Структурообразование никелида титана в процессах порошковой металлургии

• Автор: Дроздов, Игорь Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 190 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Методы получения и обработки, структура, свойства и применение порошкового никелида титана и сплавов на его основе
1.1. Электрометаллургия и свойства никелида титана и его сплавов
1.2. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез /СВС/ и свойства получаемого с использованием никелида титана
1.3. Порошковая металлургия и свойства никелида титана и его сплавов
1.4. Получение и применение порошков никелида титана Выводы
2. Теоретический анализ диффузионного воздействия никеля и титана
2.1. Анализ взаимной диффузии в бинарной системе и расчет концентрации никеля и титана в диффузионной зоне биметалла
2.2. Анализ гомогенизации в бинарных порошковых смесях и расчет времени ее завершения в частицах никеля и титана
2.3. Анализ метода Матано-Больцмана для определения коэффициента взаимной диффузии
3. Экспериментальное исследование взаимной диффузии и структурообразования диффузионной зоны между никелем и титаном
3.1. Методика получения и исследования пористой порошковой диффузионной пары /ППДП/ никель-титан
3.2. Влияние температуры нагрева на микроструктуру и протяженность диффузионной зоны
3.3. Определение эффективного коэффициента взаимной диффузии и закон роста интерметаллидного слоя
3.4. Рентгеновский микроанализ диффузионной зоны Выводы
4. Обоснование выбора исходных порошков и режима их смешивания
4.1. Выбор исходных промышленных и перспективных разрабатываемых порошков
4.2. Обоснование выбора восстановленных порошков никеля
4.3. Обоснование низкотемпературного отжига исходных порошков
4.4. Обоснование режима смешивания порошков никеля и титана Выводы
5. Сплаво- и структурообразование и свойства никелида титана, синтезированного при вакуумном твердофазном реакционном спекании смеси промышленных порошков никеля и титана
5.1. Фазовый состав и свойства спеченных смесей никеля с титаном
5.2. Влияние температуры спекания на структуру и свойства уплотненных смесей порошков никеля с титаном
5.3. Влияние температуры спекания на плотность и фазовый состав свободно насыпанных смесей порошков никеля с титаном Выводы
6. Структурообразование, свойства и разработка технологических процессов получения горячеуплотненного никелида титана
6.1. Структурообразование и свойства горячеуплотненного порошкового никелида титана
6.2. Влияние термической обработки на структуру и твердость горячеуплотненного порошкового никелида титана
6.3. Структурообразование и свойства никелида титана, полученного горячей прокаткой спеченных заготовок
Выводы
7. Разработка новых порошковых материалов и технологических процессов получения из них различных видов технической продукции
7.1. Разработка металлоабразивного материала и дисперсного инструмента - металлоабразивной дроби для виброгалтовочной обработки деталей авиационных двигателей
7.2. Разработка дисперсного инструмента - микрошариков для пневмо-дробеструйной обработки деталей авиационных двигателей
7.3. Разработка технологического процесса получения горячепрессованных магнитопроводов из смесей порошков железа с никелем для авиационных приборов
7.4. Разработка технологического процесса получения порошка эвтектического титаноникелевого сплава для использования в качестве связки в композиционных сверхтвердых материалах Выводы
Основные выводы Библиографический список Приложение

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Т - температура, К.
Тпл. - температура плавления, К.
Тп - температура кристаллизации /реальная/, К.
ДТ - степень переохлаждения, равная Тот -Т К.
Мн - температура начала прямого мартенситного превращения, К.
Мк - температура окончания прямого мартенситного превращения, К.
Ан - температура начала обратного мартенситного превращения, К.
Ак - температура окончания обратного мартенситного превращения, К.
Тв - температура восстановления оксида, К.
I - время, с.
- время образования зародыша кристалла, с. х - расстояние, толщина слоя, см.
Б - высота, сторона квадрата сечения, см.
Бх - высота образца после осадки, см.
Бг - высота образца после осадки и отжига, см.
Ь - ширина образа или заготовки, см.
1 - длина рабочей части образца, расстояние между опорами, см.
у - прогиб образца на участке чистого прогиба, см.
г - радиус сферы, частицы порошка, см.
гк - радиус критического зародыша кристалла, см.
гтах - максимальный радиус, см.
г0 - равновесное расстояние между атомами при абсолютном нуле, см.
Гх -межатомное расстояние при заданной температуре, см. гъ- межатомное расстояние в катионной подрешетке оксида, см. ё - диаметр сферы, частицы, см. ё - средний диаметр частицы /сферы, отпечатка/,см.
Яш - радиус шкива, см.
а р - параметр кристаллической решетки, см.
9 - средняя длина диффузионного скачка атомов, см.
Р - внешняя нагрузка, усилие, Н.
ав - временное сопротивление на разрыв, МПа.
свшг - временное сопротивление на изгиб, МПа.
(Год_ условный предел текучести, МПа.
<тк -прочность спеченной прессовки, приведенной к беспористому состоянию, МПа.
а - прочность, МПа.
р - удельное давление прессования, внешнее усилие, МПа. ае -прочность пористого материала, МПа. тн - касательное наведенное напряжение, МПа. тс - касательное напряжение сопротивления, МПа.
НВ - твердость по Бринелю, МПа.
Нд - микротвердость, МПа.

Расчет по формуле Гегузина позволяет получить лишь приблизительную оценку времени образования гомогенного сплава в порошковом объекте из никеля и титана, т.к. в нем содержится допущение: гтах=Соп8 сфера при взаимной диффузии не распухает, нет встречного потока атомов, нет кристаллохимических превращений. Ввиду этого полученные расчетные значения длительности сплавообразования занижены. Тем не менее, такая оценка полезна, потому что дает необходимый порядок значения времени гомогенизации. Последнее позволяет спланировать температурно-временной режим спекания прессовок из порошковых смесей никеля с титаном и уточнить требования к выбору исходных порошков. Последнее касается не только ограничения размеров частиц, но и предпочтения к порошкам неравновесным, термодинамически нестабильным, содержащим большое количество дефектов кристаллической решетки, что позволяет при нагреве значительно ускорять диффузионные процессы. Такие порошковые объекты могут иметь эффективные коэффициенты само- и взаимной диффузии на два-три порядка выше.
2.3. Анализ метода Матано-Больцмана для определения коэффициента взаимной диффузии в бинарной системе
Процесс структуро- и сплавообразования полезно проследить на моделях из диффузионных пар. Эксперименты с такими парами позволяют для каждого режима нагрева и выдержки иметь образцы, которые можно анализировать металлографически или рентгенографически, определяя протяженность диффузионной зоны и даже дифференцировать ее по структурным слоям. Метод Матано-Больцмана разработан для расчета по экспериментальным данным концентрационного распределения компонентов в диффузионной зоне значения коэффициентов взаимной диффузии. Это позволяет сравнить полученные экспериментально с теоретическими величинами, вычисленными по формуле Даркена, и оценить, являются ли они эффективными коэффициентами взаимной диффузии.
Теория метода Матано-Больцмана основана на том, что в уравнении второго закона Фика (2.1) вместо двух переменных 1 и х, которые, как показал Больцман) связаны простым соотношением, подставить одну переменную Я = х/л/7, то оно преобразуется в равенство, впервые полученное Матано
Я <1с а '
2 7л~ ~ ал у
Дс1Х
(2.10)