Пособие содержит обзорную, теоретическую и экспериментальные части и посвящено научным аспектам поверхностного упрочнения материалов с использованием лазерного и ультразвукового воздействия. В нем рассмотрен системный подход к осуществлению лазерного легирования, или модифицирования поверхности, путем оплавления через жидкую фазу, рассмотрены механизмы упрочнения при ультразвуковой обработке закаленных сталей. Даны рекомендации по применению различных режимов лазерного и ультразвукового упрочнения для обработки изделий машиностроения. Пособие предназначено для студентов, аспирантов, преподавателей технических вузов, а также специалистов в области поверхностного упрочнения материалов.

Изложены физические основы лазерной и лазерно-ультразвуковой обработок железоуглеродистых сплавов. На основе современных представлений о предельных состояниях системы "металл - внешнее воздействие" рассмотрена термофлуктуационная модель кооперативной перестройки решетки при фазовых превращениях в железе и сталях в существенно неравновесных условиях высоких скоростей нагрева и деформации. В соотношении с теоретическими предпосылками проведен анализ результатов экспериментальных исследований физических закономерностей формирования структурно-напряженного состояния поверхности преимущественно в инструментальных сталях при лазерном воздействии. Особо рассмотрен вопрос эффективного использования комбинированного лазерно-ультразвукового источника энергии при решении задач термомеханического упрочнения и легирования поверхности железоуглеродистых сплавов, качественного раскроя листового металла. Отдельное внимание уделено выявлению закономерностей протекания процесса износа в условиях сухого трения скольжения поверхностей, подвергнутых лазерной и лазерно-ультразвуковой обработкам. Для научных работников и инженеров, занимающихся вопросами разработки технологий, основанных на использовании лазерного излучения, а также для студентов старших курсов вузов и аспирантов соответствующих специальностей.

Популярно рассказано о роли лазеров в современном мире, о достигнутых успехах лазерной техники и надеждах, которые связывают с ее развитием. Рассмотрены различные применения лазеров: для обработки материалов, в медицине, локации, измерительной технике, системах связи, для обработки и хранения информации, в системах контроля, для разделения изотопов, решения проблемы управляемого термоядерного синтеза. Кроме того, изложены основы физики работы лазера и управления лазерным излучением, новые направления современной оптики (голография, нелинейная оптика, волоконная оптика, адаптивная отика); приведены исторические сведения и даны многочисленные примеры отечественных лазеров и лазерных установок. Для школьников, преподавателей, студентов, лекторов.

Отражается современное состояние, основные результаты и тенденции развития фундаментальных исследований, прикладных разработок и промышленного применения лазерных технологий обработки материалов (лазерной стереолитографии, селективного лазерного спекания, резки, сварки, поверхностной обработки, неразрушающей подповерхностной диагностики), а также состояние исследований, разработок, выпуска и применений современных индустриальных лазеров, предназначающихся для технологий макрообработки материалов. Основной акцент делается на детальное изложение результатов работ Института проблем лазерных и информационных технологий РАН (ИПЛИТ РАН), выполненных в течение последних 10-15 лет.

В настоящей монографии изложены современные представления о процессах электроразрядной, оптико-кавитационно-абразивной, электроэрозионной размерной обработки керамики и других непроводящих материалов; лазерной, термической, химико-термической обработки материалов (в т. ч. порошковых) и покрытий; лазерно-магнитных и гибридных технологий упрочнения. При написании использован опыт, наработанный учеными и специалистами кафедры ТОМПВЭ МАТИ имени К. Э. Циолковского, Научного центра порошкового материаловедения (г. Пермь), ОАО «Научно-производственное предприятие "Полигон-МТ"», ОАО «МКБ "Искра" имени И. И. Картукова». Авторы заранее благодарны за все возможные замечания и предложения со стороны заинтересованных читателей по содержанию и форме изложения материала и надеются, что предлагаемая книга послужит дальнейшему развитию исследований и инноваций в области высокоэнергетических технологий обработки материалов.

