Разработка электротехнологического процесса химико-термической обработки титановых изделий в твердом карбюризаторе с использованием нагрева токами высокой частоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Войко Алексей Владимирович

• Войко Алексей Владимирович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Войко Алексей Владимирович

1.5 Вывод по главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ «КОНТЕЙНЕР - РАБОЧАЯ СРЕДА - ИЗДЕЛИЕ» ПРИ ОБРАБОТКЕ ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

2.1 Постановка задачи моделирования обработки ТВЧ системы «контейнер

- рабочая среда - изделие»

2.2 Решение задачи электродинамики для системы «контейнер - рабочая среда - изделие»

2.3 Решение задачи теплопередачи для системы «контейнер - рабочая среда

- изделие»

2.4 Вывод по главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА

ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

ТИТАНА В КОНТЕЙНЕРЕ С ТВЕРДЫМ КАРБЮРИЗАТОРОМ

3.1. Разработка методики экспериментальных исследований

3.2 Определение влияния параметров индукционной обработки на скорость нагрева внешней поверхности контейнера

3.3 Элементный состав, структура и механические свойства поверхности образцов после химико-термической обработки ТВЧ

3.4 Вывод по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ТИТАНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ С КАРБОНИТРИДНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ

4.1 Исследование функциональных свойств титановых изделий

4.2 Моделирование процесса химико-термической обработки внутрикостных титановых конструкций винтового типа

4.3 Электротехнологический процесс химико-термической обработки токами высокой частоты изделий медицинского назначения

4.4. Вывод по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка электротехнологического процесса химико-термической обработки титановых изделий в твердом карбюризаторе с использованием нагрева токами высокой частоты»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Сочетание высоких значений удельной прочности, коррозионной стойкости и ряда других характеристик делают титан и его сплавы востребованными в самых широких областях применения - от авиа-, ракето- и судостроения до биотехнических систем и изделий регенеративной медицины. Однако технический титан и его конструкционные сплавы имеют недостатки, ограничивающие область его применения в триботехнических системах из-за невысокой износостойкости. В ряде случаев использование титана в парах трения является перспективным, например для элементов запорно-регулирующей арматуры, приводных валов и крепежных элементов, изделий химической промышленности, двигателестроения, хирургических инструментов, имплантируемых конструкций и эндопротезов крупных суставов.

Устранить имеющиеся недостатки возможно с помощью модификации рабочих поверхностей титановых изделий, например упрочняющей термической обработки, а также за счет формирования защитных покрытий методами газотермического напыления и прочими электрофизическими воздействиями. Одним из эффективных способов модификации поверхности и приповерхностного слоя титановых сплавов является химико-термическая обработка (ХТО), благодаря формированию как самого покрытия, так и модифицированного приповерхностного слоя за счет диффузионных процессов. Такими методами рабочие поверхности металлоизделий насыщают кислородом, азотом, углеродом и другими элементами с последующим образованием вторичных структур и химических соединений.

Степень разработанности темы исследования. Проблема повышения физико-механических характеристик металлических изделий с помощью ХТО изучалась отечественными учеными (Лахтин Ю.М., Цих С.Г., Прокошкин Д.А., Во-рошнин Л.Г., Ляхович Л.С., Шубин Р.П., Дубинин Г.Н., Переверзов В.М., Минке-вич А.Н., Арзамасов Б.Н. и другие). Создание энергоэффективных индукционных технологий связано с именами основателей отечественных научных школ, таких как Вологдин В.П., Лозинский М.Г., Бабат Г.И., Рыскин С.Е., Слухоцкий А.Е.,

Алиферов А.И., Кувалдин А.Б., Лепешкин А.Р., Федин М.А., Зимин Л.С., Рапопорт Э.Я., Данилушкин А.И., Дзлиев С.В., Базаров А.А. и другие). Зарубежные исследователи (Браун Дж.Х., Лэсли Х., Лэнгтон Л.Л., Лавлесс Д.Л., Кук Р.Л.) также внесли значительный вклад в развитие теории высокочастотного нагрева и упрочняющей обработки металлоизделий. Применительно к титану электротехнологические методы обработки использованы Демидовичем В.Б., Сарапуловым Ф.Н., а получением твердых и сверхтвердых оксидных покрытий с наноразмерной структурой на малогабаритных титановых изделиях за счет индукционно-термической обработки и комбинированных воздействий занимаются специалисты научной школы под руководством Фомина А.А.

Несмотря на большой объем исследований в области ХТО титановых сплавов, нерешенной остается задача получения защитных (твердых, износостойких) и биосовместимых углеродсодержащих покрытий, в частности карбидных и карбо-нитридных. Поэтому актуальность работы заключается в повышении физико-механических и трибологических характеристик поверхности титановых изделий путем решения комплекса задач по формированию функциональных покрытий ХТО с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ).

Цель работы заключается в разработке электротехнологического процесса химико-термической обработки титана за счет применения нагрева токами высокой частоты в твердом карбюризаторе, способствующего росту защитного карбо-нитридного покрытия, что необходимо для имплантируемых конструкций восстановительной медицины.

Поставленная цель достигается при решении следующих задач:

1. Провести анализ методов получения функциональных слоев на металлоизделиях и определить условия получения защитных карбидных и карбонитрид-ных покрытий на титане, структура которых обеспечивает высокий потенциал применения для изделий восстановительной медицины.

2. Разработать математическую модель, основанную на решении задач электродинамики и нестационарной теплопередачи методом конечных элементов, процесса нагрева токами высокой частоты многокомпонентной системы «контей-

нер - рабочая среда - изделие», учитывающей формирование функционального покрытия и электротехнологических факторов.

3. Установить влияние электротехнологических параметров химико-термической обработки титана путем нагрева токами высокой частоты на изменение элементно-фазового состава, микроструктуры, морфологии поверхности и физико-механических свойств полученных покрытий.

4. Предложить технологические рекомендации процесса химико-термической обработки титановых изделий путем нагрева токами высокой частоты в углеродсодержащей среде, основанные на результатах исследования комплекса «состав - структура - свойства», а также характеристик биологической совместимости.

Объектом исследования является электротехнологический процесс химико-термической обработки титановых изделий путем нагрева токами высокой частоты для получения функциональных карбонитридных покрытий.

Предметом исследования являются технологические режимы химико-термической обработки токами высокой частоты титановых изделий и закономерности изменения элементно-фазового состава, параметров микроструктуры, морфологии поверхности, физико-механических, трибологических и функциональных характеристик карбонитридных покрытий от тока индуктора, температуры и длительности высокотемпературной выдержки.

Методы исследования. В работе изучены тепло- и массообменные процессы в системе «контейнер - рабочая среда - изделие» при химико-термической обработке токами высокой частоты (ХТО-ТВЧ), в частности твердофазной цементации в среде порошкового графита. Задачи электродинамики и нестационарной теплопроводности в рассматриваемой многокомпонентной системе решались с применением метода конечных элементов, реализованного в программе Elcut. Контроль температуры поверхности контейнера производился бесконтактным методом с использованием инфракрасного тепловизора Fluke Ti400. Ток индуктора и потребляемая электрическая мощность контролировались с помощью штатного амперметра установки ВЧ-15 и токовых клещей.

Влияние технологических параметров ХТО-ТВЧ на физико-механические свойства титановых образцов с покрытиями оценивалось методами инструментального нано- и микроиндентирования. Определяемым параметрами при микро-индентировании являлась микротвердость для функционально-градиентной системы «Т^С^)-покрытие - модифицированный слой». По данным наноинденти-рования определялись твердость, модуль упругости, а также рассчитывались индекс пластичности и сопротивление хрупкому разрушению самого Т^С^)-покрытия. Оценка износостойкости покрытий проводилась по методу шарового истирания, также определялся класс износостойкости. Средний размер нанораз-мерных зерен и пор, толщина и элементный состав покрытий изучали методами растровой электронной микроскопии в сочетании с энергодисперсионным рентге-нофлуоресцентным анализом. Фазовый состав карбонитридных покрытий определяли методом рентгенофазового анализа. Для подтверждения функциональных характеристик (биосовместимости) применялся электронно-микроскопический анализ фрагментов костных структур на поверхности титановых имплантируемых конструкций. Экспериментальные результаты исследований обрабатывались статистически, выбор типа регрессионных моделей, расчет весовых коэффициентов и оценка их значимости выполнялись в программе Ва1аШ у.9.

