Инфильтрованные и обработанные давлением порошковые материалы на основе железа

• Автор: Ганшин, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 189 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Анализ способов и технологий получения инфильтрованных композиционных материалов
1.2. Закономерности инфильтрации металлического каркаса легкоплавкими металлами и сплавами
1.3. Закономерности уплотнения при пропитке и последующей
обработке давлением
1.4. Структура и свойства инфильтрованных порошковых
материалов (ИПМ)
1.5. Области применения ИКМ
1.6. Выводы, постановка цели и задач исследований
2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Материалы, используемые при изготовлении образцов
2.2. Технологии получения инфильтрованных порошковых
материалов
2.2.1. Спеченные ИПМ железо-медь
2.2.2. Спеченные ИПМ железо - БрОЮС1,5ЦФ
2.2.3. Спеченные ИПМ железо-латунь
2.2.4. Холодноштампованные ИПМ железо-медь
2.2.5. ИПМ железо - дисперсионнотвердеющая бронза
2.2.6. Горячештампованные ИПМ железо-медь
2.2.7. Технология пропитки на контролируемую глубину
2.2.8. Оборудование и аппаратура
2.3. Методика проведения исследований
2.4. Методика компьютерного моделирования и анализа
экспериментальных данных
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ ИНФИЛЬТРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Анализ энергетических и силовых затрат на уплотнение ИПМ
3.2. Получение заготовок из ИПМ

3.2.1. Уплотнение порошковой основы при формовании биметаллических заготовок ИПМ
3.2.2. Уплотнение при инфильтрации заготовок ИПМ
3.3. Деформация и уплотнение при обработке давлением заготовок
из ИПМ на железной основе, пропитанных медью
3.3.1. Холодная штамповка заготовок из ИПМ
3.3.2. Горячая обработка давлением ИПМ
3.4. Закономерности пропитки на ограниченную глубину
железной основы расплавом хромистого чугуна
3.5. Выводы
4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, ИНФИЛЬТРОВАННЫХ МЕДЬЮ И ЕЁ СПЛАВАМИ В ПРОЦЕССЕ СПЕКАНИЯ И ОБРАБОТАННЫХ ДАВЛЕНИЕМ
4.1. Спеченные ИПМ
4.1.1. ИПМ железо-медь
4.1.2. Спеченные ИПМ железо-бронза
4.1.3. Спеченные ИПМ железо-латунь
4.2. Холодноштампованные ИПМ
4.2.1. ИПМ железо-медь
4.2.2. ИПМ железо-бронза системы Cu-Sn-Mn-Ni-Fe
4.2.3. Шероховатость поверхности ИПМ
4.3. Горячештампованные ИПМ Fe-Cu
4.4. Выводы
5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
5.1. Эволюция плотности ИПМ при их получении и обработке
5.2. Формирование свойств ИПМ и изделий из них
5.3. Разработка опытной технологии изготовления головок цилиндров
компрессоров холодильных установок
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОЬСИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Научно-технический прогресс связан с созданием материалов с заранее заданными свойствами, к которым в первую очередь относятся композиционные материалы (КМ) - композиты. В КМ реализуется возможность программирования свойств создаваемых материалов на основе свойств исходных компонентов, их доли, геометрической формы, расположения и размеров /1/.
Несмотря на существенные успехи в области материаловедения КМ, имеется много проблем, которые еще ждут своего решения. Среди них наиболее актуальны вопросы выбора оптимальных технологических процессов получения КМ. Неудачный выбор методов и режимов изготовления приводит к тому, что характеристики композиционного материала, предсказываемые теорией, остаются нереализованными 121.
Для получения КМ используют методы обработки давлением, сварки, порошковой металлургии, литья. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Не существует универсальных методов, пригодных для получения любого КМ. Выбор метода получения диктуется структурой и свойствами исходных компонентов, а также требованиями, предъявляемыми к работе материала в конкретной конструкции.
Все большее место при получении КМ занимает метод пропитки. Повышенный интерес к этому методу связан с тем, что он позволяет изготавливать композиции, получение которых другими методами либо невозможно, либо нерационально. Основные его преимущества перед твердофазными методами состоят в возможности получения изделий сложной формы, повышенной производительности процесса, меньшем силовом воздействии на хрупкие компоненты, возможности использования жгутовых и тканевых армирующих материалов, автоматизации и реализации непрерывных технологических процессов. Недостаткй метода - более высокие температуры, необходимость строгого регулирования степени взаимодействия в ходе технологического цикла из-за большой скорости протекания диффузионных и химических процессов на фа-

Таблица 1. - Механизмы уплотнения
Механизм Вклад в уплотнение материала
за счет перегруппировки частиц за счет изменения формы частиц
1. Перераспределение Освальда (быстрое растворение мелких тугоплавких частиц в жидкой матрице и осаждение их на крупных, то есть рост крупных за счет мелких) 0
2. Перераспределение Освальда, связанное с изменением формы частиц 0 +
3. Выравнивание контактирующих поверхностей - +
4. Уничтожение пор при заполнении их расплавом 0 +
5. Уничтожение пор при заполнении их смесью расплав-зерна +
6. Направленный рост зерна
7. Распад частиц +
8. Коалесценция 0
Примечание: + существенный вклад;
О умеренный вклад;
- незначительный вклад.
1.4. Структура и свойства инфильтрованных порошковых
материалов (ИПМ)
Высоколегированную медью (до 20%) порошковую сталь можно получать инфильтрацией спеченных каркасов на основе железа. Спеченная сталь после инфильтрации медью примерно удваивает свою прочность. После диффузионного отжига и дисперсионного твердения пропитанная порошковая