Закономерности получения композитов и покрытий на основе алюминиевых сплавов

• Автор: Николайчук, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 175 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.1. Характеристика алюминиевых сплавов, особенности строения и применение в технике и промышленности
1.2. Композиционные материалы с металлическими матрицами
1.2.1. Технологии изготовления композитов с металлической матрицей
1.3. Общие представления о модифицировании
1.3.1. Результаты воздействия модификаторов на структуру и
свойства
1.4. Способы получения покрытий на поверхности алюминия
1.4.1. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез
1.4.2. Химическое оксидирование
1.4.3. Анодирование алюминия
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика использованных веществ и их индетификация
2.2. Свойства металлокомпозитов
2.2.1. Физические свойства
2.2.2. Механические свойства
2.3. Методы исследования
2.3.1. Термогравиметрический анализ
2.3.2. Рентгенофазовый анализ
2.3.3. Определение толщины покрытий рентгенографическим методом
2.3.4. Масс-спектроскопический анализ
2.3.5. Определение среднего термического коэффициента линейного расширения
2.3.6. Методика диэлектрических испытаний
2.3.7.Испытания физико-механических свойств
2.3.8. Методика определения структурных характеристик методом Брюнера-ммета-Теллера
2.3.9. Методика определение гранулометрического состава
2.3.10. Методика анализа элементного состава полученных сплавови продуктов коррозии
2.3.11. Методика проведения микроструктурного анализа
2.3.12. Метод статистической обработки результатов
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА НОВЫХ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВАХ.
3.1. Анализ способов получения защитных покрытий
3.2. Разработка алюмотермического и паровоздушного способов формирования защитных покрытий
3.2.1. Термодинамическое моделирование химических процессов получения защитных покрытий
3.2.2. Термогравиметрические исследования исходных веществ и химических реакций получения покрытий
2.2.3. Отработка методики и технологического режима, процесса получения образцов композиционных покрытий
2.2.4. Рентгенографические исследования фазового состава защитных покрытий
2.2.5. Масс-спектроскопические исследования состояния поверхности композитов и защитных покрытий
2.2.6. Реверсный гальваностатический способ формирования защитных покрытий
2.2.7. Отработка методики и технологического режима, процесса получения защитных покрытий электро-химическим способом
2.2.8. Исследование покрытий на истираемость
2.2.9. Определение коррозионной стойкости
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4.1. Преимущества выбораультрадисперсных порошков в качестве наполнителей композитов
4.2. Получение и исследование физико-механических и теплофизических свойств композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов с улыпрадисперсными наполнителями
4.3. Определение состава композитов методом рентгенофазового анализа
4.3. Определение состава композитов методом масс- спектрометрии
Выводы по главе
Глава 5. Разработка физико-химических критериев получения металлокомпозитов па основе силумина
5.1. Физико-химического прогнозирование выбора матрицы для получения
силуминовых композитов
5.2 Поиск оптимального способа распределения частиц наполнителя в объеме композита (суспензионный вариант)
5.3. Исследование механических и теплофизических свойств силуминовых композиционных материалов с полшпитанатным наполнителем
5.4. Исследование электрических свойств силуминовых композиционных материалов с полититанатным наполнителем
5.5. Оптимизация получения силуминовых металлокомпозитов
5.5.7. Физико-химическое прогнозирование выбора наполнителя для получения
композитов с алюминиевой матрицей
5.5.2. Поиск оптимального способа распределения частиц наполнителя в объеме композита (растворный вариант)
5.6. Исследование физических и механических свойств металлокомпозитов
полученных путем введения раствора нитрата магния в расплав
Выводы по главе
Общие Выводы
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Разработка новых способов получения композиционных материалов и покрытий, обладающих высокими эксплуатационными показателями, является актуальной задачей современного материаловедения.
Особый интерес вызывает направление формирования композиционных и керамических огне-, абразиво- и хемостойких объемных материалов и покрытий на основе алюминия и его сплавах. Авиационные краски в контакте с алюминием и его сплавами являются термодинамически неустойчивыми системами и при локальном искровом, абразивном или термоударном воздействии способны вызывать возгорание летательных аппаратов вследствие самопроизвольного протекания металлотермических реакций. Важность создания новых композиционных покрытий диктуется и ужесточением требований к условиям эксплуатации летательных объектов, например, мерам защиты от столкновения с птицами. Серьезные задачи стоят в плане полной или частичной замены ценных металлов и сплавов на дешевые и доступные композиты, которые обладают гораздо более высокими эксплуатационными показателями. Однако до настоящего времени эти проблемы ещё не решены. В частности, методы получения композиционных материалов и покрытий имеют следующие недостатки:
1) При использовании волокнистых и дисперсных наполнителей в композитах возникают определенные сложности, связанные с равномерным распределением армирующего агента, в связи с этим технология заметно усложняется.
2) При получении металлокомпозитов твердофазным, жидкофазным и десублимационным методами концентрация наполнителя должна быть не менее 20-25 %, чтобы получить монолитный материал с высокими физикомеханическими параметрами, что экономически нецелесообразно.
1.4. Способы получения покрытий на поверхности алюминия 1.4.1. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), химический процесс, протекающий с выделением тепла в автоволновом режиме типа горения и приводящий к образованию твердых продуктов. В качестве химической стадий СВС могут иметь место термический распад сложных реагентов, окислительно-восстановительных реакции, синтез из простых веществ и др. Смеси для СВС состоят из горючего (часто металлы или их нестабильные соединения),щислителя, а также наполнителей и функциональных добавок, которые вводят для регулирования состава и структуры целевых продуктов. Типичные реагенты - тугоплавкие металлы (Тц Ъх, Щ V, N1», Та и др.) и неметаллы (В, С, Б)), газы (N2, 02, Н2), оксиды и галоген иды металлов и металлы-восстановители (типа А1 и 1У^), гидриды металлов, органические и элементоорганические соединения, минеральное сырье и твердые промышленные отходы.
Методом СВС получают бескислородные тугоплавкие соединения (бориды. карбиды, нитриды, силициды), интерметаллиды (алюминиды и др.), халькогениды.сложные оксиды (титанаты, ниобаты, танталаты. ферриты и др.), гидриды, фосфиды, различные нестехиометрические фазы, однофазные твердые растворы бинарных соединений (карбонитриды) и др. В режиме СВС можно получать и органические соединения (малонат пиперазина).
СВС-специфическая форма гетерогенного горения, требующая высокой удельной поверхности контакта реагентов. Порошки и газы -
наиболее распространенные типы реагентов. Организация СВС заключается

в создании порошковой смеси (шихты) и газовой среды и локальном инициировании процесса (зажигание). Затем происходит самопроизвольное распространение волны горения и остывание синтезируемого продукта. На условия, характер и скорость распространения фронта горения, зонную структуру волны горения, механизм химических и структурных превращений