УДК 621.373.8

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ИОННО-ПЛАЗМЕННЫЕ ПОКРЫТИЯ

Рябцев Алексей Владимирович1, Рябцева Лейла Сардар кызы2
1Карагандинский государственный университет имени академика Е.А. Букетова, магистрант 2 курса физико-технического факультета
2Карагандинский государственный университет имени академика Е.А. Букетова, магистр, младший научный сотрудник

Аннотация
На промышленных предприятиях, и не только на них, постоянно в процессе эксплуатации происходит износ деталей машин и механизмов. С целью увеличения срока службы, как отдельных деталей, так и машин и механизмов, используют различные методы напыления. В работе рассмотрено влияние лазерного излучения на механические свойства многоэлементных покрытий. Покрытия получали ионно-плазменным методом при распылении катодов Zn-Cu-Al, Al-Fe, Zn-Al, Zn-Cu-Al, Zr, Cu в атмосфере аргона и азота. Наносились покрытия на сталь марки 12Х18Н10Т. Количественный анализ элементного состава покрытий проводился на сканирующем электронном микроскопе MIRA3 TESCAN. Лазерное облучение производилось с целью исследования поверхности и возможного обнаружения особых свойств покрытий.

Ключевые слова: азот, атмосфера азота, глобулярная структура, глобуляры, ионно-плазменное напыление, катод, лазерное облучение


RESEARCH OF IMPACT OF LASER RADIATION ON ION-PLASMA COVERINGS

Ryabtsev Aleksey Vladimirovich1, Ryabtseva Leyla Sardar kyzy2
1Karaganda State University, undergraduate 2 courses of physics and technology faculty
2Karaganda State University, master, junior research worker

Abstract
At the industrial enterprises, and not only at them, constantly in use there is a wear of details of cars and mechanisms. For the purpose of increase in service life, both separate details, and cars and mechanisms, use various methods of a dusting. In work influence of laser radiation on mechanical properties of multielement coverings is considered. Coverings received by an ion-plasma method at dispersion of cathodes Zn-Cu-Al, Al-Fe, Zn-Al, Zn-Cu-Al, Zr, Cu in the atmosphere of argon and nitrogen. Coverings were applied on brand 12X18H10T steel. The quantitative analysis of element structure of coverings was carried out on the scanning electronic microscope of MIRA3 TESCAN. Laser radiation was made with a research objective of a surface and possible detection of special characteristics.

Keywords: argon, atmosphere of nitrogen, cathode, globulyara, globulyarny structure, ion-plasma dusting, laser radiation, nitrogen


Рубрика: 01.00.00 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Рябцев А.В., Рябцева Л.С.к. Исследование воздействия лазерного облучения на ионно-плазменные покрытия // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/04/67148 (дата обращения: 20.11.2016).

Нанесение на поверхность изделий покрытий является одним из эффективных технологических способов, который увеличивает срок службы деталей машин и механизмов. Изделие, у которого такое покрытие обладает высокой износостойкостью и жаростойкостью, жаропрочностью. Наиболее распространенными методами нанесения покрытий является метод ионно-плазменного напыления [1].

Ионно-плазменное напыление получило большое распространение из-за ряда преимуществ по сравнению с другими методами напыления:

- полученные покрытия обладают высокой прочностью сцепления и плотностью вследствие высокой энергии распыления частиц;

- формирование покрытий без изменения стехиометрического состава;

- получения покрытий из особо тугоплавких материалов;

- способность управления составом и свойствами покрытия в процессе нанесения;

- способность очистки поверхности основы и растущего покрытия.

В связи с этим в данной работе был использован метод ионно-плазменного нанесения покрытий с применением магнетронного распыления [2].

В данной работе рассмотрен образец с распыленным катодом Zn-Cu-Al в атмосфере аргона и азота.

После того, как было нанесено ионно-плазменное покрытие, образцы были отправлены на микроскоп. На рисунках 1,2 представлены образцы с распыленным катодом Zn-Cu-Al без лазерного облучения [2].


Рисунок 1. Образец с распыленным катодом Zn-Cu-Al без облучения в атмосфере аргона


Рисунок 2 – Образец с распыленным катодом Zn-Cu-Al без облучения в атмосфере азота

Сравнивая рисунки 1,2 можно сделать вывод, что образец в аргоне имеет более четкую структуру пятен в отличие от образца в азоте. Количество глобуляров на поверхности образца в аргоне больше, чем на образце, сделанного в атмосфере азота [2].

Далее, на данные образцы было произведено лазерное облучение.

Лазерное облучение производилось на лазерной установке, представленной на рисунке 3. Опыты ставились на различных расстояниях от образца, располагаемого на 2-х координатной подвижке с электроприводом. Линза в защитном кожухе меняет положение по горизонтали. В зависимости от него менялись размеры пятен от лазерного облучения на образцах.


Рисунок 3 – Схема лазерной установки

Для оценки влияния лазерного облучения на покрытия были проведены микроскопические исследования. На рисунке 4 представлены образцы с лазерным облучением, полученные при разных плотностях мощности [2].

Рисунок 4 – Образец с распыленным катодом Zn-Cu-Al с лазерным облучением при различных плотностях мощности

Микроскопический анализ образца был получен под микроскопом MIRA3 TESCAN при увеличении от 200 до 500 мкм. Из рисунка 4 можно сделать вывод, что производя лазерное облучение при разных плотностях мощности меняется размер лазерных пятен. При уменьшении плотности мощности воздействие лазерного облучения на образцы уменьшается.

    

        а)                                                              б)

Рисунок 5 – Образец с распыленным катодом Zn-Cu-Al: а) без облучения; б) с облучением

По полученному рисунку 5 можно увидеть, что глобулярная структура образца изменяется. Образец без облучения имеет большое количество крупных глобуляров в отличие от того же образца с облучением. Под влиянием лазерного облучения глобулярные образования уменьшаются, а также происходит увеличение их числа на поверхности образца. Такая глобулярная структура образцов с лазерным облучением говорит о том, что износостойкость материала улучшается.


Библиографический список
  1. Михайлов А.Н., Михайлов В.А., Михайлова Е.А. Ионно-плазменные вакуумные покрытия – основа широкого повышения качества изделий машиностроения // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов. – Донецк: ДонНТУ, 2004. Вып. 28. – с. 108 – 115.
  2. Рябцев А.В., Рябцева Л.С. «Исследования влияния лазерного излучения на свойства ионнно-плазменных покрытий», 12 Международная научно-практическая конференция. Современные научные достижения – Прага, 22-30 января 2016. – с.56-58
  3. Степанова, Т.Ю. Технологии поверхностного упрочнения деталей машин: учебное пособие/ Иван. гос. хим.-технол. ун-т.-Иваново, 2009.-64с.


Все статьи автора «askerova2»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация