Диффузионное алитирование горячедеформированных порошковых материалов на основе железа

• Автор: Кучнова, Элеонора Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 133 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1.Диффузионные процессы при химикотермической обработке металлов и сплавов и факторы, влияющие на них

1.2.Алюминий, его свойства

1.3.Классификация методов диффузионного насыщения поверхности сплавов алюминием.

1.4.Выводы, цели и задачи.

2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1.Исходные материалы и технология изготовления образцов

2.2.Материалы, оборудование и технология диффузионного алитирования. .

2.3.Методики исследования структуры материалов

2.3.1. Микроструктурный анализ.
2.3.2. Микрорентгеноспектральный анализ
2.3.3. Рентгенофазовый анализ
2.4. Исследование физикомеханических свойств.
2.4.1. Определение общей и поверхностной пористости
2.4.2. Исследование качества поверхности.
2.4.3. Испытания на износостойкость
2.4.4. Испытания на коррозионную стойкость.
2.4.5. Испытания на жаростойкость
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДИФФУЗИОННОГО АЛИТИРОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА .
3.1.Особенности формирования диффузионнот слоя при алитировании порошковых материалов на основе железа перед горячей
штамповкой
3.2.Структу ра и состав агитированных порошковых материалов
3.3.Кинетика диффузионного алитирования порошковых материалов
3.4.Вывод ы.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ АЛИТИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА.
4.1 .Исследование износостойкости порошковых материалов после диффузионного алитирования
4.2. Исследование коррозионной стойкости порошковых материалов после диффузионного алитирования
4.3.Исследование жаростойкости порошковых материалов после диффузионного алитирования.
4.4. Выводы.
5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.
5.1 .Обсуждение результатов исследований
5.2.Промышленная реализация результатов исследований
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Химический состав и строение чистого металла и твердого раствора на его основе отличаются значительно меньше, чем у чистого металла и химического соединения. Согласно теории реакционной диффузии [, ], ее первичным процессом является образование на поверхности химического соединения, а вторичным - диффузия элемента из химического соединения в насыщенный твердый раствор, граничащий с ним. Таким образом, в структуре диффузионного слоя фаза химического соединения может контактировать с фазой насыщенного твердого раствора. Формирование диффузионного слоя происходит но флук-туационному механизму. На процесс диффузии большое влияние оказывают также физикохимические и кинетические факторы среды насыщающего элемента, т. Поэтому объяснение теории диффузионных процессов при насыщении сплавов элементами, с точки зрения только чистой или реакционной диффузии, не будет убедительным без учета факторов, влияющих на начальные условия диффузии []. Применение ХТО расширяет возможности формирования структуры и свойств порошковых изделий. ХТО пористых изделий происходит залечивание пор, что имеет большое значение в повышении всего комплекса свойств изделий. Немаловажным является также и то, что при незначительном изменении массы изделия (за счет залечивания поверхностных пор) происходит резкое возрастание свойств всего изделия, что имеет значение в тех конструкциях, в которых масса изделия является одним из решающих факторов его использования []. В сравнении с компактными порошковые материалы имеют ряд специфических особенностей: повышенную концентрацию макро- и микродефектов, неоднородность структуры и химического состава, относительно высокое содержание оксидов, примесей и неметаллических включений []. Особенности подложки из порошковых материалов в значительной мере влияют на формирование диффузионных покрытий, их строение, фазовый состав и свойства. Особое влияние на характер формирования диффузионных покрытий оказывает пористость спеченных материалов - количество, размеры, форма, равномерность распределения и характер пор. Особенности формирования диффузионных покрытий на таких материалах по сравнению с компактными обусловлены наличием закрытой пористости, большой протяженностью границ зерен и субзерен, повышенными дефектностью кристаллического строения и количеством примесей. По мнению авторов работы [] тупиковые поры, наряду с шероховатостью поверхности, увеличивают активную протяженность границ . Этому способствует наибольшая адсорбционная активность пиков. Увеличение их количества активизирует диффузию. Большую роль в этом играют размеры пор. В()- коэффициенты поверхностной и объемной диффузии, соответственно. Поры с таким радиусом (порядка '3 мм) не тормозят диффузионный поток, а при меньшем размере способствуют ему. В литературе, за исключением работ [, ], отсутствуют данные по влиянию закрытой пористости на процесс химико-термической обработки. В работе [] определены коэффициенты диффузии углерода в зависимости от плотности. При плотности спеченного материала %, когда все поры закрыты, коэффициент диффузии почти на порядок выше, чем в компактном железе. Возможными причинами ускорения диффузионных процессов являются: большая протяженность границ зерен и субзерен, дефектность строения, ис-каженность кристаллической решетки и наличие внутренних пор. Влияние размера зерен, субзерен, плотности вакансий и дислокаций, а также примесей на константы диффузии в спеченных материалах аналогичны их влиянию в компактных материалах [, , ]. Отличительной особенностью является меньший рост зерен при ХТО спеченных сплавов. Бывшие меж-частичные границы более дефектны, чем границы зерен компактного материала, поэтому на эффективный коэффициент диффузии также влияет и размер частиц исходного порошка []. Искаженность кристаллической решетки также является одним из факторов, увеличивающим скорость диффузии. Плотность вакансий в порошковых спеченных сталях выше, чем у монолитных, так как в них имеются поры - источники вакансий. Вблизи пор концентрация вакансий значительно выше [ -].