Дослідження особливостей модифікації поверхні алюмінієвих сплавів методом електроіскрового легування

Abstract

Кваліфікаційна робота магістра складається з 80 сторінок, які містять 6 таблиць, 9 рисунків, список із 47 використаних джерел на 6 сторінках. Алюмінієві сплави широко застосовують у машинобудуванні завдяки своїм властивостям: малій густині, високій питомій міцності, високій корозійній стійкості та технологічності при виготовленні деталей. Алюмінієві сплави добре штампуються і легко обробляються різанням. Алюміній – найпоширеніший метал у природі, тому сировинні ресурси для його виробництва практично не обмежені та його застосування надалі лише розширюватиметься. Однак подальшому розширенню його застосування перешкоджають низькі твердість і зносостійкість поверхні деталей з алюмінієвих сплавів. Усунення цих недоліків пов'язане з поліпшенням кількості поверхневих шарів алюмінієвих деталей шляхом нанесення покриттів, які відповідають вимогам високої зносостійкості та не потребують складного і дорогого обладнання, приладів і витратних матеріалів. З відомих нині способів отримання товстошарових покриттів на алюмінієвих сплавах (аргонно-дугове наплавлення, мікродугове оксидування, іонна імплантація тощо) електроіскрове легування має незаперечні переваги перед описаними вище способами: простота як самого технологічного процесу, так і апаратного оформлення, висока адгезія, локальність обробки, екологічність процесу. Мета роботи – встановлення закономірностей формування зносостійких покриттів на алюмінієвій підкладці методом електроіскрового легування, що забезпечують підвищення твердості та зносостійкості. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: 1. Провести аналіз відомих методів поверхневого зміцнення алюмінієвих сплавів, що забезпечують модифікацію їх структури, підвищення механічних та триботехнічних властивостей, та визначити напрямок досліджень у роботі. 2. Дослідити мікроструктуру і хімічний склад покриття та електродів залежно від параметрів електроіскрового легування. 3. На основі експериментальних досліджень розробити практичні рекомендації щодо призначення оптимальних технологічних режимів електроіскрового легування, що забезпечують зносостійкість пар тертя. Методи дослідження: експериментальні дослідження мікроструктури методами оптичної й електронної мікроскопії, визначення мікротвердості та отримання її розподілу в модифікованих поверхнях. Об’єкт дослідження – процеси одержання на алюмінієвих поверхнях покриттів для підвищення зносостійкості. Предмет дослідження – закономірності формування структури та складу зносостійких покриттів, отриманих методом ЕІЛ. Практичне значення одержаних результатів. Результати дослідження можуть бути покладені в основу отримання зносостійких покриттів поверхонь з алюмінієвих сплавів, шляхом електроіскрового легування.

Qualifying paper for obtaining the qualification of master's degree in the specialty 132 – Materials Science. – Sumy State University, Sumy, 2024. Aluminium alloys are widely used in mechanical engineering because of their properties: low density, high specific strength, high corrosion resistance and manufacturability. Aluminium alloys can be easily stamped and machined. Aluminium is the most abundant metal in nature, so the raw materials for its production are virtually unlimited and its use will continue to expand. However, further expansion of its use is hampered by the low hardness and wear resistance of the surface of aluminium alloy parts. Overcoming these shortcomings involves increasing the number of surface layers on aluminium parts by applying coatings that meet high wear resistance requirements and do not require complex and expensive equipment, devices and consumables. Among the currently known methods for the production of thick coatings on aluminium alloys (argon arc deposition, micro-arc oxidation, ion implantation, etc.), electrospark alloying has undeniable advantages over the above-mentioned methods: simplicity of the technological process and hardware design, high adhesion, localised processing and environmental friendliness of the process.

The aim of the study is to establish the regularities of the formation of wear- resistant coatings on an aluminium substrate by the method of electrospark

alloying, which provide an increase in hardness and wear resistance.

The aim of the work is to establish the regularities of formation of wear- resistant coatings on an aluminium substrate by the method of electrospark

alloying, which provide an increase in hardness and wear resistance. In order to achieve this goal, it is necessary to solve the following tasks:

6 1. To analyse the known methods of surface hardening of aluminium alloys, which provide modification of their structure, improvement of mechanical and tribotechnical properties, and to determine the direction of research work. 2. To study the microstructure and chemical composition of the coating and electrodes as a function of the parameters of the electrospark alloying. 3. On the basis of experimental studies, to develop practical recommendations for the determination of optimal technological modes of electrospark alloying, ensuring the wear resistance of friction pairs. Research methods: experimental studies of microstructure by optical and electron microscopy, determination of microhardness and obtaining its distribution in modified surfaces. Subject of study: Processes for obtaining coatings on aluminium surfaces to increase wear resistance. Practical significance of results. The results of the study can be used as a basis for obtaining wear-resistant coatings on aluminium alloy surfaces by electrospark alloying.