Процессы получения механоактивированных многофазных порошковых титан-алюминиевых композиций

• Автор: Сметкин, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Структура и свойства интерметалл идо в Т1А1 и материалов на их основе Литературный обзор

1.1 Структура и свойства соединения Т1зА

1.2 Строение сплавов на основе соединения Т1А

1.3 Структура и свойства соединения Т1гА1ЫЬ

1.4 Проблемы получения и использования алюминида титана

1.5 Механическое легирование как метод получения материалов со сложноорганизованной структурой

Глава 2 Постановка задачи и методики экспериментальных исследований

2.1 Постановка задач и

2.2 Методики экспериментальных исследований

2.2.1 Высокоэнергетический размол и механическое легирование порошковых композиций
2.2.2 Определение технологических свойств порошков
2.2.3 Приготовление образцов
2.2.4 Определение плотности и пористости материала
2.2.5 Определение физикомеханических свойств
2.2.6 Морфологический и металлографический анализ
2.2.7 Химический анализ. Определение содержания кислорода
2.2.8 Микрорентгеносиектральный анализ
2.2.9 Рентгенографический анализ
2.2.1 С Исследование высокотемпературных свойств материалов
2.2. Статистическая обработка результатов
Глава 3 закономерности формирования материалов при
высокоэнергетической механоактивации
3.1 Основные задачи механоактивации и механосинтеза
3.2 Исследование механизма дробления титановой губки
3.3. Формирование мсзоструктуры
3.4. Формирование субструктуры
3.5. Релаксация дефектной структуры Глава 4 Исследование процессов механического легирования порошковых материалов системы Т1А
4.1 Влияние условий механического легирования на гранулометрический и фазовый состав порошковой композиции
4.2 Эволюция структуры и процессов фазообразования в процессе механического легирования и спекания
4.3 Влияние термической обработки на структуру алюминидов титана
4.4 Влияние дополнительного легирования ниобием на формирование структуры алюминидов титана
Глава 5 Свойства материалов на основе механоактивированных и механически легированных порошков титана
5.1 Определение механических характеристик порошковых материалов на основе механоактивированного титана и механически легированной системы Т1А1 при комнатной температуре
5.2 Определение высокотемпературных характеристик
порошковых материалов на основе системы Т1А1 Заключение
Список использованной литературы


Целью данной работы было проведение исследований процессов, происходящих при высокоэнергетическом измельчении порошковых композиций систем Т1-А1, Т1-А1-ИЬ; выявление механизмов дробления и формирования структуры высоконеравновесных титановых порошковых материалов на различных масштабных уровнях; исследование процессов механического легирования элементарных порошков и фазообразования при спекании поликомпонентных высоконеравновесных порошковых систем; разработка технологических приемов получения порошковых материалов системы Т1-А1, Т1-А1-МЬ с высоким комплексом эксплуатационных свойств, в т. Т1-А1. П-А1. Установлены особенности эволюции мезоструктуры титановой губки при механоактивации, обусловленные исходной дефектной структурой. При этом в исходном состоянии дислокационная система не развита, тогда как система микротрещин уже присутствует. На основании , решения стационарного уравнения Фокксра-Планка найдены макроскопический закон роста трещин и критический размер трещины. Используя синергетический подход, удалось определить условия автомодельности развития дефектной структуры. При этом на начальных стадиях размола наблюдается деградация мезоуровня и развитие субструктуры (дислокационной системы), по мере заполнения которой вновь происходит развитие системы микротрещин, а затем макроразрушение. Исследование процессов структурообразования интерметаллидов титана г в процессе МЛ показало, что в материале частиц под действием случайных внешних сил формируется ячеистая дислокационная структура, которая обуславливает пространственно-неоднородное распределение химического и фазового состава. Экспериментально доказано изменение концентрационной неоднородности распределения легирующих элементов и химического состава механически легированной смеси в процессе механического легирования и определены технологические параметры, влияющие на процесс формирования структуры. При исследовании высокотемпературных свойств алюминидов титана установлено, что спеченные композиции обладают высокими жаростойкими свойствами при температурах 0-0 °С. Показано влияние ниобия как Ьс1а-стабилизатора на повышение технологических и высокотемпературных свойств. Определены технологические схемы получения алюминидов титана с заданным фазовым составом и типом структур. Научная новизна работы заключается в следующем. Впервые дано описание механизма механоактивации и механического легирования порошковых композиций на основе титана на различных масштабных уровнях. Установлена взаимосвязь различных структурных уровней материала и определены условия автомодельности развития повреждаемости частиц порошковых композиций при механолегировании. Установлены особенности процессов фазообразования интерметаллидов системы Тл-А! Получены зависимости формирования типа структур интерметаллидов от условий механосинтеза и их влияние на свойства алюминидов титана. Показано положительное влияние ниобия на повышение механических свойств интерметаллидов при комнатной и повышенной температурах. Полученные высоконеравновесные порошки на основе титана использованы в производстве элементов конструкций «ячеек» генераторов особо чистых газов (азот, аргон, водород, «нулевой воздух») по заказу компании Labgas Instrument Со Оу (Финляндия), пористых элементов экспериментальной топливной ячейки, разрабатываемой Labgas Instrument Со Оу и VTT (Финляндия). Совместно с кафедрой ортопедической стоматологии ПГМА разработаны и изготовлены эндооссальные имплантаты. Изделия прошли положительные испытания и использованы в медицинской практике. Положения, выносимые на защиту. Результаты исследований процессов эволюции частиц и формирования материалов при высокоэнергетической механоактивации порошковых систем на основе титана. Результаты исследований процессов формирования многофазных порошковых композиций на основе системы Ti-Al при высокоэнергетической механоактивации - механическом легировании и спекании. Особенности формирования структуры алюминидов титана при дополнительном легировании ниобием. Результаты экспериментальных исследований свойств материалов на основе неравновесных механоактивированных и механически легированных порошков титана. Личный вклад автора заключается в постановке задач исследований, организации и проведении экспериментальных и исследовательских работ, интерпретации и обобщении полученных результатов. При выполнении работы в качестве консультанта принимала участие к. Анциферова И.