ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные в работе исследования механизма и результатов использования комбинированных химико-механических высокоресурсных покрытий открыли перспективы для создания методологии построения новых технологических процессов и базы для формирования нового научного направления по технологии комбинированной химико-механической обработки, которая имеет широкие технологические возможности в области разработки современной наукоемкой техники машиностроения, особенно при создании авиакосмических изделии.

Общие выводы

1. Впервые создан обобщенный критерий и модель для проектирования

технологических процессов комбинированного нанесения химико-механических покрытий, позволивший создать научную основу для построения механизма получения поверхностных слоев для изделий с требуемым уровнем заявленного ресурса, что позволило проектировать до 85-90% новых объектов с уровнем

долговечности деталей с покрытием не ниже, чем у всех структурных составляющих изделия.

2. Впервые разработан единый алгоритм для автоматизированного проектирования технологических процессов нанесения высокоресурсных комбинированных покрытий, что позволило полнее использовать имеющийся информационный материал и до 4 5 раз ускорить проектирование процессов для новых видов высокоресурсных покрытий.

3. Установлен механизм энергетического управления комбинированным процессом воздействия на химическую и механическую составляющие, что позволило наиболее полно использовать в едином процессе данное преимущество и повысить ресурс изделий до 1,5 раз. Энергетическая модель позволила описывать влияние материала покрытия и условий протекания процесса на кинетику изменения внутренней энергии локальных микрообъёмов, модифицированных при формировании покрытия, получаемого в результате взаимодействия с поверхностью металла рабочей среды при активирующем ударно-импульсном воздействии гранул (металлических или неметаллических:).

4. На базе энергетического подхода разработана классификация химико­механических покрытий и обоснованы генеральные направления исследований для типовых высокоресурсных изделий, что позволило усилить доказательную базу полезности и конкретизировать область высокоэффектиного использования новых покрытий. Обоснованы направления исследований, учитывающие особенности влияния строения, фазового и элементного состава материала покрытия на качество и функциональные свойства покрытий:

- установлено, что в результате ударно импульсного взаимодействия частиц рабочей среды происходит измельчение и изменение размерности частиц материала покрытия до 100 нм и меньше, что позволяет им внедряться в микро- и нанополости основного металла и таким образом за счет химических процессов сформировать беспористое твердосмазочное покрытие с образованием, например, сульфидов железа при применении в качестве материала покрытия дисульфида молибдена;

- при использовании в качестве материала покрытия порошков (например, цинка), состоящих из частиц размером от 0,1 мкм до5 мкм, возможно нанесение покрытий с образованием новых химических структур и охватом профиля всех микронеровностей поверхности металла как на макро-, так и на наноуровне. Полученное в результате покрытие характеризуется отсутствием переходной зоны на границе «металл - покрытие», что свидетельствует о его диффузионной природе формирования и согласуется с модельными преставлениями;

- при формировании покрытий, получаемых путём комбинированного взаимодействия химических растворов с основным металлом, применение виброволнового ударно-импульсного воздействия позволяет значительно снизить концентрацию растворов и получить более качественные покрытия с размером ячеек 6-7 нм, имеющих до 10 ростовых слоёв с толщиной до 184 нм.

5. Устшювлено, что вид ВиХМП зависит от характера процессов, обусловливающих его формирование, и степени участия в них металлической основы. Это позволило разделить покрытия на 3 классификационных группы и смоделировать механизмы их формирования, выделив в них общие протекающие

процессы: упруго-пластическая деформация поверхности, разрушение окисных пленок, структурно-фазовые превращения, образование локальныгк участков (слоёв) покрытия, формообразование и модификация поверхностного слоя. Согласно классификации, в первую группу входят покрытия, получаемые за счет воздействия внутренней энергии на химизм процесса путём механического сближения материала покрытия с основным металлом и удерживаемые на поверхности силами Ван-дер-Ваальса. Вторая группа объединяет покрытия, получаемые в результате электронного взаимодействия атомов материала покрытия и основного металла в процессе химических преобразований поверхностного слоя. В третью группу входят покрытия, образованные за счёт подводимой энергии для протекания химических реакций и образования химических соединений.

