Влияние ионно-пучкового воздействия на структурно-фазовые превращения и свойства безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида и карбонитрида титана тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Бадамшин Артем Маратович

• Бадамшин Артем Маратович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Бадамшин Артем Маратович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ТВЕРДОСПЛАВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ СВОЙСТВ

1.1 Назначение, классификация и область применения основных твердосплавных материалов

1.2 Безвольфрамовые твердые сплавы «ИС-ИМ»

1.3 Виды и механизмы изнашивания твердосплавных инструментов

1.4 Классификация методов повышения свойств инструментов из твердосплавных материалов

1.5 Физические методы модифицирования твердосплавных материалов

1.6 Процессы, происходящие при ионно-пучковом модифицировании твердых сплавов

1.7 Эффект дальнодействия при ионном облучении металлов

1.8 Выводы по главе 1, постановка цели и задач работы

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследования

2.2 Проведение ионно-пучковой обработки

2.2.1 Оборудование для облучения БВТС непрерывным ионным пучком

2.2.2 Оборудование для облучения БВТС мощным ионным пучком

2.3 Оборудование для исследования изменений структуры и элементного состава поверхности облученных БВТС

2.4 Оборудование для исследования изменений химического состояния тонких поверхностных слоев облученных БВТС

2.5 Оборудование для исследования изменений фазового состава и кристаллической структуры облученных БВТС

2.6 Оборудование для исследования изменений механических и эксплуатационных характеристик облученных БВТС

2.6.1 Оборудование для исследования изменения микротвердости облученных БВТС

2.6.2 Оборудование для исследований изменения износостойкости облученных образцов при абразивном трении

2.6.3 Оборудование для исследования изменения износостойкости облученных металлорежущих пластин при токарной обработке

2.7 Выводы по главе

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ, СТРУКТУРЫ И СОСТАВА ОБЛУЧЕННЫХ БВТС

3.1 Исследование изменений морфологии, структуры и элементного состава БВТС С50 после облучения мощным ионным пучком

3.2 Исследование изменений химического и фазового состава БВТС С50 после облучения мощным ионным пучком

3.3 Исследование изменений морфологии, структуры и элементного состава БВТС С50 после облучения непрерывным ионным пучком

3.4 Исследование изменений химического состава БВТС С50 после облучения непрерывным ионным пучком

3.5 Исследование изменений морфологии, структуры и элементного состава БВТС КНТ16 после облучения мощным ионным пучком

3.6 Исследование изменений химического и фазового состава БВТС КНТ16 после облучения мощным ионным пучком

3.7 Исследование изменений морфологии и структуры БВТС КНТ16 после облучения непрерывным ионным пучком

3.8 Исследование изменений химического состава БВТС КНТ16 после облучения непрерывным ионным пучком

3.9 Выводы по главе

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОТВЕРДОСТИ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ОБЛУЧЕННЫХ БВТС

4.1 Исследование изменения микротвердости облученных БВТС

4.2 Исследование изменения износостойкости облученного БВТС марки С50 при абразивном трении

4.3 Исследование изменения износостойкости облученных металлорежущих пластин марки КНТ16 при токарной обработке

4.4 Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

БВТС - безвольфрамовый твердый сплав

МИП - мощный ионный пучок

НИП - непрерывный ионный пучок

РЭМ - растровая электронная микроскопия

ЭДА - энергодисперсионный анализ

АСМ - атомно-силовая микроскопия

РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

РСА - рентгеноструктурный анализ

] - плотность тока ионного пучка

п - число импульсов облучения

Е - энергия ионов в пучке

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние ионно-пучкового воздействия на структурно-фазовые превращения и свойства безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида и карбонитрида титана»

Актуальность работы

Безвольфрамовые твердые сплавы (БВТС), на основе карбида (карбонитрида) титана Х1С (Х1СК) и различных связующих фаз (Х1М, N1, Mo), являются недорогой и перспективной альтернативой традиционным вольфрамокобальтовым твердым сплавам [1, 2]. Пониженная склонность БВТС к адгезионному взаимодействию в процессе обработки металлов резанием позволяет применять их в качестве материалов резцов для точения углеродистых и низколегированных сталей [2]. Одним из наиболее распространенных БВТС для проведения токарной обработки стальных деталей является сплав марки КНТ16 (система Х1СК-М-Мо). Износостойкость и рекомендуемый диапазон режимов работы режущих пластин из данного сплава уступают твердым сплавам на основе карбида вольфрама. Однако, стоимость изготовления инструментов из БВТС КНТ16 существенно (до трех раз) ниже, чем из твердых сплавов на основе WC.

Ряд разработанных БВТС обладает повышенными вязкоупругими свойствами за счет наличия в составе связующей фазы Х1М, проявляющей термоупругое мартенситное превращение [3, 4]. Наиболее перспективным из таких сплавов является БВТС марки С50 состава: (50 Х1С - 50 Х1М) об. % [5]. Такие БВТС могут быть применены для изготовления фильер, прокатных валков и других тяжелонагруженных инструментов. Недостатком данных БВТС является низкое значение твердости (~ 1100 ед. НУ), что приводит к повышенному абразивному изнашиванию.

Для повышения механических свойств и эксплуатационных характеристик твердосплавных инструментов, наряду с совершенствованием состава и технологии изготовления, существует ряд перспективных методов, основанных на изменении структурно-фазового состава и свойств поверхностных слоев. Одним из таких методов является ионно-пучковая обработка. Воздействие ионных пучков на поверхность твердых сплавов сопровождается изменением их кристаллической структуры, диффузионными процессами на границе раздела

твердых карбидных зёрен и связки, образованием новых химических соединений и фаз [6-11]. Эти процессы приводят к изменениям эксплуатационных свойств твердых сплавов. Характер протекания таких процессов зависит от состава, энергии, дозы облучения и плотности тока ионного пучка. Применяемые в настоящее время источники ионных пучков отличаются по интенсивности воздействия на облучаемый материал. Воздействие мощных ионных пучков (МИП) является краткоимпульсным, высокоэнергетическим и интенсивным (длительность импульса облучения составляет десятки наносекунд, энергия ионов

Л

- несколько сотен кэВ, а плотность тока ионного пучка достигает 150 А/см ). Данный вид облучения приводит к существенному изменению морфологии поверхности, состава и механических свойств поверхностных слоёв материалов, но, в ряде случаев, может сопровождаться их охрупчиванием [12, 13]. Другим видом ионно-пучковой обработки является облучение низко- и среднеэнергетическими непрерывными ионными пучками (НИП). Энергия ионов и плотность тока пучка в НИП существенно ниже, чем при облучении МИП

Л

(энергия от единиц до нескольких десятков кэВ, плотность тока до ~ 1 мА/см ). Данный вид облучения характеризуется меньшей интенсивностью и глубиной модифицированного слоя, однако воздействие НИП, как правило, не приводит к существенному охрупчиванию поверхностных слоёв. Выбор наиболее целесообразного метода ионного облучения определяется экспериментально, поскольку зависит от условий работы детали и свойств материала.

Глубина пробега ионов в металлах имеет весьма малое значение (до ~ 200 нм при непрерывных ионных пучках, до 1 -2 мкм при мощных импульсных ионных пучках). Однако, толщина слоя с измененными в результате облучения свойствами может существенно превышать глубину пробега ионов. Это обусловлено хорошо изученным «эффектом дальнодействия» [14-16], который заключается в формировании дефектной структуры на расстояниях, существенно (до двух порядков) превышающих толщину легируемого при облучении поверхностного слоя и переносом тепловых потоков с разогретой под действием

пучка поверхности в более глубокие слои материала. Кроме того, характер процесса изнашивания модифицированных слоев отличается от исходных, что оказывает большое влияние на процесс приработки инструментов и особенности их изнашивания в процессе всего периода работы [17].

Несмотря на большое количество работ [18-21] в области ионного облучения твердых сплавов системы WC-Co, результаты которых были внедрены в производство, вопрос исследования влияния ионных пучков на структуру, состав и свойства безвольфрамовых твердых сплавов остается малоизученным и представляет большой научно-практический интерес.