Научная новизна заключается в том, что впервые обосновано применение электротехнологического процесса химико-термической обработки титановых изделий за счет нагрева токами высокой частоты в твердом карбюризаторе для создания карбонитридных покрытий с повышенными физико-механическими, три-бологическими и функциональными характеристиками. Наиболее значимыми являются следующие результаты:

1. Уточнена математическая модель высокотемпературного процесса химико-термической обработки токами высокой частоты многокомпонентной системы «контейнер - рабочая среда - изделие», учитывающая тепловые потери при появлении углеродсодержащей структуры, что позволяет достоверно выбрать величину тока индуктора и продолжительность выдержки для достижения необходимой температуры модификации поверхности технического титана.

2. На основе экспериментальных данных получены регрессионные зависимости влияния электротехнологических параметров химико-термической обработки титановых изделий токами высокой частоты в углеродсодержащей среде, в частности тока индуктора и длительности выдержки, на изменение элементного состава, толщины, твердости и износостойкости рабочих поверхностей изделий, на основании которых установлены режимы, обеспечивающие формирование защитных карбонитридных покрытий.

3. Экспериментально обоснованы диапазоны химико-термической обработки титановых изделий токами высокой частоты в углеродсодержащей среде и предложен способ упрочнения малоразмерных изделий из технического титана с биосовместимыми покрытиями (патент РФ № 2690067).

Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты обеспечивают развитие направления применения нагрева ТВЧ элементов многокомпонентной системы «контейнер - рабочая среда - изделие» в части химико-термической обработки титановых изделий в твердом карбюризаторе, а также расширяют представления о закономерностях формирования защитных (твердых, износостойких) и функциональных покрытий карбонитридного состава.

Установленные режимы химико-термической обработки ТВЧ титановых изделий в металлическом контейнере позволяют получать карбонитридные покрытия с микротвердостью до 21,6 ГПа, индексом пластичности от 0,09 до 0,16, сопротивлением хрупкому разрушению от 0,16 до 1,28, износостойкостью от 7,43^106 до 1,56^107 (соответствует 5-6 классу износостойкости), а также высокой функциональной совместимостью с биотканями (биосовместимостью). Определены диапазоны изменения электротехнологических параметров, а именно тока индуктора от 2,6 до 4,1 кА и удельной мощности от 21 до 41 кВт/кг, которые обеспечивают формирование функциональных карбонитридных покрытий с уникальным сочетанием наноразмерной пористо-кристаллической структуры, толщины, микротвердости покрытий и биосовместимости. Разработанный процесс ХТО с применением ТВЧ отличается простотой, доступностью материалов и эффективностью оборудования. Использование данного метода при производстве

титановых изделий из технического титана для восстановительной медицины позволит значительно сократить срок приживления, увеличить эффективную площадь адгезионного взаимодействия наноразмерной структуры с окружающими биотканями. На основе данных диссертационного исследования предложен способ (патент РФ № 2690067) химико-термического упрочнения малогабаритных изделий из технического титана в металлическом контейнере при температурах 1000-1400° С и продолжительности высокотемпературной выдержки до 480 с. Результаты исследования биосовместимости имеют практическое применение при установке титановых имплантируемых конструкций, что позволяет сократить длительность медленно-изменяющихся процессов, в частности этап приживления изделий восстановительной медицины (Акт внедрения ООО «Байга», г. Саратов). Результаты диссертационного исследования используются при проведении лабораторных и практических работ для студентов направления 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов» СГТУ имени Гагарина Ю.А.

Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследования, разработке положений и результатов, выносимых на защиту, разработке математических моделей процесса химико-термической обработки ТВЧ, выявлению регрессионных зависимостей изменения элементного и фазово-структурного состава, а также комплекса механических свойств от электротехнологических параметров. В совместных научных трудах автору принадлежит ведущая роль в проведении теоретических и экспериментальных исследований, а также интерпретации полученных результатов. В патенте РФ № 2690067 роль автора заключается в разработке электротехнологического процесса ХТО, включая обоснование диапазонов температуры и длительности обработки для необходимых изменений приповерхностного слоя титановых изделий. У автора нет конфликта интереса с соавторами по поводу авторских прав.

Достоверность результатов. Достоверность результатов подтверждается корректным выполнением расчетных процедур, согласованностью теоретических и экспериментальных данных, практическим использованием результатов, использованием современного технологического и измерительного оборудования,

применением общеизвестных методов исследования, отсутствием противоречий полученных результатов исследований с данными других исследователей, а также опубликованием научных результатов в рецензируемых изданиях.

Положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Предложенная математическая модель высокотемпературного процесса химико-термической обработки ТВЧ титановых изделий, учитывающая появление углеродсодержащей структуры для корректного решения тепловой задачи, позволяет обосновать выбор тока индуктора и продолжительности выдержки для достижения температурного диапазона 1100-1400° С при обработке металлического контейнера с загрузкой.

2. Применение химико-термической обработки титановых образцов в твердом карбюризаторе при токе индуктора в диапазоне 2,6-4,1 кА, температуре 1100-1400° С и выдержке 240-480 с, обеспечивает формирование карбонитрид-ных покрытий с повышенными характеристиками микро- и нанотвердости, а также износостойкости рабочих поверхностей по сравнению необработанным техническим титаном.

3. Для получения биосовместимых карбонитридных покрытий с микротвердостью 21,6±2,5 ГПа, нанотвердостью 42,6±10,1 ГПа, индексом пластичности не менее 0,10, сопротивлением хрупкому разрушению не менее 0,41 и 5-м классом износостойкости необходимо осуществлять химико-термическую обработку титановых изделий токами высокой частоты в металлическом контейнере с углеро-досодержащей средой при токе индуктора 3,6 кА, удельной мощности 31,6 кВт/кг, температуре 1300±25° С и выдержке 480 с.

Апробация работы. Полученные результаты исследования диссертационной работы представлены на научно-технических конференциях: 5, 6, 7 и 8 -я Международная школа-конференция по оптоэлектронике, фотонике, инженерии и наноструктур «Saint Petersburg OPEN» (Россия, Санкт-Петербург, 2018, 2019, 2020, 2021), Международный симпозиум по оптике и биофотонике «Saratov Fall Meeting» (Россия, Саратов, 2018, 2020), II Всероссийская молодежная конференция «Перспективные материалы и высокоэффективные про-

цессы обработки» (Россия, Саратов, 2023), 7-я Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении» (Россия, Курск, 2022), 7-я Всероссийская национальная научно-практическая конференция «Проблемы развития современного общества» (Россия, Курск, 2022), II Международная молодежная конференция «Современные материалы и технологии» (Россия, Саратов, 2021), Международная молодежная конференция, приуроченная к 90-летию СГТУ имени Гагарина Ю.А. «Современные материалы и технологии» (Россия, Саратов, 2020).

Соответствие темы диссертации требованиям паспорта специальностей научных работников. Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 2.4.4. Электротехнология и электрофизика, а именно пункту 2 в части изучения механизмов взаимодействия материалов с электромагнитным полем для реализации процесса; пункту 4 - при разработке компьютерных моделей для расчета рациональных электротехнологических процессов; пункту 5 - при разработке новых электротехнологических процессов для обработки металлов с заданными физическими, химическими и механическими свойствами для нужд медицинской техники.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, из них 2 статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, 8 публикаций, индексируемых в международных реферативных базах Web of Science и Scopus, получены 2 охранных документа на способ химико-термического упрочнения малоразмерных изделий из технического титана, а также на полезную модель телескопического телозаменяющего имплантата позвоночника, изготовленного из титана с углеродсодержащей поверхностью.

В работе отражены результаты, полученные в ходе выполнения научно -исследовательских работ по программе «У.М.Н.И.К. - НТИ» (Договор 16678ГУ/2021 от 03.06.2021 г.) и в качестве исполнителя по грантам Российского научного фонда (проекты № 18-79-10040, № 18-79-10040-П и № 25-29-00010).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 124 страницах текста, содержит 35 рисунков, 12 таблиц, 24 формулы и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 178 наименований, и 2 приложений.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ СЛОЕВ И ПОКРЫТИЙ

1.1 Анализ условий работы контактных поверхностей металлоизделий

В процессе работы изделий широкого спектра применения, включая машиностроение и восстановительную медицину, подвергаются различного рода воздействиям, приводящим к сокращению срока их эксплуатации вследствие разрушения поверхностного (защитного) слоя. Указанное выше приводит к потере эксплуатационных свойств изделия. Наиболее значимыми сторонними воздействиями являются: механические, химические, температурные, радиационные и другие. Для эффективного противодействия указанным факторам используются особые материалы для изготовления металлоизделий, способных противостоять неблагоприятным процессам эксплуатационной среды.

