В настоящей монографии рассмотрено современное состояние технологий обработки материалов пучками частиц и потоками плазмы, а также нанесения защитных и комбинированных покрытий. Представлен обширный экспериментальный материал, для описания которого предлагаются различные физические подходы и концепции, а также новые физические модели. Он включает широкий круг вопросов — от модификации материалов с помощью мощных ионных и электронных пучков, электролитно-плазменной обработки сталей и сплавов, включая электролитно-плазменное модифицирование, до нанесения защитных нанокомпозитных покрытий. Описаны также способы получения полимерных нанокомпозитов, их свойства и возможность управления ими при помощи магнитных полей. Особое внимание уделено упорядоченным покрытиям и структурам, самопроизвольно возникающим или искусственно создаваемым с помощью ионно-плазменной обработки. Такие структуры являются оптимальными с точки зрения предложенного варианта теории параметрического управления свойствами материалов. Книга предназначена для специалистов, занимающихся процессами ионно-лучевой обработки, радиационным материаловедением, физикой твердого тела; может быть полезна также аспирантам и студентам физических и инженерно-физических факультетов вузов.

Во второй части книги систематизированы сведения о современном методе поверхностной обработки и упрочнения металлов, позволяющем получать многофункциональные защитные покрытия — микродуговом оксидировании (МДО). Рассмотрены история развития исследований по данному вопросу, механизм формирования анодных оксидных пленок, система металл—оксид—электролит и ее особенности, асимметрия проводимости в этой системе, пробой анодных оксидных пленок и искрение, основные представления о процессе МДО и его механизме, роль разряда и динамика его развития при формировании покрытий, получаемых методом МДО, классификация микроплазменных методов, основы технологии МДО (электролиты, режимы), оборудование микродугового оксидирования. Дан сравнительный анализ различных методов анодирования и микродугового оксидирования, проанализирована практика микродугового оксидирования. Подробно рассмотрены состав, структура и свойства МДО-покрытий. Приведены многочисленные примеры применения МДО-покрытий. Для инженерно-технических и научных работников, студентов технических ВУЗов.

В основу положен курс лекций, которые авторы читали для студентов, по предметам «Поверхностная обработка и покрытия в машиностроении», «Теория и технология процессов обработки материалов и нанесения покрытий», «Химико-термическая обработка металлов и сплавов». Приведены теоретические представления о поверхностной обработке и современных технологических процессах модифицирования рабочих поверхностей деталей машин в целях обеспечения специальных эксплуатационных свойств, рассмотрены основные методы и способы получения упрочняющих и защитных покрытий, применяемых в машиностроении. Может быть полезна научным сотрудникам научно-исследовательских институтов, инженерно-техническим работникам машиностроительных и металлургических предприятий, занимающимся разработкой покрытий и упрочнением поверхности металлов и сплавов, а также может быть рекомендована как научно-образовательное издание студентам и аспирантам.

В монографии впервые обобщаются результаты исследования модификации поверхностных слоев металлических материалов, основанной на импульсном плавлении с помощью широкоапертурных (до 80 см2) низкоэнергетических (10-40 кэВ) сильноточных (до 30 кА) электронных пучков (НСЭП) микросекундной (0,7-5 мкс) длительности. Изложены все практически важные аспекты; получение интенсивных импульсных электронных пучков в вакуумных и плазмонаполненных диодах; тепловые и термомеханические процессы при воздействии НСЭП на металлические материалы; закономерности модификации поверхностных слоев меди, железа, титана, ряда легированных сталей и легких сплавов; закономерности формирования поверхностных сплавов; проблема кратерообразования на облучаемой поверхности и методы её решения; применение НСЭП-обработки для улучшения поверхностно-чувствительных свойств биомедицинских, электрофизических и промышленных материалов и изделий. Для специалистов в области модификации материалов импульсными потоками энергии.

В книге рассмотрены явления катодного и анодного нагрева токопроводящих материалов в водных растворах электролитов; процессы локального вскипания электролитов в окрестности электрода с малой поверхностью, формирование сплошной и устойчивой парогазовой оболочки, электрическая проводимость в парогазовой среде, теплофизические и электрохимические аспекты анодного варианта нагрева. Дан критический обзор результатов применения анодного нагрева с целью закалки, нитрозакалки среднеуглеродистых или инструментальных сталей, цементации и нитроцементации конструкционых сталей или железографитов, оксидированию стальных или титановых сплавов. Описаны фазовый состав, структура и эксплуатационные свойства упрочненных материалов. Изложены способы и устройства для нагрева металлов и сплавов в электролите, режимы обработки, составы электролитов и результаты их практического использования. Для научных работников, инженеров, а также преподавателей, аспирантов и студентов физических, химических и технических специальностей.