Степень разработанности темы исследования

Влиянию воздействия ионных пучков различной энергии и интенсивности на структуру, состав и свойства поверхностных слоев твердосплавных материалов посвящено большое количество исследований российских и зарубежных авторов. В Российской Федерации исследования в данном направлении проводятся в Национальном исследовательском Томском политехническом университете (г. Томск), Институте физики прочности и материаловедения СО РАН (г. Томск), Омском государственном университете им. Ф.М. Достоевского (г. Омск). Существенный вклад в данные исследования внесли В.В. Брюхов, Ю.П. Шаркеев, К.Н. Полещенко, Г.И. Геринг, С.Н. Поворознюк, Г.Е. Ремнев, А.Д. Погребняк, I Хи, В. Guo, В.А. Тарбоков, Н.И. Писчасов и др. Объектами исследования в работах являлись твердые сплавы систем: WC-Co, WC-TiC-Co. При этом, исследований в области влияния ионного облучения БВТС на основе ХЮ крайне недостаточно. В существующих работах приводятся лишь единичные результаты экспериментов по влиянию воздействия ионных пучков на механические и эксплуатационные характеристики БВТС. Систематизированных исследований влияния различных видов и режимов ионно-пучкового воздействия на протекание структурно-фазовых превращений, изменение механических свойств и функциональных характеристик поверхностных слоев БВТС при проведении литературного обзора не обнаружено.

В связи с этим, получение новых знаний о влиянии воздействия непрерывных и мощных импульсных ионных пучков на изменение морфологии, состава и свойств поверхностных слоёв безвольфрамовых твердых сплавов является актуальной задачей материаловедения.

Цель диссертационной работы

Повышение износостойкости обрабатывающего инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида и карбонитрида титана в результате воздействия непрерывных и мощных импульсных ионных пучков.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

1. Провести исследование изменения морфологии поверхностей БВТС систем «ТЮ№М-Мо», «ТЮ-ТМ» подвергнутых воздействию непрерывных и мощных импульсных ионных пучков.

2. Изучить влияние ионно-пучкового воздействия на изменения структурно-фазового состояния и элементного состава поверхностных слоёв исследуемых БВТС.

3. Исследовать изменение износостойкости БВТС, в результате ионно-пучкового воздействия.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Установлено, что воздействие мощного ионного пучка (состав пучка 70% C++ 30% И+, средняя энергия частиц Е ~ 250 кэВ, плотность тока пучка j = 150

Л

А/см , длительность импульса ~ 60 нс, число импульсов п=1) приводит к формированию в оплавленной поверхности БВТС системы «TiC-TiNi» дополнительных карбидов ТЮ, источником для формирования которых является поверхностно-адсорбированный, а также содержащийся в ионном пучке и диффундирующий из карбидных зёрен твердого сплава в связку углерод.

2. Определено, что воздействие мощного ионного пучка приводит к снижению приблизительно в 2 раза содержания фазы ^М3, а также исчезновению фазы ^2М3 и появлению фазы ^3М4 в БВТС системы «TiC-TiNi», что обусловлено процессами испарения никеля и сегрегации титана к поверхности.

3. Отмеченная выше совокупность изменений химического состояния и фазового состава поверхностного слоя БВТС системы «ТЮ-Т1М» приводит к снижению скорости его изнашивания в условиях абразивного трения.

4. Установлено, что воздействие непрерывного ионного пучка К++Т1+ с

17 2

энергией ионов Е - 20 кэВ и дозой облучения ~ 5 10 ион/см приводит к увеличению содержания азота в карбонитридной фазе БВТС системы «ТЮКМ-Мо», что увеличивает среднее значение его микротвердости на ~ 23% и повышает износостойкость при токарной обработке сталей.

Практическая значимость работы:

1. Воздействие мощного импульсного ионного пучка состава 70% С++ 30%

Н+, с энергией частиц Е - 250 кэВ, плотностью тока j = 150 А/см2 и числом импульсов п = 1 БВТС приводит к повышению износостойкости БВТС системы «ТЮ^М» при абразивном трении до ~ 3,3 раз (Патент РФ № 2792538).

2. Воздействие непрерывного ионного пучка К+Т1+ с энергией ионов Е -

17 2

20 кэВ, дозой облучения ~ 5 10 ион/см приводит к повышению износостойкости металлорежущих пластин из БВТС системы «ТЮКМ-Мо» при чистовом точении стали 40ХН до ~ 1,5 раз.

3. Результаты диссертационной работы использованы в практической деятельности АО «АК «Омскагрегат» при проведении токарной обработки среднеуглеродистых низколегированный сталей.

Теоретическая значимость работы

Теоретическая значимость полученных в работе результатов заключается в расширении знаний о влиянии воздействия непрерывных и импульсных ионных пучков на изменение морфологии, фазового, химического и элементного состава поверхностных слоев безвольфрамовых твердых сплавов систем «ТЮ-ТМ» и «ТЮК-М-Мо».

На защиту выносятся:

1. Зависимости изменения структуры, химического состояния и износостойкости поверхности БВТС системы «ТЮ^М» вследствие воздействия

мощного импульсного ионного пучка состава C++H+ наносекундной длительности.

2. Зависимости изменения структуры, химического состояния и износостойкости поверхности БВТС системы «TiCN-Ni-Mo» вследствие воздействия непрерывного ионного пучка состава

Методология и методы исследования

Для изучения объектов в диссертационной работе использованы современные приборы и взаимодополняющие методы исследований: методы электронной и атомно-силовой микроскопии, метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и рентгеноструктурный анализ. Для определения механических и эксплуатационных свойств в работе также применены стандартные методы испытаний.

Степень достоверности полученных результатов

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректной постановкой цели и задач исследования, надёжной статистикой экспериментов, использованием комплекса независимых методов анализа с применением сертифицированного современного оборудования и современных концепций анализа экспериментальных данных, согласованием полученных результатов с литературными данными.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы представлены на XI, XII, XIII Международных научно-технических конференциях «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» (Омск, 2021, 2022, 2023 гг.); X Международной научно-технической конференции «Техника и технологии машиностроения» (Омск, 2021 г.); 3 Российской научной конференции «Радиофизика, фотоника и исследование свойств вещества» (Омск, 2024 г.); VI, VII Региональных научно-технических конференциях «Ученые Омска - региону» (Омск, 2021, 2022 гг.); Региональной научно-практической конференции «Нанотехнологии. Информация. Радиотехника.» (Омск, 2022 г.).

Личный вклад автора

Заключается в определении темы работы и постановке задач исследования, участии в ионном облучении образцов, проведении рентгеноэлектронных и электронно-микроскопических исследований, проведении экспериментов и обработке полученных результатов, написании научных публикаций в составе авторского коллектива, подготовке их к опубликованию.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения и библиографического списка. Работа изложена на 127 страницах, включает в себя 65 рисунков, 14 таблиц и 114 ссылок на источники литературы.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 22 научные работы. Из них 8 - в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства науки и высшего образования РФ, 4 публикации в зарубежных изданиях, входящих в базу цитирования Scopus.

Статьи в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук:

1. Физико-химические свойства и функциональные характеристики безвольфрамового твердого сплава системы "TiC - TiNi", подвергнутого ионно-лучевой обработке / А. М. Бадамшин, С. Н. Несов, С. Н. Поворознюк [и др.] // Перспективные материалы. - 2023. - № 5. - С. 72-81.

2. Модификация металлорежущих пластин из безвольфрамового твердого сплава КНТ16 мощным ионным пучком / А. М. Бадамшин, В. С. Ковивчак, А. А. Крутько, О. Ю. Бургонова // Ползуновский вестник. - 2023. - № 1. - С. 237-244.

3. Влияние непрерывных ионных пучков на изменение морфологии поверхностных слоев и эксплуатационных свойств безвольфрамового твердого сплава марки КНТ16 / А. М. Бадамшин, С. Н. Поворознюк, А. А. Крутько, О. Ю.