Металлические изделия, работающие в условиях трения (пары трения), зачастую испытывают значительные механические нагрузки, которые приводят к износу контактных участков и рабочих поверхностей [54, 70, 85, 109]. Характер этого процесса сложный и зависит от множества факторов, которые сочетаются в конкретных условиях работы. Износ, происходящий в процессе фрикционного взаимодействия твердых тел, условно можно разделить на два типа: допустимый и недопустимый [63]. К первому виду относятся виды износа, связанные с образованием тонких пленок, которые являются результатом взаимодействия материала трущихся тел с компонентами газовых и жидких сред, и характеризуется незначительным изменением геометрических размеров, при котором изделие сохраняет свою работоспособность. При последнем виде износа изделия, последующая эксплуатация может привести к поломке детали. К недопустимому износу относятся следующие виды: усталостный, фреттинговый, изнашивание при заедании, абразивный. Известно, что в зависимости от обстоятельств механического влияния, среды и материала поверхности контактирующей площадки возникают разнооб-

разные механические, механохимические и теплофизические явления [19, 30, 53, 63, 82, 89, 123].

Износ взаимодействующих тел в условиях нормального трения отличается наличием зон с различным напряженно-деформированным состоянием и различной структурой. По Б. И. Костецкому, можно выделить две характерные зоны: первая - зона упругопластической деформации, вторая - подповерхностной, преимущественно упругой деформации [50]. Процесс разрушения при этом локализуется в первой зоне. Рассматривая пары трения, И. В. Крагельский и Н. Г. По-люшкин выделяют три явления, происходящих в зоне контакта. Они следуют не поэтапно, а одновременно, причем влияют друг на друга: взаимодействие поверхностей трения, а также изменение и разрушение поверхностного слоя [53, 85].

На взаимодействие твердых тел при трении оказывают факторы химической (воздействие среды) и физической природы (ориентация структуры, давление в зоне контакта и т. д.). Взаимодействие приведенных факторов дает возможность образования вторичных структур (толщиной несколько ангстрем), способствующих приданию поверхности характеристик повышенной износостойкости, возможности приработки, сниженного коэффициента трения и улучшенных противо-задирных свойств.

Взаимодействие контактных поверхностей происходит на механическом и молекулярном уровнях. Первый случай подразумевает взаимное внедрение и зацепление микронеровностей поверхности. Молекулярное взаимодействие протекает за счет таких явлений как адгезия и схватывание. В отличие от адгезии схватывание характерно только для металлических поверхностей, обладает высокой прочностью молекулярных связей. Может происходить при прорыве масляной пленки на трущихся деталях [51]. Для повышения безопасности и надежности функционирования пар трения применяют смазочные материалы (СМ), чаще всего на основе нефтепродуктов [84].

Недостаточно изученной проблемой является также фреттинг-коррозия, возникающая при плотном контакте и относительно малых колебаниях поверхностей. Данное явление возникает в местах сопряжения хвостовика лопатки с пазом

диска компрессоров, посадки с запрессовкой колец подшипников качения; поршневых пальцах, втулках горячей посадки; сопряженных поверхностях вала со ступицами лопаток турбин, компрессоров; колесных бандажах; болтовых, клиновых и штифтовых соединениях [85, 121]. С одной стороны, он включает физико-химические процессы, вследствие чего в зоне контакта образуются окислы металлов, с другой - механические процессы разрушения и абразивного износа вследствие продуктов окисления [31, 80].

Наиболее общим видом повреждений при трении является усталость [85]. Для данного типа дефекта характерны высокие значения упругопластических нагрузок, изменяющихся по времени и цикличности. Они воспринимаются локально, протекают на фоне тепловых, химических, адгезионных и других контактных взаимодействий. Микропластические деформации (сжатия и упрочнения) поверхностных слоев ведут к образованию трещин в местах трения тел и, как следствие, к выкрашиванию. Подобный износ характерен для изделий с точечным или линейным трением поверхностей, при котором на изделие действуют большие удельные нагрузки [29, 40, 56]. К типичным изделиям относятся зубчатые передачи, опоры качения, пара трения колесо-рельс и т. д. [10, 37].

В случаях, когда на контактную пару оказывается высокая нагрузка, температура, скорость перемещения, а смазывающего вещества недостаточно, то возникает схватывание поверхностей [71, 122, 128]. При схватывании происходит глубинное вырывание материала вследствие механического и молекулярного взаимодействия, например в паре трения резца и обрабатываемого материала. Эти связи увеличивают силы трения, так как требуются дополнительные усилия для их разрушения, что, в свою очередь, также влияет на плавность работы механизмов [71]. Наиболее низким показателем адгезионного схватывания обладают антифрикционные материалы [36, 112].

Когда в пару трения попадают абразивные частицы, то возникает абразивный износ [1, 2, 58, 101, 111, 126]. Давление, количество и повышенная скорость движения частиц ускоряют изнашивание. Данный вид износа наблюдается при работе нефтепромыслового и бурового оборудования, горнорудного, угледобы-

вающего, рудоизмельчительного, сельскохозяйственного, строительного и металлообрабатывающего оборудования [65]. Для абразивного износа характерна достаточно высокая твердость частиц, относительно контактирующей поверхности объекта, приводящая к микрорезанию (царапанию) поверхности. У данного вида изнашивания есть частные случаи: абразивное изнашивание при ударе, гидро- и газоабразивное изнашивание [9, 49, 96].

Одним из вариантов контактного взаимодействия металла с более твердыми частицами может являться процесс внедрения медицинского имплантата в костную ткань. В данном случае одним из основных факторов, влияющих на повышение срока службы данных изделий, будет являться выбор особых функциональных материалов, которые должны обладать комплексом биологических, механических, физико-механических и технологических свойств. Помимо широко распространенных металлических материалов, для этих целей используют полимерные и керамические материалы.

Функционирование костных имплантатов осуществляется в окружающей биосреде, где одна его часть (внекостная) испытывает воздействие внешней среды, а другая - внутрикостная находится под влиянием окружающих тканей. Наибольшую эффективность имеют металлические имплантаты, однако учитывая, что они работают в условиях электрохимической коррозии, то материалы для их изготовления должны быть коррозионностойкие. За счет образования на их поверхности оксидных пленок возникают защитные свойства. Вследствие разного характера взаимодействия биосовместимые материалы подразделяются на 3 типа: биотолерантные, биоинертные и биоактивные.

К первым относят материалы, у которых происходит высвобождение ионов в окружающие ткани. Таковыми являются нержавеющие стали и сплавы на кобальтовой основе. Ко второй группе - те материалы, которые имеют высокую адсорбцию клеток, в результате чего поверхность имплантата изолируется от иммунной системы организма и не вызывает реакцию на инородное тело. Материалами этой категории являются титан, цирконий, ниобий, тантал и их оксиды, алюмооксидная керамика, стеклокерамика и некоторые полимеры. Третий тип

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Войко Алексей Владимирович, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Асланов, Д. Н. Усовершенствование запорных клапанов / Д. Н. Асланов, Ф. И. Ибрагимова // Научные достижения и открытия 2018 : сб. статей V Между-нар. науч.-исслед. Конкурса. Пенза. 15 апреля 2018 г. - Пенза: Наука и просвещение, 2018. - С. 30-34.

2. Бучковский, Е. В. Анализ факторов износа бурового породоразрушающе-го инструмента / Е. В. Бучковский, Т. Ю. Будюкова // Горный информационно -аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2012. - № S1-1. -С. 81-88.

3. Белкин, П. Н. Электрохимические особенности электролитно-плазменной химико-термической обработки стальных и титановых сплавов / П. Н. Белкин, С. А. Кусманов // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2016. - Т. 52. -№ 6. - С. 654-672.

4. Бердоносов, С. С. Титан // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / С. С. Бер-доносов / гл. ред. А. М. Прохоров. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. - т. 4. - 704 с.

5. Вирт, А. Э. Влияние режимов обработки при ППД на шероховатость обрабатываемой поверхности / А. Э. Вирт // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2014. - № 11. - Ч. 4. - С. 547-549.

6. Влияние комплексного борирования на характеристики упрочненных зубчатых колес при проведении стендовых испытаний / М. Н. Пищов [и др.] // Литье и металлургия. - 2015. - № 3(80). - С. 107-112.

7. Влияние микродугового оксидирования на усталостную прочность титана / Е. А. Ерубаев, Ю. Р. Колобов, И. Н. Кузьменко [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 11-7. - С. 1318-1322.

8. Влияние силы тока индуктора на температуру нагрева титановых изделий дисковой и цилиндрической формы / А. А. Фомин [и др.] // Вопросы электротехнологии. - 2017. - № 1(14). - С. 53-58.

9. Влияние состава минеральных и органоминеральных смесей на триботех-нические характеристики пар трения / Л. Б. Леонтьев, Н. П. Шапкин, А. Л. Леонтьев [и др.] // Неорганические материалы. - 2013. - Т. 49. - № 9. - С. 961.

