Предисловие ..................................................... 3
Глава 1. Поглощение энергии при лазерном, электронном и ионном
облучении твердых тел ........................................... 6
Глава 2. Методы исследования поверхностей твердых тел .......... 10
2.1 Рентгеноструктурный анализ поверхности .................... 10
2.2 Обратное резерфордовское рассеяние и ядерные реакции ...... 12
2.3 Сканирующая электронная микроскопия ....................... 14
2.4 Сканирующая зондовая микроскопия .......................... 15
2.5 Работа выхода электрона как метод исследования
поверхностей .............................................. 17
Глава 3. Основные сведения о взаимодействии ионных пучков с
поверхностными слоями твердых тел .............................. 20
3.1 Распределение легирующей примеси при ионном легировании ... 20
3.2 Распыление поверхности твердого тела при ионно-лучевой
обработке ................................................. 24
3.3 Основные процессы при ионной имплантации металлов и
сплавов с высокой плотностью тока ......................... 25
3.4 Особенности диффузии легирующей примеси при
низкоэнергетической сильноточной имплантации .............. 32
3.5 Радиационно-стимулированная диффузия ...................... 37
3.6 Закономерности диффузионного переноса азота в процессе
ионно-лучевого азотирования газотермических покрытий из
высокохромистых сталей .................................... 43
Глава 4. Структурные и фазовые превращения в металлах и
сплавах, подвергнутых обработке концентрированными потоками
ионов азота .................................................... 49
4.1 Армко-железо, низколегированные конструкционные стали и
чугуны .................................................... 49
4.2 Высокохромистые нержавеющие стали мартенситного класса .... 54
4.3 Высокопрочные штамповые стали ............................. 61
4.4 Коррозионно-стойкие стали аустенитного класса ............. 63
4.4.1 Сталь 12Х18Н10Т .................................... 63
4.4.2 Сталь 10Х17Н13М2Т .................................. 68
4.4.3 Сталь 55Х20Г9АН4 ................................... 73
4.4.4 Физико-механические свойства модифицированной
стали .............................................. 79
4.5 Мартенситно-стареющая сталь Н11Х6М2Т2 ..................... 80
4.6 Инструментальные теплостойкие стали ....................... 83
4.6.1 Быстрорежущая сталь ................................ 83
4.6.2 Сплав Fe-Co-W ...................................... 86
4.7 Интерметаллические сплавы ................................. 89
4.7.1 Сплав Fe-Al ........................................ 89
4.7.2 Сплав Fe-Zr ........................................ 92
4.8 Сплавы на основе титана и циркония ........................ 95
4.8.1 Титан ВТ1-00 ....................................... 95
4.8.2 Сплав Zr-2,5 %Nb .................................. 100
4.9 Композиционные электроосажденные хромовые покрытия ....... 104
4.10 Влияние плотности ионного тока на структурные параметры
сплавов железа, модифицированных ионами азота ............ 108
4.11 Структурно-фазовые превращения в модифицированных
интенсивными пучками ионов азота проволочных
газотермических покрытиях ................................ 113
4.12 Микроструктурные изменения в твердых сплавах при ионно-
лучевом азотировании ..................................... 121
Глава 5. Ионно-плазменное азотирование ........................ 131
5.1 Физико-химические основы ................................. 131
5.2 Ионно-плазменная обработка конструкционных материалов
на основе железа ......................................... 135
5.2.1 Углеродистые стали ................................ 135
5.2.2 Аустенитные стали ................................. 138
5.2.3 Чугуны ............................................ 139
5.2.4 Титановые сплавы .................................. 141
5.2.5 Газотермические покрытия .......................... 143
Глава 6. Ионно-лучевая обработка и триботехнические свойства
материалов .................................................... 149
6.1 Основные механизмы разрушения поверхностей при
фрикционном взаимодействии ............................... 149
6.2 Принцип Шарпи и его применение к инженерии поверхностей
и получению мультимодальных поверхностных слоев .......... 160
6.3 Особенности фрикционного взаимодействия ионно-
имплантированных материалов .............................. 161
6.4 Моделировние деформационных процессов на пятнах
фактического касания при трении .......................... 171
6.5 Эволюция пластической деформации в условиях трения ....... 174
6.6 Мультимодальные поверхностные структуры и
триботехнические свойства ионно-имплантированных
твердых сплавов .......................................... 178
6.7 Трибомеханические свойства модифицированных
концентрированными потоками ионов азота материалов на
железной основе .......................................... 187
Глава 7. Ионно-лучевое азотирование и коррозионная стойкость
металлов и сплавов ............................................ 203
7.1 Механизмы изменения коррозионной стойкости материалов
при ионно-лучевой обработке .............................. 203
7.2 Ионно-лучевое азотирование и коррозионная стойкость
материалов на основе железа .............................. 204
7.3 Работа выхода электрона и коррозионная стойкость
металлов и сплавов ....................................... 211
Глава 8. Ионно-лучевое азотирование и прочность ионно-
легированных слоев ............................................ 220
8.1 Состояние поверхности и прочностные свойства материала ... 220
8.2 Влияние ионно-лучевого азотирования на усталостную
прочность и ударную вязкость углеродистых и
высокохромистых сталей ................................... 223
8.3 Применение ионной имплантации для повышения усталостной
прочности металлов и сплавов ............................. 229
Глава 9. Применение ионно-лучевого азотирования для
модификации медицинских имплантатов ........................... 233
9.1 Краткий обзор требований к материалам для медицинских
имплантатов .............................................. 233
9.2 Сплавы на основе титана .................................. 239