6. Впервые доказано, что одними из основных факторов, определяющих эксплуатационные свойства и эффективность формирования покрытия на поверхности материалов химико-механических комбинированных покрытий являются гранулометрические характеристики и динамическое состояние рабочих сред, используемых в качестве механического активатора химических процессов нанесения покрытий, протекающих в условиях виброволнового воздействия. Это позволило расширить область использования высокоресурсных ВнХМІ I.

7. В результате исследований на микро/наноуровне установлено влияние профиля поверхностного слоя на качественные показатели комбинированных химико-механических покрытий, что позволяет научно обосновать достижимый ресурс и долговечность создаваемой перспективной техники новых поколений.

8. Научно обоснованы и решены технические и технологические задачи нанесения ВиХМП на базе разработанной методологии, алгоритма и программы выбора методов и режимов обработки, обеспечивающих требуемые параметры качества покрытия с учетом их функционального назначения с минимальной себестоимостью.

9. Выявлены технологические критерии, изменение которых отражается на показателях качества поверхности и ресурсе покрываемой детали. К ним относятся амплитуда и частота колебаний, размер и материал рабочих сред, количество и концентрация рабочих растворов. Так, для покрытий первой группы Аа=3,5-4 мм, f=35 Гц, металлические шары - сталь ШХ 15 НВ = 179 207. диаметром 2 5 мм; для второй группы Аа=3 мм, f=33 Гц, фарфоровые шары диаметром 2 3 мм; для третьей группы А,_:2,5 3 мм, f=30 Гц, полиэтиленовые шары диаметром 2 3 мм, водный раствор Na₂SiK, 2.5 3.5 гр/л, СгОэ-33-3,5 гр/л.

10. Разработаны технологические процессы нанесения покрытий на различные типы деталей, граничные условия и критические значения показателей рациональной эксплуатации в различных временных условиях.

11. Предложены новые конструции средств технологического оснащения, оборудования и рабочих сред, адаптированных к условиям работы при получении комбинированных химико-механических покрытий, часть которых защищена 4 патентами, а на другие объекты научной новизны поданы заявки на изобретения, что позволяет поддержать приоритеты разработки на мировом уровне.

12. Впервые детально исследовано влияние виброволновых воздействий как составляющих элементов на протекание химических преобразований в поверхностном слое, что создало базу для управления химической составляющей для усиления возможностей проектирования комбинированных процессов с высокими эксплуатационными характеристиками.

13. Впервые раскрыт механизм изменения массы покрытий при одновременном воздействии химической и механической составляющей комбинированного процесса нанесения покрытия, что позволило устанавливать реальную тощину покрытия, параметры поверхностного слоя материала и обоснованно назначать виды покрытий с учетом свойств и материала деталей!.

14. На базе накопленного опыта применения высокоресурсных комбинированных покрытий в авиакосмической отрасли обоснована область использования результатов и перспективы расширения научных исследований для формирования нового технологического направления с использованием

потенциала комбинированных химико-механических покрытий в области различных отраслей машиностроения, что открывает возможность выполнения технологических разработок, обеспечивающих решение важных прикладных задач при создании перспективной отечественной техники с повышенным ресурсом.

15. Доказана достоверность предложенного механизма формирования высокоресурсных комбинированных химико-механических покрытий, что послужило основой для внедрения результатов в производство с прогнозируемым экономическим эффектом.

16. Полученные результаты проведенных исследований по нанесению покрытий исследуемого вида стали одним из направлений в развитии вибрационных методов обработки в области вибрационной механохимии. В настоящий момент результаты работы внедрены на пяти крупных предприятиях, двумя производителями оборудования для наноинженерии и в двух федераэьных вузах России.