10. Влияние структуры и механических характеристик колесных сталей на изнашивание и режимы восстановления профиля колесных пар : монография /

B. С. Кушнер [и др.] ; Под редакцией И. А. Иванова, В.С. Кушнера. - Омск : Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет», 2015. - 224 с.

11. Влияние фазового состава и структуры на взаимодействие титановых сплавов с азотом при низкотемпературном ионном азотировании / А. А. Ильин [и др.] // Металлы. - 2006. - № 5. - С. 40-46.

12. Влияние условий деформации прокаткой на формирование ультрамелкозернистой структуры в двухфазном титановом сплаве, подвергнутом интенсивной пластической деформации / С. Л. Демаков [и др.] // Физика металлов и металловедение. - 2008. - Т. 105. - № 6. - С. 638-646.

13. Влияние процесса окисления и модификации поверхности при обработке токами высокой частоты на кинетику нагрева титана / А. А. Фомин [и др.] // Вопросы электротехнологии. - 2017. - № 1(14). - С. 73-82.

14. Войко, А. В. Исследование влияния геометрических параметров и тока индуктора на процесс цементации титана в контейнере с углеродосодержащей средой / А. В. Войко, А. А. Фомин // Вопросы электротехнологии. - 2021. - № 1. -

C. 71-78.

15. Войко, А. В. Разработка технологии синтеза износо- и теплостойких карбонитридных покрытий на функциональных элементах структуро- и дефектоскопических приборов / А. В. Войко, А. А. Фомин // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ. - 2017. - Т. 12, № 3-2. - С. 72-75.

16. Войко, А. В. Упрочнение тантала методом поверхностной химико-термической обработки / А. В. Войко, А. Ю. Иванова, В. В. Петров // Современные материалы и технологии : сб. матер. Междунар. молодеж. конф., приурочен-

ной к 90-летию СГТУ имени Гагарина Ю.А., Саратов, 27-28 мая 2020 года. - Саратов: Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., 2020. - С. 58-61.

17. Войко, А. В. Электротехнологический процесс химико-термической обработки токами высокой частоты малоразмерных титановых изделий и изменение физико-механических и трибологических характеристик их рабочих поверхностей / А. В. Войко, А. А. Фомин // Вопросы электротехнологии. - 2025. -№ 2. - С. 5-12.

18. Высокочастотная сварка и индукционная поверхностная закалка: состояние, проблемы и перспективы / В. Н. Иванов [и др.] // Тяжелое машиностроение. - 2013. - № 6-7. - С. 32-38.

19. Гребенец, М. В. Повышение точности определения продуктов износа в масле двигателя внутреннего сгорания путем совершенствования методики отбора пробы : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.20.03 / Гребенец Максим Витальевич ; - Новосибирск, 2008. - 16 с.

20. Гречкин, Д. Н. Разработка мобильной технологии повышения качества поверхностного слоя деталей для повышения их износостойкости : автореф. дисс. ... канд. тех. наук : 05.02.08 : / Гречкин Данил Николаевич. - Воронеж, 2007. -16 с.

21. Гоман, А. М. Контактная выносливость зубьев зубчатых передач, подвергнутых ионно-лучевому азотированию / А. М. Гоман, В. А. Кукареко // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2014. - № 1. - С. 85-91.

22. Горбунов, А. С. Определение параметров одновитковых индукторов для индукционной закалки крановых колес / А. С. Горбунов // Научно-практические исследования. - 2020. - № 1-3(24). - С. 63-66.

23. Горбунов, А. С. Расчет индукторов и экспериментальное исследование индукционных установок с согласующими трансформаторами / А. С. Горбунов, Л. Э. Рогинская, И. Н. Таназлы // Вестник Чувашского университета. - 2015. - № 3. -С. 26-39.

24. ГОСТ 17022-81. Типы, марки и общие технические требования : дата введения 01-01-1982. - М.: ИПК Изд.-во стандартов, 1982. - 5 с.

25. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников: дата введения 1977-01-01. - М.: ИПК Изд.-во стандартов, 1993. -33 с.

26. Грдина, Ю. В. Насыщение титана углеродом при применении пасты и индукционного нагрева токами высокой частоты / Ю. В. Грдина, Л. Т. Гордеева, Л. Г. Тимонина // Изв. вузов. - Черная металлургия. - 1963. - № 4. - С. 129-134.

27. Гурченко, П. С. Применение углеродистой стали У8А и объёмно-поверхностной закалки при индукционном нагреве для изготовления колец подшипников / П. С. Гурченко, Г. А. Ткаченко, А. А. Солонович // Вестник Барано-вичского государственного университета. Серия: Физико-математические науки. Технические науки. - 2013. - № 1. - С. 66-78.

28. Гурченко, П. С. Перспективы применения углеродистых сталей для подшипников и шестерен с упрочнением управляемой объемно-поверхностной закалкой с индукционного нагрева / П. С. Гурченко, А. А. Солонович // Литье и металлургия. - 2015. - № 1 (78). - С. 91-97.

29. Гурьянов, Г. Н. Факторы усталостного износа рабочего канала волочильного инструмента / Г. Н. Гурьянов // Механическое оборудование металлургических заводов. - 2013. - № 2 (2). - С. 44-55.

30. Джанахмедов, А. Х. Определение износа седла клапанных узлов штанговых скважинных насосов (ШСН) при движении плунжера вверх / А. Х. Джа-нахмедов, М. Мохсен // Нефтепромысловое дело. - 2009. - № 11. - С. 47-50.

31. Докшанин, С. Г. Использование смазочных материалов с ультрадисперсным алмазографитом для снижения фреттинг-усталостного износа / С. Г. Докшанин // Современные материалы, техника и технология : матер. 4 -й Междунар. науч.-практ. конф. Курск. 25-26 декабря, 2014 года / отв. ред.: Горохов А. А. - Курск: ЗАО «Университетская книга», 2014. - С. 167-171.

32. Евдокимов, В. Д. Технология упрочнения машиностроительных материалов: учеб. пособие-справ. / В. Д. Евдокимов, Л. П. Клименко, А. Н. Евдокимова ;

под редакцией д.т.н., проф. В. Д. Евдокимова. - Одесса-Николаев: Черноморский национальный университет имени Петра Могилы, 2005. - 352 с.

33. Железков, О. С. Перспективы применения операции выглаживания с наложением ультразвуковых колебаний для повышения износостойкости и надежности деталей машин / О. С. Железков, П. А. Дьяков, М. В. Захаров // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. - 2011. - Т. 2. -№ 69. - С. 180-182.

34. Зависимость износа элементов эндопротезов тазобедренного сустава от совместимости трущихся поверхностей / И. И. Емаев [и др.] // XII Всерос. съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики : сб. трудов: в 4 т. - Уфа, 19-24 августа 2019 года. - Уфа: Башкирский государственный университет, 2019. - Т. 4. - С. 456-458.

35. Зиновьев, В. Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах : справ. изд. / В. Е. Зиновьев. - М. : Металлургия, 1989. - 384 с.

36. Изучение поверхностной графитизации конструкционных сталей при двухступенчатой нитроцементации / В. Н. Гадалов, С. В. Сафонов, О. В. Лето-ва [и др.] // Поколение будущего: Взгляд молодых ученых - 2015 : Сб. науч. статей 4-й Междунар. молодежной науч. конф.: в 4 т. - Курск. 19-20 ноября 2015 г. / отв. ред.: Горохов А.А. - Курск: ЗАО «Университетская книга», 2015. - Т. 4. - С. 89-94.

37. Иргашев, А. И. Оценка износа деталей агрегатов машин по содержанию продуктов износа в масле / А. И. Иргашев, Б. А. Иргашев // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2016. - № 10. - С. 23-30.

38. Исаев, А. Н. Технология получения многослойных соединений тел вращения методами ППД с внутренними макро - микро покрытиями / А. Н. Исаев, С. В. Лесняк, О. В. Лесняк // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 9-й Междунар. науч.-практ.. конф. в рамках 19-й междунар. агропромышленной выставки "Интерагромаш-2016". Ростов-на-Дону. 02-04 марта, 2016 года. - Ростов-на-Дону: Донской государственный технический университет, 2016. - С. 252-255.

39. Исследование влияния термодиффузионного боросилицирования на структуру и свойства стали 30ХГСА / С. Г. Иванов [и др.] // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2022. - Т. 19. - № 1. - С. 132-139.

40. Исследование усталостного износа материалов с памятью формы / А. И. Потекаев [и др.] // Известия Томского политехнического университета. - 2014. -Т. 324. - № 2. - С. 90-95.

41. Исследование формирования упрочненных слоев на титановых сплавах методом ионно-плазменного азотирования / И. Л. Поболь, И. Г. Олешук, А. Н. Дробов [и др.] // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико -технических наук. - 2019. - Т. 64. - № 1. - С. 25-34.

