Исследование и разработка композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов, полученных методом механического легирования

• Автор: Солонин, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 215 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Дисперсноупрочненные композиционные материалы КМ

1.1.1. Факторы, влияющие на упрочнение КМ

1.2. Механическое легирование МЛ как способ получения

дисперсноупрочнснных КМ

1.2.1. Аппараты, применяемые для МЛ

1.2.2. Влияние параметров обработки материала на процесс МЛ

1.2.3. Методы получения плотных полуфабрикатов КМ

1.3. Особенности структуры и свойств КМ на основе алюминия и его сплавов, полученных методом МЛ

1.3.1. Особенности термообработки алюминиевых дисперсноупрочнснных КМ

1.4. Взаимодействие чистого алюминия и сплавов на его основе с различными средами и частицами упрочнителен
1.4.1. Поведение порошков алюминия и его сплавов на воздухе
1.4.2. Взаимодействие в системах АКБЮ и А1С
1.5. Вторичное сырье как материал для создания КМ
Выводы но разделу 1
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Исследуемые материалы
2.2. Исходные материалы
2.3. Обработка в планетарном активаторе
2.4. Получение компактных образцов
2.5. Исследование структуры и свойств
2.5.1. Структурные исследования
2.5.2. Рентгеноструктурньш анализ
2.5.2.1. Определение размера областей когерентного рассеяния ОКР и величины микродеформацнй МКД
2.5.3. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РФЭС
2.5.4. Определение микротвердостн твердости и длительной твердости
2.5.5. Испытания на растяжение и сжатие при различных температурах
2.5.6. Термическая обработка компактных образцов
2.5.7. Определение коэффициента термического расширения КТР
2.5.8. Определение плотности
2.5.9. Оценка гранулометрического состава гранул КМ
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, МЕХАНИЧЕСКИ ЛЕГИРОВАННЫХ КЕРАМИЧЕСКИМИ ЧАСТИЦАМИ, ВВЕДЕННЫМИ В СОСТАВ ШИХТЫ
3.1. Формирование структуры КМ на стадии МЛ
3.1.1. Изменение морфологии гранул КМ во время МЛ
3.1.1.1. Влияние частиц упрочнителя на измельчение гранул КМ
3.1.2. Изменение внутренней структуры алюминиевого твердого раствора А1
3.1.2.1. Влияние состава и структуры матричного сплава на изменение ОКР и МКД во время МЛ
3.1.2.2. Влияние частиц упрочнителя на изменение ОКР и МКД во время МЛ
3.1.3. Формирование структуры дисперсноупрочненных КМ
3.1.3.1. Влияние керамических частиц на формирование структуры КМ
3.1.3.2. Измельчение частиц упрочнителя во время МЛ
3.2. Изменение структуры КМ во время компактирования
3.3. Изменение свойств КМ на разных стадиях получения
3.3.1. Зависимость свойств КМ от времени МЛ
3.3.2. Влияние частиц упрочнителя на свойства КМ
3.3.3. Анализ механизмов упрочнения КМ
Выводы по разделу 3
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПОЛУЧЕНИЯ
ДИСПЕРСНОУПРОЧНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
МЕТОДОМ МЕХАНИЧЕСКОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
4.1. Теоретический анализ поведения материала во время обработки в планетарном 0 активаторе
4.1.1. Поведение изолированной частицы под действием мелющего тела
4.1.2. Совместная обработка частиц упрочнителя и матричного сплава
4.1.2.1. Анализ механизмов формирования структуры дисперсноупрочненных КМ
4.1.3. Стадия обработки сформированных гранул КМ
4.2. Разработка альтернативных методов получения диспсрсноупрошенных КМ
4.2.1. Формирование КМ во время обработки в планетарном активаторе в 6 воздушной атмосфере
4.2.2. Получение КМ из разнородной по составу шихты
4.2.2.1. Получение дисперсноупрочненных КМ с использованием лигатуры с 3 высоким содержанием частиц упрочнителя
Выводы по разделу 4
5. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ВЫБОРУ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА 3 И РЕЖИМОВ ПОЛУЧЕНИЯ КМ
5.1. Оптимизация режимов компактирования
5.2. Исследование структуры и свойств КМ на основе сплава АКМ2МгН
5.2.1. Получение КМ на основе сплава АКМ2МгН путем обработки в воздушной 2 атмосфере
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
Список использованной литературы


