строение (557054), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Таким образом, для обеспечения работоспособности деталей необходимо обеспечить служебные свойства поверхности материала. Для этого наносят специальные поверхностные покрытия, которые по составу, структуре и свойствам отличаются от основного материала. Покрытием называется слой или несколько слоев материала искусственно полученных на покрываемой поверхности. Для летательных аппаратов разработано большое количество различных специальных покрытий, имеющих самые разнообразные ' свойства (жаростойкость, износостойкость, коррозионную стойкость, термостойкость, заданные тепло-, электро- и оптические свойства и т.
д.), и методов их нанесения. В зависимости от количества нанесенных слоев покрытия бывают однослойньоаи и многослойнылеи. По фазовому составу этих слоев различают однофаэные и ггтерофпэныг 1леногофазныг) покрытия, По материалу покрытия делятся на металлические — состоящие из металла или сплава, например молибденовые, цинковые и др.; намиоэиционныг — представляющие собой металлическое покрытие с равномерно распределенными в нем неметаллическими вг частицами, например металлокерамические композиции; нгорганичгсние — состоящие из неорганических соединений металлов, например оксидов, нитридов, боридов, карбидов, силицидов, и других керамических, бескислородных и металлоподобных химических соединений.
В зависимости от основной 'выполняемой функции различают '" иэносостойниг, жаростойкие, корроэионностойние, антифринцион- ные, теплозаи(итные, технологические и другие виды покрытий. Все покрытия, предназначенные для защиты конструкционного материала от различных видов коррозии, обобщенно называют защитными. По характеру формирования покрытия разделяют на диффузионные, наслоенные (покровного типа) и смешанные (диффузионнопокровного типа). Состав покрытий, получаемых диффузионным насьицением материала, является продуктом взаимодействия компонентов насыщающей среды и основного материала. При этом изделие не изменяет своих размеров, так как диффузионное покрытие образуется за счет толщины основного материала. Все диффузионные слои, получаемые КТО, (цементованные, азотированные, алитированные и др.) относятся к этой группе покрытий.
Наслоенные покрытия образуются без участия основного материала в формировании фазового состава покрытия. Они наносятся и закрепляются на поверхности в виде самостоятельных слоев разной толщины. Примером могут служить напыленные, химически-, электрофоретически осажденные покрытия. Смешанные диффузионно-покровные покрытия получаются методами, сочетающими диффузионное взаимодействие с подложкой и наслоение наносимого материала, например, при формировании покрытий из металлических расплавов, из суспензий и паст — по шликернообжиговой технологии Разработано большое количество методов получения специальных покрытий, имеющих характерные отличительные особенности технологии. Однако нет единства в их классификации.
Наиболее простой и наглядной является классификация, в основу которой положены различия в агрегатном и физическом состоянии наносимого материала. По этому признаку все методы нанесения покрытий разделяют на три большие группы, объединяющие газофазные, жидкофазные и твердофазные методы, Внутри каждой группы существует много методов. К группе газофазных методов относятся методы, в которых наносимый материал поставляется на поверхность из газовой фазы.
Эго — вакуумная металлизация, электронно-лучевое распыление, газофазное осаждение, газофазный порошковый метод и др. Для группы жидкофазных методов характерно, что наносимый материал доставляется к поверхности из жидкой фазы: расплавов металлов, солей, из суспензий и паст, электрофоретическим и электролитическим способами, плазменным, газоплазменным и детонационным напылениями. К группе твердофазных методов относятся такие как плакирование, диффузионная сварка, контактное насыщение из твердой фазы и др., когда наносимый материал или его компоненты находятся в твердом агрегатном состоянии.
Из существующих методов наиболее широков авиационной промышленности в настоящее время применяются методы диффузионного насыщения; газотермического напыления (газоплазменное, плазменно-детонационное); осаждения из газовой фазы (физиче- скос и химическое); химического и электролитического осаждения из жидких сред; нанесения шликерных композиций с последующим обжигом; наплавки и электроискрового легирования. При этом большое внимание уделяется нанесению покрытий в нейтральных и защитных средах, что позволяет расширить перечень наносимых материалов и улучшить качество покрытий. Методы диффузионного насыщения с доставкой насыщающих элементов на поверхность из любого агрегатного состояния являются одними из самых распространенных для целенаправленного изменения свойств поверхности.
