- •Содержание
- •Введение
- •Глава 1. Методы упрочнения поверхностным пластическим деформированием
- •1.1. Вибрационные методы обработки в специальных средах
- •1.2. Дробеструйные методы обработки
- •1.3. Методы деформационного выглаживания
- •1.4. Ультразвуковая обработка
- •Список литературы к главе 1
- •Глава 2. Методы ионно-имплантационной обработки поверхностей деталей
- •С поверхностным слоем упрочняемого материала:
- •2.1. Низкоэнергетическая ионно-имплантационная обработка
- •2.1.1. Легирование вбиванием (легирование атомами отдачи)
- •2.1.2. Легирование ионами сверхмалых энергий
- •2.1.3. Глубокое проникновение по границам зерен. Стержнеобразные дефекты
- •2.1.4. Импульсный отжиг имплантационных слоев
- •2.1.5. Дефекты, возникающие при ионном легировании
- •Кроме этого, показано [20], что изменение дозы имплантируемого n от 1015 до 1018 см-2 приводит к экстремальному изменению -1 (рис. 2.6).
- •2.2. Высокоэнергетическая ионно-имплантационная обработка
- •2.3. Комбинированные методы обработки
- •Список литературы к главе 2
- •Глава 3. Методы нанесения защитных и специальных покрытий на лопатки турбомашин
- •3.1. Нанесение эрозионно- и коррозионностойких покрытий
- •Список литературы к п. 3.1
- •3.2. Нанесение жаростойких покрытий
- •3.2.1. Диффузионные покрытия
- •3.2.2. Конденсационные покрытия
- •3.2.3. Комбинированные покрытия
- •Список литературы к п. 3.2
- •3.3. Теплозащитные покрытия для лопаток турбин
- •Термобарьерные слои. Функцией термобарьерных покрытий является обеспечение термической изоляции лопатки. Покрытие около 200 мкм может снизить температуру лопатки более чем на 200c.
- •Список литературы к п. 3.3
- •3.4. Специальные конструкционные покрытия
- •Список литературы к п. 3.4
- •Список дополнительной литературы к п. 3.4
- •Глава 4. Специальное оборудование для обеспечения высокоэффективных технологий защитно-упрочняющей обработки поверхности деталей гтд
- •4.1. Оборудование для нанесения газотермических покрытий
- •4.1.1. Электродуговая металлизация
- •Для нанесения покрытий методом электродуговой металлизации используется: комплект оборудования электродуговой металлизации тсзп-ld/u2 300 или тсзп spark 400.
- •- Производительность при напылении цинка: 30 кг/ч;
- •4.1.2. Газопламенное напыление
- •Характеристики установки для газопламенного напыления тсзп-mdp-115 указаны в табл. 4.2.
- •Характеристики установки тсзп-mdp-115
- •Горелка glc-720 Характеристики горелки glc-720 для газопламенного напыления:
- •- Окислитель – кислород.
- •Горелка ak-07 Горелка (рис. 4.13) предназначена для газопламенного нанесения защитных покрытий различного состава.
- •Твердость – 1100 hv;
- •4.1.3. Плазменное напыление
- •Технические характеристики установки тсзп mf-p-1000:
- •Установка тсзп mf-p-1000 включает:
- •Система управления установкой (рис. 4.26) разработана на базе контроллера Simatic s7-300, смонтирована в пылезащищенном шкафу.
- •Холодильник vwk-270/1-s (рис. 4.30) Техническая характеристика:
- •Холодильник pc – 250 Холодильник рс-250 представлен на рис. 4.32.
