Технология получения, структура и свойства горячедеформированных порошковых материалов на основе механохимически активированной стружки Д16

• Автор: Федосеева, Мария Александровна
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПАТЕНТНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Компактные алюминиевые сплавы АКИ, А1-Ее

1.2 Порошковые и композиционные материалы на основе алюминия и титана

1.3 Порошковые и композиционные материалы на основе алюминия и железа

1.4 Порошковые материалы на основе механически активированных порошков алюминия

1.5 Выводы, цели и задачи исследования

2 МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Характеристики используемых материалов

2.2 Технологии изготовления образцов
2.3 Методики исследования горячедеформированных материалов системы А1-Д16-ферротитан
2.4 Планирование эксперимента и его математическая обработка
3 ЗАКОНОМЕРНОСТИ МХА В СУХИХ И ЖИДКИХ СРЕДАХ ПОРОШКОВЫХ ШИХТ Д 16-ФЕРРОТИТАН
3.1 Гранулометрический состав МХА шихт на основе измельченной стружки Д
3.2 Средний размер частиц порошковых шихт
3.3 Влияние технологических факторов размола на параметры уравнения распределения Розина-Раммлера
3.4 Выводы по главе
4 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ УПЛОТНЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ПОРОШКА, ПОЛУЧЕННОГО В ПРОЦЕССЕ СОВМЕСТНОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СТРУЖКИ Д16 И ФЕРРОТИТАНА, ПРИ ХОЛОДНОМ ПРЕССОВАНИИ И ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ

4.1 Исследование влияния содержания ферротитана и времени размола на характеристики процессов холодного прессования и горячей штамповки
4.2 Исследование влияния содержания насыщенного водного раствора борной кислоты, скорости и времени размола на закономерности уплотнения при холодном прессовании и горячей штамповки
4.3 Выводы по главе
5 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ГДПМ СИСТЕМЫ АЬ-Д 16-ФЕРРОТИТАН
5.1 Исследование влияния содержания ферротитана и времени размола на механические свойства
5.2 Исследование влияния параметров размола (Ур, 1р) и содержания НВРБК на механические свойства ГДПМ
5.3 Выбор материала с оптимальными свойствами
5.4 Структура ГДПМ системы А1-Д 16-ферротитан на основе механически активированных шихт
5.5 Выводы по главе
6 ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ И РАЗРАБОТКА ОПЫТНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА СИСТЕМЫ А Ь-Д 16-ФЕРРОТИТАН
6.1 Обсуждение полученных результатов
6.2 Анализ технологий получения порошковых шатунов
6.3 Общие выводы
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время широкое применение находят сплавы на основе алюминия, которые характеризуются низкой плотностью и повышенной удельной прочностью. Методы порошковой металлургии позволяют получать детали с заданными функциональными свойствами и являются энерго- и ресурсосберегающими. С целью снижения затрат на основные материалы и повышение механических свойств горячедеформированных порошковых материалов (ГДПМ) в ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова предложены технологии, основанные на использовании механохимически активированного (МХА) стружкового порошка Д-16, позволяющие утилизировать стружковые отходы [1]. Проведенные ранее исследования в ЮРГТУ(НПИ) позволили установить наследственное влияние параметров МХА шихт в жидких средах насыщенного водного раствора борной кислоты (НВРБК) на закономерности холодного формования, нагрева [1], спекания [2, 3], инфильтрации [3], горячей штамповки [1] и формировании механических свойств ГДПМ.
Упрочнение алюминиевой матрицы в перспективных эвтектических сплавах АББе обеспечивается за счет дисперсной фазы А13Ее [4]. Введение титана повышает прочность и равномерность распределение свойств по объему алюминиевого сплава за счет измельчения зерна [5]. Образовавшаяся дисперсная фаза А13Т1 (5% мае. Т1), сдерживает рост зерен в процессе уплотнения материала А1-Тл [6, 7]. Порошковые материалы на основе алюминия, механически легированные титаном, характеризуются мелкодисперсной структурой и повышенными механическими свойствами [8,9].
В работах отсутствуют исследования влияния содержания ферротитана в шихте на процессы размола стружки Д-16, формования заготовок в процессе холодного прессования (ХП) и горячей штамповки (ГШ), формирования структуры и свойств ГДПМ системы алюминий-титан.
Цель и задачи исследования. Целью работы является создание технологии получения горячедеформированного порошкового материала системы

(таблица 2.4). Технология проведения эксперимента представлена на рисунке 2.5. Таблица 2.4 - Состав исследуемых шихт
Сд|6,% мае. Сгсть% мае. Сшвоз % мае. Время ручной обработки, кс
100 0 0 6 1,

Предварительная подготовка стружки
тх - :
Ручное смешивание (1,2кс)

11редварительный нагрев (550 °С, ЗООке)

ДПП с элементом экструзии (масса падающих частей копра 50 кг, 140 МДж/мЗ)
Рисунок 2.5 - Технология получения ГДПМ системы стружка Д 16-ферротитан на основе шихты ручного смешивания
После обработки экспериментальных данных, полученных при исследовании первой технологии, выявлено, что влияние содержания ферротитана на прочность и плотность является не значимым (таблица 2.5). Значения твердости нижней части образцов больше чем верхней, за счет интенсивной пластической деформации в процессе выдавливания; максимальные значения прочности достигаются при содержании ферротитана 4% мае.; максимальные значения удельной прочности (тв*=тСрСза/ргшп.о.) ГДПМ системы А1-Д] 6-ферротитан наблюдаются при содержании 2-4% мае. ферротитана. В связи с неудовлетворительным качеством экструдированного элемента, решено отказаться от получения ГДПМ, на основе стружки Д16, в состоянии поставки. Так как влияние содержания ферротитана на прочность и плотность образцов