Термокинетические параметры высокотемпературного синтеза интерметаллида Ni3Al в режиме теплового взрыва

• Автор: Боянгин, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ГЛАВА 1. САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
1.1. Основные закономерности самораспространяющегося высокотемпературного синтеза химических соединений
1.2. Закономерности теплового взрыва в системах, образующих интерметаллические соединения
1.3. Экспериментальные исследования закономерностей СВС алюминидов никеля
1.4. Технологии получения интерметаллических соединений и сплавов на их основе методом СВС
ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Постановка задачи исследования
2.2. Характеристики исходных материалов исследования
2.3. Подготовка исходных материалов и образцов
2.4. Методика термографического исследования высокотемпературного синтеза интерметаллида в режиме теплового взрыва
2.5. Техническое описание экспериментальной термографической установки для исследования СВС интерметаллических соединений в свободном состоянии порошковой смеси и под давлением
2.6. Рентгенофазовый анализ синтезированных материалов
ГЛАВА 3. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА №3А1 В РЕЖИМЕ ТЕПЛОВОГО ВЗРЫВА ИСХОДНОЙ ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ
3.1. Термограмма высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1
3.2. Влияние соотношения объемных долей алюминия и никеля в исходной порошковой смеси на температурно-временные характеристики СВС интерметаллида №3А1
3.3. Влияние дисперсности порошка никеля на температурно-временные характеристики высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1 в режиме теплового взрыва исходных порошковых смесей
3.4. Высокотемпературный синтез интерметаллического соединения №3А1 в режиме теплового взрыва в смесях порошков (3№ + А1 + Т1С)
3.5. Влияние дисперсности порошка никеля и объемной доли карбида титана на фазовый состав синтезированного продукта
ГЛАВА 4. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА №3А1 ПОД ДАВЛЕНИЕМ, ОЦЕНКА ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ИНТЕРМЕТАЛЛИДА
4.1. Влияние температуры предварительного нагрева порошковой смеси на термограмму высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения под давлением
4.2. Влияние величины внешнего давления на термограмму высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1
4.3. Численные оценки термокинетических и теплофизических параметров
процесса высокотемпературного синтеза интерметаллида №3А1
4.3.1 Стадии нагрева исходной порошковой смеси и высокотемпературного
синтеза интерметаллического соединения №3А1
4.3.2. Стадия дореагирования (охлаждения)
4.4. Высокотемпературный синтез интерметаллида №3А1 под давлением..!
4.5. Сравнительный анализ экспериментальных и расчетных данных
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Развитие технологий современного машиностроения характеризуется постоянным повышением интенсивности режимов эксплуатации машин и оборудования, которое обеспечивается расширенным производством деталей машин и механизмов из высокоресурсных материалов. Разработка и создание последних основаны на применении новых технологических процессов получения материалов и изделий из них, обеспечивающих целенаправленное формирование структуры, фазового состава и физико-механических свойств материалов. Разработка материалов для экстремальных условий эксплуатации (высокие температуры, абразивный износ, агрессивные среды и т.п.), предполагает создание технологических процессов нового уровня, основанных на новых технических решениях. Основными чертами таких процессов являются: ограниченное число основных операций, обеспечивающих полный переход исходных материалов в целевой продукт, при котором происходят радикальные изменения структуры и свойств материала; получение в ходе основных операций целевого продукта (изделия) в максимальной степени пригодного к эксплуатации, либо требующего незначительной обработки; экономия энергетических и материальных ресурсов.
Новые возможности создания таких технологических процессов открыло применение явления экзотермического химического превращения веществ в порошковых системах в продукт заданного фазового состава. Применительно к материалам конструкционного и инструментального назначений особенно перспективно использование разновидности экзотермической реакции химического превращения исходных элементов в химическое соединение - теплового взрыва исходной порошковой системы. Теплофизические условия объемной реакции синтеза химического соединения в исходной порошковой системе обеспечивают одновременность протекания фазовых превращений во всем объеме порошковой заготовки и дают возможность консолидировать от-

2.4. Методика термографического исследования высокотемпературного синтеза интерметаллида в режиме теплового взрыва
Термографический метод основан на непосредственной регистрации температурно-временных параметров экзотермической реакции. Высокие скорости теплового взрыва и фазовых превращений в термореагирующей порошковой смеси создают значительные трудности в управлении процессом синтеза интерметаллических материалов. Поэтому попытки оптимизации технологических режимов синтеза интерметаллидов, как правило, ограничиваются методами компьютерного моделирования [88-91]. В свою очередь, для получения достоверных результатов компьютерных расчетов параметров синтеза химического соединения необходимо иметь результаты экспериментальных исследований кинетических параметров процесса, основанных на анализе термограмм теплового взрыва.
Повышение точности и информативности экспериментальных термографических исследований возможно при применении компьютерных технологий [80,81].
В настоящей работе была разработана и создана компьютеризированная термографическая установка и соответствующий программный продукт. Установка обеспечивает сбор, регистрацию и обработку информации о быстро-протекающих процессах длительностью до десятков секунд с частотой квантования от 0.1 до 5000 мс. Точность измерений определяется, прежде всего, паспортной погрешностью используемых вольфрамрениевых термопар, величина которой не превышает 2%. Табличная погрешность градуировки термопар не превышала 0.6%.
Термографическая установка применялась для исследований высокотемпературного синтеза в свободном состоянии исходной порошковой смеси и при совмещении процессов синтеза и компактирования получаемого продукта реакции.