42. Исследование функциональных свойств титана после индукционной химико-термической обработки в контейнере / А. В. Войко [и др.] // Перспективные материалы и высокоэффективные процессы обработки : сб. матер. II Всерос. мо-лодеж. конф., Саратов, 23-24 мая 2023. - Саратов: Саратов: Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. - 2023. - С. 311-313.

43. Кайдаш, Н. Г. Структура и свойства боридосилицидных покрытий на железе и стали / Н. Г. Кайдаш, Л. Н. Четверикова // Вестник Черкасского национального университета. Серия: Физико-математические науки. - 2007. - № 114. -С. 89-115.

44. Каплун, В. Г. Енерго i ресурсозбер^альна еколопчно чиста технолопя i обладнання для змщнення деталей машин / В. Г. Каплун, I. М. Пастух // Машиностроение. - 2002. - № 2. - С. 49-51.

45. Каплун, В. Г. Прогрессивные технологии упрочнения конструктивных элементов / В. Г. Каплун, П. В. Каплун // Современные технологии в машиностроении. - Харьков НТУ «ХПИ», 2007. - С. 388-403.

46. Качанов, А. Н. Исследование и расчёт индукционных устройств для сквозного нагрева изделий в программной среде ELCUT / А. Н. Качанов, Е. А. Миронов // Энерго- и ресурсосбережение - XXI век : матер. XVI Междунар. науч.-практ. конф., Орёл, 26-28 сентября 2018 года / под ред. О. В. Пилипенко, А.

Н. Качанова, Ю. С. Степанова. - Орёл: Орловский государственный университет им. И. С. Тургенева, 2018. - С. 84-87.

47. Качанов, А. Н. Индукционная закалка крупногабаритных валков прокатных станов / А. Н. Качанов, В. А. Тимохин, Е. А. Миронов // Инновационные перспективы Донбасса : матер. 5-й Междунар. науч.-практ. конф. Донецк, 21-23 мая 2019 г.- Донецк: Донецкий национальный технический университет. - 2019. -Т. 2. - С. 17-22.

48. Киселева, С. К. Влияние интенсивной пластической деформации на микроструктуру и трибологические свойства стали 110Х18М-ШВД / С. К. Киселева, Н. Г. Зарипов // Евразийский союз ученых. - 2020. - № 7-2(76). - С. 32-36.

49. Кислов, С. В. Практический опыт использования минеральных износостойких покрытий в условиях агрессивных сред, абразива и ограниченной смазки на деталях пар трения / С. В. Кислов // Химическая техника. - 2016. - № 9. -С. 26-29.

50. Костецкий, Б. И. Металлофизические проблемы надежности и долговечности машин / Б. И. Костецкий, Л. И. Бершадский, А. К. Караулов // сб. «Металлофизика». - Вып. 48. - Киев: Наукова думка, 1973. - С. 51-60.

51. Костыгов, В. Т. Особенности изнашивания зубчатых передач трансмиссий подвижного состава / В. Т. Костыгов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. - 2005. - № 4. - С. 16-21.

52. Коротков, В. А. Износостойкость материалов с плазменной закалкой / В. А. Коротков // Трение и износ. - 2011. - Т. 32. - № 1. - С. 23-29.

53. Крагельский, И. В. Основы расчетов на трение и износ : учеб. / И. В. Крагельский, М. Н. Добычин, В. С. Комбалов. - М.: Машиностроение, 1977. -526 с.

54. Крагельский, И. В. Трение, изнашивание и смазка : справ. в 2-х кн. / И. В. Крагельскй, В. В. Алисин. - М: Машиностроение, 1978. - Кн. 1/2. - 400 с.

55. Кривонос, Е. А. Сравнительный анализ криогенной обработки и других существующих методов повышения работоспособности режущих инструментов /

Е. А. Кривонос, Е. В. Колпакова // Вестник Луганского национального университета им. Владимира Даля. - 2019. - № 8(26). - С. 47-55.

56. Кротов, С. В. Влияние трения на контактно -усталостную долговечность образцов из рельсовой и колесной сталей / С. В. Кротов, Д. П. Кононов,

A. А. Соболев // Известия Петербургского университета путей сообщения. -2019. - Т. 16. - № 2. - С. 212-219.

57. Крукович, М. Г. Цементация высокохромистых сталей / М. Г. Крукович // Новые материалы и технологии в машиностроении. - 2020. - № 32. - С. 34-38.

58. Латышев, О. Г. Снижение износа и затупления бурового инструмента при бурении шпуров с промывкой растворами поверхностно-активных веществ / О. Г. Латышев, К. А. Карасев, О. О. Казак // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2015. - № 3. - С. 75-79.

59. Мамаева, Д. Индукционные установки ТВЧ для поверхностной закалки крупномодульных зубчатых колес / Д. Мамаева, Ю. Зинин, Ю. Ройзман // Силовая электроник. - 2018. - Т. 6. - № 75. - С. 41-45.

60. Марусин, В. В. Индукционное борирование сталей / В. В. Марусин,

B. Г. Щукин // Новые материалы и технологии в машиностроении. - 2013. -№ 17. - С. 68-72.

61. Марусин, М. В. Цементация стали при высокоэнергетической индукционной закалке / М. В. Марусин, А. Б. Виноградов, В. В. Марусин // Новые материалы и технологии в машиностроении. - 2007. - № 7. - С. 101-103.

62. Мастрюков, Б. С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей. Т. 2. Расчеты металлургических печей / Б. С. Мастрюков. - М.: Металлургия, 1978. - 272 с.

63. Матвеев, Ю. И. Анализ физических моделей контактного взаимодействия поверхностей в условиях трения / Ю. И. Матвеев, С. Ю. Ефремов, Д. Э. Бессмертный // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. -2005. - № 13. - С. 106-111.

64. Матвишин, П. В. Влияние режимов ионного азотирования на стойкость стали Х12 в коррозионно-абразивной среде / П. В. Матвишин // Научные труды Винницкого национального технического университета. - 2015. - № 3. - С. 1-4.

65. Методика лабораторно экспрессных исследований на абразивный износ пар трения «шток-уплотнения» гидравлических насосов / Я. М. Драгомерецкий, И. М. Богатчук, И. Б. Прунько, Ю. И. Богатчук // Проблемы трибологии. - 2008. -№ 2(48). - С. 11-17.

66. Небогатиков, Р. С. Разработка телескопического имплантата позвонка с цементованной поверхностью / Р. С. Небогатиков, А. В. Войко // Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении : сб. науч. статей 7-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Курск, 10-11 февраля 2022 года / редкол.: М. С. Разумов (отв. ред.). -Курск: Юго-Западный государственный университет, 2022. - С. 129-133.

67. Немков, В. С. Теория и расчет устройств индукционного нагрева : учеб. / В. С. Немков, В. Б. Демидович. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 280 с.

68. Низкотемпературное ионное азотирование титанового сплава ВТ6 / Р. Д. Агзамов, А. Ф. Тагиров, А. А. Николаев [и др.] // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов : матер. XXIV Уральской школы металловедов-термистов. Магнитогорск. 19-23 марта 2018 года. ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». - Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. - 2018. - С. 145-146.

69. Оборудование для индукционно-термической обработки малогабаритных титановых изделий / А. А. Фомин, А. Б. Штейнгауэр, И. В. Родионов [и др.] // Индукционный нагрев. - 2013. - № 2(24). - С. 44-47.

70. Основы трибологии (трение, износ, смазка) : учеб. для техн. вузов. / А. В. Чичинадзе [и др.] : под общ. ред. А.В. Чичинадзе. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001. - 664 с.

71. Остаточные напряжения в энергетической теории процесса схватывания поверхностей деталей машин / М. В. Мусохранов, В. В. Калмыков, Н. С. Гераси-

мова, Е. Н. Малышев // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 12-2. -С. 311-314.

72. Палканов, П. А. Влияние технологических параметров индукционного азотирования инструментальной стали Р6М5 на микротвердость и толщину диффузионного слоя / П. А. Палканов, В. А. Кошуро, А. А. Фомин // Вестник Московского энергетического института. - 2022. - № 2. - С. 95-104.

73. Палканов, П. А. Влияние тока индуктора при азотировании стали Р6М5 на структуру и микротвердость диффузионного слоя / П. А. Палканов, В. А. Кошуро, А. А. Фомин // Вопросы электротехнологии. - 2021. - № 2 (31). - С. 5-12.

