Разработка состава и технологии спекания дисперсно-упрочненных композиционных материалов TiC-TiNi с повышенными вязкоупругими свойствами

• Автор: Акимов, Валерий Викторович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 323 с. : ил.

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 твердых сплавов

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, Иі, № - Мо, № - Р, Си, Бе
1.4.2. Физико-механические свойства карбидов, карбонитридов и нитридов (ТіС, ¥С, ггС, №>С, УС, Мо2С, ТіСИ, ТаС, ТІЙ), применяемых для получения композиционных материалов
1.4.3. Анализ возможных путей улучшения физикомеханических свойств твердых композиционных материалов
Заключение и выводы

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. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ
ПСИ, ¥С, Т1С
3.1. Выбор тугоплавкого соединения для получения твердых
сплавов
3.2. Обоснование выбора связующей фазы никелида титана (ТИМ!) для создания сплава VC-TiNi с применением горячего динамического прессования
3.3. Изучение особенностей спекания карбидовольфрамовых порошков ВК-ЗМ
3.4. Активированное спекание ультрадисперсных порошков
ТЮЧ, Т1М с добавками №, Со, Сг, Си
3.4.1. Характер изменения размеров зерен и пор УДП карбонитридов титана (ПСИ)

3.4.2. Влияние активаторов на спекание и свойства материалов из ультрадисперсного порошка ТіСо,о45 N0,796
3.4.3. Спекание карбонитридов титана со связкой
из интерметаллида ТіІЧі и пропитка спеченных каркасов
ТІС1Ч расплавом ТІМ
Выводы
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ
ТІС СО СВЯЗУЮЩЕЙ ФАЗОЙ ИЗ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА ТІМ
4.1. Изучение процессов спекания композиционных материалов
ТіС- ТІМ
4.1.1. Исследование процессов жидкофазного спекания твердых сплавов ТіС-Ті№
4.1.2. Влияние добавок бора, титана, нитрида титана, никеля, дисперсного ТіС на структуру и фазовый состав сплавов
ТіС- Ті№
4.1.3. Окисление композиционных материалов ТіС- ТІМ 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 ТІС-ТІМ
5.1. Комплексное изучение механических свойств твердых
сплавов типа ТіС-ПІЧі

восходят их высокой сопротивляемостью к окислению при высоких температурах.
Выводы
Пластичность в твердых сплавах может быть достигнута за счет применения сложных карбидов и применения связующих фаз, обладающих высокими демпфирующими и релаксационными свойствами.
Связующая фаза должна обладать не только высокими прочностными характеристиками и твердостью, но и достаточно высокой пластичностью.
Свойства твердых сплавов зависят от свойств связующей фазы, от ее средней толщины в сплаве, от распределения фаз и темпа роста зерен тугоплавкой фазы, от характера взаимодействия тугоплавкой карбидной фазы и связующей матрицы.
1.4.2. Физико-механические свойства карбидов, карбонитридов и нитридов (НС, ¥С, ХгС, ]ЧЬС, УС, Мо2С, ПСУ, ТаС, ТШ), применяемых для получения композиционных материалов
Основой спеченных твердых сплавов, не содержащих вольфрама, является карбид или карбонитрид титана. Эти тугоплавкие соединения по твердости превосходят карбид вольфрама, но уступают ему по значениям модулей упругости. Карбид вольфрама является основой широко используемых промышленных сплавов типа ВК, ТК, ТТК. Карбиды гафния и циркония по своим свойствам почти не отличаются от карбида титана. Однако карбид гафния дефицитен, а карбид циркония плохо смачивается металлами связками. Карбиды титана и ниобия обладают меньшей твердостью и более низкими значениями модулей упругости, что не обеспечивает нужной твердости и прочности твердым сплавам на их основе. Карбид ванадия по свойствам более близкий к карбиду титана, но образует со связками группы железа тугоплавкие эв-