Физико-химические основы технологии получения пористых проницаемых материалов и изделий из отходов машиностроения (окалины) в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

• Автор: Лебедева, Ольга Алексеевна
• Шифр специальности: 05.17.11, 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 145 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Ведение
Глава 1. Самораспространяюшийся высокотемпературный синтез и получение пористых проницаемых материалов для фильтрации жидкостей и газов .

1.1. Общие положения и закономерности СВС

1.2. Экспериментальные методы исследования СВС

1.3. Технологические аспекты СВС

1.4. Постановка задач исследования

Глава 2. Методики исследования и характеристики исходных

материалов

2.1. Характеристики исходных материалов.

2.2. Определение гранулометрического состава и геметрикоморфологических характеристик порошков
2.3. Методы исследования процессов СВС.
2.4. Методика структурных исследований.
2.5 Методика испытания материала на механическую прочность
2.6 Исследование прочности материала на ударный изгиб.
2.7 Методы проведения технологических исследований
2.8 Выводы по главе 2.
Глава 3. Разработка составов и технологии изготовления пористых
материалов и исследование их свойств
3.1. Обоснование выбора составов шихт
3.2. Технология подготовки исходных материалов.
3.3. Зависимость параметров горения от начальных условий синтеза и концентрационных соотношений
3.4. екоторые сведения о составах использованных шихт для получения СВСизделий.
3.5. Выводы к главе 3.
Глава 4. СВСтехнология изготовления пористых проницаемых изделий
4.1. Принципы создания пористых проницаемых металлокерамических
изделий.
4.2. Разработка технологического процесса получения СВСизделий
4.3.ористые изделия
4.4. Структура продуктов взаимодействия в сложных составах.
4.5. Проведение СВС и формирование пористых фильтрующих изделий заданной геометрии
4.6. Выводы к главе 4.
Глава 5. Промышленные СВСизделия.
5.1. Противодымные СВСфильтрынейтрализаторы отработавших газов
5.2. Выделение дисперсных отходов цветных металлов из промышленных
стоков и их утилизация.
5.3. СВСаэраторы.
5.4. СВСфильтры для тонкой очистки моторного масла.
5.5. Выводы к главе 5.
Выводы по диссертации.
Список литературы


М. Имея ряд общих черт с технологическими процессами традиционной порошковой металлургии, СВ-синтез характеризуется такой уникальной особенностью, как существование высокотемпературной твердо-жидкой среды в течение протекания процесса синтеза и допускающий различные типы внешних воздействий, посредством которых возможно регулирование структуры и свойств целевых продуктов. Поскольку высокотемпературный синтез является разновидностью горения, то он начинается с инициирования этой реакции. Существует множество способов инициировать реакцию, и выбор одного из них определяется лишь удобствами, так как он не влияет на свойства продукта. Во время горения по смеси распространяется волна горения. Продукты сгорания представляют собой высококачественные тугоплавкие соединения []. Для синтеза этих соединений традиционными печными методами требуются часы, волна горения справляется с этой задачей за секунды. При этом не требуется ни сложного оборудования, ни больших энергетических затрат. Добавим к этому, что чистота продукта ограничивается лишь чистотой исходных реагентов. Во многих случаях продукт содержит меньше примесей, чем исходная смесь, так как летучие примеси "выгорают" в волне горения. СВС-процесс характеризуется высокой температурой (-°С) и большой скоростью распространения фронта горения (0,5-*'2 м/с). Большие скорости горения обеспечиваю! Естественно, чзо указанные преимущества делают весьма заманчивым использование процессов СВС для синтеза многих ту гоплавких соединений и материалов, таких как керамика, керметы, твердые сплавы, покрытия и другие. В основе метода лежит реакция экзотермического взаимодействия двух или нескольких химических элементов, соединений, протекающая в режиме направленного горения. Процесс осуществляется в тонком слое смеси исходных реагентов после локального инициирования реакции и распространяется по всей системе благодаря теплопередаче от горячих продуктов к "не нагретым” исходным веществам. Скорость распространения реагирующего слоя и температура реакции зависят от целого ряда физико-химических параметров. Изменение микроструктуры и фазового состава закаленных образцов в различных зонах горения позволила предложить модель механизма взаимодействия компонентов при СВ-синтезе интерметалл и лов [ ) (рисунок 1. Г! V/! Щ|-=? У У Ф / і / / / С і ! Рисунок 1. В контакте твердых частиц при температурах ниже эвтектических в результате реакционной диффузии образуется очень тонкие слои твердого раствора одного компонента в другом. При достижении температуры плавления легкоплавкой эвтектики на границе между компонентами появляется и быстро растекается жидкая фаза. Происходит интенсивное диспергирование частиц и растворение их в жидкой фазе. Это приводит к дальнейшему росту температуры в этой зоне, скорость растворения при этом растет, и в соответствии с диаграммой состояния образуется область жидких растворов. Одновременно с растворением компонентов в некоторых участках возможна кристаллизация фаз. В результате протекания процессов растворения и кристаллизации температура в зоне растет, при этом увеличивается скорость растворения и расширяется область жидких растворов. В результате описанных процессов в эвтектической жидкости, которая образуется в зоне про! Для составов, лежащих в двухфазной области при низких начальных условиях синтеза, температура горения находится между солидусной и ликвидус-ной. В результате продукт взаимодействия состоит из жидкого раствора и твердой фазы, составы которых соответствуют диаграмме состояния. Тепловыделение в зоне реакции в этом случае связано с растворением компонентов в расплаве и кристаллизацией образующегося из расплава интерметаллического соединения. Окончательное формирование продукта происходит при охлаждении, причем в процессе неравновесной кристаллизации возможно перераспределение компонентов между кристаллизующимся твердым раствором и твердой фазой. Ч тобы предсказать возможность проведения СВС в какой-нибудь смеси, нужно рассчитать адиабатическую температуру горения данной системы |]. Желательно, чтобы температура горения была выше точки плавления хотя бы одного из компонентов.