Получение термостойкого кермета Al2O3-Al реакционным спеканием

• Автор: Ситников, Алексей Игоревич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление.
Введение.

Глава 1. Состояние вопроса.

1.1. Известные технологические ПОДХОДЫ ДЛЯ получения ксрмета АО3А1.

1.1.1. Многостадийная технология композита алюминиевая матрица дисперсный алюмооксидный упрочнитель материал САП

1.1.2. Пропитка пористого керамического каркаса расплавом алюминия

1.1.3. Направленная реакционная пропитка НРП

1.1.4. Замешивание керамических частиц в расплав алюминия с последующей его штамповкой.

1.1.5. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез СВС.

1.2. Актуальность исследования разрушения керметов при термическом нагружении

1.2.1. Известные методики определения термостойкости
1.3. Выводы по литературному обзору.
Глава 2. Исходные материалы и методики исследования.
2.1. Исходные материалы.
2.2. Методики исследования
Глава 3. Исследование процесса получения кермета АО3А1 реакционным спеканием.
3.1. Сущность технологических операций изготовления кермета АОзА1 и экспериментальное обоснование допустимых значений их параметров
3.1.1. Подготовка исходного порошка к формованию
3.1.2. Формование изделия.
3.1.3. Термообработка изделия.
3.2. Изучение химизма процесса реакционного спекания
3.2.1. Химизм реакционного спекания алюминиевых порошковых заготовок.
3.2.2. Химизм реакционного спекания алюминиевых порошковых заготовок, содержащих добавку натрийсиликатного стекла.
3.3. Изучение роли атмосферного воздуха в процессе реакционного спекания ксрмета А0зА1
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Изучение свойств кермета АОзА1
4.1. Структура и фазовый состав.
4.2. Влияние параметров процесса реакционного спекания на механические свойства материала
4.3. Термостойкость.
4.4. Выводы по главе
Глава 5. Разработка новой методики оценки стойкости к термоудару
5.1. Изготовление образцов с надрезом для испытаний на термостойкость
5.2. Разработка устройства для термоциклирования образца с надрезом
5.3. Новые характеристики термостойкости
5.4. Получение материалов, выбранных для отработки методики.
5.5. Экспериментальные результаты отработки методики
5.6. Трактовка экспериментальных результатов определения термостойкости по новой методике.
5.7. Выводы по главе
Общие выводы по работе
Список использованной литературы


Для САП все указанные механические свойства возрастают с увеличением доли дисперсного упрочнителя в алюминиевой матрице, при этом относительное удлинение снижается. Такое поведение объясняется [] сопротивлением дисперсных частиц оксида алюминия движению дислокаций, огибающих эти частицы и образующих вокруг них дислокационные петли. Между дислокационными петлями возникают поля упругих напряжений, препятствующих проталкиванию новых дислокаций. В то же время, ограничение перемещения дислокаций (снижение дислокационной подвижности) приводит к снижению пластичности и, как следствие, к уменьшению величины 6,%. Увеличение Нв с возрастанием количества алюмооксидной фазы является, по-видимому, закономерным следствием наполнения пластичной металлической матрицы высокотвердым оксидным компонентом. Характеристики сгв и а0. Таблица 1. Механические свойства полуфабрикатов из САП. САП-1 листы 1,5 мм. Д. Однако, при нагреве до 0°С, указанные характеристики для Д резко падают и значительно уступают {¦ САП. Эго связано с тем, что при нагреве дисперсионно-твердеющих алюминиевых сплавов до температур выше 0-0°С частицы метастабильных фаз (зоны Гинье-Прсстона) коагулируют в более крупные частицы стабильных фаз, не создающие эффект дисперсионного упрочнения []. Особенности изготовления изделий из материала САП. Основными методами получения изделий из САП являются штамповка, прокатка, ковка, волочение, экструзия, динамическое прессование полуфабрикатов (рис. Однако, в отличие от чистого алюминия или сплавов на его основе, пластичность САП значительно снижена вследствие присутствия в его составе включений дисперсной ^ алюмооксидной фазы. САП, традиционно принятые для алюминиевых сплавов, не приемлемы. Особенностью технологии таких изделий является применение деформирования при нагреве (0, - 0, от температуры плавления алюминия), а также предварительного высокотемпературного отжига, существенно повышающих пластичность. Например, установлено [], что горячую прокатку целесообразно проводить ступенчато (при постепенном снижении усилия прокатки) при температуре 0-0°С на первой ступени, температура на конечной ступени прокатки должна составлять 0-0°С. Показано [], что вследствие пониженной пластичности САП, выполнение гибки листов при комнатной температуре возможно только при достаточно большом радиусе кривизны (8- толщин ^ листа). С и достигает показателей штампуемости листов из алюминиевых сплавов АМц и Д в холодном состоянии. САП-1 приближаются к таковым для серийных алюминиевых сплавов в отожженном и закаленном состоянии. Получение изделий из САП с применением сварки также имеет свою особенность. Это, главным образом, связано с повышенной гигроскопичностью алюминия. Окисленная поверхность САП прочно удерживает влагу (имеет место образование химически связанной воды в кристаллогидрате - А0з*пН). При этом, соединение А0з-пН является источником газовыделения (водород, пары воды) при последующем нагреве САП в условиях эксплуатации. Количество газообразных выделений из САП в несколько сотен раз превышает таковые из обычных алюминиевых сплавов [, ]. Очевидно, что газы, выделяющиеся при тепловом воздействии на САП, разрыхляют его структуру. Это приводит к образованию значительной пористости. Указанный процесс при сварке препятствует получению качественного сварного шва []. Для устранения этого нежелательного явления, перед сваркой САП необходимо хорошо дегазировать в вакууме при температурах, близких к температуре плавления алюминия []. Дегазированный САП (содержание водорода 3-5 см3/0 г металла) сваривается аргоно-дуговой сваркой [, ]. При этом, прочность сварных соединений составляет 0,8 - 0,9 прочности основного материала. Такая высокая прочность сварного шва сохраняется после длительного нагрева (за 0 ч) до температуры 0°С и цикличных (до 0 циклов) нагревов до той же температуры. При более высоком содержании водорода (- см3/0 г металла) САП можно сваривать только контактной или диффузионной сваркой [, ]. Для контактной сварки листы САП плакируют алюминием (толщина плакирующего слоя 5 - 7% от толщины листа).