Научные основы межчастичного сращивания при формировании горячедеформированных порошковых материалов и принципы выбора технологических параметров их получения

• Автор: Егоров, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 270 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СРАЩИВАНИЯ

1.1. Квантово-механические представления о природе 9 металлической связи

1.1.1. Электронное строение атомов металлов

1.1.2. Влияние электронного строения иона на тип

элементарной кристаллической решетки металлов

1.1.3. Оценка энергии межатомной связи

1.2. Теории твердофазного соединения металлов

1.2.1. Пленочная и рекристаллизационная гипотезы

1.2.2. Энергетическая и диффузионная гипотезы
1.2.3. Гипотеза активации сращивания
1.2.4. Механизмы сращивания
1.3. Цель и задачи исследования
2. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И 30 ИССЛЕДОВАНИЯ
ГОРЯЧЕДЕФОРМИРОВАННОГО ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА
2.1. Технологические схемы получения
горячедеформированного порошкового материала
2.2. Локальная Оже-электронная спектроскопия
2.3. Характеристика исходных материалов
2.4. Программный комплекс для количественного
металлографического анализа
3. ВЛИЯНИЕ ОКСИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ НА
ПРОЦЕСС МЕЖЧАСТИЧНОГО СРАЩИВАНИЯ
3.1. Характер пористости холоднопрессованных
заготовок
3.2. Изменение характера пористости при нагреве
3.3. Зависимость величины окисленной поверхности от 56 закрытой пористости
3.4. Термодинамическая оценка устойчивости
соединения металлов с кислородом
3.5. Влияние оксидов на МЧПС на механические
свойства порошкового материала
Выводы
4. ОБРАЗОВАНИЕ И ЗАЛЕЧИВАНИЕ
СУБМИКРОПОР ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА
4.1. Образование субмикропор при статическом
холодном прессовании

4.2. Залечивание субмикропор при спекании
4.3. Структурное состояние материала после статического холодного прессования
4.4. Структурное состояние холоднопрессованного материала при нагреве
4.5. Анализ механизмов залечивания субмикропор при спекании
4.6. Взаимодействие металлической поверхности с легкими элементами
4.7. Расчет энергии взаимодействия металлов с газами
4.8. Расчет диффузионного залечивания субмикропор
Выводы
5. СЕГРЕГАЦИИ ПРИМЕСНЫХ И ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СРАЩИВАНИЕ
5.1. Современное состояние теории сегрегаций по границам зерен
5.2. Сегрегация примесей легких элементов
5.3. Сегрегация легирующих элементов
5.4. Влияние технологической предыстории порошкового материала на сегрегацию и сращивание
5.5. Определение движущей силы миграции МЧПС
5.6. Анализ сил торможения миграции МЧПС поверхности сращивания
Выводы
6. ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ КОНТАКТНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
6.1. Определение площади контактного сечения
6.2. Определение критической степени деформации
Выводы
7. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
7.1. Алгоритм выбора технологических режимов получения ГДПМ
7.2. Назначение технологических режимов изготовления порошковых горячедеформированных деталей
7.2.1. Лопасть ротационного компрессора бытового кондиционера
7.2.2. Мундштук сварочной горелки
7.2.3. Втулка опоры шнеков кормопередачи
Общие выводы
Литература
Приложение

Введение
Научно-технический прогресс основывается на разработке новых технологических процессов, к которым относится порошковая металлургия (ПМ), характеризующаяся возможностью создавать материалы с уникальным сочетанием свойств, разрабатывать экологически безопасные и ресурсосберегающие технологии, снижать материальные и энергетические затраты на производство единицы продукции, уменьшать или полностью исключать механическую обработку. Традиционные методы ПМ, основанные на сочетании операций прессования и спекания, остаются в настоящее время достаточно перспективными для производства порошковых деталей, эксплуатация которых основана на сохранении в структуре материала значительной остаточной пористости. Однако повышение скоростно-силовых характеристик эксплуатации деталей машин, наблюдаемое во многих отраслях промышленности, требует применения новых материалов с высоким уровнем механических свойств. Для их производства наиболее эффективны методы ПМ, основанные на горячей деформации порошковых и композиционных заготовок, обеспечивающей минимальное значение остаточной пористости. Наиболее перспективным методом получения высокоплотных порошковых материалов и изделий является горячая обработка давлением пористых заготовок (ГОДПЗ).
Многочисленные исследования, проводимые в последние десятилетия, посвящены выявлению зависимостей между составом исходной шихты, параметрами технологии, структурой и свойствами получаемого материала. Осмысление полученных результатов заложило фундамент научных основ ГОДПЗ, учитывающих отличие явлений, сопровождающих формирование горячедеформированного порошкового материала (ГДПМ), от наблюдаемых при аналогичной обработке монолитных материалов и большинства технологических процессов ПМ.

2.2. Локальная Оже-электронная спектроскопия
Локальный анализ химического состава выбранных участков поверхности металлических частиц и изломов ГШПМ проводили методом локальной Оже-электронной спектроскопии (ОЭС) на Оже-спектрометре модели PHJ-680 фирмы “Physical Elecrtronics”. Давление остаточных газов в аналитической камере прибора составляло (1-2,5)* 10'7 Па.
Металлические порошки перед помещением в камеру Оже-спектрометра вдавливались в прокатанную полоску индия (рис.2.3, а).
Разрушение образцов с предварительно нанесенной кольцевой канавкой, служащей концентратором напряжений, производили в аналитической камере Оже-спектрометра после их охлаждения жидким азотом (рис.2.3,6).
Направление
разрушающего
удара
Рис. 2.3. Общий вид образцов в аналитической камере Оже-спектрометра: а-металлический порошок; б)- излом ГШПМ
Для изучения распределения элементов от наблюдаемой поверхности в объеме материала использовали метод распыления поверхностных слоев металла ионами аргона. Энергия ионного пучка составляла 10 кэВ, что соответствовало скорости травления — 10~8 м/мин [50].