Применение нанопорошков химических соединений для повышения физико-механических характеристик изделий машиностроения

• Автор: Решетникова, Светлана Николаевна
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТИ И ОБЪЕМА МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ
1.1 Формирование структуры металлоизделий
1.2 Технологии повышения физико-механических характеристик поверхности металлоизделий
1.2.1 Химико-термическая обработка поверхности металлоизделий
1.2.2 Лазерная технология упрочнения
1.2.3 Вакуумная ионно-плазменная технология
упрочнения поверхностей
1.2.4 Электронно-лучевое упрочнение
1.3 Технологии объемного упрочнения
металлов и сплавов
1.4 Некоторые аспекты применения нанотехнологий
ВЫВОДЫ
2 ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
2.1 Получение нанопорошков
2.2 Применение нанопорошков для повышения износостойкости стальных отливок
2.3 Упрочнение поверхности металлоизделий способом электроискрового легирования
2.4 Повышение износостойкости стальных деталей плазменным си лидированием
2.5 Увеличение срока службы контактных троллейбусных вставок с помощью алмазно-графитового нанопорошка
2.6 Повышение качества литых изделий с применением кокильных красок, содержащих нанопорошки
2.7 Противопригарные литейные краски как средство повышения качества поверхности отливок и снижения трудоемкости зачистных работ
ВЫВОДЫ
3 ВЛИЯНИЕ НАНОПОРОШКОВ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СПЛАВОВ
3.1 Разработка способа введения нанопорошков
в металлические расплавы
3.2 Применение нанопорошков для повышения
качества чугунных отливок
3.3 Модифицирование сварного шва нано порошками при сварке объемных конструкций при использовании
электродов, содержащих нанопорошки
3.4 Механизм модифицирования сплавов
нанопорошками
3.5 Алюминиевые композиты с волокнистой структурой
ВЫВОДЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Надежность работы машин и механизмов определяется в первую очередь качественным состоянием рабочих поверхностей деталей. В этой связи важным и актуальным для технологии машиностроения является совершенствование известных и разработка новых, технически доступных и экономически целесообразных технологических процессов повышения эксплуатационных характеристик металлоизделий.
Физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики металлоизделий зависят не только от химического состава сплавов, из которых их изготавливают, но и от степени измельчения структурных составляющих. Известно, что чем мельче структура, тем выше механические свойства металлоизделий. Одним из наиболее широко распространенных способов измельчения структурных составляющих металлических композиций является модифицирование.
В настоящее время при производстве литых изделий из различных металлов и сплавов применяются сотни модификаторов либо в виде солей, либо в виде лигатур. При этом следует отметить, что в этой технологии в последние годы отмечается прорыв, связанный с возможностью применения в качестве модификаторов нанопорошков (НП) тугоплавких химических соединений, которые представляют собой сверхмелкозернистые кристаллические или аморфные образования с размерами, не превышающими 100 нм (1 нм = 10~9 м). Они обладают уникальными физико-химическими свойствами и механическими характеристиками, существенно отличающимися от таковых для материалов того же химического состава в массивном состоянии, и эти свойства могут в определенной степени передаваться получаемым из них или с их участием изделиям.
В результате измельчения структуры при модифицировании сплавов нанопорошками происходит повышение прочности поверхности, причем даже в большей степени, чем по объему. Тем не менее, технологиям повыше-

Однако по данным [55], исторический приоритет в изготовлении и использовании ультрадисперсных (нано-) систем принадлежит России. Именно в России (СССР) еще в 1950-е годы на предприятиях атомной промышленности впервые в мире были получены ультрадисперсные порошки металлов с размером частиц около 100 нм, которые были успешно применены при изготовлении мембран для установок диффузионного разделения изотопов урана. А в 1960-е годы в Институте химической физики АН СССР был разработан левитационный способ (испарение с последующей конденсацией) получения ультрадисперсных порошков. В 1970-е годы с помощью методов электрического взрыва проводников и плазмохимического синтеза ассортимент ультрадисперсных порошков был существенно расширен, и в эти же годы появились открытые публикации о различных способах получения и о необычных свойствах малых частиц. В 1980-е годы был разработан химикометаллургический метод получения ультрадисперсных порошков. Выход нескольких монографий и большого числа научных статей в конце 1970-х — начале 1980-х годов сформировал в СССР новое научно-техническое направление - «ультрадисперсные системы».
За рубежом первые нанокристаллические материалы были получены лишь в 1986 г., а согласно публикации в журнале Scientific American [56] первые нанофазные материалы в виде кристаллов диаметром в несколько нанометров были получены в 1987 г. Г. Глайтером с коллегами (ФРГ, университет Саарландеса в Саарбрюккене) с применением технологии испарения атомов с нагреваемого в среде гелия металла, с последующей их конденсацией на охлаждаемом стержне. При этом было установлено, что если в обычных крупнозернистых материалах почти все атомы находятся внутри кристалла, то в нанофазных материалах большая их часть расположена на поверхности. В США исследования нанокристаллических материалов начались только с 1990 года.
Хронологически появление своего рода нанотехнологии можно отнести к эпохе Возрождения (XV-XVI века) [57]. Сотрудники университета Перуд-