В книге рассмотрены основы нанесения износо-, коррозионно-стойких и теплозащитных покрытий с применением перспективных технологий наплавки, газотермического напыления, лазерной обработки; теоретические предпосылки оптимизации состава наносимых материалов и технологии формирования покрытий. Приведены конкретные примеры современных материалов и технологий для упрочнения изделий машино- и моторостроения, металлургии, авиации. химической промышленности. медицинской техники. Значительное внимание уделено износостойким материалам с избыточной карбидной фазой и включениями твердой смазки, коррозионно-стойким металлополимерным и биокерамическим материалам, теплозащитным композициям на основе диоксид циркония. Представлена информация об импульсно-пламенной обработке напыленных покрытий для образования в них работоспособных неравновесных, аморфизированных структур. Предназначена для научных и инженерно-технических работников в области нанесения защитных покрытий, аспирантов, студентов.

Изложены методы формообразования деталей, применяемые для этих целей оборудование и инструментальные материалы, в т.ч. зарубежных фирм, наиболее рациональное их использование в технологических процессах изготовления деталей авиационных двигателей. Большое внимание уделено прогрессивным методам обработки, обеспечивающим требуемые параметры качества изготовления деталей, надежность и ресурс авиационных двигателей. С изучения этого курса студенты, будущие специалисты в области технологии производства авиационных двигателей и энергетических установок, знакомятся с технологическими особенностями производства, знание которых позволяет спроектировать технологический процесс изготовления детали, обеспечивающий требуемую точность и качество поверхностного слоя обработанной детали с минимальной себестоимостью. Для студентов, обучающихся по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки» направления «Двигатели летательных аппаратов».

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.

Настоящее учебное пособие посвящено анодным процессам в электрохимических и химических технологиях получения цветных металлов (электрохимическое рафинирование), обработки поверхности черных и цветных металлов (травление, полирование, оксидирование) и формообразования (размерная электрохимическая обработка). Наряду с теорией процессов в книге представлены современные технологии, пути их развития, достоинства и недостатки, перспективы их применения. Предложены принципы классификации анодных процессов по механизму и устойчивости фронта растворения металла или анодной оксидной пленки. Рассмотрены также комбинированные процессы, в которых наряду с анодными реакциями имеют место иные механизмы воздействия на металл, например, плазменно-электролитическое оксидирование и полирование, анодно-механическое и химико-механическое полирование. Учебное пособие предназначено для студентов химических, металлургических и механических факультетов университетов, изучающих дисциплины "Гальванотехника", "Электрофизические и электрохимические методы обработки поверхности", "Порошковые материалы и покрытия". Оно может оказаться полезным также студентам магистратуры и аспирантам в исследовательской работе по тематике, где используются анодные электрохимические и химические методы: металлографии, микро- и нанотехнологиях, металлообработке, электрометаллургии цветных металлов, а также специалистам, работающим в тех областях науки и техники, где эти методы используются для обработки поверхности или изготовления изделий.

Представлены обзорные, а также оригинальные работы по исследованию каналирования лазерных пучков, применяемых в лазерных технологиях обработки материалов (сварка, резка), а также пучков, которые сопровождаются возникновением узких длинных каналов-"филаментов" в прозрачных средах (атмосфера, жидкие и твердые вещества), что позволяет создавать совершенно новые высокие технологии. Работы выполнены в связи с проблемой создания фундаментальных физических моделей процессов взаимодействия лазерного излучения с веществом, где особый интерес представляют теоретические и экспериментальные исследования процессов каналирования лазерных пучков при их распространении в различных материальных средах. Монография подготовлена в рамках научно-исследовательских работ, выполняемых в Институте проблем лазерных и информационных технологий ИПЛИТ РАН.

Рассмотрены вопросы повышения износостойкости, коррозионной стойкости деталей машин и механизмов с использованием плазменных, лазерных и микроплазменных методов упрочнения поверхностного слоя. Приводятся результаты исследования процессов упрочнения, а также сведения о материалах, оборудовании и технологических процессах с учетом условий эксплуатации и технико-экономических показателей деталей машин и механизмов. Монография предназначена для научно-технических работников, инженеров и технологов, занимающихся вопросами упрочнения деталей машин, а также для студентов машиностроительного профиля.

