Динамический синтез нанокристаллических высокотвердых материалов на основе титана в гиперскоростной струе электроразрядной плазмы

• Автор: Сайгаш, Анастасия Сергеевна
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 208 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. Методы получения улътрадисперсных сверхтвердых материалов и нанесения функциональных покрытий

1.1 Методы получения нанопорошков на основе титана

1.2 Порошковые методы нанесения покрытий

2. Методика проведения исследований.

2.1. Устройство коаксиального магнитоплазменного ускорителя.

2.2. Принцип действия КМПУ.

2.3. Методика обработки экспериментальных данных

3. Электроэрозионный износ поверхности УК титанового ствола и наработка основного материала.

3.1. Зависимость удельной интегральной эрозии от удельной подведенной энергии.

3.2. Целесообразная длина ускорительного канала КМПУ
3.3. Выравнивание электроэрозионного износа на начальном участке УК
3.4. Исследование электроэрозионного износа поверхности УК при многократном использовании титанового ствола
3.5. Исследование электроэрозионной наработки материала в частотном режиме работы КМПУ
4. Прямой динамический синтез и получение нанодисперсных материалов и композиций в гипсрскоростной струе электроразрядной плазмы
4.1. Получение ультрадисперсного порошка меди.
4.2. Динамический синтез нанодисперсных кристаллических фаз оксидов титана
4.3. Динамический синтез и получение нанодисперсного нитрида титана .
4.4. Динамический синтез и получение нанодисперсных композиций
4.5. Исследование порошкообразных материалов, полученных в последовательных циклах работы КМПУ.
5. Нанесение высокотвердых покрытий на основе титана на металлические поверхности с помощью КМПУ .
5.1. Исследования свойств высокотвердых Ппокрытий, нанесенных на стальную подложку.
5.1.1. Влияние давления азотной атмосферы на твердость Ппокрытий на стальной подложке.
5.1.2. Фазовый состав Ппокрытий, нанесенных на стальную подложку в воздушной атмосфере.
5.1.3. Микроструктура Ппокрытий, нанесенных на стальную подложку в воздушной атмосфере.
5.1.4. Влияние давления азотной атмосферы на фазовый состав Тпокрьтий на стальной подложке.
5.1.5. Микроструктура Ппокрытий, нанесенных в азотной атмосфере на стальную подложку.
5.2. Исследования свойств высокотвердых Тпокрьтий медной подложке
5.2.1. Влияние давления азотной атмосферы на твердость Ппокрытий, нанесенных на медную подложку.
5.2.2. Фазовый состав Тпокрьтий, нанесенных на медную подложку в азотной атмосфере.
5.2.3. Микроструктура Ппокрытий, нанесенных на медную подложку в азотной атмосфере.
5.3. Исследование свойств Ппокрытий на подложке из алюминиевого сплава .
5.3.1. Исследование твердости Ппокрытий на подложках из алюминиевого сплава, нанесенных в воздушной атмосфере
5.3.2. Влияние давления воздушной атмосферы на твердость Ппокрытий на подложке из алюминиевого сплава.
5.3.3. Фазовый состав Ппокрытий на подложке из алюминиевого сплава
5.3.4. Исследование двухслойных iпокрытий на подложке из алюминиевого сплава
5.3.5. Влияние термообработки подложки из алюминиевого сплава АТБМ на характеристики покрытий.
5.3.6. Влияние давления азотной атмосферы на твердость iпокрытий на подложке из алюминиевого сплава.
5.3.7. Фазовый состав и микроструктура iпокрытий, нанесенных в азотной атмосфере на подложку из алюминиевого сплава
5.4. Использование iпокрытий для повышения стойкости металлических
бронепластин к мощным динамическим воздействиям
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Газофазный синтез конденсация паров. Изолированные наночастицы обычно получают испарением металла, сплава или полупроводника при контролируемой температуре в атмосфере инертного газа низкого давления с последующей конденсацией пара вблизи или на холодной поверхности. Это самый простой способ получения нанокристаллических порошков. В отличие от испарения в вакууме, атомы вещества, испаренного в разреженной инертной атмосфере, быстрее теряют кинетическую энергию изза столкновений с атомами газа и образуют кластеры. Газофазный синтез позволяет получать частицы размером от 2 до нескольких сотен нанометров. Состав и размер наночастиц можно контролировать изменением давления и состава атмосферы инертный газ и газреагент, мощностью лазерного импульса, температурного фадиента между испаряемой мишенью и поверхностью, на которую происходит конденсация. В последние годы газофазный синтез наночастиц получил заметное развитие благодаря использованию разнообразных методов нагрева испаряемого вещества. Синтезированные этим методом порошки мало агломерируются и спекаются при сравнительно низкой температуре. Метод конденсации паров в инертном газе наиболее часто используется в научных целях для получения небольшого количества порошка. Высокоэнергетическое измельчение механосинтез. Основой механосинтеза является механическая обработка твердых смесей, в результате которой происходят измельчение и пластическая деформация веществ, ускоряется массоперенос и осуществляется перемешивание компонентов смеси на атомарном уровне, активируется химическое взаимодействие твердых реагентов . В результате механического воздействия в лриконтактных областях твердого вещества создается поле напряжений. Релаксация поля напряжений может происходить путем выделения тепла, образования новой поверхности, образования различных дефектов в кристаллах, возбуждения химических реакций в твердой фазе. Преимущественное направление релаксации зависит от свойств вещества, условий нафужения мощность подведенной энергии, соотношение между давлением и сдвигом, размеров и формы частиц. По мере увеличения мощности механического импульса и времени воздействия происходит постепенный переход от релаксации путем выделения тепла к релаксации, связанной с разрушением, диспергированием и пластической деформацией материала и появлением аморфных структур различной природы. Для размола и механохимического синтеза применяют планетарные, шаровые и вибрационные мельницы, средний размер получаемых порошков может составлять от 5 нм до 0 нм. Измельчение в мельницах, и других диспергирующих установках происходит за счет раздавливания, раскалывания, разрезания, истирания, распиливания, удара или в результате комбинации этих действий. Для провоцирования разрушения измельчение часто проводится в условиях низких температур. На эффективность измельчения оказывает влияние соотношение массы шаров и измельчаемой смеси, которое обычно поддерживается в интервале от до 1. Обеспечивая приемлемую производительность, измельчение не приводит к получению очень тонких порошков, поскольку существует некоторый предел измельчения, отвечающий достижению своеобразного равновесия между процессом разрушения частиц и их агломерацией. Даже при измельчении хрупких материалов размер получаемых частиц обычно не ниже примерно 0 нм. Частицы состоят из кристаллитов размером не менее нм. Следует считаться и с тем, что в процессе измельчения практически всегда происходит загрязнение продукта материалом шаров и футеровки, а также кислородом. Методом механохимического синтеза получены у л ьчра дисперсные порошки многих тугоплавких соединений ТОТ, Т1С, Т1В2, и др. АЬ РеМЮи. Зафиксировано также образование пересыщенных твердых растворов в системах Ре Си, Ре 1, Ре И, Ре Л1, XV Си, М А1 и др. Высокоэнергетическое измельчение и механохимический синтез могут обеспечить получение ультрадисперсных порошков различного состава в широких масштабах, но чистота получаемых продуктов не всегда бывает высокой и минимальный размер частиц также ограничен.