74. Пат. 215580 Российская Федерация, МПК А 61 F 2/44. Телескопический телозаменяющий имплантат позвоночника / Небогатиков Р. С., Войко А. В., Костин К. Б., М. А. Викулова, Пичхидзе С. Я. ; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» № 2022116113 : заявл. 14.06.2022 : опубл. 19.12.2022, Бюл. № 35. - 13 с., ил.

75. Пат. 2460826 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 8/54. Способ поверхностного упрочнения деталей из сплавов на основе титана / Пайкин А. Г., Николич Е. В., Жлоба А. А. ; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «Московское машиностроительное предприятие им. В. В. Чернышева». - № 2011119781/02 : заявл. 18.05.2011 : опубл. 10.09.2012, Бюл. № 25. - 4 с.

76. Пат. 2606352 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 8/02, С 23 С 10/02, С 23 С 8/36. Способ химико-термической обработки детали из сплава на основе титана / Криони Н. К., Мингажев А. Д., Давлеткулов Р. К. [и др.]; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет. - № 2015125754 : заявл. 29.06.2015 : опубл. 10.01.2017, Бюл. № 1. - 6 с.

77. Пат. 2690067 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 8/64. Способ химико-термического упрочнения малогабаритных изделий из технического титана / Фомина М. А., Войко А. В., Кошуро В. А., Шумилин А. И., Родионов И. В., Фомин А. А. ; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» (СГТУ имени Гагарина Ю.А.). - № 2018147610 ; заявл. 28.12.2018 : опубл. 30.05.2019, Бюл. 16. - 8 с. : ил.

78. Пат. 2700437 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 8/28. Способ химико-термической обработки деталей из титановых сплавов / Меркушев А. А. ; заявитель и патентообладатель Акционерное общество "ОДК-Пермские моторы". - № 2019120650 : заявл. 03.07.2019 : опубл. 17.09.2019. Бюл. № 26. - 6 с.

79. Пат. 2784616 Российская Федерация, МПК7 С 23 С 8/26. Способ азотирования малогабаритных изделий из инструментальных быстрорежущих сталей / Палканов П. А., Кошуро В. А., Фомин А. А. / заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.». - № 2022100490 : заявл. 11.01.2022 : опубл. 29.11.2022, Бюл. № 34. -12 с.

80. Петухов, А. Н. Фреттинг-коррозия и фреттинг-усталость в малоподвижных соединениях / А. Н. Петухов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. акад. С.П. Королёва. - 2006. - № 2-1(10). - С. 115-120.

81. Пищов, М. Н. Влияние цементации и боросилицирования на виброускорение конических зубчатых колес переднего ведущего моста трелевочного трактора при его эксплуатации / М. Н. Пищов, С. Е. Бельский, Э. П. Андрейковец // Литье и металлургия. - 2015. - № 3 (80). - С. 97-100.

82. Поверхностная прочность материалов при трении : учеб. / Б. И. Ко-стецкий [и др.] : под общ. ред. д-ра техн. наук Б. И. Костецкого. - Киев : Тех-шка, 1976. - 292 с.

83. Поверхностное упрочнение титана при вневакуумной электронно -лучевой наплавке порошковой смеси, содержащей алюминий / И. А. Батаев, Д. В. Лазуренко, М. Г. Голковский [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2018. - № 10(760). - С. 4-10.

84. Поддубная, А. А. Снижение интенсивности износа зубчатых передач трансмиссий горных машин выбором рациональных параметров смазки / А. А. Поддубная // Записки Горного института. - 2007. - Т. 170-1. - С. 65-69.

85. Полюшкин, Н. Г. Основы теории трения, износа и смазки : учеб. пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 110800.62 «Агроинженерия» / Н. Г. Полюшкин. - Красноярск : КГАУ, 2013. - 192 с.

86. Попов, А. В. Оптимальное проектирование индукционного нагревателя для поверхностной закалки в условиях интервальной неопределенности параметров / А. В. Попов // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. - 2020. - Т. 28. - № 3 (67). - С. 139-154.

87. Проценко, А. Н. Задача индукционной закалки сферических поверхностей / А. Н. Проценко // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2014. - № 5. - С. 14-16.

88. Пузряков, А. Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления: учеб. пособие / А. Ф. Пузряков. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. - 360 с.

89. Ражиков, В. Н. Изнашивание сопряженных поверхностей зубьев зубчатых передач механических приводов космической техники / В. Н. Ражиков // Новые материалы и технологии в машиностроении. - 2009. - № 9. - С. 79-82.

90. Рамазанов, К. Н. Применение эффекта полого катода при локальном ионном азотировании деталей машиностроения / К. Н. Рамазанов, Ю. Г. Хусаинов // Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий : межвуз. науч. сб. / Муна-сыпов Р. А. (науч. ред.). - Уфа: ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет», 2015. - С. 119-123.

91. Рений и тугоплавкие металлы платиновой группы / Р. И. Джаффи, Д. Дж. Мейкат, Р. У. Дуглас ; пер. с англ. Т. С. Марьяновской. - Москва : Изд-во иностр. лит., 1963. - 116 с.

92. Р 50-95-88 Рекомендации. Обеспечение износостойкости изделий. -Введ. 01.07.89. - М. : Гос. комитет СССР по стандартам, 1989. - 25 с.

93. Сверхтвердые оксидные покрытия и особенности их получения на титане обработкой токами высокой частоты / А. Ю. Щелкунов [и др.] // Вопросы электротехнологии. - 2017. - № 3(16). - С. 59-65.

94. Седов, В. А. Повышение износостойкости и режущих свойств быстрорежущих сталей при криогенной обработке / В. А. Седов, А. А. Серегин // Современные наукоемкие технологии. - 2014. - № 5-2. - С. 75-76.

95. Сидоренко, В. Д. Применение индукционного нагрева в машиностроении : учеб. / В. Д. Сидоренко. - Л.: Машиностроение, 1980. - 231 с.

96. Сизов, А. П. К разработке комбинированных уплотнений вращающихся валов с использованием нанодисперсных магнитных жидкостей / А. П. Сизов, Д. С. Репин // 17-я Междунар. Плесская научная конференция по нанодисперсным магнитным жидкостям : сб. науч. тр. Плес. 06-09 сентября, 2016 г. - Плес: ИГЭУ им. В.И. Ленина. - 2016. - С. 379-386.

97. Ситкевич, М. В. Диффузионное насыщение стальных деталей элементами комплексов В^, B-C-N в порошках и обмазках без использования специального оборудования / М. В. Ситкевич, Е. М. Старовойтова // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2006. - № 11 (23). - С. 19-24.

98. Ситкевич, М. В. Использование борирования и боросилицирования при различных параметрах для повышения свойств сталей / М. В. Ситкевич, Е. М. Старовойтова, Н. Н. Кузменко // Металлургия : республиканский межведомствен. сб. науч. трудов / редкол.: В. И. Тимошпольский (гл. ред) [и др.]. - Минск : Белорусский национальный технический университет. - 2008. - Вып. 31. - С. 342-349.

99. Скобелев, С. Б. Применение технологии магнетронного напыления для повышения износостойкости деталей пар трения / С. Б. Скобелев, А. И. Блесман // Актуальные проблемы современной науки : Матер. VII регион. науч.-практ. конф.

с междунар. участием. Омск. 20 апреля, 2018 г. - Минобрнауки России, ОмГТУ, -Омск: ОмГТУ. - 2018. - С. 50-55.

100. Слухоцкий, А. Е. Индукторы / А. Е. Слухоцкий; под ред. А. Н. Ша-мова. - 5-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленинград, отд-ние, 1989. -69 с.

101. Сорокин, Г. М. Аспекты металловедения в природе механического изнашивания / Г. М. Сорокин, В. Н. Малышев // Трение и износ. - 2005. - Т. 26. -№ 6. - С. 598-607.

102. Состояние гомеостаза при имплантации остеофиксаторов с моделированным методом индукционно-термической обработки поверхности / В. В. Дере-вянченко [и др.] // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2015. - № 1(37). - С. 151-155.

103. Старкова, Т. М. К вопросу упрочнения имплантата позвонка методом цементации / Т. М. Старкова, А. В. Войко, О. А. Маркелова // Проблемы развития современного общества : сб. науч. статей 7-й Всероссийской национальной научно-практической конференции: в 5 т. Курск, 20-21 января 2022 года / под ред. В. М. Кузьминой.- Курск: Юго-Западный государственный университет, 2022. -Т. 5. - С. 187-193.

104. Старкова, Т. М. Разработка технологии упрочнения титана методом цементации в твёрдом карбюризаторе / Т. М. Старкова, А. В. Войко // Современные материалы и технологии : сб. матер. II Междунар. молодеж. конф. Саратов, 19-20 мая 2021 года / под общ. ред. А. А. Фомина. - Саратов: Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., 2021. - С. 235-241.

