Изучение особенностей микроструктуры и физико-механических характеристик сплавов на основе карбонитрида титана методом цифровой растровой микроскопии

• Автор: Григоров, Игорь Георгиевич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 180 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ФАЗОВЫЕ СООТНОШЕНИЯ В СИСТЕМЕ Т С И НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ И

ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

СОСТАВЛЯЮЩИХ И СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КАРБОНИТРИДА ТИТАНА

1.1. Карбид титана

1.1.1. Микротвердость

1.1.2. Прочность

1.1.3. Микроструктура.

1.2. Нитрид титана

1.3. Карбонитрид титана
1.3.1. Микротвердость.
1.3.2. Прочность
1.3.3. Микроструктура и некоторые физикомеханические характеристики сплавов на основе карбонитрида титана
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОСТРУКТУРЫ ТВЕРДОГО ТЕЛА
2.1. Анализ изображений.
2.2. Характеристики плоского изображения и стереология
2.3. Геометрические параметры пространственной микроструктуры.
2.4. Соотношения между параметрами трехмерных,
двумерных и одномерных структур.
2.4.1. Объмная доля Уу.
2.4.2. Площадь поверхности в единице объема удельная поверхность.
2.4.3. Длина линейных элементов в единице пробного объма Ьу плотность и протяжнность линейных элементов на единицу плоскости ЬА
2.4.4. Удельная площадь поверхности ,
2.4.5. Размер Ь и расстояние Э между
структурными составляющими
2.4.6. Форма и другие геометрические характеристики частиц
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 3. АППАРАТУРА И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Синтез и аттестация образцов
3.2. Измерение физико механических характеристик.
3.3. Растровая электронная микроскопия
ГЛАВА 4. НОВЫЕ СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ
ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, ПОЛУЧЕННОГО С ПОМОЩЬЮ РАСТРОВОГО ЭЛЕКТРОННОГО
МИКРОСКОПА, ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА И УСТРОЙСТВА ВВОДА ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
4.1. Интерфейс последовательной асинхронной связи растрового электронного микроскопа с
персональным компьютером
4.2. Программируемый контроллер ввода изображения с автоматическим определением параметров
сканирования
4.3. Программное обеспечение для ввода изображения с растрового электронного микроскопа в персональный компьютер через устройство ввода изображения и восстановления, введенного изображения, на экране дисплея.
4.3.1. Программное обеспечение для интерфейса последовательной асинхронной связи.
4.3.2. Программы управления программируемым контроллером.
4.3.2.1. Программное обеспечение для среды ЕЮБ
4.3.2.2. Программное обеспечение для среды .
ГЛАВА 5. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ
5.1. Программы автомагического анализа изображения стереологическими методами
5.1.1. Программа автоматического анализа изображения стереологическими методами для изображения, введенного интерфейсом последовательной асинхронной связи
5.1.2. Программа автоматического анализа изображения стереологическими методами для изображения, введенного программируемым контроллером
5.2. Программное обеспечение для измерения деталей изображения.
5.2.1. Программное обеспечение в среде БОБ для
измерения деталей изображения
5.2.2. Программное обеспечение в среде VI
для измерения деталей изображения.
ГЛАВА 6. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КАРБОНИТРИДА i0.0. ПРИ ДЕФИЦИТЕ НИКЕЛЬ МОЛИБДЕНОВОЙ СВЯЗКИ
6.1. Смежность керамического каркаса
6.2. Средний размер зерна керамической основы.
6.3. Объмное содержание фаз
6.4. Механизмы формирования микроструктуры
композиционных материалов сплавов системы ТЮхЫ2Мо
ГЛАВА 7. НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ КАРБОНИТРИДА ТИТАНА КНТЗ, КНТ7 и КНТ
7.1. Твердость, трещиностойкость и предел прочности
при изгибе
7.2. Влияние микроскопических характеристик структуры
на физикомеханические характеристики сплавов
7.3. О характере разрушения сплавов КНТЗ, КНТ7, КНТ под действием квазистатических нагрузок
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


