Анотація до роботи:

Імбірович Н.Ю. Розроблення оксидокерамічних покривів на цирконієвих та титанових сплавах плазмоелектролітною обробкою. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 – матеріалознавство. – Луцький державний технічний університет, 2006.

Дисертація присвячена розробленні плазмоелектролітних оксидокерамічних покривів у лужних, екологічно-чистих електролітах на цирконієвих та титанових сплавах, а також визначенню деяких фізичних, механічних, корозійних та корозійно-механічних властивостей таких покривів.

Визначено фізичні параметри плазми в іскрових каналах системи цирконій – електроліт та показано, що вона має температуру 6...9^.10³ К. За такої температури формуються покриви кристалічної структури, які і визначають високу твердість покривів.

Встановлено вольт-амперні характеристики формування ОКП на цирконієвому та титанових сплавах та згідно часових залежностей напруг показано, що збільшення концентрації електроліту, основу якого складає гідроксид калію та рідке скло, стабілізує процес формування покриву, що позитивно відбивається на його якості. На основі дослідження електрофізичних параметрів виявлено, що процес синтезу покриву на титановому сплаві проходить більш рівномірно в порівнянні з його синтезом на сплаві цирконію, що необхідно враховувати при встановленні оптимальних параметрів обробки цирконієвого та титанового сплавів.

На основі дослідження фазового складу ОКП встановлено, що на склад покривів частково можна впливати зміною складу електроліту.

Плазмоелектролітні покриви підвищують зносотривкість за сухого тертя та кавітації відповідно у 20 та 15 разів, практично не зменшують границі витривалості титанового сплаву.

Електрохімічними вимірюваннями показано, що ОКП підвищують корозійну тривкість цирконієвих та титанових сплавів на 1 – 3 порядки, а антикорозійний ефект збільшується з ростом агресивності корозійного середовища.

На основі дослідження властивостей покривів оптимальним для ПЕО цирконієвих сплавів є синтез за співвідношення густини струму оксидування І_с/І_а = 1,5.

Узагальнення отриманих у дисертації результатів дало можливість встановити закономірності плазмово-електролітного оксидування у лужних електролітах цирконієвих та титанових сплавів та кореляційні залежності між режимами оксидування та властивостями покривів. Найважливіші наукові та практичні результати зводяться до наступного:

1. Вперше визначено фізичні параметри плазми в іскрових каналах системи цирконій – електроліт. Встановлено, що вона має температуру 6...9^.10³ К. У цьому діапазоні температур формуються покриви кристалічної структури, які і визначають високу твердість покривів.

2. Згідно часових залежностей напруг стабільність формування ОКП на цирконієвому сплаві визначається складом електроліту і встановлено, що збільшення концентрації електроліту, основним складом якого є гідрооксид калію та рідке скло, стабілізує процес формування покриву, що позитивно відбивається на якості покриву.

3. Основою фазового складу на цирконієвих і титанових сплавах є відповідно моноклінний оксид цирконію ZrO₂ і рутил TiO₂, а зміною складу електроліту оксидування можна частково впливати на склад покривів. Так, діапазонам можливих концентрацій електроліту, які забезпечують в загальному якісний покрив, відповідає зміна вмісту основних фаз лише на 2...5 %, проте це помітно впливає на властивості покривів.

4. Розроблений метод створення ОКП забезпечує оптимальний діапазон товщини покривів на титанових і цирконієвих сплавах – 30...40 мкм і 30...110 мкм відповідно з мікротвердістю 6...12 і 9...16 ГПа. Більша товщина покривів досягається збільшенням концентрації електроліту та ПЕО при співвідношенні катодного до анодного струмів I_c/I_a = 1,5 замість I_c/I_a = 1,0. Твердість покриву зростає при оксидуванні за вищої густини струму.

5. ОКП на титанових сплавах підвищують їх зносотривкість за сухого тертя та кавітації відповідно у 30 та 17 разів. Нижчий ефект підвищення зносотривкості за кавітації пов’язаний з негативним впливом корозійного чинника кавітаційного середовища. В умовах сухого тертя вищий ефект досягається збільшенням концентрації лугу та рідкого скла, а за кавітаційно-ерозійного руйнування - зменшенням густини струму оксидування.

6. Оптимальним для ПЕО цирконієвих сплавів є синтез за співвідношення густини струму оксидування I_c/I_a = 1,5.

7. ОКП практично не зменшують границі витривалості титанового сплаву ПТ-7М, проте знижують його втомну міцність за вищих рівнів циклічного навантаження.

8. Електрохімічними вимірюваннями показано, що ОКП підвищують корозійну тривкість цирконієвих та титанових сплавів на 1 - 3 порядки. Антикорозійний ефект покривів збільшується з ростом агресивності корозійного середовища.

Публікації автора:

6. Никифорчин Г. М., Повстяна Н. Ю.*, Клапків М. Д., Посувайло В. М. Корозійна тривкість цирконієвих та титанових сплавів і їх конверсійних оксидокерамічних покривів // Наукові нотатки. – Луцьк: ЛДТУ, 2004. – Випуск 15. – С.227—232.

2. Повстяна Н. Ю., Клапків М. Д., Никифорчин Г. М. Зносотривкість оксидокерамічних покривів на цирконієвих та титанових сплавах // Наукові нотатки. – Луцьк: ЛДТУ 2005. – Випуск 16. – С.188—197.

3. Клапків М. Д., Посувайло В. М., Бассараб А. , Повстяна Н. Ю. Підвищення ресурсу деталей машин шляхом нанесення оксидокерамічних покриттів в електролітній плазмі // Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів. – 2004. – №8. – С.58—64.

4. Клапків М. Д., Повстяна Н. Ю., Никифорчин Г. М. Створення конверсійних оксидокерамічних покривів на цирконієвих та титанових сплавах // Фізико-хімічна механіка матеріалів. – 2006. - № 2. – С.117—124.

5. Клапків М., Посувайло В., Стельмахович Б., Повстяна Н., Остап'юк С. Фазовий склад плазмоелектрохімічних оксидокерамічних покривів. // Фізико-хімічна механіка матеріалів. Спец. вип. – 2006. – Т.5. – С.750 -755.

6. Повстяна Н. Ю. Визначення параметрів процесу синтезу, товщини та твердості оксидокерамічних покриттів на Zr-євих сплавах // XVII відкрита науково-технічна конференція молодих науковців і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г. В. Карпенка НАНУ, 8 – 10 жовтня 2003р., Львів. – С. 168-170.

7. Повстяна Н. Ю. Корозійна тривкість цирконієвих та титанових сплавів і їх конверсійних оксидокерамічних покривів // Науково-технічна конференція студентів та аспірантів, 15 грудня 2004р., Луцьк. – С.227—232.

*Повстяна Н.Ю. – дівоче прізвище Імбірович Н.Ю.