Структура и свойства покрытия из нержавеющей стали, напыленной на Сталь 3 и оплавленной электронным пучком
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?иалом подложки и образованием плотного слоя с уменьшенным количеством окислов и пор, несколько меньшими, чем до оплавления, значениями твердости (за счет частичного смешивания материала покрытия с материалом подложки), но с прочностью сцепления, соизмеримой с прочностью материала подложки. Целесообразность использования таких высокоэнергетических источников нагрева в каждом конкретном случае должна определяться комплексным сравнением технико-экономических показателей аналогичных источников: лазерные и электронные пучки, световой поток и электрическая дуга и т.д.
Обработка образца электронным пучком поводилась для увеличения толщины упрочненного слоя, увеличения глубины проникновения имплантированных элементов и более равномерного перераспределения легированных элементов, что может существенно повлиять на служебные характеристики: износостойкость, прочность, коррозионную устойчивость.
Таким образом, можно сказать, что комбинированный метод с использованием электронных пучков в вакууме обладает явными преимуществами и перспективностью для широкого круга деталей машин и инструмента, что позволит обеспечить ему одно из первых мест в ряду современных технологий.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
.1 Методика экспериментальных исследований
.1.1 Рентгеноструктурный анализ
Влияние ПДО и ЭП на фазовый состав изучали с помощью дифракции рентгеновских лучей. Рентгеноструктурный анализ (РСА) образца после ПДО и оплавления ЭП проводился на установке ДРОН-2.0. Дифрактограммы снимались на углах 2q от 21 до 120 в медном Ka-излучении [21].
Дифрактометр предназначен для проведения разных рентгенографических исследований поликристаллических образцов и монокристаллов. Универсальность прибора, обусловленная возможностью использование разных вариантов геометрии снятие, сменных специализированных приставок к гониометру, изменения детекторов, а также применение разных методов регистрации дифракционной картины. Геометрия снятия может изменяться в широких границах, которые достигается использованием трубок с разными размерами фокуса.
Технические характеристики ДРОН-2.0: границы измерения углов дифракции от - 90 + 164 , точность измерения углов дифракции 0.005 град суммарная погрешность измерения интенсивности за 10 часов работы не больше 0.5 % [22].
Расшифровывание дифрактограмм выполнялось по такой методике:
а) сначала определяют, к какому типу структуры принадлежит фаза, которая исследуется, (гексагональная, тетрагональная, кубическая и др.);
б) из формулы Вульфа-Брегга
dsinq=nll(2.1)
где d - межплоскостное расстояние;
q - угол падения;- порядок отражения;
l - длина волны
находят межплоскостные расстояния d:
.(2.2)
Для медного излучения l=1.5418 нм [22].
в) определив межплоскостное расстояние d, с использованием таблиц-дублетов находят возможные элементы или соединения. Например, если проводится обработка образца железа, то наибольшее внимание необходимо обратить на межплоскостные расстояния, которые отвечают межплоскостным расстояниям предполагаемого материала;
г) идентифицировав некоторые пики, которые отвечают исследуемому материалу, ищут другие пики на дифрактограмме, которые отвечают этому материалу. При этом необходимо учитывать интенсивность одних пиков относительно других для каждого материала;
д) определяют поправку на погрешность прибора (инструментальную погрешность) по пикам, которые идентифицированы, и переградуируют шкалу углов 2q, учитывая эту погрешность;
е) вычисляют межплоскостные расстояния по формуле (2.2);
ж) с использованием таблиц-дублетов определяют фазы неидентифицированных пиков, которые остались. Зная материал основы, необходимо обращать внимание на наиболее возможные соединения. Например, на поверхности образца, покрытого с помощью ПДО нержавеющей сталью Fe-Cr-Ni получаются преимущественно оксиды (Fe3O4), нитриды (CrN) и карбиды (Fe3C). В зависимости от вида обработки могут появляться те или другие фазы;
з) определяют параметры решетки материала, который идентифицируется по пикам, которые находятся на больших углах 2q дифрактограммы. Например, для тетрагональной решетки FeCr параметры решетки а и с можно определить, решив систему двух уравнений, если знать межплоскостные расстояния двух интерференционных пиков этой фазы d1 и d2:
,(2.3)
где h, k, l - индексы Миллера;
а и с - параметры решетки.
Для определения параметров кубической решетки ?-Fe, CrN или Fe3O4 довольно знать межплоскостное расстояние одного пика. Тогда
.(2.4)
Для определения параметров а, b и с ромбической решетки Fe3С необходимо решить систему трех уравнений, зная межплоскостные расстояния трех интерференционных пиков этой фазы d1, d2 и d3:
,(2.5)
и) если нет литературных данных для межпоскостных расстояний для предвиденного соединения, но известен тип решетки и ее параметры, то нетяжело определить межплоскостные расстояния для интерференционных пиков этого соединения из формулы (2.2) в случае гексагональной решетки, из формулы (2.3) - в случае тетрагональной решетки, из формулы (2.4) - в случае кубической решетки, из формулы (2.5) - в случае ромбической решетки, подставляя разделенные значения индексов Миллера для данного типа решетки [23].
.1.2 Растровая электронная микроскопия
Использование растровой электронной микроскопии дает возможность изучения ?/p>