Preview

Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya

Расширенный поиск

От главного редактора

Мержанов А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: о прошлом, настоящем и будущем

Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г., Сычев А.Е. Приемы регулирования дисперсной структуры СВС-порошков: от монокристальных зерен до наноразмерных частиц.
Представлен обзор приемов, которые позволяют регулировать дисперсную структуру СВС-порошков (размер частиц, их форму и структуру, а также распределение по размерам) и получать субмикрометровые и наноразмерные монокристальные порошки. Кратко описывается процесс зарождения и роста кристаллов продукта в волне горения. Формулируются общие принципы уменьшения размера зерен продукта СВС, которые применяются для объяснения и классификации методов получения СВС-нанопорошков.

Погожев Ю.С., Левашов Е.А., Кудряшов А.Е., Ульянова Т.М., Дедов Н.В., Матюха В.А. О влиянии нанокристаллических порошков тугоплавких соединений на процесс горения, структурообразование, фазовый состав и свойства СВС-сплава на основе TiC–TiAl.
Изучены макрокинетические особенности процесса получения (по технологии силового СВС-компактирования), фазовый состав, структура и физико-механические свойства твердого сплава СТИМ-40ТА, представляющего собой композицию состава 60%TiC–40%ТiAl, легированную нанокристаллическими порошками ZrO2, Al2O3, NbC, W, WC и WC–Co. Показано, что их введение в исходную шихту приводит к модифицированию структуры СВС-сплава СТИМ-40ТА, при котором средний размер зерен карбидной фазы уменьшается в 1,5–2,0 раза. Добавка нанокристаллических порошков ZrO2 (различной дисперсности) и Al2O3 приводит к снижению температуры и скорости горения. Установлено, что применение ультразвуковой обработки в технологии приготовления шихтовых смесей, содержащих наночастицы, благоприятно влияет на свойства готового материала. По совокупности полученных результатов найден оптимальный вариант легирования сплава СТИМ-40ТА наночастицами диоксида циркония марки ЧСЦ с использованием ультразвукового перемешивания нанокомпонента с исходной шихтой.

Григорян А.Э., Илларионова Е.В., Логинов Б.А., Носырев А.Н., Рогачев А.С., Сачкова Н.В., Цыганков П.А., Ягубова И.Ю. Структурные особенности тонких многослойных пленок Ti/Al для самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Работа посвящена изучению микро- и наноструктур многослойных пленок, полученных с использованием метода магнетронного напыления и состоящих из чередующихся слоев титана и алюминия, в широком диапазоне значений толщины слоев. Рассмотрены микроскопические особенности распространения в них волны безгазового горения. Исследование структуры образцов показало, что они представляют собой сильно текстурированные беспористые поликристаллические материалы, в которых присутствуют две взаимно-перпендикулярные системы границ: между слоями и межзеренные. Оценена величина эффективного коэффициента диффузии в процессе синтеза, который более чем на порядок превосходит коэффициент диффузии в b -титане и на 5 порядков – в a -титане. Это дает основание предположить, что реакция безгазового горения происходит благодаря аномально быстрой диффузии вдоль границ зерен.

Вадченко С.Г., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. СВС в тонких пленках. Возможности технологического применения.
Исследовано горение пленок, полученных прокаткой шихты Ti + 2B. Установлены зависимости продольной скорости горения одиночных образцов от их ширины, приложенной нагрузки, начальной температуры и количества лент в слоевой системе. Предложена модель исследования механизма и формирования пористой структуры продуктов горения в гетерогенных системах металл- газ. Обнаружено, что в результате горения на воздухе и в азоте лент, полученных прокаткой порошка титана, образуются продукты с регулярной структурой, в которой поперечные поры чередуются с участками плоской ленты. Определены области образования регулярной пористой структуры и основные макрокинетические параметры горения лент. Показана возможность применения СВС в тонких пленках для получения покрытий, градиентных материалов, изготовления фильтров и носителей катализаторов с направленной пористостью.

Шкодич Н.Ф., Кочетов Н.А., Рогачев А.С., Ковалев Д.Ю., Сачкова Н.В. О влиянии механической активации на СВС-составы Ni–Al и Ti–Al.
Изучено влияние продолжительности и режима механической активации в порошковых смесях Ni + 31,5%Al и Ti + 36%Al на характеристики процесса и состав продуктов безгазового горения. Показано, что горение для данных составов происходит в микрогетерогенном режиме, а скорость процесса определяется временем прогрева композитных частиц. С использованием методов рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии выявлена качественная динамика формирования композитных частиц в зависимости от продолжительности и режима механической обработки.