105. Структура и микротвердость титановых покрытий на имплантатах после индукционно-термической обработки / А. А. Фомин [и др.] // Перспективные материалы. - 2016. - № 12. - С. 25-37.

106. Структура и свойства сплава ВТ6, поверхностно модифицированного порошком диборида титана / С. В. Коновалов [и др.] // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2016. - Т. 13. - № 1. - С. 60-65.

107. Структура и твердость стали Х12МФ после электроискрового легирования цирконием и цементации в графитовой пасте / М. Е. Федосеев [и др.] // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2020. -№ 2(85). - С. 85-90.

108. Структура и триботехнические свойства субмикрокристаллического титана, модифицированного ионами азота / А. В. Белый [и др.] // Трение и износ. - 2008. - Т. 29. - № 6. - С. 571-577.

109. Твердые пары трения в эндопротезировании тазобедренного сустава. За и против / А. В. Скороглядов [и др.] // Российский медицинский журнал. - 2014. -Т. 20. - № 6. - С. 48-53.

110. Термическая обработка в машиностроении: справ. / под ред. Ю. М. Лахтина, А. С. Рахштадта. - М.: Машиностроение, 1980. - 783 с.

111. Третьяков, Е. В. Особенности изнашивания механизмов машин в зазоре пары трения / Е. В. Третьяков // Промышленная политика регионов России: курс на импортозамещение: сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. Набережные Челны. 30-31 мая, 2018 г. - Набережные Челны: КНИТУ. - 2018. - С. 104-110.

112. Трибологические аспекты наноструктурирующего выглаживания конструкционных сталей / В. П. Кузнецов, А. В. Макаров, С. Г. Псахье [и др.] // Физическая мезомеханика. - 2014. - Т. 17. - № 3. - С. 14-30.

113. Триботехнические характеристики титана с ультрамелкозернистой структурой / Л. Ш. Шустер [и др.] // Трение и износ. - 2005. - Т. 26. - № 2. -С. 208-214.

114. Углеродный эндопротез тазобедренного сустава / П. И. Золкин [и др.] // Гений ортопедии. - 2015. - № 2. - С. 32-35.

115. Упрочнение поверхностного слоя полносферических деталей при накатывании плоским инструментом / Ю. А. Цеханов [и др.] // Физика и техника высоких давлений. - 2013. - Т. 23. - № 4. - С. 120-127.

116. Установки индукционного нагрева: учеб. пособие для вузов / Л. Е. Слухоцкий [и др.]; под ред. А. Е. Слухоцкого. - Л.: Энергоизадат. Ленингр. отд-ние, 1981. - 328 с.

117. Фазовые и структурные превращения, происходящие в титановом сплаве ВТ20Л под действием водорода / С. В. Скворцова [и др.] // Металлы. -2005. - № 2. - С. 45-54.

118. Фомин, А. А. Научные основы термических процессов получения оксидных покрытий на титановых медицинских изделиях с применением токов высокой частоты : диса док.....тех,. наук 05.09.10 / Фомин Александр Александрович; - Саратов, 2017. - 421 с.

119. Фомин, А. А. Плазменно-индукционное нанесение покрытий с улучшенными параметрами биосовместимости при изготовлении дентальных имплан-татов : диса канд. ... тех,. наук : 05.09.10 / Фомин Александр Александрович; -Саратов, 2008. - 182 с.

120. Фролов, В. Я. Применение ускоренного индукционного нагрева для повышения эксплуатационных свойств плазменных покрытий / В. Я. Фролов [и др.] // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. - 2020. - № 4(20). - С. 187-192.

121. Хаинг, М. Повышение надежности малоподвижных соединений деталей авиационных двигателей, подверженных в эксплуатации влиянию фреттинг-коррозии : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.07.05 / Хаинг Мин. - Москва, 2015. - 22 с.

122. Харламов, Ю. А. Адгезионное взаимодействие режущего инструмента с материалом заготовки / Ю. А. Харламов // Вюник СевНТУ. - 2012. - № 128. -С. 266-269.

123. Цеснек, Л. С. Механика и микрофизика истирания поверхностей : учеб. / Л. С. Цеснек. - М: Машиностроение, 1979. - 263 с.

124. Чучкова, Л. В. Поверхностное упрочнение титана частицами TiB и TiC с использованием метода вневакуумной электронно-лучевой наплавки / Л. В. Чучкова, А. С. Белов, В. С. Васильева // Актуальные проблемы в машиностроении. - 2017. - Т. 4. - № 3. - С. 106-111.

125. Шевчук, Е. П. Диффузия бора при борировании углеродистой стали / Е. П. Шевчук, В. А. Плотников, Г. С. Бектасова // Известия Алтайского государственного университета. - 2021. - № 1 (117). - С. 64-67.

126. Шукуров, Р. У. Влияние величины износа зубьев ковшей экскаваторов на эффективность их использования / Р. У. Шукуров, М. А. Рожина, М. Р. Та-джиходжаева // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. -2011. - № 10 (153). - С. 37-38.

127. Электротехнологические промышленные установки : учеб. для вузов / И. П. Евтюкова [и др.] ; под ред. А. Д. Свенчанского. - М.: Энергоиздат, 1982. -400 с.

128. Энергия поверхностного слоя металлов как инструмент воздействия на величину коэффициента трения / М. В. Мусохранов [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 2-2. - С. 251-254.

129. Analysis of (Ti, Zr, Ta)-(O, C, N) systems for obtaining metal-ceramic coatings of the required composition by induction heat treatment / M. Fomina [et al.] // Saratov Fall Meeting 2018. Saratov, Russia, 24-28 September 2018. Proc. SPIE. 2019. -V. 11065. - P. 110651G.

130. Application of the technology of induction chemical-thermal treatment to improve the physical and mechanical properties of tantalum / A. Voyko [et al.] // 8th International School and Conference "Saint Petersburg OPEN 2021". St. Petersburg, Russia, 25-28 May 2021. J. of Physics: Conf. Series, 2021. - V. 2086. - P. 012215.

131. Bickerdike, R. L. An examination of part of the titanium-carbon system / R. L. Bickerdike, G. Hughes // J. Less Common Metals. - 1959. - V. 1. - N. 1. - P. 42-49.

132. Boonruang, C. Fast Processing Technique for TiC Coatings on Titanium / C. Boonruang, S. Thongtem // Chiang Mai J. Sci. - 2010. - V. 37. - Р. 206-212.

133. Cadoff, I. Titanium-Carbon Phase Diagram / I. Cadoff, J. P. Nielsen // Trans. AIME. - 1953. - V. 197. - Р. 248.

134. Comparison of microstructure and tribological properties of plasma-sprayed TiN, TiC and TiB2 coatings / D. Hong [et.al.] // Surface and Coatings Technology. -2019. - V. 374. - Р. 181-188.

135. Catledge, S. A. Nanostructured Surface Modifications for Biomedical Implants / S. A. Catledge, M. Fries, Y. K. Vohra // Encyclopedia of Nanoscience and Nan-otechnology ; ed. by H. S. Nalwa. - 2004. - V. 10. - P. 1-22.

136. Change in high temperature wear resistance of high speed steel by plasma nitriding / B. K. Rakhadilov [et al.] // Bulletin of the Karaganda University. Physics Series. - 2018. - N. 3(91). - P. 59-65.

137. Dai, J. Microstructure and wear properties of self-lubricating TiB2-TiCxNy ceramic coatings on Ti-6Al-4V alloy fabricated by laser surface alloying / J. Dai, S. Li, H. Zhang // Surface and Coatings Technology. - 2019. - V. 369. - P. 269-279.

138. Feng, W. X. The effect of minor alloying elements on the mechanical properties of Al-Cu-Li alloys / W. X. Feng, F. S. Lin, E. A. Starke // Metall Trans A. - 1984. -V. 15. - P. 1209-1220.

139. Fomina, M. A. Titania Coatings for High-Tech Devices / M. A. Fomina [et.al.] // Proceedings of 2014 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS 2014). Tomsk, 16-18 October, Russia. -2014. - P. 03-05-MSME.

140. Fomin, A. Functionally graded zirconium oxide coatings produced on zirconium using induction heat treatment / A. Fomin // Composite Structures. - 2019. - Vol. 220. - P. 318-323.

141. Fomin, A. Superhard titania coatings produced on titanium using induction heat treatment / A. Fomin // Ceramics International. - 2019. - V. 45. - N. 7. - P. 82588264.

142. Formation of wear-resistant oxide-carbide coatings on titanium by electro-spark alloying / S. Mezentsov [et al.] // Journal of Physics: Conference Series, St. Petersburg, 02-05 Apriel 2018. - St. Petersburg: Institute of Physics Publishing. - 2018. -V. 1124. - P. 081017.

