Исследование формообразования поверхностных слоев при регулируемых параметрах защитной среды, позиционирования электродов и массопереноса металлов (Ti, Ta) плазмой искрового разряда.

Согласно известным исследованиям, поверхность изделий медицинского назначения, контактирующих с костной тканью, должна помимо состава (материал должен быть биосовместимым) характеризоваться наличием структурных элементов (пор) определенного размера. Аналогичные требования предъявляются к изделиям машиностроительного назначения, работающими в условиях контактного трения. В этом случае, рекомендуется формировать на поверхности определенный рельеф, характеризуемый наличием структурных элементов (выступы и поры), размеры которых необходимо подбирать для каждой пары трения. Подобные структуры можно формировать электроискровым легирование. Предлагаемый проект предусматривает исследование процессов адресного массопереноса материала плазмой искрового разряда и формообразования покрытий с заданными размерами структурных элементов. В настоящее время достаточно полно изучены механизмы формо- и структурообразования покрытий при электроискровом легировании. При этом недостаточно данных, описывающих влияние типа и давления защитной среды, а также скорости перемещения электрода относительно поверхности подложки. Указанные параметры влияют на термодинамику процессов массопереноса и кристаллизации переносимого материала. Проект направлен на решение комплексной задачи, а именно исследование формообразования поверхностных слоев при регулируемых параметрах защитной среды, позиционирования электродов и массопереноса металлов (Ti, Ta) плазмой искрового разряда. Решение данной задачи достигается решением частных исследовательских задач: определение состава, структуры и механических свойств формируемых слоев; установление регрессионных моделей описывающих влияние условий массопереноса (удельное время обработки, плотность тока, давление защитной среды) на свойства формируемых слоев; определение и описание процессов формообразования слоев при электроискровом легировании с заданными параметрами перемещения электрода и защитной среды. Предлагаемая совокупность исследовательских работ позволит получить комплексные данные, которые можно использовать как базис при разработке и исследовании процессов массопереноса проводящих материалов плазмой искрового разряда, а также можно масштабировать и применить для разработки аддитивного процесса. По результатам выполнения работ за 1 год проекта, планируется достижение следующих результатов: 1. Конструктивные решения системы ««источник постоянного тока - бокс - система позиционирования - электромеханическая колебательная система – электрод инструмент – электрод деталь» позволяющей формировать на плоских поверхностях титана и нержавеющей стали слои с заданными параметрами структуры и состава. 2. Регрессионные зависимости, описывающие влияния условий электроискрового легирования (плотность тока, удельное время обработки, скорость перемещения электрода инструмента, давление защитной среды) на параметры формируемых слоев: состав, параметры структуры (размер структурных элементов), микротвердость, износостойкость. 3. Описание динамики и механизмов, происходящих при равномерном массопереносе титана и тантала на плоские поверхности подложек из титана и нержавеющей хромоникелевой стали. Коллектив имеет задел по исследованию танталсодержащих слоев, сформированных на титане электроискровым легированием. Апробирована методика получения на титане слоев с использованием автоматизированной системы позиционирования электрода относительно изделия, без использования защитной среды. Предлагаемые в проекте процессы ранее не исследовались членами научного коллектива. При этом у коллектива имеется существенный опыт по разработке планов экспериментальных работ, побору или разработке методов исследования, проведению исследований состава, структуры, твердости и износостойкости покрытий, установлению регрессионных моделей позволяющих установить, описать механизмы и процессы формообразования металлических и металлооксидных покрытий.