Бургонова // Вестник Югорского государственного университета. - 2023. - № 2(69). - С. 45-52.

4. Модификация металлорежущих пластин из безвольфрамового твердого сплава марки КНТ16 непрерывными ионными пучками / А. М. Бадамшин, С. Н. Поворознюк, В. В. Акимов [и др.] // Омский научный вестник. -2023. - № 1(185). - С. 31-36.

5. Бадамшин, А. М. Исследование морфологии, химического состава и коррозионной стойкости твердого сплава "TiC - NiTi", модифицированного мощным ионным пучком / А. М. Бадамшин, А. О. Лептюк // Омский научный вестник. - 2022. - № 2(182).

6. Изменение структурно-фазового состояния и физико-химических свойств безвольфрамовых твердых сплавов TiC-TiNi после различных видов ионно-лучевой обработки / В. В. Акимов, А. М. Бадамшин, С. Н. Несов [и др.] // Омский научный вестник. - 2021. - № 2(176). - С. 5-9.

7. Влияние ионного облучения на морфологию, элементный и химический состав поверхностных слоев безвольфрамовых твердых сплавов / А. М. Бадамшин, С. Н. Несов, В. С. Ковивчак [и др.] // Письма в Журнал технической физики. - 2021. - Т. 47, № 15. - С. 19-22.

8. Формирование карбида титана в технически чистом титане под действием мощного ионного пучка / А. М. Бадамшин, Д. В. Постников, В. С. Ковивчак, С. Н. Несов // Письма в Журнал технической физики. - 2024. - Т. 50, № 8. - С. 3-7.

Статьи в изданиях, входящих в базу цитирования Scopus:

1. Formation of chemical compounds in the surface layers of titanium under the action of a high-power ion beam of nanosecond duration / S. N. Nesov, V. S. Kovivchak, A. M. Badamshin. - DOI: 10.1016/j.nimb.2022.09.025 // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B Beam Interactions with Materials and Atoms. - 2022. - Vol. 531 (5). - Р. 74-81.

2. Modification of surface layers of tungsten-free hard alloys pulsed ion beam of nanosecond duration / A. M. Badamshin, E. A. Rogachev, S. N. Nesov. - DOI: 10.1063/5.0140303 // AIP Conference Proceedings. - 2023. - Vol. 2784, no. 1. - P. 040007.

3. Effect of ion-beam treatment on the composition and physical and mechanical properties of tungsten-free hard alloys «TiC-NiTi» / A. M. Badamshin, S. N. Nesov, S. N. Povoroznyuk, D. A. Polonyankin, E. A. Rogachev // AIP Conference Proceedings. -2023. - Vol. 2784, no. 1. - Р. 040004.

4. Structure and physical-mechanical properties of thungsten-free hard alloys after various types of ion-beam treatment / А. M. Badamshin, S. N. Nesov, S. N. Povovroznyuk, V. V. Akimov, A. A. Krutko, A. A. Vorobiev. // AIP Conference Proceedings. - 2021. - Vol. 2412. - P. 040004.

Основные публикации в прочих научных изданиях:

1. Морфология, состав и свойства безвольфрамовых твердых сплавов "TiC-TiNi", облученных мощным ионным пучком / А. М. Бадамшин, С. Н. Несов, В. С. Ковивчак [и др.] // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2024. - Т. 60, № 3. - С. 288-297.

2. Модификация безвольфрамового твердого сплава марки КНТ16 непрерывными ионными пучками / А. М. Бадамшин // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства. Омск: Омский государственный технический университет, 2023. - С. 88-89.

3. Исследование механических характеристик и характера разрушения безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида титана с различными связующими фазами / А. М. Бадамшин, С. Н. Поворознюк, Д. А. Негров [и др.] // Ученые Омска - региону. Омск: Омский государственный технический университет, 2022. - С. 10-12.

4. Влияние мощного ионного пучка на изменение морфологии и химического состояния поверхностных слоев безвольфрамового твердого сплава марки C50 / А. М. Бадамшин, В. А. Несов // Нанотехнологии. Информация.

Радиотехника (НИР-22). Омск: Омский государственный технический университет, 2022. - С. 113-116.

5. Модификация поверхности безвольфрамовых твердых сплавов ТН20 и КНТ16 при воздействии мощного ионного пучка наносекундной длительности /

A. М. Бадамшин, А. О. Лептюк // Нанотехнологии. Информация. Радиотехника (НИР-22). Омск: Омский государственный технический университет, 2022. - С. 116-120.

6. Влияние ионно-лучевой обработки на состав и физико-механические свойства безвольфрамовых твердых сплавов «ТЮ-ТМ» / А. М. Бадамшин, С. Н. Несов, С. Н. Поворознюк [и др.] // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства. Омск: Омский государственный технический университет, 2022. - С. 126-128.

7. Модифицирование поверхностных слоёв безвольфрамовых твердых сплавов мощным ионным пучком наносекундной длительности / А. М. Бадамшин, С. Н. Несов, В. В. Акимов [и др.] // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства. Омск: Омский государственный технический университет, 2022. - С. 143-144.

8. Структура и физико-механические свойства безвольфрамовых твердых сплавов после различных видов ионно-лучевой обработки / А. М. Бадамшин, С. Н. Несов, С. Н. Поворознюк [и др.] // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства. Омск: Омский государственный технический университет, 2021.

9. Исследование влияния различных видов ионно-лучевой обработки на физико-механические свойства композиционных материалов ТЮ-МТ / А. М. Бадамшин, С. Н. Поворознюк, Д. А. Негров [и др.] // Ученые Омска - региону. Омск: Омский государственный технический университет, 2021. - С. 4-8.

10. Повышение твердости и износостойкости безвольфрамовых твердых сплавов работающих в условиях абразивного износа и динамических нагрузок / В.

B. Акимов, А. Р. Путинцева, Е. А. Сутурина, А. М. Бадамшин // Техника и

технология нефтехимического и нефтегазового производства. Омск: Омский государственный технический университет, 2019.

Соответствие паспорту специальности

Диссертационная работа соответствует паспорту научной специальности 2.6.17. «Материаловедение» (техническая отрасль науки) группы научных специальностей 2.6. «Химические технологии, науки о материалах, металлургия» по следующим направлениям исследований: п.3 «Разработка научных основ выбора металлических, неметаллических и композиционных материалов с заданными свойствами применительно к конкретным условиям изготовления и эксплуатации деталей, изделий, машин и конструкций»; п.4 «Разработка физико-химических и физикомеханических процессов формирования новых металлических, неметаллических и композиционных материалов, обладающих уникальными функциональными, физико-механическими, биомедицинскими, эксплуатационными и технологическими свойствами, оптимальной себестоимостью и экологической чистотой». п.9 «Разработка функциональных покрытий различного назначения и методов управления их свойствами и качеством».

ГЛАВА 1 ТВЕРДОСПЛАВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ СВОЙСТВ

1.1 Назначение, классификация и область применения основных твердосплавных материалов

В настоящее время для изготовления тяжело нагруженных инструментов (металлорежущие пластины, прокатные валки, фильеры, буровые коронки и др.) применяют порошковые твердосплавные материалы [22-24]. Их преимущество перед инструментальными сталями заключается в более высоком значении твердости, прочностных характеристик и теплостойкости [25]. Наибольшее распространение получили твердые сплавы на основе карбида вольфрама ^^С и кобальта Со с возможным добавлением карбидов титана и тантала. Это обусловлено высоким значением предела прочности WC [26] и хорошей смачиваемостью системы WC-Co при спекании порошков [27]. К основным свойствам твердосплавных материалов, значение которых определяет их область применения и износостойкость относятся: предел прочности на изгиб и сжатие, ударная вязкость, твердость, жаропрочность и жаростойкость [28, 29]. Данные параметры задаются на этапе изготовления металлорежущего инструмента путём варьирования соотношения карбидной и связующей фаз, а также их состава, дисперсности, режимов прессования и спекания [30, 31]. Рекомендуемая область применения, физико-механические свойства [32], а также химический состав [33] наиболее распространенных твердых сплавов на основе WC представлены в таблице 1. 1.

