Анотація до роботи:

Дмитренко Т.А. Формування структури поверхневих шарів нелегованих сталей при лазерному легуванні диборидом титану. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.13 – фізика металів. – Київський національний університет ім.Т.Шевченка, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено дослідженню процесів структуроутворення в поверхневих шарах нелегованих сталей при лазерному легуванні хімічною сполукою у взаємозв’язку з режимами обробки та структурно-фазовим станом матричного матеріалу. Отримано нові результати, які в сукупності освітлюють проблему встановлення фізичних закономірностей формування нового сплаву в залежності від вмісту вуглецю при лазерному легуванні борвміщуючою сполукою.

В роботі запропоновано механізм кристалізації ванни розплаву при лазерному легуванні диборидом титану за умов надшвидкого нагрівання та охолодження, встановлено зв’язок між характером новоутворених фаз та вмістом вуглецю в базовому матеріалі, висвітлено процеси формування концентраційного поля в залежності від технологічних параметрів лазерної обробки. Досліджено вплив легуючих елементів на тип новосформованої структури та фізико-механічні властивості зон лазерного легування. Результати моделювання розподілу температурного поля в області дії лазерного променя можуть бути застосовані для прогнозування умов, необхідних для формування певної структури поверхневого легованого шару, при розробці технологій зміцнення поверхневих шарів лазерним легуванням.

1. В умовах значного переохолодження розплаву при кристалізації лазерно-легованих поверхонь сталей формується багатофазна дисперсна концентраційно-неоднорідна структура з нерівноважним розподілом фаз за глибиною оплавленого шару та підвищеними значеннями мікротвердості.

2. Утворення фази TiB, що твердіє при високих температурах та наявність матричних кристалів Fe₃C, призводить за рахунок ізоструктурності граток до формування кристалів фаз FeB та Fe₃(B,C).

3. Ріст концентрації вуглецю у вихідній структурі призводить до значного підвищення максимальної температури та максимальної швидкості охолодження, які досягаються на поверхні розплаву при фіксованих параметрах лазерного випромінювання.

4. Розрахунок температурного поля в зоні лазерного впливу, що передбачає врахування реальної часової структури імпульсу лазерного випромінювання, дозволив отримати розподіл температур, при якому максимальна температура поверхні відповідає експериментальним даним.

5. В умовах нерівноважної кристалізації ванни розплаву при лазерному легуванні сталей диборидом титану атоми вуглецю, конкуруючи з атомами бору, сприяють формуванню не лише метастабільних боридів типу Fe₃B^т з тетрагональною граткою , але й бороцементиту Fe₃(B,С)^р з ромбічною граткою.

6. При високих швидкостях охолодження розплаву (10⁵ К/с) підвищення ступеня перекриття лазерних плям при лазерному легуванні сприяє формуванню стабільного бориду Fe₂B, що пов’язано зі зростанням часу знаходження металу у розплавленому стані.

7. Збільшення загального часу високотемпературного впливу імпульсного лазерного випромінювання з фіксованою густиною потужності на поверхню Fe-C сплавів, при лазерному легуванні диборидом титану призводить до зміни кількості новоутворених боридів в зоні лазерної дії від максимальної концентрації до повної їх відсутності у послідовності Fe₃B, Fe₂B, FeB

8. Зростання кількості вуглецю у вихідній структурі залізовуглецевих сплавів при лазерному легуванні диборидом титану призводить до підвищення термічної стабільності бороцементиту за рахунок більш повної гомогенізації розплаву за вуглецем.

Основні результати дисертації опубліковані в таких роботах:

1. Гіржон В.В., Мальцева Т.А. Структурно-фазовий стан поверхневих шарів сталей після лазерного легування боридом титану // Вісник Запорізького державного університету. - №2. - 2000. – С.157-161.

2. Гиржон В.В., Мальцева Т.А., Золотаревский И.В. Лазерное легирование поверхности армко-железа боридом титана // Физика и химия обработки материалов. - №5. – 2003. - С.53-58.

3. Структурно-фазовые изменения в поверхностных слоях армко-железа при лазерном легировании боридом титана TiB₂. / Гиржон В.В., Мальцева Т.А // Сб. статей докладов 4-го научно-практического симпозиума „Функциональные покрытия для повышения качества поверхностей изделий машиностроения” в рамках конференции ОТТОМ-4. – Украина, Харьков, 19-23 мая, 2003. – С. 225-228.

4. Лазерне легування поверхні армко-заліза боридом титану / Гіржон В.В, Мальцева Т.А. // Тези доповідей Міжнародної конференції молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики „Еврика – 2003”, Україна, Львів, 19-21 травня 2003. – С.36.

5. Гиржон В.В., Мальцева Т.А., Особенности формирования структуры поверхностных слоев стали У7 при лазерном легировании боридом титана TiB₂ // Металлофизика и новейшие технологи.- 2004. - Т.26, №3. – С. 325-334.

6. Особливості формування структури поверхневих шарів сталі У7 при лазерному легуванні боридом титану TiB₂ // Гіржон В.В., Мальцева Т.А. // Тези доповідей Міжнародної конференції молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики „Еврика – 2004”, Україна, Львів, 19-21 травня 2004. – С.159.

7. Структурно-фазовые превращения в поверхностных слоях железоуглеродистых сплавов после лазерного легирования боридом титана . / Гиржон В.В.,.Мальцева Т.А // Сб. статей докладов 6-го научно-практического симпозиума „Функциональные покрытия для повышения качества поверхностей изделий машиностроения” в рамках конференции ОТТОМ-6. – Украина, Харьков, 16-20 мая, 2005. – С. 273-275

8. Гиржон В.В., Мальцева Т.А. Структурное состояние поверхностных слоев стали 30 после лазерного легирования боридом титана TiB₂ // Металлофизика и новейшие технологи. - 2005. – Т. 27, №10. – 1307-1316.

9. Гиржон В.В., Мальцева Т.А., Лазерное легирование стали У12 боридом титана TiB₂ // Металлофизика и новейшие технологи. - 2006. – Т. , №10. – С.1383-1396

10. Гіржон В.В., Мальцева Т.А. Закономірності процесів структуроутворення в залізовуглецевих сплавах при лазерному легуванні боридом титану TiB₂ // Вісник Київського університету, серія: фізико-математичні науки. - 2006. - №3. – С. 462-469