Разработка состава и технологии жидкофазного синтеза композиционных материалов системы TiC - TiNi с повышенными вязкоупругими и триботехническими свойствами

• Автор: Акимов, Валерий Викторович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 283 с. : 25 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЗАДАННЫМИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ

1.1. Структура и механические свойства твердых сплавов

1.2. Твердые сплавы на основе карбида вольфрама

1.2.1. Структура карбидовольфрамовых твердых сплавов

1.2.2. Свойства и состав безвольфрамовых твердых сплавов

1.3. Влияние структуры на механические свойства

твердых сплавов
1.3.1. Влияние размеров и форм зерен твердого сплава в зависимости от состава и температуры спекания
на прочность и вязкость
1.3.2. Влияние концентрации и свойств матрицы на прочность
и механические свойства твердых сплавов
1.4. Физические свойства связующих материалов
1.4.1. Особенности физических свойств связок на основе
Со, №, № - Мо, № - Р, Си, Бе
1.4.2. Физико-механические свойства карбидов, карбонитридов и нитридов (НС, ¥С, ZтC, №>С, УС, Мо2С, ПСИ, ТаС, ТП4), применяемых для получения композиционных материалов
1.4.3. Анализ возможных путей улучшения физикомеханических свойств твердых композиционных материалов

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Постановка задачи
2.2. Материалы и методики исследования, применяемые
при создании композитов
2.2.1. Спекание, фазовый, структурный,
термогравиметрический, химический анализы
2.2.2. Методики механических испытаний композиционных материалов
2.2.3. Акустические методы исследования композиционных материалов
2.2.4. Теплофизические и электрофизические методы
испытаний твердых сплавов
3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ
Т1С14, УС, Т1С
3.1. Выбор тугоплавкого соединения для получения твердых
сплавов
3.2. Обоснование выбора связующей фазы интерметаллида Т1№ для создания сплава YC-NiTi при горячем динамическом прессовании
3.3. Изучение особенностей спекания карбидовольфрамовых порошков ВК-ЗМ
3.4. Активированное спекание ультрадисперсных порошков
ТЮИ, ТП4 с добавками №, Со, Сг, Си
3.4.1. Характер изменения размеров зерен и пор УДП
карбонитридов титана (Т1СЫ)

3.4.2. Влияние активаторов на спекание и свойства материалов из ультрадисперсного порошка ТіСо,о45 N0
3.4.3. Спекание карбонитридов титана со связкой
из интерметаллида TiNi и пропитка спеченных каркасов
TiCN расплавом TiNi
Выводы
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ
TIC СО СВЯЗКОЙ ИЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА NITI
4.1. Изучение процессов спекания композиционных материалов TiC-TiNi
4.1.1. Исследование процессов жидкофазного спекания твердых
сплавов TiC
4.1.2. Влияние добавок бора, титана, нитрида титана, никеля, дисперсного TiC на структуру и фазовый состав сплавов
TiC-TiNi
4.1.3. Окисление композиционных материалов TiC- TiNi в процессе свободного спекания при повышенных температурах
4.1.4. Тепловые эффекты, возникающие при спекании твердых сплавов со связкой из никелида титана, связанные
с химическими структурными изменениями материала
Выводы
5. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ
СПЛАВОВ TIC-TINI
5.1. Комплексное изучение механических свойств твердых
сплавов типа TiC-TiNi

вующим определенному содержанию кобальта Г с0 (рис. 3). Данное семейство кривых определяет также влияние размера зерна б„с на характер зависимости
(?изг= ? ( % Со) [25]. По исследованиям [70, 71] расстояние между частицами карбида УС является важным фактором, которое определяет прочность сплавов типа ВК с малым содержанием Со в зависимости от структуры.
В работах [67, 72, 73, 74] были сделаны предположения о непрерывном скелете зерен карбида вольфрама, в промежутках которого находится непрерывный скелет частиц связующей фазы Со.
Обобщения существующих точек зрения авторов о непрерывном карбидном скелете заключаются только в содержании кобальта в сплаве. Герланд, анализируя экспериментальные данные по прочности сплавов ¥С - Со, пришел к выводу, что прочность растет по линейному закону от среднего свободного расстояния по связующей фазе Ьс0. Это означает возрастание прочности карбидовольфрамовых сплавов с увеличением содержания Со и размера с1№С, что подтверждается по эксперименту [70].
Обычно процесс разрушения твердых сплавов осуществляется как прерывистое образование трещин в карбидных зернах до тех пор, пока целые зерна не смогут выдержать приложенного напряжения. Такой вид разрушения

обычно является пластичным, для него характерно соотношение О ~ 1 / с!„с [75].
Из вышесказанного можно сделать обобщение, что с увеличением связанности в сплаве УС - Со растет предел текучести и пластическая деформация. Это подтвердилось в работе [40], где утверждается, что частицы карбидов играют не основную роль в пластической деформации сплава, а деформация концентрируется в основном в матрице. Причем предел текучести матрицы увеличивается в результате снижения толщины ее прослоек. Наибольший предел текучести возникает при разрушении хрупких частиц твердой фазы, в результате пластичность твердого сплава резко уменьшается [40].