В книге рассмотрены основные технологические процессы производства железа, чугуна, стали, методы разливки стали, способы внепечной обработки металла. Описываются металлургические способы производства меди, никеля, алюминия, титана, вольфрама и молибдена. Специальные разделы посвящены обработке металлов давлением и термической обработке. Кратко изложены основы литейного производства, сварочной техники и пайки металлов, способы получения изделий из порошкообразных материалов. Учебник предназначен для студентов, обучающихся по направлению Металлургия 651300 по специальностям: 150101, 150102, 150103, 150104, 150105, 150106, 150107, 150108, а также по другим родственным специальностям.

Труды посвящены различным аспектам сварки трудносвариваемых материалов: свариваемости, технологиям, конструированию, эксплуатации и контролю качества получаемых соединений. Материалы сборника могут быть использованы как работниками НИИ КБ, так и производственных подразделений, занимающихся применением сварных узлов разнородных металлов.

Представлено описание автоматизированного лазерного комплекса с квантовым генератором мощностью 8 кВт, качество пучка которого не хуже, чем у одномодового лазера. Показана возможность использования такого комплекса в заготовительном производстве для резки листовых углеродистых и нержавеющих сталей. Контроль качества материала заготовок показал, что его свойства соответствуют стандартам.

Приведены способы, режимы и области применения технологических процессов упрочняющей обработки материалов. Даны рекомендации по снижению материалоемкости изделий, справочные сведения о материалах и технологическом оборудовании. Второе издание (1-е изд., 1986 г., выходило под названием "Упрочнение металлов") переработано и дополнено новым разделом по упрочнению неметаллических материалов. Для рабочих машино- и приборостроительных предприятий: может быть полезен преподавателя и учащимся техникумов.

Изложены результаты экспериментальных и теоретических исследований, направленных на установление основных факторов и механизмов фазо- и структурообразования при обработке порошковых материалов и покрытий концентрированными потоками энергий (КПЭ), разработку новых материалов и эффективных гибридных технологий, создание действующих производств. Представлены научные основы газопламенных методов нанесения покрытий и лазерной обработки поверхностей. Приведены примеры практической реализации на предприятиях России. Монография представляет интерес для научных работников и специалистов в области порошковой металлургии и нанесения покрытий, а также для студентов вузов, обучающихся по специальностям 110800 - "Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия".

В монографии проведен критический анализ своих теоретических и экспериментальных данных, данных зарубежных источников по проблеме устойчивости плоской поверхности расплав-кристалл в условиях кристаллизации бинарных сплавов в равновесных и неравновесных условиях. Рассматриваются история и генезис развития теории устойчивости плоского фронта кристаллизации. Рассчитываются параметры и их критические значения, управляющие сменой морфологии фронта кристаллизации. Предложены математические модели по исследованию роли в формировании ячеистой структуры кристаллизующегося сплава концентрационно-капиллярной и термокапиллярной конвекций. Книга предназначена для научных работников, аспирантов вузов и НИИ, студентов для более углубленного изучения вопросов теории и практики по направленной кристаллизации и лазерной обработке.

Изложены основные положения теории резания конструкционных материалов, приведены рекомендации по механической обработке резанием современных материалов предложены способы повышения надежности режущего инструмента, включая мелкоразмерный. Рассмотрены методы обработки конструкционных материалов в зависимости от видов обрабатываемых поверхностей. значительное внимание уделено прогрессивным методам обработки: вибрационному и сверхскоростному резанию, электрофизическим и комбинированным методам и т. д. Предложена методика автоматизированного выбора методов обработки поверхностей. Первое издание - 2006 г. Содержание учебника соответствует курсу легкий, который авторы читают в МГТУ им. Н. Э. Баумана и Ижевском государственном техническом университете. Приведенные в книге материалы могут быть полезны слушателям Межотраслевого института повышения квалификации кадров по новым направлениям развития техники и технологии МГТУ им. Н. Э. Баумана. Для студентов машиностроительных специальностей вузов. Будет полезен инженерно-техническим работникам, специализирующимся в области обработки конструкционных материалов.

