СВС-экструзия многофункциональных электродных материалов для электроискрового легирования

• Автор: Бажин, Павел Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л. СВС-компактирование

1.2. Метод СВС-экструзии

1.3. Применение СВС-экструзии для получения электродов для ЗИЛ

1.4 Постановка задачи

ГЛАВА 2. ОБОРУДОВАНИЕ, ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследований

2.2. Методика приготовления шихты

2.3. Методика приготовления исходных образцов
2.4. Методика определения давления прессования
2.5. Методика проведения СВС-экструзии
2.6. Метод ЗИЛ
2.6.1. Оборудование для ЗИЛ
2.6.2. Методика проведения ЗИЛ
2.7. Методики исследования СВС-электродов и покрытий
2.7.1. Методика исследования металлографии
2.7.2. Методика исследования микроструктуры
2.7.3. Методика исследования микротвердости
2.7.4. Методика гидростатического взвешивания
2.7.5. Методика рентгенофазового анализа
2.7.6. Методика исследования износостойкости покрытий и коэффициентов трения
2.8. Статистический метод обработки данных
ГЛАВА 3. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМ ХОЛОДНОМ ОДНООСНОМ
ПРЕССОВАНИИ
3.1. Исследование реологических свойств порошковых шихтовых материалов
3.2. Закономерности уплотнения порошковых шихтовых
материалов
3.3. Экспериментальное определение давления прессования
3.4. Исследование влияния скорости деформирования на реологические характеристики
3.5. Исследование влияния дисперсности порошка на реологические
характеристики
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СВС-ЭКСТРУЗИИ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Основные стадии процесса СВС-экструзии
4.2. Особенности конструкции инициирующего устройства
4.3. Исследование технологических параметров СВС-экструзии

4.4. Особенности микроструктуры СВС-электродов
ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ И СТРОЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ С СУБМИКРОННОЙ И НАНОРАЗМЕРНОЙ СТРУКТУРОЙ
5.1. Исследование технологических параметров СВС-экструзии
5.2. Закономерности влияния технологических параметров на фазовый
состав
5.3 Исследование микроструктуры
ГЛАВА б. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ СВС-ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
6.1. Исследование технологических режимов ЗИЛ
6.2. Исследование микроструктуры покрытий
6.3. Исследование износостойкости и коэффициентов трения
покрытий
6.4. Методика проведения прочностных испытаний на растяжения образцов в виде пластин
6.5. Производственные испытания
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
В ИСМАНе, в лаборатории пластического деформирования, разработан технологический процесс СВС-экструзии, сочетающий горение в режиме СВС (самораспространяющийся высокотемпературный синтез) со сдвиговым деформированием. Перспективность использования этого метода обусловлена возможностью за десятки секунд (вместо часов, как в порошковой металлургии) проводить синтез материала из порошков исходных компонентов и формовать изделие заданного размера и формы в одну технологическую стадию. Метод СВС-экструзии является наукоемким и открывает принципиально новый подход в организации технологического процесса получения длинномерных изделий из хрупких и трудно деформируемых порошков тугоплавких неорганических соединений. В результате разработки технологических основ СВС-экструзии была показана принципиальная возможность получения изделий различного назначения: расходуемых
электродов для наплавок и ЗИЛ, сверл, валков, высокотемпературных нагревательных стержней, камнеобрабатывающего и другого инструмента. Достоинства СВС-экструзии, как метода получения длинномерных изделий из тугоплавких материалов, очевидны.
Примером эффективного практического использования СВС-экструзии являются электроды для электроискрового легирования (ЗИЛ). ЗИЛ применяется для нанесения коррозионно- и жаростойких покрытий, снижения коэффициента трения поверхностей, восстановления изношенных деталей и других целей. В настоящее время распространенные установки для - ЗИЛ комплектуются электродами из твердых сплавов на основе карбида вольфрама марок ВК и ТК. Известные способы получения электродных материалов используют традиционные приемы порошковой металлургии: прессование и вакуумное спекание или горячее прессование. Эти технологии включают в себя большое число операций, многие из которых сложны, энергоемки и длительны

распространенными при получении электродов для наплавки и электроискрового легирования методом СВС-экструзии [29-32].
2.2. Методика приготовления шихты
Подготовительные операции (сушка, дозировка, смешение) проводились по традиционной схеме для СВС [107]. Порошки загружали в контейнеры высотой слоя 2...3 см и предварительно просушивались в сушильных шкафах при температуре 60...80°С в течение 6...8 часов. Сажу просушивали при температуре Ю0...120°С в течение 2...3 часов, высота насыпного слоя составляла 4...5 см. Просушенные порошки дозировались на технических весах ВЛТК-2, обеспечивающих точность взвешивания не ниже 0,1%, в соответствии с составами, приведенными в таблице 2.
Таблица
Характе ристики используемых шихтовых составов
Марка твердого сплава Содержание исходных компонентов в шихте, %масс. Износостойкая составляющая
СТИМ-2/30Н 56 П + 14 С + 30 N1 ПС
СТИМ-4 81,6 Т1 + 18,4 В ИВ
СТИМ-4Б 68,6 И + 31,4 В Т1В2
СТИМ-6Н 53,5 ТЮ2+3,8 С+7,7 В+16,9 А1+ + 18,1 гг ПВ2 + НС
Смешение шихты осуществлялось в шаровых мельницах при соотношении массы шихты и массы шаров 1:3,5. Использовались шары диаметром 8...30 мм из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Шары загружались согласно пропорции, приведенной в таблице 3, в шаровую мельницу вместе с шихтой. Смешивание производили при атмосферном давлении и комнатной температуре в течение 24 часов. Скорость вращения барабана равнялась 0,56...0,65 об./мин. Выгрузку шихты с целью отсева шаров проводили в корзину из