Методы исследования структурно-фазовых превращений в СВС-материалах под воздействием низкотемпературной плазмы

• Автор: Милюкова, Ирина Васильевна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Содержание:

Глава 1 Обзор физических моделей и методов исследования волны горения СВС

1.1 Классическая модель волны горения СВС

1.2 Основные методы экспериментального исследования процессов СВС

1.3 Легированные титановые сплавы

1.4 Дисперсные СВС-материалы для нанесения покрытий

Глава 2 Разработка методического обеспечения исследований формирования продуктов в реакционных системах в процессе СВ-синтеза

2.1 Характеристика исходных материалов

2.2 Экспериментальный стенд для исследования процесса СВ-синтеза

2.3 Методика высокоскоростной яркостной пирометрии для исследования

процессов взаимодействия в волне горения

2.4 Методика сопоставления высокоскоростной яркостной пирометрии
фронта горения СВС и фазовых диаграмм состояния
2.4.1 Система №-А1
2.4.2 Система №-А1-Ті
2.4.3 Система ТІ-А1
Глава 3 Исследование закономерностей структурообразования легированных алюминидов титана в процессе СВ-синтеза
3.1 Система титан-алюминий-хром
3.2 Система титан-алюминий-железо
3.3 Система титан-алюминий-никель
3.2.4 Система титан-алюминий-углерод
Глава 4 Наследственность структуры и фазового состава СВС-материала на основе ТЇ-АІ под воздействием низкотемпературной плазмы
4.1 Система титан-алюминий
4.2 Влияние легирования на наследственность структуры при воздействии плазмы
4.2.1 Система титан-алюминий-хром
4.2.2 Система титан-алюминий-железо
4.2.3 Система титан-алюминий-никель
4.2.4 Система титан-алюминий-углерод
Заключение
Литература
В современном машиностроении актуальной является проблема получения дисперсных материалов на основе интерметаллических соединений для нанесения ими защитных слоев на металлы и сплавы, по структурномеханических свойствам не уступающим промышленным аналогам в тех случаях, где последние имеются. Система ТьА1 рассматривается в настоящее время многими исследователями как весьма перспективная для получения сплавов и покрытий с высоким уровнем эксплуатационных свойств в части сопротивления окислению и термическим нагрузкам. Малый удельный вес материалов данной системы, доступность и невысокая цена составляющих ее компонентов, а также принципиальная возможность получения одним из самых простых и прогрессивных способов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), делают материалы системы ТьА1 привлекательным объектом исследований. С другой стороны, алюминиды титана относятся к наименее изученным материалам. Особенно активно в направлении получения защитных интерметаллидных слоев на поверхности металла проводятся исследования в Японии и Китае [59, 111]. Проблема управления структурой целевых материалов как способа оптимизации эксплуатационных параметров сплавов представляет собой актуальную проблему прикладного материаловедения. Для СВС-технологий наиболее простым и доступным средством управления структурой, а, следовательно, и свойствами материала, является легирование: процесс легирования в условиях СВС осуществляется простым добавлением в шихту легирующего элемента. Исследования структурообразования в бинарных системах с интерметаллидами на диаграмме состояния - это основа изучения взаимодействия в легированных системах, целенаправленно расширенных введением третьего компонента, образующего с компонентами базовых систем диаграммы состояния различного типа. Установление соответствия между составом исходной смеси и параметрами проведения СВ-синтеза, с одной стороны, и структурным
где £(А,Т) - монохроматическая излучательная способность вольфрама, приведенная в [21].
Необходимо отметить, что применение оптических методов исследований имеет ряд специфических особенностей, усложняющих интерпретацию экспериментальных данных. Прежде всего, это касается проблем, связанных с отличием излучательных свойств реальных материалов, используемых в экспериментах, от излучательных свойств эталона (в нашем случае - вольфрама).
Данная проблема может быть решена несколькими способами, но на первом этапе нами была выбрана модель пирометра полного излучения [90]. В соответствии с этой моделью плотность излучения:
М* = st а Т4 = ст Т(4, откуда ^ ^ ^ (2.5)
где Т, и в, - радиационная температура и излучательная способность нечерного тела соответственно.
Суммарную излучательную способность е, можно определить достаточно просто, если известна действительная температура объекта и прибор откалиброван по абсолютно черному телу. В этом случае е, = ( Тц / Т )4
Действительная (термодинамическая) температура объекта измерения в нашем случае может быть получена с помощью калиброванной микротермопары на образце продукта взаимодействия, нагреваемого внешним устройством.
Полученные с помощью высокоскоростной пирометрии данные об изменении температуры в волне горения обладают некоторыми недостатками, т.к. используемые для пирометрии светофильтры имеют существенно нелинейные характеристики. Так, для фильтра ИКС-7 изменение температуры