Таблица 1.1 - Состав, назначение и свойства твердых сплавов на основе WC

Сплав Химический состав, % масс. Предел прочности на изгиб бизг., МПа Твердос ть ШЛ, ед. Коэффициент теплопроводности X, Вт/(мК) при Т = 20Т Область применения

ВК3-М WC - 97 ^ - 3 >1176 >89,5 46-54 Точение твердых чугунов,сталей. Сухое волочение проволоки.

Окончание таблицы 1.1

ВК8 ^^ - 92 Со - 8 >1666 >88,0 46-75 Токарная и фрезерная обработка нержавеющих сталей, высокопрочных и жаропрочных труднообрабатывае мых сплавов. Волочение, калибровка и прессования прутков и труб. Вращательное бурение шпуров и скважин.

ВК10-ХОМ ^^ - 90 Со - 10 >1470 >89,0 54-71 Сверление, зенкерование, развертывание и фрезерование сталей и чугунов

Т30К4 ^^ - 66 Т1С - 30 Со - 4 >980 >92,0 13-24 Чистовое точение деталей с малым сечением среза, нарезание резьбы и развертывания отверстий углеродистый сталей после различных режимов термической обработки

Т15К6 ^^ - 79 Т1С - 15 Со - 6 >1176 >90,0 19-31 Получерновое точение при непрерывном резании и чистовое точение при прерывистом резании углеродистых сталей

ТТ7К12 ^^ - 81 Т1С+ТаС - 7 Со - 12 >1666 >87,0 Тяжелое черновое точение стальных заготовок

Несмотря на высокое значение физико-механических свойств, твердые сплавы систем «^С-Со», <^С-ТЮ-Со», «^С-ТЮ-ТаС-Со» обладают существенным недостатком, который заключается в высокой стоимости и

дефиците их основных компонентов - вольфрама и кобальта [34-36]. Данная проблема интенсифицировала проведение исследований по разработке твердосплавных материалов на безвольфрамовой основе [37]. К настоящему времени накоплен большой экспериментальный и теоретический опыт в области разработки составов и технологии изготовления безвольфрамовых твердых сплавов (БВТС). Исследования российских и зарубежных учёных [38-40] позволяют сделать вывод о том, что при изготовлении БВТС наиболее оптимальными аналогами карбида вольфрама являются карбид или карбонитрид титана. В России широкое распространение для проведения операций обработки металлов резанием получили БВТС двух марок: ТН20 (система ТЮ-М-Мо) и КНТ16 (система ТЮКМ-Мо). Их состав, область применения в металлообработке и механические свойства [41] представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Состав, область применения и свойства БВТС ТН20 и КНТ16

Сплав Химический состав, % масс. Предел прочности на изгиб бизг., МПа Твердость ШЛ, ед. Коэффициент теплопроводности X, Вт/(мК) при Т = 20Т Область применения

ТН20 ТЮ - 79 N1 - 15 Мо - 6 >1050 >90 8,4-14,7 Проведение операций чистового и получистового непрерывного точения углеродистых и низколегированных сталей, медных сплавов, чугунов.

КНТ16 ТЮК - 74 N1 - 19,5 Мо - 6,5 >1200 >89 12,6- 21,0 Получистовое и получерновое непрерывное точение углеродистых и низколегированных сталей, медных сплавов. Чистовое фрезерование углеродистых и низколегированных сталей.

Как видно из данных таблиц значение твердости БВТС является соизмеримым с твердостью вольфрамосодержащих сплавов, однако БВТС обладают относительно низким значением предела прочности при изгибе. Кроме того, массовое содержание ММо связки у данных сплавов (> 20%) выше, чем у сплавов на основе WC, что увеличивает толщину прослойки между ТЮ (ТЮК) зёрнами и снижает микротвердость БВТС.

БВТС марки КНТ16 обладает большим пределом прочности на изгиб и коэффициентом теплопроводности, чем сплав ТН20 и является более перспективным для проведения операций обработки металлов резанием. Несмотря на это, низкое значение предела прочности и ударной вязкости применяемых в промышленности БВТС системы ТЮММ-Мо не позволяет изготавливать из них обрабатывающие инструменты, эффективно работающие при интенсивных ударных и знакопеременных нагрузках (например, фильеры, прокатные валки, буровые коронки и др.).

1.2 Безвольфрамовые твердые сплавы «Т1С-Т1№»

С целью разработки БВТС, обладающих сочетанием одновременно высокого значения прочности, пластичности и ударной вязкости проводились исследования, направленные на получение составов БВТС, структура которых обладала бы релаксационными свойствами при воздействии ударных нагрузок, что сохранило бы высокую вязкость и пластичность композиционных твердых сплавов [42]. Т.е. задача данных исследований, главным образом, сводилась к поиску оптимальной связующей фазы для БВТС.

Известно [43], что для карбида титана ТЮ в качестве наиболее оптимальной связки целесообразно применять никель и интерметаллические соединения на его основе: МА1, Т1М, ММо и др. При этом, для обеспечения высоких демпфирующих (вязкоупругих) свойств кристаллическая решетка данных соединений должна обладать возможностью структурного перестроения при

внешнем нагружении. В кристаллах никеля и большинстве его соединений с другими металлами протекание данного процесса невозможно, поскольку они обладают, как правило, одной энергетически стабильной кристаллической структурой. Тем не менее, среди них есть один уникальный и сравнительно не дефицитный интерметаллид - Т1М. Его особенностью в сравнении с другими соединениями данной группы является протекание обратимого термоупругого мартенситного превращения по типу В2^К^В19' (где В2 - упорядоченная по типу CsCl кубическая решетка, Я - промежуточная ромбоэдрическая решетка, В19' - моноклинная мартенситная решетка), что придаёт высокую пластичность и вязкость данному интерметаллиду.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бадамшин Артем Маратович, 2025 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Панов, В. С. Технология и свойства спеченных твердых сплавов : учеб. пособие / В. С. Панов, В. Н. Шумейко ; Нац. исслед. технолог. ун-т «МИСиС». - Москва : Изд-во МИСиС, 2013. - 143 с. - ISBN 978-5-87623-700-2.

2. Верещака, А. А. Повышение эксплуатационных характеристик инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов с помощью наноструктурированных многослойно-композиционных покрытий / А. А. Верещака, О. Хожаев // Вестник Брянского государственного технического университета. - 2014. - № 3 (43). - С. 20-25.

3. Мартенситные превращения в каркасном композите TiC/TiNi / С. П. Беляев, С. К. Гордеев, Р. Ф. Коноплева [и др.] // Физика твердого тела. - 2005. - Т. 47, № 6. -С. 1118-1122.

4. Влияние пластификатора на микроструктуру и свойства сплавов системы карбонитрид титана - никелид титана / А. Н. Ермаков, И. Г. Григоров, О. Н. Ермакова [и др.] // Перспективные материалы. - 2006. - № 5. - С. 42-48.

5. Акимов, В. В. Характер разрушения композиционных материалов TiC-TiNi с использованием фрактографических исследований / В. В. Акимов, М. В. Акимов, С. Н. Кульков // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2006. - № 10 (48). - С. 74-76.

6. Брюхов, В. В. Повышение стойкости инструмента методом ионной имплантации / В. В. Брюхов ; Том. политехн. ун-т. - Томск : Изд-во науч.-техн. лит., 2003. - 120 с. - ISBN 5-89503-181-1.

7. Геринг, Г. И. Эволюция поверхностной структуры сплава WC-Co при облучении мощными ионными пучками / Г. И. Геринг, А. В. Николаев, К. Н. Полещенко // Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах : тез. докл. II Междунар. семинара (Барнаул, 5-11 сент. 1994 г.) / Алт. политехн. ин-т ; под ред. М. Д. Старостенкова. - Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 1994. - С. 125-126.

8. Модификация поверхностных слоев нитрида титана и хрома на твердом сплаве при воздействии мощными импульсными ионными пучками / В. В. Углов, Г. Е.

