Технология получения композиционных материалов на основе алюминия, упрочненных дисперсными наночастицами ZrO2 и SiC в поле центробежных сил центрифуги

• Автор: Анисимов, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

1.1. Теория активного энергетического воздействия на расплавы с 7 целью получения новых материалов
1.2. Изменения в структуре и свойствах металлов и сплавов протекающие при кристаллизации под давлением

1.2.1. Фазовые равновесия в сплавах при высоких давлениях

1.2.2. Влияние давления на параметры кристаллизации

1.2.3.Влияние давления на усадочные процессы в металлах и сплавах

1.2.4. Влияние давления на физические свойства металлов и сплавов

1.3. Совместное влияние давления и вибрации на структуру и свойства металлов и сплавов

1.4. Влияние давления на структуру и свойства алюминия и сплавов на его основе

1.5. Механизм упрочнения материалов наночастицами

1.6. Выводы, цель и задачи исследования

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Получение композиционных материалов на основе алюминия
2.1.1. Характеристики применяемых материалов
2.1.2. Характеристики и состав упрочняющих дисперсных частиц
2.1.3. Технология получения образцов
2.1.4. Оборудование для проведения центрифугирования
2.1.4.1. Методика определения коэффициента гравитации
2.1.4.2. Методика введения упрочняющих частиц в расплав
2.2. Определение физикомеханических и эксплуатационных свойств полученных композиционных материалов
2.2.1. Определение твердости и микротвердости
2.2.2. Определение прочности на растяжение, изгиб и ударную вязкость
2.2.3. Испытания на коррозионную стойкость
2.2.4. Испытания на жаростойкость
2.2.5. Исследования износостойкости и трибологические испытания
2.3. Оборудование и методики изучения структуры
2.3.1. Микроструктурный анализ
2.3.2. Электронная микроскопия
2.3.3. Микрорентгеноспектральный анализ
2.3.4. Рентгеносгруктурный анализ
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЛИЯНИЯ УПРОЧНЯЮЩИХ НАНОДОБАВОК И РЕЖИМОВ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ
3.1. Влияние состава упрочняющих нанодобавок и их количества на структуру и свойства композиционных материалов на основе алюминия
3.2. Влияние режимов центрифугирования на структуру и свойства композиционных материалов на основе алюминия упрочненных наночастицами
3.3. Структура и состав композиционных материалов на основе алюминия упрочненных ианочастица.ми
3.4. Выводы
Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, СОСТАВА И СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ УПРОЧНЕНЫХ НАНОЧАСТИЦЦАМИ ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ
4.1. Механические свойства композиционных материалов на основе алюминия упрочненных наночастицами
4.1.1. Твердость
4.1.2. Микротвердость
4.1.3. Прочность на растяжение
4.1.4. Прочность на изгиб
4.1.5. Ударная вязкость
4.2. Эксплуатационные свойства композиционных материалов на
основе алюминия упрочненных наночастицами
4.2.1. Литейные свойства
4.2.2. Жаростойкость
4.2.3. Коррозионная стойкость
4.2.4. Трещиностойкость
4.2.5. Трибологические свойства
4.3 Выводы
Глава 5 ПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Для литейной практики представляет интерес не только абсолютная величина объемной усадки кристаллизации, сколько характер ее проявления в отливке в виде концентрированной раковины или усадочной пористости. Склонность к образованию каждого из этих двух видов усадочных дефектов зависит от состава сплава. Чистые металлы и сплав эвтектического состава склонны к образованию концентрированной раковины, а широкоинтервальные сплавы к образованию усадочной пористости. Структура и свойства литого металла во многом определяются режимом кристаллизации, который можно регулировать в относительно широких пределах. Основными методами воздействия на процесс кристаллизации металлов и сплавов с целью улучшения качества литых заготовок являются регулирование скорости охлаждения и моделирование. В последние годы все более широкое применение получают процессы производства слитков и отливок из черных и цветных металлов и сплавов, сочетающие операции литья и давления, литья и вибрации, литья и наложения силового поля центрифуги и т. ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1Л. Чтобы както искусственно воздействовать на структуру и состав некого материала, нужно приложить к нему энергетическое воздействие сопоставимое с энергией межатомарного взаимодействия составляющих этого материала. Тривиальным воздействием такого рода является нагрев, при котором тепловая энергия может достигать такого значения, при котором частицы материала преодолевают силы взаимного притяжения и материал или переходит в жидкую фазу или даже возгоняется. Те. Е 3 к Т, 1. Г температура, К Подставляя значения имеем Е , 3, следовательно Е 3,, Дж. То есть для уверенного энергетического влияния на данный материал мы должны обладать сопоставимым источником дополнительной энергии. Но если энергетическое воздействие обладает направленным действием, то необходимый энергетический уровень снижается существенным образом 7, ,. Одним из таких источников является центробежное поле и поле ультразвука, создание которых не представляет технической трудности. Например, если оценить 1. Дж. Разница дополнительных энергий для магния и алюминия составляет около 0 Дж. Т.с. В частности, известно, что магний обладает раниченной растворимостью в алюминии. Поэтому промышленного алюминиевою сплава с более чем содержанием магния стандартными металлургическими методами создать не удается. Но попробовать получить такие сплавы, проведя плавку в поле центробежных сил и в поле улыразвука, как выясняется, вполне возможно 5, 8, , . Описываемый подход очень близок по своему инженерному воплощению к технологии центробежного литья, которое известно еще с конца девятнадцатого века. Но все же отличается от него принципиальным образом, т. Это отличие обуславливает и совершенно различный конечный результат применения обоих методов , , . Как известно, центробежное литье обычно осуществляют при оборотах формы в пределах 0 обмин, что, на разных диаметрах, создает центробежное ускорение в пределах 2 . Причем технологи рекомендуют поддерживать минимально возможное число оборотов. Понятно, что такие режимы не позволяют осуществлять необходимую энергетическую накачку материала и не могут привести к новым значимым эффектам. Правда, при дальнейшем увеличении оборотов формы размер зерна снова начинает увеличиваться , ,,. Конечно, предлагаемое силовое воздействие не лишено своих недостатков, основным из которых является сильная зависимость значения центробежной силы от радиуса вращающейся формы. Такая зависимость может привести к возникновению существенного градиента свойств по толщине отливки. Но этот недостаток нивелируется почти полностью, если толщину стенки отливки делать относительно тонкой при диаметре изложницы, равном одному метру желательно, чтобы толщина стенки отливки не превышала, примерно, 5 сантиметров , , , . Этим же приемом устраняется и эффект зависимости угловой скорости слоев расплавленного металла от радиуса формы, возникающий за счет конечного значения вязкости расплава. Прежде всего, необходимо отметить регулируемое управление структурой отливки , , . Обобщенная кривая размера зерна от фадиента центробежного поля представлена на рис. Рис.