Разработка и исследование нано- и ультрадисперсных вольфрамовых псевдосплавов с высокими механическими свойствами

• Автор: Баранов, Глеб Викторович
• Шифр специальности: 05.16.01, 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Область применения псевдосплавов на основе вольфрама

1.2 Псевдосплавы системы Vi ВНЖ

1.2.1 Особенности фазового состава псевдосплавов ВНЖ

1.2.2 Особенности технологии изготовления псевдосплавов ВНЖ

1.2.3 Технологические подходы, применяемые при изготовлении пссвдосгглавов ВНЖ

1.2.3.1 Механоактивация исходных порошковых материалов

1.2.3.2 Твердофазное спекание

1.2.3.3 Многоступенчатое спекание

1.2.3.4 Ввод добавок, замедляющих рост зерна
1.2.3.5 Термомеханическая обработка
1.2.3.6 Скоростные методы спекания
1.2.3.6.1 Микроволновое спекание
1.2.3.6.2 Электроимпульсное плазменное спекание ЭИПС
1.3 Псевдосплавы системы V ВМ
1.3.1 Особенности фазового состава псевдосплавов ВМ
1.3.2 Особенности использования псевдосплавов ВМ
1.3.3 Технологические подходы, применяемые при изготовлении псевдосплавов ВМ
1.3.3.1 Легирование и рафинирование
1.3.3.2 Твердофазное спекание дисперсных порошков
1.3.3.3 Жидкофазное спекание порошков разной дисперсности
1.3.3.4 Спекание механоактивированных порошков
1.3.3.5 Высокоскоростное импульсное плазменное спекание
2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ
2.1 Описание объектов исследования
2.1.1 Псевдосплавы системы Vi
2.1.2 Псевдосплавы системы V
2.1.3 Материалы, использованные для изготовления псевдосплавов
2.1.3.1 Стандартные материалы
2.1.3.2 Нестандартные материалы и способы их получения
2.2 Методики исследования структуры и свойств объектов исследования
2.2.1 Оптическая микроскопия
2.2.2 Реитгеноструктурные исследования
2.2.3 Рентгеноспектральные исследования
2.2.4 Электронная микроскопия
2.2.5 Релаксационные испытания на сжатие
2.2.6 Определение плотности и твердости спеченных образцов
2.3 Оборудование и технологии формирования структуры и свойств
2.3.1 Подготовка исходной смеси порошков
2.3.2 Механоактивация
2.3.2.1 Низкоэнергетическая механоактивация
2.3.2.2 Высокоэнергетическая механоактивация
2.3.3 Прессование
2.3.4 Свободное спекание
2.3.5 Электроимпульсное плазменное спекание ЭИПС
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОБОДНОГО СПЕКАНИЯ
ВОЛЬФРАМОВЫХ ПСЕВДОСПЛАВОВ ИЗ СТАНДАРТНЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ МИКРОННОГО РАЗМЕРА
3.1 Исследование процесса свободного спекания и физико 7 механических свойств псевдосплава ВНЖ
3.2 Исследование структуры спеченного исевдосплава ВНЖ
3.3 Исследование процесса свободного спекания и свойств 1 псевдосплавов ВМ
3.4. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МЕХАНОАКТИВАЦИИ, ОСОБЕННОСТЕЙ ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫХ ВОЛЬФРАМОВЫХ ПСЕВДОСПЛАВОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СВОБОДНОГО СПЕКАНИЯ
4.1 Исследование влияния добавки УДП и низкоэнергетической 1механоактивации на свободное спекание и свойства псевдосплавов из стандартных порошков
4.1.1 Исследование процесса низкоэнергетической механоактивации псевдосплава ВНЖК с добавкой УД порошков
4.1.2 Исследование процесса свободного спекания и свойств ВНЖК с добавками УДП после низкознергстической механоактивации
4.2 Исследование влияния режимов низкоэнергетической механоактивации на оптимальную температуру свободного спекания и свойства ультрадисперсиых псевдосплавов
4.2.1 Исследование процесса низкоэнергетической механоактивации псевдосплава ВНЖК
4.2.2 Исследование процесса свободного спекания и свойств псевдосплава ВНЖК после иизкоэнергетической механоактивации и свободного спекания
4.3 Исследований влияния режимов высокоэнергетической механоактивации на оптимальную температуру свободного спекания и свойства нанодисперсных вольфрамовых псевдосплавов
4.3.1 Исследование процесса высокоэнергетической механоактивации псевдосплава ВНЖ
4.3.2 Исследование свойств порошков состава ВНЖ после высокоэнергетической механоактивации в разных условиях
4.3.2.1 Рентгсноспсктральный анализ порошков ВНЖ после высокоэнергетической механоактивации
4.3.2.2 Исследование морфологии и микроструктуры частиц порошков ВНЖ после высокоэнергетической механоактивации
4.3.2.3 Рентгеноструктурный анализ порошков ВНЖ после высокоэиергетической механоактивации
4.3.3 Исследование процесса свободного спекания и свойств 5 псевдосплава ВНЖ после высокоэнергетической механоактивации
4.3.4 Исследование механических свойств псевдосплава 0 ВНЖ, полученного свободным спеканием после высокоэнергетической механоактивации
4.3.5 Исследование процесса высокоэнергетической 1 механоактивации псевдосплавов ВМ
4.3.6 Исследование свойств порошков состава ВМ и ВМ 2 после высокоэнергетической механоактивации
4.3.7 Исследование процесса свободного спекания и свойств 4 пссвдосплавов ВМ и ВМ после высокоэнергетической механоактивации
4.3.8 Исследование структуры и механических свойств 6 механоактивированных псевдосплавов ВМ, спеченных свободным спеканием
4.4. Выводы
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОН М ПУЛ ЬСНОГО 1 ПЛАЗМЕННОГО СПЕКАНИЯ ВОЛЬФРАМОВЫХ ПСЕВДОСПЛАВОВ ИЗ СТАНДАРТНЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1. Исследование процесса ЭИПспекания и плотности образцов, полученных из стандартных порошков псевдосплава ВНЖ
5.2. Исследование процесса ЭИПспекания и физикомеханических свойств образцов, спеченных из стандартных порошков псевдосплавов ВМ
5.3. Выводы
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО ПЛАЗМЕННОГО СПЕКАНИЯ ВОЛЬФРАМОВЫХ ПСЕВДОСПЛАВОВ ИЗ МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
6.1 Исследование влияния режимов высокоэнергетической механоактивации на оптимальную температуру ЭИПспекания и
свойства нанодисперсного вольфрамового псевдосплава ВНЖ
6.2 Исследование влияния режимов высокоэнергетической
механоактивации на оптимальную температуру ЭИПспекания и свойства нанодисперсных вольфрамовых псевдосплавов ВМ
6.3. Выводы
7. ОБОБЩЕНИЕ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
РЕЗУЛЬТАТОВ
7.1. Обобщение экспериментальных результатов
7.2. Анализ экспериментальных результатов
7.3. Рекомендации по практическому применению разработанных 0 псевдосплавов
7.3.1. Применение заготовок из НД псевдосплава ВНЖ
7.3.2. Применение заготовок из нсевдосплава ВМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Список используемой литературы


