Композиционные материалы на основе алюминия, получаемые с использованием низкочастотной обработки расплавов

• Автор: Игнатьев, Игорь Эдуардович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 250 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВОВ
1.1 Низкочастотная обработка расплавов, как один из методов получения композиционных материалов
1.1.1 Вибрационные методы воздействия на расплав
1.1.2 Особенности низкочастотной обработки расплавов, выявленные на начальном этапе разработки метода
1.2 Выявленные проблемы низкочастотного метода
1.3 Потребность в разработке новых способов получения композитов с использованием низкочастотной обработки расплавов
1.4 Вопросы обработки порошкового массива давлением и перемешиванием
1.5 Проблемы нанесения антикоррозионного или антифрикционного покрытия на стальную основу
1.6 Основные выводы
Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ОБРАБОТКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ РАСПЛАВОВ
2.1 Установка по низкочастотной обработке расплавов с движущимся поршнем.
2.2 Определение режимов обработки расплавов с жидкофазными компонентами на установке с движущимся поршнем
2.2.1 Физическое моделирование движения жидкости в неподвижном тигле при гармонических колебаниях поршня-вибратора
2.2.2 Математическое моделирование движения жидкости в цилиндрическом сосуде, возбуждаемое поршнем-вибратором
2.2.3 Экспериментальное определение значения показателя турбулентного перемешивания
2.3 Определение режимов виброобработки расплавов с нерастворимыми частицами большей, чем у расплава, плотности

2.3.1 Обоснование возможности перемешивания тяжелых частиц в расплаве низкочастотной обработкой
2.3.2 Определение числа турбулентного перемешивания при замешивании в жидкость крупных частиц порошка и дроби
2.3.3 Перемешивание в жидкости порошков с размером частиц менее 1мм
2.4 Явление «псевдокавитации»
2.4.1 Проявление псевдокавитации
2.4.2 Теоретический анализ явления псевдокавитации
2.5 Принципиальное различие методов низкочастотной и ультразвуковой обработки расплавов
2.6 Определение режимов виброобработки расплавов 3 группы (с порошковыми добавками меньшей, чем у расплава, плотности)
2.6.1 Эффективность низкочастотной обработки расплава при наличии в нем агломерированных порошковых добавок
2.6.2 Влияние поверхностного натяжения расплава на погружение порошковых агломератов в расплав
2.6.3 Влияние разности плотностей и угла смачивания на погружение агломератов в расплав
2.6.4 Возможность спекания порошковых частиц в агломерат при виброобработке расплава
2.6.5 Условия разбиения агломератов при их погружении в расплав
2.7 Основные выводы
Глава 3 НИЗКОЧАСТОТНАЯ ОБРАБОТКА РАСПЛАВА В ПОДВИЖНОМ ТИГЛЕ. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОБРАБОТКУ ПОРОШКОВ ДАВЛЕНИЕМ И ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
3.1 Новый способ обработки расплава в тигле, совершающем гармонические колебания при неподвижном поршне
3.1.1 Способ обработки расплава на установке с подвижным тиглем
3.1.2 Особенности результатов моделирования виброобработки расплава на установке с движущимся тиглем

3.1.3 Виброобработка колебаниями тигля композиционного расплава с алюминиевой матрицей и упрочняющей фазой "ПС
3.2 Замешивание порошков при низкочастотной обработке жидкостей на установке с движущимся тиглем в отсутствие поршня
3.3 Замешивание в расплав «легких» порошков посредством создания псевдокавитационного режима виброобработки. Система алюминиевый порошок
- сплав Вуда
3.4 Предварительная обработка давлением и перемешиванием порошкового массива, предназначенного к замешиванию в расплав
3.4.1 Определение факторов, влияющих на предварительную обработку порошков
3.4.2 Зависимость сопротивления деформации и плотности порошковой прессовки от размеров порошковых частиц и образующих их зерен
3.4.3 Влияние размера порошковых частиц на математическое моделирование процесса обработки порошков давлением
3.4.4 Влияние размера частиц на конгломерацию сухого порошка
3.4.5 Обработка порошкового массива перемешиванием
3.5 Основные выводы
Глава 4 ВЛИЯНИЕ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ОБРАБОТКИ НА РАЗМЕР СТРУКТУРНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ РАСПЛАВОВ. НОВЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ А1-РБ КОМПОЗИТА
4.1 Физико-химический аспект низкочастотной обработки расплавов
4.1.1 Низкочастотная обработка расплавов как фактор измельчения структурных составляющих получаемых сплавов
4.1.2 Количественная оценка фактора длительности НЧК
4.1.3 Механизм коагуляции включений при виброобработке расплавов
4.1.4 Получение сплава системы Си-4%Сг3С
4.2 Виброобработка расплава системы А1-РБ

полноценной разработки нового вибрационного метода и совершенствования способов его осуществления предопределили цель и задачи данного исследования.
Цель настоящего исследования - получение с использованием низкочастотной обработки расплавов однородных композиционных сплавов на основе алюминия с измельченными структурными составляющими.
В соответствии с поставленной целью в диссертации решались основные задачи исследования:
- определение посредством физического и математического моделирования оптимальных амплитудно-частотных и геометрических параметров обработки расплавов, обеспечивающих стабильное перемешивания расплава с композиционными компонентами до однородности,.
- изучение влияния плотности порошковых агломератов и условий их смачивания расплавом на способность к замешиванию в расплав, разработка способов и устройств, позволяющих преодолеть противодействие замешиванию;
- оценка эффективности разрушения порошковых агломератов при вибрационной обработке порошковых массивов в жидкой и газовой средах;
- выявление физико-химических особенностей, присущих именно низкочастотной обработке расплавов;
- разработка новых вибрационных способов получения композитов;
- доказательство принципиального отличия низкочастотного метода обработки расплавов от других вибрационных методов;
- теоретическое и экспериментальное исследование и получение прокаткой А1-РЬ-покрытия на стальной полосе.