143. Functionally graded Ti(C,N) coatings and their production on titanium using solid-state carburization associated with induction heat treatment / Fomin A. [et al.] // Composite Structures. - 2020. - V. 245. - P. 112393.

144. Geiser, J. Transient numerical study of temperature gradients during sublimation growth of SiC: Dependence on apparatus design. / J. Geiser, O. Klein, P. Philip // Journal of Crystal Growth. - 2006. - V. 297. - P. 20-32.

145. Helsen, J. A. Metals as Biomaterials / J. A. Helsen, H. J. Breme. - John Wiley & Sons, 1998. - 510 p.

146. Kimura, F. Fabrication of Carbon Nanotube Reinforced Hydroxyapatite Coating on Stainless Steel 316L by Laser Surface Treatment / F. Kimura, K. Horio // The 11th International Conference on Precision Engineering. Tokyo. Japan. - 2006. - P. 261-265.

147. Lengauer, W. Nitrides: Transition Metal Solid-State Chemistry. / W. Lengauer // Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry. - 2015. - P. 1-24.

148. Morphology and microhardness of TiC coatings on titanium treated with high-frequency currents / A. V. Voiko [et al.] // Saratov Fall Meeting 2017: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XIX. Saratov. 26-30 September 2017. - Saratov: SPIE. - 2018. - V. 10716. - P. 107161.

149. Nerg, J. A dynamic model for the simulation of induction heating devices / J. Nerg // IEEE Transactions on Magnetics. - 1999. - V. 35. - N 5. - P. 3592-3594.

150. Numerical simulation of induction heating considering the surface oxidation of cp-Ti samples / A. Fomin [et al.] // 4th International School and Conference "Saint Petersburg OPEN 2017". St. Petersburg, Russia, 03-06 April 2017. J. of Physics: Conf. Series. - 2017. - V. 917. - P. 082003.

151. Numerical simulation of induction heating of a carburizing container with a titanium sample / A. Voyko [et al.] // 5th International School and Conference «Saint Petersburg OPEN 2018». St. Petersburg, Russia, 02-05 April 2018. J. of Physics: Conf. Series. - 2018. - V. 1124(7). - P. 071021.

152. Okamoto, H. Comment on C-Ti (carbon-titanium) / H. Okamoto // J. Phase Equilibria. - 1995. - V. 16(6). - P. 532-533.

153. Okamoto, H. C-Ta (Carbon-Tantalum) / H. Okamoto // J. Phase Equilibria. -1998. - V. 19(1). - P. 88-88.

154. Okamoto, H. C-Zr (Carbon-Zirconium) / H. Okamoto // J. Phase Equilibria.

- 1996. - V. 17(2). - P. 162-162.

155. Palkanov, P. A. Influence of induction chemical-thermal treatment in a gaseous medium on the formation of a wear-resistant gradient nitride layer on tool steel / P. A. Palkanov, A. A. Fomin // Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE : Optical and Nanotechnologies for Biology and Medicine. Saratov. 29 September - 02 October 2020. - Saratov, 2021. - V. 11845. - P. 118451C.

156. Saleh, A. F. Surface carburizing of Ti-6Al-4V alloy by laser melting / A. F. Saleh, J. H. Abboud, K. Y. Benyounis // Optics and Lasers in Engineering. - 2010 - V. 48. - P. 257-267.

157. Semenov, V. I. Tribotechnical Characteristics of Commercially Pure Titanium with Different Grain Sizes and TiC and TiO2 Coatings / V. I. Semenov [et. al.] // Journal of Friction and Wear. - 2019. - V. 40. - № 4. - P. 349-354.

158. Structure of commercial titanium subjected to low-temperature ion nitriding / V. A. Kukareko [et al.] // Mechanics of Machines, Mechanisms and Materials. - 2022.

- N. 1(58). - P. 48-55.

159. Voyko, A. V. Influence of the geometry and current of the inductor on the process of chemical heat treatment of titanium in a container with a carbon-containing medium / A. V. Voyko, M. A. Fomina // Saratov Fall Meeting 2020. Saratov, Russia 29 September - 02 October 2020. Proc. SPIE, 2021. - V. 11845. - P. 118451H.

160. Voyko, A. Simulation of induction chemical-thermal treatment of titanium disks in a massive refractory container / A. Voyko, M. Fomina // 7th International School and Conference «Saint Petersburg OPEN 2020». St. Petersburg, Russia, 27-30 April 2020. J. of Physics: Conf. Series. - 2020. - V. 1695(1). - P. 012148.

161. Voyko, A. Simulation of induction heating of a titanium sample in a container with a carbon-containing medium and determination of the amount of heat losses during chemical heat treatment / A. Voyko, M. Fomina // 6th International School and Conference «Saint Petersburg OPEN 2019». St. Petersburg, Russia, 22-25 April 2019. J. of Physics: Conf. Series. - 2019. V. 1410. - P. 012193.

162. Suarsana, K. Pengaruh Perlakuan Temperatur dan Waktu Penahanan Pack Carburizing Terhadap Umur Lelah Baja St 42 / K. Suarsana, C. I. K. Putri, I. M. Astika // J. Energi Dan Manufaktur. - 2018. - V. 11. - № 1. - P. 21-24.

163. Supriyono, S. Holding time effect of pack carburizing on fatigue characteristic of v-notch shaft steel specimens / S. Supriyono, J. Jamasri // AIP Conference Proceedings «Green Process, Material, and Energy: A Sustainable Solution for Climate Change». - 2017. - V.1855 (1). - P. 020005.

164. Zhou, Z. Preparation and high temperature tribological properties of laser in-situ synthesized self-lubricating composite coatings containing metal sulfides on Ti6Al4V alloy / X. Liu [et.al.] // Applied Surface Science. - 2019. - V. 481. - P. 209218.

Приложение А

УТВЕРЖДАЮ

Директор ветеринарной ки ООО «БАЙГА»,

Красников A.B. 2024 г.

научно-ы

Использования в практической деятельности ООО «БАЙГА» результатов исследовательской работы Войко Алексея Владимировича, ассистента кафедр «Материаловедение и биомедицинская инженерия» СГТУ имени Гагарина Ю.А., посвященной формированию на титановых имплантируемых конструкциях биосовместимых карбонитридных покрытий.

Мы, нижеподписавшиеся, члены комиссии в составе: A.B. Красникова, Е.С. Красниковой, A.B. Войко, A.A. Фомина, удостоверяем, что, проведение процесса химико-термической обработки в твердом карбюризаторе с использованием нагрева токами высокой частоты позволяет сформировать на титановых имплантируемых конструкциях биосовместимые карбонитридные покрытия, способствующие ускоренной остеоинтеграции. Техническим результатом от проведения процесса является формирование на титановых малогабаритных изделиях твердых слоев, состоящих из карбидов и нитридов титана и характеризуемых гетерогенным рельефом, микротвердостью 8,5-21,0 ГПа и высокой биосовместимостью, что подтверждается результатами исследований in vivo, согласно которым на поверхности покрытий после тестового периода формировались участки костной ткани.

д.в.н., профессор, ветеринарный хирург, директор

д.в.н., профессор, ветеринарный врач лабораторной диагностики

ассистент кафедры «Материаловедение и биомедицинская инженерия» СГТУ имени Гагарина Ю.А.

Д.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Материаловедение и биомедицинская инженерия» СГТУ имени Гагарина Ю.А.

Красников A.B. Красникова Е.С.

Войко A.B.

Фомин A.A.

Приложение Б

УТВЕРЖДАЮ Проректор но федерального

учебном работе государет немного

бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Саратовский

АКТ

о внедрении результатов диссертационного исследования в учебный процесс

Результаты диссертационного исследования по теме: «Разработка

элсктротехнологического процесса химико-термической обработки титановых изделий и твердом карбюризаторе с использованием нагрева токами высокой частоты», выполненного на кафедре «Материаловедение и биомедицинская инженерия» (МБИ), внедрены и учебный процесс на основании решения кафедры (протокол № 27 от 2 ] мая 2025).

Указанные результаты включены в дисциплины Б. 1.1.18 «Общее материаловедение и технологии материалов», Б.1.2.13 «Математические и компьютерные методы моделирования в технике», Б.1.2.5 «Технические основы обработки материалов и изделий концентрированными потоками энергии» по направлению подготовки 22.03.0! «Материаловедение и технологии материалов».

Заведующий кафедрой МБИ Соискатель ученой степени

д.т.н., доцент

С

/ Фомин А.А.

Начальник отдела лицензирования, аккредитации и контроля качества образования

2025 г.

«¿5» _2025 г.

Начальник управления научных программ и проектов к.т.и. доцент

«¿¿У» рГ 2025 г.