За время эксплуатации программируемого контроллера, он был установлен в I от X до i IV и показал хорошие результаты совместимости с процессорами и ПК разного класса. Описанные в диссертации способы, устройства, программное обеспечение, а также методика автоматизированного исследования микроструктуры материалов, в течение ряда лет используется для проведения научноисследовательских работ в Институтах УрО РАН химии твердого тела с г. РЭМ 1, машиноведения с г. РЭМ 0, электрохимии с г. РЭМ x. На Верхнесалдинском металлургическом производственном объединении эта разработка используется с г. РЭМ 0. Следует также отметить, что выполненные исследования способствовали разработке ряда новых композитных сплавов запатентованы для целей спептехники. Апробация работы. Основные материалы работ доложены и обсуждены на VIII Научнотехнической конференции УГТУУПИ им. С.М. Кирова г. Свердловск, г. Международной конференции по композитам г. Москва, г. Всероссийской научнопрактической конференции Оксиды, физикохимические свойства и технологии г. Екатеринбург, г. I, ii, г. Всероссийской конференции Химия твердого тела и новые материалы г. Екатеринбург, г. XVI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии г. Москва, г. Обнинск, г. I Всероссийской конференции Химия поверхности и нанотехнология г. СанктПетербург Хилово, г. V Всероссийской конференции Физикохимия ультрадисперсных систем г. Структура и объм диссертации. Диссертационная работа состоит из списка сокращений, введения, семи глав, выводов, списка литературы, содержащего 4 наименования, и приложения. Материал изложен на 7 страницах машинописного текста, включая таблицы и рисунков. ГЛАВА 1. Карбидам, нитридам и карбонитридам титана посвящено большое число работ, в том числе, и монографий см. Поэтому в данной главе, являющейся литературным обзором, рассмотрены только данные, касающиеся в основном областей существования структурных и физикомеханических характеристик составляющих системы ТС С Н необходимых в дальнейшем для обсуждения. Все данные о сплавах на основе карбоиитрида титана приводятся из публикацией, вышедших в печать к моменту выполнения данной работы. В системе ТС С формируется лишь один кубический типа ЫаС1 карбид с широкой областью гомогенности от ТСС0. ТСС1. ТССо. Это обстоятельство является общим для карбидов переходных металлов 1УАподгруппы, а экстремум в концентрационной зависимости периодов решетки карбидов связан с эффектом упорядочения см. Физикомеханические свойства карбида титана исследовались во многих работах , , , . Однако полученные результаты более или менее согласуются лишь в тех случаях, когда имеется возможность сопоставить условия получения, чистоту исходных препаратов, а также состав по химическому анализу составляющих конечных продуктов. Здесь следует подчеркнуть, что карбиды переходных металлов вообще и карбид титана в частности представляют интерес благодаря исключительно высоким температурам плавления, высокой прочности и твердости. Именно благодаря высокой прочности и твердости карбид титана находит широкое применение при изготовлении режущих инструментов, штампов, фильер и др. Как известно твердость карбидов в очень большой степени зависит от относительного содержания неметалла и металла, температуры, наличия примесей, дефектов и др. В соответствии с данными 7, 8, образование отпечатков микротвердости обусловлено упругопластической микродеформацией кристаллов, вследствие чего значения микротвердости ц пропорционально пределу текучести Су. Е
где Е модуль упругости, р коэффициент Пуассона. Следует сказать об анизотропии твердости, которая отчтливо проявляется для нецентросимметричных кристаллов низкой симметрии, обладающих кристаллографической полярностью. Микротвердость зависит от размера блоков в реальных кристаллических карбидах, снижаясь с их увеличением. Показано, что экспериментально определнное значение твердости зависит от величины нагрузки на индентор, что обусловлено упругопластическим характером деформации вещества в зоне отпечатка и влиянием упругого последствия на его форму и размеры.