Основы технологии анизотропных систем и функциональных градиентных материалов, получаемых методами порошковой металлургии

• Автор: Гасик, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Хельсинки
• Количество страниц: 234 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРАДИЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОМПОНЕНТОВ

1.1 Характеристика функциональных градиентных материалов ФГМ

1.2 Методы получения ФГМ

1.3. Современное состояние применения ФГМ.

1.4 Цель настоящей работы и проведенных исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ФГМ.

2.1.1 Троблемы адекватного описания структуры и свойств материалов

2.2. Локальные поля в веществе

2.3. Решение проблемы локальных полей в ФГМ.

2.3.1. Поля механических напряжений
2.3.2. Тепловые поля и потоки высоких энергий
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ФГМ.
3.1 Постановка задачи и выбор граничных условий.
3.2 Структурное представление ФГМ.
3.3 Построение модели для ФГМ.
3.4 Расчет структуры и свойств ФГМ
3.5. Расчет механических и термических локальных напряжений.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ФГМ.
4.1 Исходные материалы и приготовление образцов
4.1.1 Система вольфрам медь
4.1.2 Система карбид вольфрама кобальт.
4.1.3 Ксрамико металлические системы.
4.2 Упрочнение керамики химическим осаждением
4.3 Разработка метода инфильтрационной термогравиметрии ИТГ
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО
ПОЛУЧЕНИЮ ФГМ.
5.1 Получение материалов инфильтрацией в системе УСиАСгалмаз.
5.2 Твердые сплавы системы карбид вольфрама кобальт
5.3 ФГМ систем металл керамика.
5.4 ФГМ покрытия на углеродных композитах
5.6. Использование ФГМ для соединения керамики с металлами.
5.7. Применение ФГМ в термоядерной энергетике
6 ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
6.1. Результаты теоретических исследований.
6.2 Принципы изготовления ФГМ и возможности для будущей работы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Стокгольм, Швеция, ; Киев, ; Турин, Италия, ), 4-м Международном симпозиуме по ФГМ (Цукуба, Япония, ), Скандинавской конференции по порошковой металлургии (Копенгаген, Дания, ), 7-м Международном семинаре по компьютерному моделированию и механике материалов (Вена, Австрия, ), семинаре ФГМ-Форума Японии (Токио, Япония, ), Международной конференции “Порошковая металлургия и спеченные материалы” (РМ2ТесЬ, Лас Вегас, США, ), Всемирном конгрессе но порошковой металлургии (Гранада, Испания, ), 5-м Международном симпозиуме по ФГМ (Дрезден, Германия, ), Международном конгрессе по автомобильным технологиям АТА- (Вена, Австрия, ), совещаниях по проекту КОСТ-3 (Лозанна, Швейцария, ; Париж, Франция, ; Эспоо, Финляндия, ) и ЗсгпкоШогеГ / (Эспоо, Финляндия, -; Мэрста, Швеция, -) и ряде других национальных и международных семинаров. Материалы работы также обсуждались на научных семинарах Государственной Мегаллургической Академии Украины, Хельсинского Тех но логического университета (Финляндия), Университетов “Тохоку” (Сендай, Япония) и “Когакуин” (Токио, Япония), Японского ПИИ сварки и соединения материалов (Осака, Япония), Национальной Аэрокосмической лаборатории Японии (Исследовательский Центр Какуда), Университете Леу-вена (Леувен, Бельгия) и других организаций. Исследовательская работа по этой теме отмечена премией Фонда Корпорации Оуго-кумпу (Финляндия) как лучшая НИР в области металлургии, материаловедения и горного дела в г. Основное содержание работы опубликовано в работах, в том числе в двух монографиях, статьях, 5 авторских свидетельствах и докладах и тезисах на международных конференциях. Работа была выполнена на кафедре порошковой металлургии и коррозионной защиты Государственной Металлургической Академии Украины (Днепропетровск) и в лаборатории технологии материалов и порошковой металлургии Хельсинского Технологического Университета (Эспоо, Финляндия). Часть исследований относительно керамических материалов была также выполнена в Манчестерском Центре Материаловедения (UM 1ST, Великобритания). Данные исследования являются главной частью международного проекта КОСТ-3 (этап 3) Комиссии Европейских Сообществ (-й Генеральный Директорат). Наряду с Государственной Металлургической Академией Украины и Хельсинским Технологическим Университетом, в проекте принимали участие Федеральный Политехнический институт Лозанны, Швейцария, и фирмы "T&N Technology" (Великобритания) и “Rotex” (Финляндия). Исследования, связанные с получением градиентных твердых сплавов WC-Co, являются также частью Европейского проекта “Трибоград”, выполняемого по программе “Brite-EuRam III”. Часть работы, посвященная исследованию процессов инфильтрации, являлась Скандинавским проектом Jemkontorct JK/ (Швеция), в котором принимали участие также фирмы Швеции "Atlas Copco Craelius" (Marsta), "Hoganas" (Hoganas), "Volvo Teknisk Utvcckning - Technological Development" (Goteborg), "FFV Materialtcknik" (Karlskoga), "Kanthai" (Hallstahammar), а также Финляндии "Airam" (Espoo), "Outokumpu Research Centre" (Pori) и "Rotex" (Tampere). Расчеты и моделирование, выполненные в настоящей работе, были осуществлены на персональных компьютерах "Интел Пентиум" (Windows), рабочих станциях "Силикон Графике" (UN1X/IRIX 5. Суперкомпьютерных технологий Финляндии. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов, изложена на 4 страницах, включая таблиц и рисунков. Список использованной литературы состоит из 4 наименований. Первоначальная идея функционального градиентного материала (ФГМ) состояла в том, чтобы создать новый неоднородный материал с искусственной анизотропией состава, структуры, и, соответственно, свойств в одном, двух или трех измерениях [1,6,,]. Рис. ФГМ и гомогенным материалом. Обычно считается, что ФГМ имеет состав и свойства, которые непрерывно изменяются от одной границы компонента (изделия) до другой, однако это представление недостаточно для адекватного определения этих материалов как класса. Ито и Касивая [9] классифицируют ФГМ с точки зрения их применения, а именно как функциональное градиентное покрытие, соединение и материал соответственно. Эта схема дает достаточную информацию для проведения, например, численных расчетов при анализе остаточных напряжений в компонентах, использованных в тех или иных условиях. С точки зрения микроскопических свойств сугь материалов остается фактически неизменной, и не имеется никаких существенных физико-химических различий в структуре и свойствах градиентного материала в этих моделях ФГ'М. ФГМ могут быть также классифицированы по виду их применения (материал, покрытия, соединения), по комбинации компонентов (металл, керамика, и т. Рис. Схематическая структура ФГМ (а) и гомогенного анизотропного материала (б): модуль упругости (—) и теплопроводность (- -).