Ремнев, А. К. Кулешов, М. С. Салтымаков // Физика и химия обработки материалов. - 2010. - № 1. - С. 65-70.

9. Ремнев, Г. Е. Повышение стойкости твердосплавного инструмента методом предварительной обработки мощным ионным пучком и осаждения нитрид -титанового покрытия / Г. Е. Ремнев, В. А. Тарбоков // Физическая мезомеханика.

- 2004. - Т. 7, № S2. - С. 329-332.

10. Вершинин, Г. А. Формирование коррозионно-стойких композиций в поверхностных слоях твердых сплавов при комбинированной ионно-лучевой обработке / Г. А. Вершинин, К. Н. Полещенко, C. Н. Поворознюк // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2013. - № 4. - С. 22-24.

11. Получение градиентных композиций повышенной коррозионной стойкости и твердости методами ионной имплантации и химического модифицирования / В. Ф. Борбат, И. Б. Козорог, В. А. Мухин, К. Н. Полещенко // Вестник Омского университета. - 2004. - № 3 (33). - С. 60-62.

12. Ковивчак, В. С. Разрушение поверхностного слоя сплава Al-Cu при воздействии мощного ионного пучка / В. С. Ковивчак, Т. В. Панова // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2018.

- № 8. - С. 69-73.

13. Игнатьев, А. С. Влияние структурно-фазового состояния поверхностного слоя на износостойкость режущей кромки металлокерамической пластины при резании металла / А. С. Игнатьев, А. А. Моховиков, В. Е. Овчаренко // Инновационные технологии и экономика в машиностроении : сб. тр. V Междунар. науч.-практ. конф. (Юрга, 22-23 мая 2014 г.). - Томск : Изд-во Том. политехн. ун-та, 2014. - Т. 1. - С. 244-249.

14. Степанов, В. А. Радиационно-индуцированная пластическая деформация и "эффект дальнодействия" / В. А. Степанов, В. С. Хмелевская // Журнал технической физики. - 2011. - Т. 81, № 9. - С. 52-56.

15. Шаркеев, Ю. П. Эффект дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах: дислокационные структуры, свойства, напряжения, механизмы : специальность 01.04.07 «Физика конденсированного состояния» : автореф. дис. ... д-ра физ.-мат. наук / Ю. П. Шаркеев. - Томск, 2000. - 45 с.

16. Сюткин, Н. Н. Исследование эффекта дальнодействия в облученных упорядоченных сплавах методом полевой ионной микроскопии / Н. Н. Сюткин // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Сер. Физика твердого тела. - 2003. - № 1. - С. 152-160.

17. Гриценко, Б. П. Влияние высокодозной ионной имплантации и акустических колебаний в трибосистеме на деформационное поведение и износостойкость стали 45 / Б. П. Гриценко, О. А. Кашин // Известия Томского политехнического университета. - 2004. - Т. 307, № 4. - С. 121-125.

18. Поворознюк, С. Н. Модифицирование инструментальных твердых сплавов ионно-лучевой обработкой / С. Н. Поворознюк, К. Н. Полещенко, Н. П. Калистратова // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2006. - № 4. - С. 59-62.

19. Modification of the WC-Co carbide surface with high-intensity pulsed ion beam / A. I. Prima, Y. I. Egorova, A. I. Pushkarev, S. V. Matryenin. - DOI: 10.1088/17426596/1588/1/012045 // Journal of Physics: Conference Series. - 2020. - Vol. 1588, no. 1. - Р. 012045.

20. Кулешов, А. К. Упрочнение инструментальных материалов имплантацией ионов (Zr, B, N) и (Zr, B, Кг) / А. К. Кулешов, В. В. Углов, В. В. Брюхов // Вакуумная техника и технология. - 2011. - Т. 21, № 4. - С. 231-236.

21. Влияние миграции имплантированной примеси на износоустойчивость модифицированных твердых сплавов / К. Н. Полещенко, С. Н. Поворознюк, Г. А. Вершинин [и др.] // Вестник Омского университета. - 1997. - № 2. - С. 23-25.

23. Oskolkova, T. N. Wear-Resistant Coatings on WC-Co Hard Alloys Synthesized by Concentrated Energy Flows / T. N. Oskolkova, A. M. Glezer. - DOI:

10.1134/S2075113319010258 // Inorganic Materials: Applied Research. - 2019. - Vol. 10, no. 1. - P. 146-154.

24. Linnik, S. A. Influence of Cobalt on the Adhesion Strength of Poly crystalline Diamond Coatings on WC-Co Hard Alloys / S. A. Linnik, A. V. Gaidaichuk, V. V. Okhotnikov. - DOI: 10.1134/S1063784218020226 // Technical Physics. - 2018. - Vol. 63, no. 2. - P. 206-210.

25. Enhanced high temperature mechanical properties of WC-Co cemented carbides by VC addition / Х. Li, L. Wang, Y. Liu, J. Ye. - DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2023.106355 // International Journal of Refractory & Hard Metals. - 2023. - Vol. 116 - Р. 106355.

26. Дворник, М. И. Исследование прочности твердого сплава ВК8 методом конечных элементов / М. И. Дворник, Е. А. Михайленко // Химическая физика и мезоскопия. - 2009. - Т. 11, № 4. - С. 433-440.

27. Влияние высокодисперсного порошка смеси WC и TiC на свойства композиционных материалов / Т. В. Чайка, В. М. Гавриш, В. И. Павленко, Н. И. Черкашина. - DOI: 10.15828/2075-8545-2023-15-1-14-26 // Нанотехнологии в строительстве. - 2023. - Т. 15, № 1. - С. 14-26.

28. Зубков, Н. Н. Инструментальные материалы для изготовления лезвийных инструментов / Н. Н. Зубков // Наука и образование. - 2013. - № 5. - С. 75-100.

29. Получение мелкозернистых твердых сплавов системы WC-Co (обзор) / Н. Н. Трофименко, И. Ю. Ефимочкин, Р. М. Дворецков, Р. В. Батиенков. - DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-1-92-100 // Труды ВИАМ. - 2020. - № 1 (85). - С. 92100.

30. Халеев, Д. Е. Сравнительная характеристика нано и макроматериалов на основе карбида вольфрама / Д. Е. Халеев, М. А. Кругляков, А. Е. Жданов // Международный студенческий научный вестник. - 2020. - № 6. - С. 33.

31. Богодухов, С. И. Упрочнение твердых сплавов (обзор) / С. И. Богодухов, Е. С. Козик, Е. В. Свиденко // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2015. - № 11 (131). - С. 3-11.

32. ГОСТ 3882-74. Сплавы твердые спеченные. Марки : изд. офиц. : утв. и введ. в действие Постановлением Гос. комитета СССР по стандартам от 15 авг. 1974 г. № 1993 : дата введ. 1976-01-01 / разраб. Мин-вом цветной металлургии СССР. -Москва : Изд-во стандартов, 2008. - 7 с.

33. Гузанов, Б. Н. Классификация и правила маркировки металлических материалов : учеб. пособие / Б. Н. Гузанов, В. В. Бухаленков, Л. И. Анисимова. -Екатеринбург : Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2006. - 67 с.

34. Zeiler, B. Recycling of tungsten: Current share, economic limitations, technologies and future potential / В. Zeiler, А. Bartl, W. D. Schubert. - DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2021.105546 // International Journal of Refractory & Hard Metals. -2021. - Vol 98. - Р. 105546.

35. Агеев, Е. В. Фазовый состав твердосплавных порошков, полученных электродиспергированием сплава Т5К10 в воде / Е. В. Агеев // Современные проблемы и направления развития металловедения и термической обработки металлов и сплавов : сб. науч. ст. 3 Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти академика А. А. Байкова (Курск, 15 сент. 2022 г.). - Курск : Изд-во Юго-Зап. гос. ун-та, 2022. - С. 24-28.

36. Агеева, Е. В. Рентгеноспектральный микроанализ электроэрозионного порошкового материала, полученного в среде этилового спирта из отходов безвольфрамового твердого сплава марки КНТ16 / Е. В. Агеева, Б. Н. Сабельников. - DOI: 10.35211/1990-5297-2020-7-242-33-36 // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2020. - № 7 (242). - С. 33-36.

