Разработка и внедрение комплексно-армированных алюмоматричных композиционных сплавов системы [Al]-TiO2-B(C)-Ti-SiC

• Автор: Прусов, Евгений Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ И ИССЛЕДОВАНИЯ ЛИТЫХ АЛЮМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ
СПЛАВОВ (АКС)
1Л. Общая характеристика литых композиционных
сплавов и методов их получения
1.2. Технологические особенности получения,
структура и свойства АКС, полученных т-війі-процессом
1.3. Выводы и постановка задач исследований
ГЛАВА 2 ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ
ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Характеристика исходных материалов и их
подготовка
2.2. Оборудование и приспособления для получения

2.3. Методики проведения экспериментов по
получению АКС и исследованию их структуры и свойств
2.3.1. Приготовление АКС
2.3.2. Проведение термографического анализа
2.3.3. Проведение металлографического и фазового
анализа
2.3.4. Определение механических свойств АКС
2.3.5. Проведение испытаний на трение и износ
2.3.6. Определение литейных свойств АКС
2.3.7. Обработка результатов исследований
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И
СВОЙСТВ АКС
3.1. Т ермодинамический анализ равновесия
химических реакций
3.1.1. Т ермодинамическое равновесие в
композиционной системе А1-ТЮ2-В
3.1.2. Термодинамическое равновесие в
композиционной системе А1-ТЮ2-С
3.1.3. Термодинамическое равновесие в
композиционных системах А1-ТЮ2-В (С)-Ті-БіС

3.1.4. Взаимодействие компонентов при синтезе
композиционных сплавов с точки зрения капиллярных процессов и смачиваемости
3.1.5. Оценка возможности взаимодействия
порошковых реагентов с компонентами
матричного сплава
3.2. Влияние механической активации на протекание
процессов взаимодействия
3.3. Результаты термографического и фазового
анализа
3.4. Особенности структуры АКС
Выводы по главе
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АКС
4.1. Механические свойства образцов АКС
4.2. Триботехнические свойства образцов АКС
4.3. Оптимизация составов АКС на основе
исследований механических и триботехнических свойств
4.4. Литейные свойства АКС
4.5. Анализ и выбор типов литниковых систем для
литья АКС
Выводы по главе
ГЛАВА 5 ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
РАБОТЫ
5.1. Отработка технологии получения АКС
5.2. Результаты опытно-промышленных испытаний
изделий из АКС
5.3. Оценка возможности использования АКС после
их переработки
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время актуальной научно-технической задачей в области заготовительных производств является создание новых функциональных и конструкционных материалов, обладающих комплексом свойств, необходимых для объектов современной техники. Традиционные сплавы не обладают всеми характеристиками, которые требуются для современного развития производства. Поэтому одним из наиболее перспективных путей в этом направлении является разработка новых композиционных материалов, применение которых позволяет существенно повысить механические и эксплуатационные свойства деталей [1]. Среди таких материалов большое место в научных и практических исследованиях занимают дискретно-армированные композиционные материалы на металлической основе (композиционные сплавы), создаваемые путем введения в металлическую матрицу дисперсных фаз в виде тугоплавких высокомодульных частиц различной природы и размеров. Композиты, армированные частицами, обладают широким комплексом свойств, отличающихся от свойств традиционных материалов и обеспечивающих снижение массы изделий с одновременным повышением их надежности и увеличением ресурса работы. Несмотря на существенные успехи в области получения и исследования композитов, остается много проблем, которые ждут еще своего решения. Среди них наиболее актуальными являются вопросы разработки эффективных технологических процессов. Разработанные к настоящему времени технологии получения композиционных сплавов являются достаточно сложными и дорогостоящими, поэтому совершенствование существующих и разработка новых способов синтеза композитов является одной из важнейших задач. Кроме того, поиски эффективных технологий получения композиционных сплавов весьма важны для расширения спектра и объемов их перспективных применений, поскольку области для их использования потенциально существуют фактически в каждой отрасли

растяжении составляет 362±3 МПа, твердость НВ 86,8±2,5. Следует отметить, что увеличение уровня механических свойств по сравнению с базовым сплавом не столь значительно, и, как следствие, применение такой сложной технологии, требующей использования уникального оборудования, представляется не вполне целесообразным.
Дж. М. Ли с сотр. [115] использовали плазменное распыление и электромагнитное перемешивание для синтеза тйх композита системы А1-Бе. Структура образцов состоит из острых иглообразных интерметаллидов А113Ре4, внедренных в алюминиевую матрицу. На межфазной границе обнаружено присутствие соединения А15Ре2. Большинство частиц А11зБе4 имеют размер 5-15 мкм. Проведены исследования механических свойств. Установлено, что предел текучести композиционного материала А1-А113Ре4 составляет 150 МПа, что на 60% выше, чем у матричного сплава, и возрастает с повышением объемной доли частиц интерметаллидов.
М. Бестерчи с сотр. [116] изучил влияние объемной доли частиц А14С3 на механизм разрушения т-ьйи композита системы А1/А14С3. Установлено, что с увеличением объемной доли частиц увеличивается скорость процесса разрушения образца вследствие снижения пластичности материала. Предложена модель механизма разрушения, основанная на изменениях микроструктуры, наблюдаемых в процессе деформации.
В СамГТУ под руководством В.И. Никитина проводятся исследования по использованию процесса СВС для получения модифицирующих лигатур и композиционных сплавов на основе систем А1-Т1, А1-Т1-В, А1-Т1-С [117, 118]. Показано, что использование СВС-смесей стехиометрического состава позволяет осуществлять высокотемпературный синтез целевых фаз непосредственно в зоне введения шихты. Кроме того, показана возможность управления размерами, количеством, морфологией и составом образующихся частиц через параметры СВС-реакции.
В работах [119, 120] на основе комплексных исследований процесса СВС в расплаве алюминия разработана технология получения