Положительными чертами диффузионных покрытий являются их плотность и равномерность по толщине, хорошая прочность сцепления (адгезия) с основным материалом, простота и невысокая стоимость технологического процесса. Диффузионным насыщением создают защитные и специальные покрытия преимущественно на стальных, титановых деталях, изделиях из никелевых, хромоникелевых сплавов, сплавов на основе тугоплавких металлов. Недостатки всех способов получения диффузионных покрытий состоят в ограничениях, связанных с но- ' менклатурой наносимых и защищаемых материалов, трудностями создания композиционных гетерофазных покрытий, а также с формированием слоев на деталях сложной конфигурации и крупных габаритов. Наслоенные покрытия не имеют выше указанных недостатков. В методах их нанесения отсутствует диффузионное насыщение в качестве необходимой технологической операции, и для покрытий характерна четкая граница раздела с основным металлом (подложкой) без переходного диффузионного слоя.
Большинство этих методов отличаются универсальностью, так как не имеют ограничений по номенклатуре наносимых и защищаемых материалов. Наиболее распространенными являются методы газоплазменного, плазменного, детонационного напылений, металлизации, вакуумного осаждения, конденсации и др. Недостатком является пониженная по сравнению с диффузионными покрытиями прочность сцепления.
Выбор материала для формирования покрытий зависит от многих факторов, в том числе от назначения покрытия, состава и свойств защищаемого материала, области его применения. Однако существует ряд общих требований, предъявляемых к разработке и выбору покрытий: способность обеспечить специальные поверхностные свойства; способность защищать основной материал от воздействия рабочей агрессивной среды; достаточная прочность сцепления с основой; нечувствительность к небольшим повреждениям и способность к самозалечиванию случайных технологических и эксплуатационных дефектов; химическая совместимость с основным материалом, т.
е. отсутствие вредного химического взаимодействия на границе покрытие — защищаемый металл (например, образование хрупких или легкоплавких фаз); близость коэффициентов термического расширения покрытия и основы, чтобы предотвратить растрескивание при термоциклировании и обеспечить достаточную термостойкость; достаточная механическая прочность и стойкость к воздействию внешней среды; минимальное взаимное влияние на изменение физико-химических свойств основного материала и покрытия, т. е. стабильность свойств при эксплуатации (для этого скорость взаимной диффузии должна быть мала по сравнению с требуемым сроком службы); применимость метода нанесения к конструкции; должны учитываться критерии технического и экономического характера, в частности по возможности более низкая стоимость материала, простота и воспроизводимость способа, возможность ремонта, обработки, качество и чистота поверхности, и т, д, Таким образом, покрытие в комплексе должно удовлетворять целому ряду требований, количественные характеристики которых определяются конкретными эксплуатационными условиями, под которые и разрабатывается (или выбирается) покрытие, Жаростойкое покрытия Многие детали летательных аппаратов работают в жестких условиях контакта с различными агрессивными окислительными средами вплоть до 2000...
3000 'С и подвержены разрушению от высокотемпературной газовой коррозии. Покрытия, не разрушающиеся в течение заданного срока службы в контакте с газообразными, жидкими и твердыми агрессивными средами при температурах от 100 до 2000 ..; 3000 'С, называют теплоустойчиеоиии. Они подразделяются на огнеупорные (особо тугоплавкие покрытия), жарослийкие (сопротивляющиеся воздействию агрессивных сред, нагретых не ниже 650 'С (начало красного каления) и теплостойпие (нагретые не выше 650 'С), Стойкость жаропрочных конструкционных материалов к высокотемпературной газовой коррозии (при температурах газа выше 800... 900 'С) обеспечивается специальными жаростойкими и огнеупорными покрытиями.
Защите подлежат многие детали из жаропрочных сплавов на основе железа, никеля, кобальта, хрома, ниобия, молибдена, вольфрама, титана, циркония, которые имеют необходимые для конкретного применения механические свойства при высоких температурах, но не обладают требуемой жаростойкостью поверхности в агрессивных окислительных средах. Работоспособность и долговечность покрытия в значительной степени зависят от защитного действия образующегося оксидного слоя, препятствующего диффузионному рассасыванию покрытия. Поскольку при высокотемпературном взаимодействии с кислородом преимущественно образуются оксиды легкоокисляющихся компонентов покрытия (т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