Также различают механическое разупорядочение i ii, при получении неупорядоченных интерметаллидов и аморфных веществ механическое истирание i ii, во время которого, в отличие от механического измельчения, преобладают сдвиговые деформации и образование порошинок чешуйчатой формы, и некоторые другие. В настоящей работе процесс получения КМ с помощью механической обработки материала в диспергирующем аппарате будет обозначаться общим термином механическое легирование. Это обусловлено одновременным прохождением нескольких процессов во время такой обработки, каждый из которых в отдельности можно обозначить одним из вышеназванных терминов. Процесс МЛ происходит во время высокоэнергетической обработки материала в измельчающем аппарате, в течение которой возникает ряд физикохимических явлений. Благодаря совокупности этих явлений происходит формирование уникальной микроструктуры материала в процессе МЛ. В настоящее время известно множество атомарных, микроскопических и макроскопических физических процессов, происходящих при механической обработке твердых веществ в различных измельчающих аппаратах, и подробно описанных в работах Хайнике и Аввакумова . К наиболее важным, с точки зрения влияния на структуру обрабатываемого материала, процессам можно отнести деформацию материала, образование свежей ювенильной поверхности, возникновение повышенных температур и давлений, а также как следствие ускорение процессов диффузии. Под воздействием мелющих тел при обработке материала в различных мельницах в окрестностях зоны деформаций возникают высокие температуры . В некоторых случаях могут наблюдаться еще более высокие температуры за счет теплоты химических реакций, например окисления свежей поверхности металла. Площадь столь сильного повышения температуры весьма мала и составляет всего 3 5 мкм2, а время существования температурных вспышек равно примерно 4 с . Поэтому разогрев всей массы материала может быть значительно меньше локального. По данным обзора , измеренная температура во время обработки сплавов на основе алюминия равна примерно 0 С обработка в аттриторе, либо в мельнице X , хотя локальный разогрев, по мнкроструктурным оценкам, может достигать 0 С обработка сплава системы во i vi 5. Кроме повышения температуры, на контакте трущихся частиц и гранул обрабатываемого материала происходят сдвиговые деформации и развиваются достаточно высокие давления, которые могут достигать, согласно экспериментам , 1,,8 ГПа. В результате пластической деформации отдельных гранул обрабатываемого материала ускоряются процессы массопереноса в них. Это происходит либо в результате быстрой диффузии атомов вдоль дислокаций, образующихся при деформировании , либо изза образования при деформации подвижных вакансий. Ускорение диффузии при пластическом деформировании в значительной степени зависит от времени жизни вакансий, которое определяется природой их стоков основные стоки границы субзерен, либо поверхность образца и от скорости деформирования. Немаловажную роль в ускорении процессов диффузии также играет повышение температуры в обрабатываемом материале. При механической обработке материала могут быть инициированы химические реакции, которые могут положительно сказаться на структуре и свойствах материалов. Примером таких реакций является образование дисперсных частиц упрочнителя АЦСз при взаимодействии алюминия и углерода , или образование упрочняющих оксидов при избирательном восстановлении в работах . На скорость химических реакций между несколькими твердофазными реагентами, находящимися в статическом состоянии, часто влияет диффузия реагирующих элементов через решетку твердых тел продуктов реакции и компонентов не участвующих в реакции. При механической обработке таких реагентов, скорость диффузионноконтролируемых твердофазных реакций возрастает на много порядков. Причиной ускорения реакций является постоянное образование, вследствие процессов раскола и деформации материала, свежей поверхности, на которой отсутствуют адсорбционные слои, и реакция протекает при прямом взаимодействии реагентов. Описанные процессы сильно влияют на МЛ. Повышение температуры может изменить кинетику измельчения материала см.