты и др.) с комплексом уникальных свойств: высокой пластичностью, прочностью, твердостью, ударной вязкостью, жаропрочностью и жаростойкостью и пр. Это становится выполнимым благодаря возможности произвольного сочетания слоев с разным химическим составом по всему объему изделия, обеспечению любого пространственного расположения упрочняющих волокон различной длины, созданию электроизоляционных и демпфирующих слоев, позволяющих компенсировать внутренние нагрузки при работе в области высоких температур с материалами, обладающими различными коэффициентами линейного расширения.
Выводы
1. Предложенный подход, основанный на синтезе изделий различными технологическими методами [пайка (спекание, плавление) лазерным, электронным или ионным пучком, диффузионное осаждение, модификация поверхности слоя], позволяет не только создавать принципиально новые композиционные материалы с прогнозируемыми свойствами, которые невозможно получить традиционными способами, но и изготавливать из них изделия сложной геометрической формы, создавать новые классы порошковых и композиционных изделий, формировать структуры, не реализуемые в рамках равновесных и квазиравновесных технологических процессов, получать изделия, армированные аморфными алмазоподобными слоями различного химического состава для существенного повышения служебных свойств.
Литература
1. Choi J., Han L., Hua Y. Modeling and experiments of laser cladding with dropled injection // Journ. of Heat Transfer. 2005. Vol. 127, N 9. P. 978-986.
2. Dwivedi R., Zekovic S., Kovacevic R. A novel approach to fabricate uni-directional and branching slender structures using laser-based meta deposition / / International Journ. of Machine Tools & Manufacture. 2007. Vol. 47. Р. 1246-1256.
3. Electron beam melting of Tie48Ale2Cre2Nb alloy: Microstructure and mechanical properties investigation / S. Biamino, A. Penna, U. Ackelid [et al.] // Intermetallics. 2011. N 19. P. 776-781.
4. Гречанюк Н. И., Осокин В. А., Гречанюк И. Н. Новые композиционные материалы для электрических контактов и способ их получения // Рынок металлов. 1999. № 4. C. 58-60.
5. Composite materials on base of copper and molybdenum, condensed from vapor phase, for electrik contacts. Structure, properties, technology. Part 1. State -of - the art and prospects of application of technology of elekctron beat high-rateevaporation-condensation for producing materials of elektrik contacts / N. I. Grechanyk, V. A. Osokin, I. N. Grechanyk, R. V. Vinakova // Advances in Electrometallurgy. 2005. N 2. P. 24-29.
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ
6. Эскин Г. И. Условия формирования недендритной структуры в слитках и гранулах легких и жаропрочных никелевых сплавов // Технология легких сплавов. 2013. № 4. С. 147-159.
7. Кайдалов А. А. Электронно-лучевая сварка и смежные технологии. Киев: Экотехнология, 2004. 260 с.
8. Гусев Г. П., Малджиева Р., Спасов Л. А. Термическая обработка стали электронным лучом // Международная конференция по электронно-лучевым технологиям. НРБ, София, 1985. С. 352-356.
9. Модификация поверхностных слоев металлических материалов сильноточными импульсными элек-
тронными пучками / В. И. Иптин, Б. А. Коваль, А. Е. Лигачев [и др.] // Международная конференция по электронно-лучевым технологиям. НРБ, София, 1985. С. 332-337.
10. Лясоцкая В. С. Термическая обработка сварных соединений титановых сплавов. М. Экомет, 2003. 352 с.
11. Никитин М. М. Технология и оборудование вакуумного напыления. М.: Металлургия. 1992. 112 с.
12. Соколов Ю. А., Павлушин Н. В. Ионный пучок: новые возможности по созданию многокомпонентных порошковых изделий // Металлообработка. 2015. № 2 (86). С. 28-32.
АО «Издательство "ПОЛИТЕХНИКА "»
191023, Санкт-Петербург, Инженерная ул., д. 6. Тел.: (812) 312-44-95,710-62-73, тел./факс (812) 312-57-68.
http//www.polytechnics.ru E-mail: [email protected], [email protected]