37. Панов, В. С. Безвольфрамовые твердые сплавы: аналитический обзор / В. С. Панов // Материаловедение. - 2019. - № 10. - С. 33-39.

38. Densification Behaviours of TiC/Ni Metal Ceramic Alloys Produced by Powder Metallurgy / L. Mebarki, А. Boukhobza, К. Fedaoui, В. Lazhar. - DOI: 10.4028/p-gos8ao // International Journal of Engineering Research in Africa. - 2024. - Vol. 68. -P. 1-10.

39. Жиляев, В. А. Состояние исследований, проблемы порошкового материаловедения и перспективы развития TiC- и TiCN-керметов (обзор) / В. А. Жиляев // Актуальные проблемы порошкового материаловедения : материалы Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 85-летию со дня рождения академика В. Н. Анциферова (Пермь, 26-28 нояб. 2018 г.) / под ред. А. А. Ташкинова. - Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2018. - С. 67-75.

40. In situ fabrication of TiC-NiCr cermets by selective laser melting / А. Aramian, Z. Sadeghian, K. G. Prashanth, F. Berto. - DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2019.105171 // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2019. - Vol. 87. - Р. 105171.

41. ГОСТ 26530-85. Сплавы твердые спеченные безвольфрамовые. Марки : изд. офиц. : утв. и введ. в действие Постановлением Гос. комитета СССР по стандартам от 24 марта 1985 г. № 1 : дата введ. 1986-01-01 / разраб. М-вом цветной металлургии СССР. - Москва : Изд-во стандартов, 1985. - 4 с.

42. Кульков, С. Н. Формирование микрои мезоструктур в металлокерамических композитах при механическом нагружении / С. Н. Кульков // Физическая мезомеханика. - 2005. - Т. 8, № 6. - С. 79-87.

43. Рудай, В. В. Композиционные материалы TiC-TiNi с микроградиентной структурно-неустойчивой матрицей : специальность 05.16.09 «Материаловедение (по отраслям)» : дис. ... канд. техн. наук / В. В. Рудай ; Ин-т физики прочности и материаловедения СО РАН. - Томск, 2014. - 150 с.

44. Структура и свойства композиционных материалов TiC-NiTi, легированных железом / В. П. Сивоха, Ю. П. Миронов, В. В. Рудай, С. Н. Кульков // Журнал технической физики. - 2004. - Т. 74, № 1. - С. 53-57.

45. Акимов, В. В. Жаростойкость безвольфрамовых твердых сплавов TiC - TiNi в зависимости от объемного состава композиции при нагреве до высоких температур / В. В. Акимов, А. Ф. Мишуров, Е. В. Акимова // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2016. - Т. 59, № 10. - С. 688-691.

46. Акимов, В. В. Применение ультразвукового резонансного метода для определения упругих и пластических характеристик сплавов TiC-TiNi / В. В. Акимов, Н. А. Иванов // Прикладная механика и техническая физика. - 2002. - Т. 43, № 2 (252). - С. 203-207.

47. Бурков, П. В. Формирование структуры, фазовый состав и свойства композиционного материала TiC-NiTi в зависимости от содержания углерода в карбиде титана и частичной замене титана молибденом / П. В. Бурков, С. Н. Кульков // Ползуновский вестник. - 2005. - № 2-2. - С. 10-15.

48. Акимов, В. В. Определение сопротивления скольжению твердого сплава на основе карбида титана о мерзлый грунт / В. В. Акимов // Омский научный вестник. - 2006. - № 5 (39). - С. 84-85.

49. Акимов, В. В. Исследование триботехнических свойств твердосплавных композиционных материалов на основе TiC со связующей фазой TiNi / В. В. Акимов // Трение и износ. - 2005. - Т. 26, № 2. - С. 197-200.

50. Макаров, А. Д. Оптимизация процессов резания / А. Д. Макаров. - Москва : Машиностроение, 1976. - 278 с.

51. Зелинский, В. В. Причинно-следственный аспект изнашивания режущих инструментов / В. В. Зелинский, А. В. Карпов // Вестник Пермского государственного технического университета. Машиностроение, материаловедение. - 2011. - Т. 13, № 3. - С. 46-50.

52. Виды износа твердосплавных пластин при лезвийной обработке и методы борьбы с ними / Д. С. Реченко, А. А. Ежов, Д. Г. Балова [и др.] // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2015. - № 3 (143). - С. 83-87.

53. Friction and Wear of Tungsten Carbide Dies in the Dry Drawing of Steel Wire / M. Suliga, P. Szota, J. Kulasa [et al.] // Materials. - 2025. - Vol. 18, no. 7. - Р. 1409.

54. Прокопенко, Н. А. Дуговое напыление покрытия AlTiN с помощью магнитного фильтра / Н. А. Прокопенко, В. В. Шугуров // Современные технологии и материалы новых поколений : сб. тр. Междунар. конф. с элементами

науч. школы для молодежи (Томск, 9-13 окт. 2017 г.) / Нац. исслед. Том. политехн. ун-т. - Томск : Изд-во ТПУ, 2017. - С. 223-225.

55. Комаров, Ф. Ф. Ионная имплантация в металлы / Ф. Ф. Комаров. - Москва : Металлургия, 1990. - 216 с. - ISBN 5-229-00342-1.

56. Анищик, В. М. Модификация инструментальных материалов ионными и плазменными пучками / В. М. Анищик, В. В. Углов. - Минск : Изд-во Белорусского гос. ун-та, 2003. - 191 с. - ISBN 985-445-906-3.

57. Исследование радиационно-индуцированных процессов в слоистой системе Be-Fe-Be, подвергнутой ионному облучению и последующим изохронным отжигам / А. Н. Озерной, М. Ф. Верещак, И. А. Манакова [и др.]. - DOI: 10.7868/S0015323014080129 // Физика металлов и металловедение. - 2014. - Т. 115, № 8. - С. 816-826.

58. Лясников, В. Н. Исследование влияния ионной имплантации азота при создании наномодифицированной поверхности титановых дентальных имплантатов / В. Н. Лясников, О. Д. Муктаров // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2012. - № 2 (66), вып. 2. - С. 97103.

59. Бойко, В. И. Модификация металлических материалов импульсными мощными пучками частиц / В. И. Бойко, А. Н. Валяев, А. Д. Погребняк // Успехи физических наук. - 1999. - Т. 169, № 11. - С. 1243-1271.

60. Савенков, Г. Г. Структурные изменения в металлах, вызванные воздействием сильноточного электронного пучка наносекундной длительности / Г. Г. Савенков, А. В. Кузнецов // Актуальные проблемы прочности : моногр. : в 2 т. / Витебский гос. технолог. ун-т ; под ред. В. В. Рубаника. - Витебск : Изд-во ВГТУ, 2018. - Т. 1. - С. 125-140.

61. Исакин, И. А. Методы поверхностной лазерной обработки металлов и сплавов / И. А. Исакин // Аспирант. - 2016. - № 2 (18). - С. 49-58.

62. Ионная имплантация / под ред. Дж. К. Хирвонена. - Москва : Металлургия, 1985. - 391 с.

63. Модификация твердого сплава Т15К6 мощными импульсными ионными пучками и компрессионными плазменными потоками / В. В. Углов, А. К. Кулешов, Г. Е. Ремнев [и др.] // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2011. - № 3. - С. 63-68.

64. Гладенко, А. А. Повышение износостойкости композиционных инструментальных материалов комбинированной ионно-лучевой обработкой / А.

A. Гладенко, К. Н. Полещенко, Н. А. Прокудина // Омский научный вестник . -2000. - № 10. - С. 41-43.

65. Wear Resistance Improvement of Cemented Tungsten Carbide Deep-Hole Drills after Ion Implantation / D. Morozow, М. Barlak, Z. Werner [et al.]. - DOI: 10.3390/ma14020239 // Materials. - 2021. - Vol. 14, no. 2. - Р. 239.