- •Технические характеристики плазмотронов Плазмотрон f4 (рис. 4.33) Техническая характеристика плазмотрона f4:
- •Пистолет к-2. Технические характеристики:
- •Комплект оборудования для плазменной наплавки тсзп-pta-4
- •Перемещатели горелок
- •Список литературы к п. 4.1
- •4.2. Установки для нанесения покрытий методами конденсации в вакууме
- •2. Установка осаждения покрытий с вертикально-протяженным паровым потоком
- •С вертикально-протяженным паровым потоком
- •Список литературы к п. 4.2
- •4.3. Установки для комплексной ионно-плазменной и ионно-имплантационной обработки деталей
- •Список литературы к п. 4.3
- •4.4. Специальное технологическое оборудование для высокоэффективной обработки деталей
- •4.4.1. Катоды, использующие магнитные поля
- •4.4.2. Вакуумно-дуговые источники плазмы
- •4.4.3. Дополнительные устройства для улучшения качества работы вакуумных испарителей
- •Список литературы к п. 4.4
- •Заключение
2.1.1. Легирование вбиванием (легирование атомами отдачи)
Этот способ легирования осуществляют следующим образом (Perkins J. G., Stroud P. T. Transmission sputtering and recoil implantation from thin metal films under ion bombardment // Nucl. Instr. & Meth., 1972. Vol. 102, № 1. P. 109–116). На поверхность образца любым способом наносят тонкую пленку, содержащую легирующее вещество, и обстреливают ее ионами, пробег которых немного больше, чем толщина пленки. Часть ионов испытывает лобовые соударения с атомами пленки, передавая им энергию, достаточную для внедрения в материал подложки (Sigmund P., Gras-Marti A. Theoretical aspects of atomic mixing by ion beams // Nucl. Instr. & Meth., 1981. Vol. 182/183. P. 1, p. 25–41). Однако для некоторых систем установлено (Christel L. A., Gibbons J. F. Ag recoil yield resulting from Kr implantation // J. Appl. Phys., 1981. Vol. 52, № 7. P. 4600–4604), что первичные соударения могут обеспечить не более 30% эффекта, наблюдаемого в эксперименте. Поэтому приходится предположить, что в основном легирование атомами отдачи обеспечивается за счет радиационно-стимулированной диффузии (иногда с привлечением быстрых процессов в термических пиках).
Деформационное втягивание может и в этом процессе играть заметную роль. При этом следует ожидать, что вбивание ионами инертных газов не создаст в слое чрезмерных механических напряжений, поскольку, во-первых, инертный газ быстро выходит на поверхность и десорбируется (Hautala M., Anttila A., Hirvonen J. Detrapping of implanted He and N in Mo // J. Nucl Mat., 1982. Vol. 105, № 2–3. P. 172–178), а во-вторых, часть механических напряжений сбрасывается при развитии блистеринга и шелушения (в случае, когда энергия ионов достаточна для преципитации газа в виде захороненных пузырьков). Однако если в качестве снарядов использовать ионы любых твердых веществ (или реагирующих с материалом подложки с образованием твердых продуктов реакции), все рассуждения предыдущих разделов остаются в силе. Если пленка обладает достаточной начальной адгезией к подложке и достаточным пределом прочности, то эффект деформационного втягивания может привести к существенному изменению процесса легирования. В частности, поскольку максимум градиента механических напряжений расположен за пробегом, максимальное втягивание должно наблюдаться при меньших энергиях ионов, чем максимум прямого вбивания.
2.1.2. Легирование ионами сверхмалых энергий
Известно, что пробеги ионов с энергией менее 1–5 кэВ составляют в большинстве случаев первые десятки ангстрем (Буренков А. Ф., Комаров Ф. Ф., Кумахов М. А., Темкин М. М. Таблицы пространственного распределения ионно-имплантированных примесей. Минск: изд-во БГУ им. Ленина, 1980). Каналирование при таких малых энергиях также мало что дает: слишком велики упругие потери и слишком велика вероятность резонансного деканалирования. Тем не менее экспериментально установлено (Качурин Г. А., Степина Н. П. Глубокое проникновение низкоэнергетических ионов в кремний, нагретый до 200–400°С. ФТП. 1982. Т. 16, № 7. С. 1152–1157), что при некоторых условиях имплантации удается получить глубины легирования до нескольких микрон, используя для ускорения ионов напряжение менее киловольта. В число этих условий входит и повышенная температура (такая, при которой радиационно-стимулированная диффузия уже достаточно интенсивна), и очень большие дозы плотности тока ионов (т.е. высокая поверхностная концентрация примеси и высокая насыщенность слоя энергией, стимулирующей перемещение примеси).