9.3 Сплавы на основе циркония ................................ 248
9.4 Инженерия поверхностей сплавов титана и циркония
медицинского назначения .................................. 252
Глава 10. Влияние ионно-лучевой обработки на структуру и
физико-механические свойства защитных покрытий ................ 262
10.1 Ионно-ассистированное осаждение вакуумных покрытий ....... 262
10.2 Влияние ионно-лучевой обработки на структуру и
некоторые свойства покрытий .............................. 270
10.3 Моделирование структуры и остаточных механических
напряжений в покрытиях, полученных методом ионно-
ассистированного осаждения ............................... 274
10.4 Напряженно-деформированное состояние покрытий,
осаждаемых в условиях ионно-лучевой бомбардировки ........ 278
10.5 Свойства модифицированных интенсивными пучками ионов
азота газотермических покрытий ........................... 281
Глава 11. Плазменные и лазерные технологии формирования
функциональных покрытий на компактных материалах .............. 295
11.1 Применение технологии плазменного напыления для
инженерии поверхности .................................... 295
11.1.1 Плазменные покрытия из самофлюсующихся сплавов,
содержащих оксид алюминия ......................... 296
11.1.2 Плазменные покрытия из диффузионно-легированного
оксида алюминия ................................... 300
11.1.3 Плазменные покрытия из многофункциональной
оксидной керамики ................................. 304
11.2 Функциональные покрытия на стали, сформированные
лазерной обработкой ...................................... 307
11.2.1 Составы обмазок для реализации процесса
лазерного легирования бором ....................... 307
11.2.2 Оценка эффективности обмазок для реализации
процесса лазерного легирования бором .............. 312
11.2.3 Структура и физико-механические свойства
лазерно-легированных бором слоев .................. 313
11.2.4 Оценка влияния традиционных легирующих
компонентов на результат лазерного легирования .... 319
11.2.5 Лазерное легирование стали комплексными
составами ......................................... 322
11.3 Формирование износостойких покрытий на алюминиевых
сплавах .................................................. 326
11.3.1 Влияние состава легирующих обмазок на структуру
поверхностного слоя ............................... 326
11.3.2 Микроструктура лазерно-легированных покрытий ...... 330
11.3.3 Оптимизация технологических параметров лазерного
упрочнения алюминиевых сплавов АК5М7 по критерию
износостойкости ................................... 331
Глава 12. Состояние вопроса в области технологии лазерного
легирования ................................................... 336
12.1 Классификация методов лазерного легирования. Общие
сведения ................................................. 336
12.2 Лазерная обработка напыленных, осажденных и
диффузионных покрытий .................................... 337
12.3 Лазерное легирование с использованием активных сред ...... 339
12.4 Лазерное легирование с получением покрытия заданного
состава .................................................. 345
12.5 Лазерное легирование сплавов на основе цветных металлов .. 346
12.5.1 Сплавы на основе меди ............................. 346
12.5.2 Лазерное легирование сплавов на основе алюминия ... 346
12.5.3 Лазерное легирование сплавов на основе титана ..... 348
12.5.4 Лазерное легирование жаропрочных и
окалиностойких сплавов ............................ 350
12.6 Исследования и оптимизация структур и свойств покрытий
при лазерном легировании ................................. 351
Глава 13. Основные физические параметры, регламентирующие
процесс лазерного легирования ................................. 372
13.1 Математическое моделирование при лазерной обработке ...... 372
13.2 Модификация поверхности деталей с использованием
лазерного луча ........................................... 387
13.3 Сварка алюминиевых сплавов ............................... 394
13.4 Трибологическая оценка ................................... 397
13.5 Энергетическая оценка .................................... 402
13.6 Тепловая модель процесса лазерного легирования ........... 404
13.7 Химико-кинетическая оценка процесса лазерного
легирования газотермических покрытий ..................... 412
Глава 14. Лазерное легирование газотермических покрытий ....... 418
14.1 Лазерное легирование покрытий на основе никеля ........... 418
14.1.1 Выбор составов никелевых сплавов для лазерного
легирования ....................................... 418
14.1.2 Исследование микроструктуры покрытий после
лазерного легирования ............................. 421
14.1.3 Микродюроспектральный анализ лазерно-
легированных покрытий ............................. 423
14.1.4 Исследование влияния технологических параметров
лазерного легирования на структуру и свойства
покрытий из никелевых сплавов ..................... 425
14.1.5 Разработка составов никелевых самофлюсующихся
сплавов для лазерного оплавления .................. 427
14.2 Исследование процесса формирования износостойких
покрытий на сплавах на медной основе ..................... 431
14.2.1 Выбор легирующих компонентов для процесса
лазерного легирования бронзовых газотермических
покрытий .......................................... 431
14.2.2 Оптимизация процесса лазерного легирования
медных сплавов .................................... 431
14.2.3 Исследование износостойкости лазерно-
легированных бронзовых покрытий ................... 436
Глава 15. Влияние неэнергетических технологических
параметров на формирование лазерно-легированных слоев ......... 439
15.1 Влияние качества исходной заготовки на эффективность
лазерного легирования .................................... 439
15.1.1 Влияние предварительной термической обработки ..... 439
15.1.2 Влияние исходной микрогеометрии поверхностного
слоя .............................................. 440
15.1.3 Исследование влияния предварительного
поверхностного пластического деформирования (ППД)
на процесс и результаты лазерной обработки ........ 445
15.2 Влияние масштабного фактора на процесс лазерной
обработки с оплавлением поверхности ...................... 449
|