66. Пимонов, М. В. Закономерности трансформации структурно-фазового состояния металла поверхностного слоя после механической обработки стали 40Х / М. В. Пимонов. - DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2020.01.020 // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2020. - Т. 17, № 1. - С. 124-128.

67. Влияние ионного облучения на микротвердость композиционного материала /

B. В. Акимов, Д. А. Негров, В. Ю. Путинцев, А. Р. Путинцева. - DOI: 10.25960/mo.2020.2.31 // Металлообработка. - 2020. - № 2 (116). - С. 31-36.

68. Wear resistance of the cermet cutting tools after aluminum (Al+ ) and nitrogen (N+) ion implantation / D. Morozow, J. Narojczyk, M. Rucki, S. Lavrynenko // Advances in materials science. - 2018. - Vol. 18, no. 2. - Р. 92-99.

69. Наноструктуризация поверхности твердого сплава TiC-NiCrAl электронно-пучковой обработкой / Ю. Ф. Иванов, Ю. А. Колубаева, С. В. Григорьев [и др.] // Известия Томского политехнического университета. - 2008. - Т. 313, № 2. - С. 110-113.

70. Овчаренко, В. Е. Исследование влияния длительности импульса электронно -пучкового облучения на стойкость металлокерамических пластин / В. Е.

Овчаренко, А. А. Моховиков // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13, № 1-3. - С. 687-690.

71. Семин, В. О. Исследование микроструктуры поверхностных слоев никелида титана, сформированной в результате воздействия низкоэнергетических сильноточных электронных пучков / В. О. Семин, А. А. Нейман, Л. Л. Мейснер // Перспективы развития фундаментальных наук : сб. науч. тр. XI Междунар. конф. студентов и молодых ученых (Томск, 22-25 апр. 2014 г.) / Нац. исслед. Том. политехн. ун-т. - Томск : Изд-во ТПУ, 2014. - С. 194-196.

72. Дьяченко, Ф. А. Влияние плотности энергии электронного пучка на изменение механических свойств поверхностного слоя никелида титана / Ф. А. Дьяченко, А. А. Атовуллаева, Л. Л. Мейснер // Физика твердого тела : сб. материалов XVII Рос. науч. студен. конф. (Томск, 18 мая 2020 г.) / под ред. В. А. Новикова. - Томск : Изд-во науч.-техн. лит., 2020. - С. 25-27.

73. Изменения структуры в поверхностных слоях никелида титана под действием импульсных электронных пучков / Л. Л. Мейснер, М. Г. Остапенко, А. И. Лотков [и др.] // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2014. - Т. 57, № 9. - С. 45-51.

74. Особенности формирования и распределения фаз в поверхностных слоях ТМ после электронно-пучковых воздействий / Л. Л. Мейснер, М. Г. Остапенко, А. И. Лотков, А. А. Нейман // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2015. -Т. 58, № 5. - С. 77-84.

75. Усталостные свойства никелида титана и их повышение с использованием низкоэнергетического сильноточного электронного пучка / С. Н. Мейснер, Л. Л. Мейснер, А. А. Нейман [и др.]. - DOI: 10.17223/00213411/64/5/79 // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2021. - Т. 64, № 5 (762). - С. 79-87.

76. Диденко, А. Н. «Эффекты дальнодействия» в металлах и сплавах при ионной имплантации / А. Н. Диденко, Э. В. Козлов, Ю. П. Шаркеев // Эволюция дефектных структур в металлах и сплавах : тез. докл. I Междунар. семинара

(Барнаул, 8-12 сент. 1992 г.) / Алт. политехн. ин-т. - Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 1992. - С. 127-128.

77. О возможности формирования солитонообразных импульсов при ионной имплантации / С. Г. Псахье, К. П. Зольников, Р. И. Кадыров [и др.] // Письма в Журнал технической физики. - 1999. - Т. 25, № 6. - С. 7-12.

78. Баянкин, В. Я. К вопросу о сегрегационных проявлениях эффекта дальнодействия при ионной имплантации прокатанных медно-никелевых фольг / В. Я. Баянкин, А. А. Новоселов, Ф. З. Гильмутдинов. - 001: 10.7868/80207352814010089 // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2014. - № 2. - С. 93-98.

79. Степанов, В. А. Радиационно-индуцированная пластическая деформация и «эффект дальнодействия» / В. А. Степанов, В. С. Хмелевская // Журнал технической физики. - 2011. - Т. 81, № 9. - С. 52-56.

80. Тетельбаум, Д. И. Эффект дальнодействия / Д. И. Тетельбаум, В. Я. Баянкин // Природа. - 2005. - № 4 (1076). - С. 9-17.

81. Некоторые аспекты эффекта дальнодействия / Н. П. Апарина, М. И. Гусева, Б. Н. Колбасов [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. - 2007. - № 3. - С. 18-27.

82. Панова, Т. В. Использование мощного ионного пучка в формировании кальций-фосфатных покрытий на поверхности титанового сплава ВТ-6 / Т. В. Панова, В. С. Ковивчак, Я. А. Калинина // Омские научные чтения : материалы Всерос. науч.-практ. конф. (Омск, 11-16 дек. 2017 г.) / Ом. гос. ун-т им. Ф. М. Достоевского. - Омск : Изд-во ОмГУ, 2017. - С. 888-891.

83. Воздействие мощного ионного пучка на композиционный материал на основе алюминия / В. С. Ковивчак, К. А. Михайлов, Т. В. Панова [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 2005. - № 2. - С. 57-60.

84. Модификация поверхностных слоев нитрида титана и хрома на твердом сплаве при воздействии мощными импульсными ионными пучками / В. В. Углов,

Г. Е. Ремнев, А. К. Кулешов, М. С. Салтымаков // Физика и химия обработки материалов. - 2010. - № 1. - С. 65-70.

85. Влияние ионного облучения на морфологию, элементный и химический состав поверхностных слоев безвольфрамовых твердых сплавов / А. М. Бадамшин, С. Н. Несов, В. С. Ковивчак [и др.]. - DOI: 10.21883/PJTF.2021.15.51228.18783 // Письма в Журнал технической физики. -2021. - Т. 47, № 15. - С. 19-22.

86. Беляев, С. П. Исследование процессов окисления и сегрегации на поверхности никелида титана / С. П. Беляев, Ф. З. Гильмутдинов, О. М. Канунникова // Письма в Журнал технической физики. - 1999. - Т. 25, № 13. - С. 89-94.

87. Ковивчак, В. С. Формирование периодических структур на поверхности магния и алюминия при воздействии мощного ионнного пучка наносекундной длительности / В. С. Ковивчак, Т. В. Панова, К. А. Михайлов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2012. - № 1. - С. 73-76.

88. Morgan, D. J. Comments on the XPS Analysis of Carbon Materials / D. J. Morgan.

- DOI: 10.3390/c7030051 // C. - 2021. - Vol. 7, no. 3. - Р. 51.

89. Growth of Ti-C nanocomposite films by reactive high power impulse magnetron sputtering under industrial conditions / М. Samuelsson, К. Sarakinos, Н. Hogberg [et al.]. - DOI: 10.1016/j.surfcoat.2011.10.03 // Surface and Coatings Technology. - 2012.

- Vol. 206, no. 8-9. - Р. 2396-2402.

90.Tunable Photoluminescence from Graphene Oxide / C. T. Chien, S. S. Li, W. J. Lai [et al.]. - DOI: 10.1002/anie.201200474 // Angewandte Chemie International Edition. -2012. - Vol. 51, no. 27. - Р. 6662-6666.

91. The Effect of Melting Temperature on Coloration of TiO2-BaO-SiO2 Glass / P. Tian, Z. Peng, Х. Du [et al.]. - DOI: 10.1134/s1087659619030143 // Glass Physics and Chemistry.- 2019. - Vol. 45, no. 3. - Р. 208-212.

