Экспериментальные методы изучения процессов структурообразования при высокотемпературном синтезе алюминидов титана

• Автор: Филимонов, Валерий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 250 с. : ил.

Введение Глава I.

Глава II.
Глава III.
Глава IV.

Макрокинетика неизотермического взаимодействия и процессы структурообразования в гетерогенных конденсированных системах. Технологии нанесения защитных покрытий из дисперсных материалов.
1.1. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) как способ получения композиционных материалов

1.1.1. Основные представления теории послойного горения

1.1.2. Основные представления теории теплового взрыва

1.1.3. Экспериментальные методы изучения процессов СВС

1.1.4. Закономерности структурообразования в гетерогенной бинарной системе титан - алюминий
1.2. Характеристики методов нанесения защитных покрытий
1.2.1. Особенности детонационно - газового напыления порошковых материалов
1.3. Заключение по главе
Экспериментальный комплекс для изучения динамики саморазогрева и процессов структурообразования при высокотемпературном синтезе в режиме теплового взрыва.
2.1. Технологическое оборудование для изучения процессов саморазогрева
при реализации СВС в режиме теплового взрыва
2.2. Экспериментальные методы изучения продуктов
самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
2.3. Метод динамической дифрактометрии высокого пространственного и
временного разрешения для изучения фазообразования в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
2.4. Выводы по главе II
Экспериментальные исследования процессов самораспространяющегося
высокотемпературного синтеза алюминндов титана в режиме теплового взрыва.
3.1. Постановка задач исследований
3.2. Особенности макрокинетики саморазогрева и процессов
структурообразования в режиме статического теплового взрыва И
3.2.1. Порошковая система Ті + ЗА1
3.2.2. Порошковая система Ті + АІ
3.3. Особенности процессов вторичного структурообразования при синтезе
алюминидов титана в режиме теплового взрыва
3.3.1. Исследование процессов вторичного структурообразования методом отключения источника
3.3.2. Исследование процессов вторичного структурообразования с использованием метода динамического рентгенофазного анализа (синхротронного излучения)
3.4. Выводы по главе III
Математическое моделирование процессов структурообразования в
режиме статического теплового взрыва в некоторых гетерогенных системах.
4.1 .Закономерности процессов структурообразования в некоторых бинарных системах, с учетом динамики фазовых превращений.
4.1.1. Постановка задачи
4.1.2. Анализ результатов расчета модели

4.2. Закономерности процессов саморазогрева и структурообразования в бинарной порошковой смеси Ті
4.2.1. Математическая модель высокотемпературного синтеза алюминидов титана в режиме теплового взрыва на основе диаграммы состояния
4.2.2. Особенности тепловых режимов синтеза и процессов структурообразования в порошковой смеси состава Ті + ЗА1
4.2.3. Особенности тепловых режимов синтеза и процессов структурообразования в порошковой смеси состава Ті + А1
4.3. Сопоставление экспериментальных данных с результатами математического моделирования
4.4. Выводы по главе IV
Глава V. Получение защитных покрытий из алюминидов титана методом
детонационно - газового напыления.
5.1.Экспериментальный комплекс для нанесения покрытий методом детонационно - газового напыления и изучения характеристик покрытий
5.1.1. Установка для детонационно - газового напыления
«Катунь - М»
5.1.2. Комплекс оборудования для исследования свойств защитных покрытий
5.2. Особенности формирования структуры покрытий из алюминидов титана в процессе детонационно - газового напыления
5.3. Определение некоторых эксплуатационных характеристик покрытий на основе соединения ТіАІз
5.4. Выводы по главе V
Основные результаты и выводы
Литература

Ускорение темпов развития технологического и промышленного машиностроения ставит перед исследователями в области фундаментального и прикладного материаловедения задачи получения композиционных материалов с комплексом взаимодополняющих физико - химических, механических и других свойств. При этом с целью достижения требуемого уровня указанных характеристик, композиционный материал может использоваться как для изготовления изделия в целом, так и для изготовления его отдельных элементов, наиболее подверженных деструктивным воздействиям (износу, коррозии, окислению). Отраслями промышленности, где требования к эксплуатационным характеристикам материалов особенно высоки, являются авиастроение, судостроение, космические технологии. Основные методы получения композиционных материалов традиционно связаны с печными технологиями: выплавка в электрических и индукционных печах, алюминотермическое восстановление кислородных и галоидных соединений, электролитическое выделение кристаллов интерметаллидов из расплавов и др. Во всех указанных технологических процессах используются нагреватели, потребляющие значительное количество энергии, кроме того они характеризуются низкой производительностью, большими затратами времени и недостаточно высокой чистотой продукта.
Процессом, обладающим значительным технологическим потенциалом в отношении получения композиционных материалов с особыми свойствами, является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), открытый А.Г.Мержановым (ныне академиком) и его научной школой. Основные преимущества СВС по сравнению с традиционными методами порошковой металлургии - простота и надежность используемого оборудования, низкие энергозатраты, чистота продуктов, высокая скорость синтеза делают его одной из перспективных современных технологий.

является одним из основных методов измерения температуры и скорости фронта горения в гетерогенных системах. Методические основы использования микротермопар в процессах измерения температуры в гетерогенных системах разработаны А.А.Зениным с соавторами [94 - 98]. Одной из задач исследований являлось определение структуры и параметров кинетической функции при горении отдельных гетерогенных систем с использованием метода обратных задач. В работе [98] найдена универсальная зависимость, которая позволяет рассчитывать тепловой баланс конденсированной фазы при горении баллиститных порохов. Получен формальный кинетический закон скорости тепловыделения в газовой фазе на примере пороха Н, при этом кривые зависимости скорости тепловыделения от координаты Ф(х) получались по экспериментальным профилям температуры т(х) (полученных с использованием микротермопар) с помощью уравнения теплопроводности.
где и с,- теплопроводность и теплоемкость газа, «-массовая скорость горения. На рис.1.17 представлены пространственные профили скорости тепловыделения, полученные дифференцированием соответствующих температурных профилей.
: 0,2 ^ 0,4 0,6 х, мм
Рис. 1.17. Пространственные распределения скорости тепловыделения при горении пороха Н, при давлении р = 20сипм и различных начальных
(1.42)
температурах Г0(°с) 1 - 120,2-50, 3-20,4-0, 5 - -50, 6- -140.