В книге рассмотрены перспективы и возможности технологии разделения полупроводниковых и диэлектрических материалов за счет использования механизмов лазерного термораскалывания и формирования в материале внутренних зон разрушения. В заключительном разделе книги приведены технические данные и особенности конструкций различных типов отечественных технологических установок для презиционной обработки, которые разработаны и производятся НПЦ "Лазеры и аппаратура ТМ". Книга рассчитана на специалистов научно-исследовательских, технологических и производственных подразделений промышленных предприятий, использующих лазерные технологии. Также будет полезна студентам и аспирантам, изучающих процессы лазерной обработки.

Исследованы структура и механические свойства соединений, выполненных лазерной и точечной контактной сваркой. Установлено, что при лазерной сварке листов алюминиевого сплава образуется пористое соединение с пониженной пластичностью. Чтобы повысить надежность таких сварных швов, рекомендовано производить ультразвуковую ударную обработку. В процессе точечной контактной сварки деталей из циркониевых сплавов соединение получается неоднородным по структуре и по механическим свойствам. Чтобы улучшить его характеристики, предложен диффузионный отжиг.

Изложены основные сведения по оборудованию и технологии газовой сварки, резки, наплавки, пайки и других смежных процессов газопламенной обработки металлов; по контролю качества сварных соединений, способам устранения наиболее характерных неисправностей аппаратуры.Справочник может быть использован при профессиональном обучении рабочих на производстве.

Словарь содержит около 4500 терминов по оптоэлектронике, лазерной технике, волоконной оптике и оптическим методам обработки информации. В структуру словаря входят: частотный словарь однословных терминов, частотный словарь терминологических сочетаний, алфавитно-частотный словарь сокращений и условных обозначений. Для студентов и преподавателей технических вузов, научных работников, переводчиков научно-технической литературы.

В учебнике рассмотрены вопросы физико-химического строения металлических и неметаллических материалов, термической обработки и поверхностного упрочнения, понятия о механических свойствах и методах их определения, основы теории и технологии получения заготовок литьем, давлением, сваркой и пайкой, механической обработкой и рекомендации по их применению. Включен раздел по производству металлов, порошковой металлургии. Для студентов вузов, обучающихся машиностроительным специальностям. Может быть использован студентами соответствующих техникумов и колледжей.

Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований закономерностей формирования структуры и свойств материалов, подвергнутых различным видам внешних энергетических воздействий. Представлены физические основы технологии создания некоторых перспективных конструкционных и функциональных металлических материалов. Рассмотрен ряд наиболее актуальных направлений физики конденсированного состояния, представляющих передний край науки в данной области. Предназначена для широкого круга специалистов - научных сотрудников, инженеров, работающих в области материаловедения, физики конденсированных сред (металлов и сплавов), металловедения и термической обработки, а также преподавателей, аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

В монографии систематизированы и обобщены результаты, полученные при исследовании структуры и свойств поверхностных слоев эвтектического поршневого силумина, модифицированного методами электронно-ионно-плазменного воздействия. Описаны физические процессы, протекающие при взаимодействии высокоинтенсивных электронных пучков и компрессионных плазменных потоков с поверхностью, рассмотрены механизмы, ответственные за формирование структуры модифицированного слоя. Рассматриваются основы технологий целенаправленной модификации силуминов при воздействии электронными пучками и плазменными потоками. Предназначена для специалистов в области материаловедения алюминиевых сплавов и физики взаимодействия потоков заряженных частиц и плазмы с веществом, а также для аспирантов и студентов высших учебных заведений соответствующих специализаций.

Представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований и разработки новых современных материалов и технологий, выполняемых в рамках ряда проектов Российского научного фонда в сибирском регионе (Томск, Новокузнецк, Новосибирск и др.). Для специалистов в области новых материалов и технологий, научных работников, аспирантов, магистрантов и студентов, занимающихся вопросами получения, изучения свойств и структуры новых материалов и технологий и их практического применения.

В монографии рассмотрены вопросы компьютерного моделирования технологических процессов. Даны основные понятия, определяющие сущность рассматриваемых процессов тепловой обработки материалов, и приведены результаты их математического моделирования. Книга предназначена для специалистов, работающих в области применения высококонцентрированных источников для обработки материалов и их теоретического исследования, а также аспирантов и магистрантов.