92. Akhavan, B. Substrate-Regulated Growth of Plasma-Polymerized Films on Carbide-Forming Metals / В. Akhavan, S. G. Wise, М. М. М. Bilek. - DOI:

10.1021/acs.langmuir.6b02901 // Langmuir. - 2016. - Vol. 32, no. 42. - Р. 1083510843.

93. Zeiler, B. Recycling of tungsten: Current share, economic limitations, technologies and future potential / В. Zeiler, А. Bartl, W. D. Schubert. - DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2021.105546 // International Journal of Refractory & Hard Metals. -2021. - Vol. 98. - Р. 105546.

94. Koc, R. Carbothermal synthesis of titanium carbide using ultrafine titania powders / R. Koc, J. S. Folmer. - DOI: 10.1023/a:1018634214088 // Journal of Materials Science.

- 1997. - Vol. 32, no. 12. - Р. 3101-3111.

95. Lee, G. G. Effect of raw material characteristics on the carbothermal reduction of titanium dioxide / G. G. Lee, В. К. Kim. - DOI: 10.2320/matertrans.44.2145 // Materials Transactions. - 2003. - Vol. 44, no. 10. - Р. 2145-2150.

96. Зуева, Л. В. Влияние нестехиометрии и упорядочения на период базисной структуры кубического карбида титана / Л. В. Зуева, А. И. Гусев // Физика твердого тела. - 1999. - Т. 41, № 7. - С. 1134-1141.

97. Georgios, P. X-Ray Photoelectron Spectroscopy of Anatase-TiO2 Coated Carbon Nanotubes / Р. Georgios, S. M. Wolfgang. - DOI: 10.4028/www.scientific.net/ssp.1 // Solid State Phenomena. - 2010. - Vol. 162. - Р. 163-177.

98. Dismutation of Titanium Sub-oxide into TiO and TiO2 with Structural Hierarchy Assisted by Ammonia Halides / J. Huang, J. Xu, Х. Che, С. Huang. - DOI: 10.1002/chem.201901057 // Chemistry - A European Journal. - 2019. - Vol. 25, no. 45.

- Р. 10642-10649.

99. Interactions of Hyperthermal TiClx+(x= 0-4) Ions with Graphite Surfaces / Е. Т. Ada, S. M. Lee, Н. Lee, J. W. Rabalais. - DOI: 10.1021/jp000207e // The Journal of Physical Chemistry. B. - 2000. - Vol. 104, no. 21. - Р. 5132-5138.

100. Effect of Nitrogen Content on Physical and Chemical Properties of TiN Thin Films Prepared by DC Magnetron Sputtering with Supported Discharge / А. Kavitha, R. Kannan, K. R. Gunasekhar, S. Rajashabala. - DOI: 10.1007/s11664-017-5608-4 // Journal of Electronic Materials. - 2017. - Vol. 46, no. 10. - Р. 5773-5780.

101. Shape-Control of Three-Dimensional Self-Assembly Graphene by Hydrothermal Reaction Time and Its Biological Application / Н. Gong, М. Zhao, D. Li [et al.]. - DOI: 10.1166/jnn.2018.15361 // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2018. - Vol. 18, no. 8. - Р. 5756-5762.

102. Evaluation of phase, composition, microstructure and properties in TiC/a-C:H thin films deposited by magnetron sputtering / W. Gulbinski, S. Mathur, Н. Shen [et al.]. -DOI: 10.1016/j.apsusc.2004.05.278 // Applied Surface Science. - 2005. - Vol. 239, no. 3-4. - Р. 302-310.

103. Site-specific chemical states of adsorbed CO on Pt(997): A high resolution XPS study / S. Shimizu, Н. Noritake, Т. Koitaya [et al.]. - DOI: 10.1016/j.susc.2012.10.010 // Surface Science. - 2013. Vol. 608. - Р. 220-225.

104. Lee, S. P. Selective Hydrogenation of Furfural on Ni-P, Ni-B, and Ni-P-B Ultrafine Materials / S. P. Lee, Y. W. 1Chen. - DOI: 10.1021/ie990071a // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 1999. - Vol. 38, no. 7. - Р. 2548-2556.

105. Characterization of MoOx/ZrO2 system by XPS and IR spectroscopies / D. Gazzoli, F. Prinetto, М. С. Campa [et al.]. - DOI: 10.1002/sia.740220186 // Surface and Interface Analysis. - 1994. - Vol. 22, no. 1-12. - Р. 398-402.

106. Engineering defects and adjusting electronic structure on S doped MoO2 nanosheets toward highly active hydrogen evolution reaction / S. Geng, Y. Liu, Y. S. Yu [et al.]. - DOI: 10.1007/s12274-019-2582-6 // Nano Research. - 2020. - Vol. 13, no. 1. - Р. 121-126.

107. Microstructure and mechanical properties of Mo/DLC nanocomposite films / L. Ji, Н. Li, F. Zhao [et al.]. - DOI: 10.1016/j.diamond.2008.04.018 // Diamond and Related Materials. - 2008. - Vol. 17, no. 11. - Р. 1949-1954.

108. Василевич, А. В. Карбиды молибдена: синтез и применение в катализе / А. В. Василевич, О. Н. Бакланова, А. В. Лавренов // Химия твердого топлива. - 2020. -№ 6.

109. Влияние имплантации ионов аргона на физико-химическое строение и коррозионное поведение высокохромистой стали / С. Г. Быстров, С. М.

Решетников, Н. Б. Пепеляев [и др.] // Химическая физика и мезоскопия. - 2017. -Т. 19, № 2. - С. 250-258.

110. Corrosion behaviour, microhardness and surface characterisation of low energy, high current ion implanted austenitic stainless steel / S. Picard, J. Memet, R. Sabot [et al.]. - DOI: 10.1016/s0921 -5093(00)01841-4 // Materials Science and Engineering. A. -2001. - Vol. 303, no. 1-2. - Р. 163-172.

111. Повышение прочностных характеристик титана при имплантации ионами аргона / И. В. Перинская, И. В. Родионов, Л. Е. Куц, О. Д. Тищенко. - DOI: 10.21883/PJTF.2018.10.46104.17030 // Письма в Журнал технической физики. -2018. - Т. 44, № 10. - С. 96-102.

112. Изменение механических свойств углеродистой стали Ст.3 в зависимости от средней плотности тока в пучке при импульсном облучении ионами аргона / В. Л. Воробьев, П. В. Быков, В. Я. Баянкин [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 2012. - № 6. - С. 5-9.

113. Струц, В. К. Абляция материалов при импульсном воздействии мощных ионных пучков / В. К. Струц, А. И. Рябчиков, А. В. Петров // Физика и химия обработки материалов. - 2012. - № 5. - С. 14-19.

114. Physicochemical Properties and Functional Characteristics of a Tungsten-Free Hard Alloy in the TiC-TiNi System after Ion-Beam Treatment / A. M. Badamshin, S. N. Nesov, S. N. Povoroznyuk [et al.]. - DOI: 10.1134/s2075113323050052 // Inorganic Materials: Applied Research. - 2023. - Vol. 14, no. 5-6. - P. 1469-1475.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Документы об использовании диссертационной работы, патенты

АКиИОНСРМАЯ КОМПАНИЯ

ОМСК АГРЕГАТ

АКЦИОНЕРНОЕ О&ШЕСТвО

России. 6-1-'.007, Омск. уп. Герцена. 46 »ел, (3812) 770-680. факс (ЗВ12) 25-05-88 о-таН: аоак@оггвказтодя1.ги

от

АКТ

Использования результатов диссертационной работы

Настоящим актом подтверждается, что научные и практические результаты диссертационной работы Бадамшина А. М. «Влияние ионно-пучкового воздействия на структурно-фазовые превращения и свойства безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида и карбонитрида титана» были использованы в АО "АК "ОМСКАГРЕГАТ".

Облучение металлорежущих пластин из безвольфрамового твердого сплава марки КНТ16 газометаллическим ионным пучком: состава К'+ТГ при энергии 20 кэВ и дозе 5х10р ион/см2 позволило существенно увеличить ресурс их работы при чистовых режимах токарной обработки среднеуглеродистых низколегированных сталей.

Генеральный директор