Моделирование процесса жидкофазного спекания композиционных материалов, содержащих карбид титана, контактным плавлением и промышленная реализация полученных результатов

• Автор: Гаврилов, Константин Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пятигорск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. КОНТАКТНОЕ ПЛАВЛЕНИЕ ПРИ ЖИДКОФАЗНОМ СПЕКАНИИ.

1.1. Явление контактного плавления.

1.2. Жидкофазное спекание систем с карбидом титана

1.3. Контактное плавление при жидкофазном спекании

1.4. Выводы, постановка цели и задач исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Характеристика материалов и систем, выбранных для исследования

2.2. Оборудование и методика проведения исследований

2.3. Статистический анализ результатов и оценка погрешности

экспериментов
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ КОНТАКТНОГО ПЛАВЛЕНИЯ.
3.1. Методы аналитической геометрии при определении параметров контактнореактивной пайки
3.2. Контактнореактивная пайка стали Х с никелем.
3.3. Контактное плавление в системах боркремний и железоникель.
3.4. Контактнореактивная пайка композиционных материалов на основе
никеля со сталью
3.5 Контактное плавление в дисперсных системах в соответствии с
метастабильной диаграммой состояния.
3.6. ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЖИДКОФАЗНОГО СПЕКАНИЯ КОНТАКТНЫМ ПЛАВЛЕНИЕМ
4.1.Выбор состава связки композиционного материала на основе нихрома с карбидом титана.
4.2. О режиме жидкофазного спекания композиционных материалов с карбидом титана
4.3. Жидкофазное спекание в системе карбид титананикельтитан в соответствии с метастабильной диаграммой состояния.
4.4. Жидкофазное спекание материалов системы никельтитануглерод согласно метастабильной диаграмме состояния
4.5.ВЫВОД Ы
ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Технология получения экспериментальных образцов композиционных материалов
5.2. Технологическая инструкция изготовления деталей с использованием композиционных материалов.
5.3. Промышленная реализация результатов исследований
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Это и обусловливает: появление жидкости в контакте фаз при температурах более низких, чем температура плавления наиболее легкоплавкого компонента; значительное отклонение от аддитивности в зависимости физических свойств сплавов, близких по составу к эвтектике не только при комнатной, но и при более высоких температурах вплоть до эвтектических. Изменение в состоянии и свойствах граничного слоя фаз у поверхности раздела является не единственной причиной КП в системах с ограниченной взаимной растворимостью компонентов. В системах с ограниченной взаимной растворимостью компонентов в твердом состоянии важным в образовании жидкости является снижение межфазной поверхностной энергии. САВ - межфазная энергия между фазами Л и В; САЖ и (Увж - межфазные энергии на границах разделов твердых фаз Л и В с жидкостью. При большой растворимости неравенство (1) может не выполняться. В случае отсутствия взаимной растворимости в твердом состоянии неравенство (1) всегда имеет место. КП. Из неравенства (1) следует, что если нагреть порошковую смесь разнородных компонентов до эвтектической температуры, то образующаяся жидкость будет растекаться по границам твердых фаз, так как это ведет к уменьшению свободной поверхностной энергии системы. Этот факт подтверждается экспериментально и согласно (1) должен наиболее ярко проявляться при эвтектической температуре, что объясняет повышенную поверхностную активность эвтектик в момент их образования. В случае, когда диаграмма состояния имеет эвтектику и химическое соединение, то это приводит к появлению в контакте компонентов химической реакции, в результате которой соединение и формируется, что обеспечивает создание фаз, входящих в состав эвтектики. В результате реакции может выделяться тепло в количестве достаточном для саморазогрева контакта до эвтектической температуры и плавления образцов, что характерно для мелкодисперсных систем (порошков). Образование жидкости в системах, имеющих диаграмму состояния типа, показанного на рис. З, может протекать при температурах ниже равновесных и идти в соответствии с неравновесной диаграммой состояния по механизму, описанному выше. Условия опыта и система определяют механизм, по которому развивается КП. Наличие или отсутствие химической реакции определяет, по какой именно диаграмме состояния будет идти процесс КП. КП согласно метастабильной диаграмме состояния и КП за счет экзотермической реакции исчерпывают возможные точки зрения на природу КП в системах с промежуточным химическим соединением на современном этапе развития теории явления. Однако, решение задачи предсказания развития КП по той или иной диаграмме состояния для конкретной системы представляет и по настоящее время трудность. Образование твердых растворов возможно и в ходе КП. Не будем описывать все имеющиеся в литературе данные по образованию диффузионных зон в твердых фазах в разных системах. Отметим, что концентрация образующихся растворов практически соответствует значениям концентраций С/ и С4 , которые могут быть определены из диаграммы состояния рассматриваемой системы, рис. Глубина слоев, где образуются твердые растворы, зависит от режима КП, времени опыта, выбранной системы, предварительной механической обработки и других факторов. Теоретическая оценка глубины диффузионной зоны в твердых фазах при КП дана, например, в работе [1]. Согласно расчетам, проведенным в [1], ширина диффузионного слоя в твердой фазе составляет несколько десятков межатомных расстояний, растет со временем по параболическому закону и прямо пропорциональна коэффициенту диффузии в твердой фазе. Предварительное растворение компонентов друг в друге ведет к уменьшению глубины диффузионного слоя в твердых фазах. В некоторых случаях взаимодействия металлов с расплавами диффузия в твердую фазу играет настолько существенную роль, что определяет характер самого явления. Так, если не принимать во внимание диффузию из жидкой фазы в твердую, то невозможно понять причину роста объема порошковых материалов при спекании в присутствии жидкой фазы [ - ], причины хрупкости металлов под воздействием расплавов [, ] и жидкометаллической коррозии, ряд других явлений, наблюдаемых при взаимодействии твердой и жидкой фаз. КП возможно в стационарном [8] и нестационарном режимах.