Теоретическое и экспериментальное исследование фазовых и структурных превращений в механоактивированных нано и ультрадисперсных вольфрамовых псевдосплавах при высокотемпературном обычное спекание и нестационарном высокоскоростном электроимпульсное плазменное спекание нагреве. Исследование механизмов деформации и разрушения нанодисперсных вольфрамовых псевдосплавов, полученных методом свободного и электроимпульсного плазменного спекания. Впервые проведены экспериментальные исследования влияния температурноскоростных режимов элсктроимпульсного плазменного спекания на прочность механоактивированных нанодисперсных вольфрамовых псевдосплавов систем V и Vi. Впервые детально исследовано влияние режимов механоактивации на кинетику процесса свободного спекания и электроимпульсного плазменного спекания, а также особенности структурных и фазовых превращений в нано и ультрадисперсных порошков вольфрамовых псевдосплавах систем V и УРе, происходящих при интенсивной пластической деформации, высокотемпературной и высокоскоростной термической обработке. Проведены детальные экспериментальные исследования влияния режимов параметров структуры на механические свойства нано и ультрадисперсных вольфрамовых пссвдосплавов. Исследованы механизмы микропластической деформации нано и ультрадисперсных вольфрамовых псевдосплавов. Впервые разработана качественная модель, объясняющая немонотонный характер зависимости плотности от температуры спекания нано и ультрадисперсных вольфрамовых псевдосплавов. Разработана качественная модель, объясняющая влияние эффекта механического легирования при механоактивации на оптимальную температуру спекания нано и ультрадисперсных вольфрамовых псевдосплавов. Определение наиболее перспективных направлений исследования. Разработка технического задания и плана работ. Исследование структуры, плотности и механических свойств крупнозернистых вольфрамовых псевдосплавов полученных методом свободного спекания без предварительной механоактивации с целью получения реперных точек для сравнения с аналогичными параметрами механоактивированных псевдосплавов. Исследование влияния режимов электроимпульсного плазменного спекания на кинетику спекания и особенности эволюции структуры и механических свойств крупнозернистых вольфрамовых псевдосплавов, не подвергавшихся механоакгивации с целью получения реперных точек для сравнения с аналогичными параметрами у механоактивированных псевдоснлавов. Исследование влияния режимов низко и высокоэнергетической механоактивации на уровень дисперсности, параметры структуры и фазовый состав порошков тугоплавких вольфрамовых псевдосплавов различного химического состава. Исследование особенностей структурных и фазовых превращений в механоактивированных вольфрамовых псевдосплавах при высокотемпературном нагреве. Исследование влияния режимов электроимпульсного плазменного спекания на плотность, структуру и механические свойства нано и ультрадисперсных вольфрамовых псевдосплавов различного химического и фазового состава. Исследование особенностей структурных и фазовых превращений в механоактивированных вольфрамовых псевдосплавах при нестационарном высокоскоростном нагреве. Обобщение и анализ экспериментальных результатов. Построение качественной модели влияния параметров структуры и режимов механоактивации на оптимальную температуру спекания нано и ультрадисперсных вольфрамовых псевдосплавов. Построение качественной модели влияния параметров структуры на механические свойства разработанных материалов. Разработка рекомендаций по использованию полученных результатов в реальном секторе экономики. Патентование и внедрение полученных результатов. Разработаны физикохимическое основы комплекса технологий создания нового класса нанодисперсных вольфрамовых псевдосплавов с уникально высокими механическими свойствами. Определены оптимальные режимы механоактивации время механоактивации, состав среды, в которой производится размол порошка, состав и объемная доля мелющих тел, определяющих интенсивность механоактивации, обеспечивающие предельное измельчение частиц вольфрама и реализацию эффекта механического легирования вольфрамом уфазы в вольфрамовых псевдосплавах систем УСи и Vi различного химического состава.