Кванин В.Л., Балихина Н.Т. Получение крупногабаритных твердосплавных изделий – одно из технологических направлений, использующих процесс СВС.
Дана историческая справка освоения процесса получения твердосплавных и композиционных крупногабаритных изделий (КГИ) методом силового СВС-компактирования. Рассмотрены экономические и технологические преимущества нового способа над традиционными методами порошковой металлургии. Приведены наиболее масштабные примеры применения СВС-КГИ и испытания их в промышленных условиях. Показана необходимость разработки новых материалов и специализированного оборудования для получения КГИ (в частности, пресс-форм-реакторов) и даны примеры научных и конструкторских решений при их создании.

Юхвид В.И. Высокотемпературные жидкофазные СВС-процессы: новые направления и задачи.
В Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения (г. Черноголовка) в рамках СВС-металлургии сложились и продолжают развиваться три направления: 1) изучение закономерностей и механизма высокотемпературного жидкофазного горения; 2) проведение химических синтезов, исследование механизма структурообразования и свойств литых СВС-продуктов; 3) организация технологических работ по получению литых материалов, изделий и покрытий (наплавка защитных покрытий, изготовление слитков, трубчатых изделий и др.) и их практическая реализация. В 1991- 2005 гг. основное внимание было уделено разработке новых экспериментальных методов и технологий, изучению влияния “низкой” и “высокой” гравитации на СВС-процессы в элементных и гибридных системах, а также продолжены исследования СВС-процессов в системах термитного типа. Обзору наиболее важных экспериментальных результатов этого периода посвящена настоящая работа.

Баринова Т.В., Боровинская И.П., Ратников В.И., Беликова А.Ф. Некоторые особенности структуры и свойства керметных материалов в системе Zn–Ni–Sn–O.
Экспериментально исследованы возможности синтеза керметного материала в системе Zn–NiO–SnO2. Кермет получали прямым синтезом из прессованных образцов с помощью метода СВС-компактирования. Определены оптимальные условия процесса. Продукт представлял собой монолитные цилиндрические блоки, состоящие из плотного наружного слоя на основе ZnO и электропроводящей центральной части, в которой металлическая фаза защищена химически и термически стойкой фазой на основе Zn2SnO4. Показано, что использование в качестве исходного реагента крупнодисперсного оксида никеля позволяет значительно снизить величину удельного электросопротивления кермета за счет формирования в нем структурных особенностей в виде ориентированных перпендикулярно оси прессования частиц, имеющих металлическую оболочку. Проведен комплекс исследований свойств полученных продуктов (структура, фазовый и химический составы, электропроводность, термостойкость, коррозионная устойчивость).

Итин В.И., Кирдяшкин А.И., Минин Р.В., Габбасов Р.М., Найден Е.П., Максимов Ю.М. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез гексагонального оксидного ферримагнетика с W-структурой.
Исследовано влияние механической активации и магнитного поля на скорость, максимальную температуру и фазовый состав продукта СВС в смесях реагентов, образующих гексагональный оксидный ферримагнетик BaCo0,7Zn1,3Fe16O27 с W-структурой. Установлено, что полное превращение СВС-продукта в W-фазу достигается только после ферритизации при Tф = 1180÷1190 ° С в течение 2 ч. Определены магнитные характеристики синтезированного гексаферрита с W-структурой. Предложен новый способ получения оксидных гексагональных ферримагнетиков с W-структурой, включающий механическую активацию исходной реакционной смеси, СВС в магнитном поле и ферритизацию конечного продукта. По сравнению с традиционным методом он позволяет сократить число технологических операций и существенно уменьшить энергетические и материальные затраты производства за счет снижения температуры и продолжительности ферритизации.

Кузнецов М.В. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез ферритов щелочных металлов и феррита-хромита лития.
Рассмотрены различные аспекты влияния замещения железа хромом на процессы получения и физико-химические характеристики шпинельных ферритов – продуктов СВС. Предложены усовершенствования технологий приготовления ферритовых материалов за счет использования реакций горения на стадии первичной ферритизации, твердых внутриреакционных окислителей, а также магнитных полей, приложенных к зоне реакции. Даны объяснения трансформации структурных, магнитных и спектроскопических параметров синтезированных материалов, в том числе и в динамическом режиме, в зависимости от степени замещения железа хромом и применения магнитных полей в процессах горения. Впервые на примере ферритов подробно исследовано одновременное влияние хрома (химический фактор) и магнитных полей (физический) на мессбауэровские параметры продуктов СВС. Сделаны заключения о природе химического взаимодействия при синтезе ферритов различных классов в магнитном поле. Изучены и объяснены впервые обнаруженные эффекты воздействия магнитного поля на параметры незамещенных и допированных магнитных материалов, такие, как явление компрессии элементарных ячеек ферритов под действием внешних магнитных полей, магнетофорез в реагирующих магнитных составах и др.

Писклов А.В., Прокофьев В.Г., Смоляков В.К. Безгазовое горение слоевого пакета в неадиабатических условиях.
Проведено численное моделирование двумерных режимов горения безгазовой слоевой композиции. Образец в виде полосы конечных размеров состоял из двух слоев различной химической активности - модель “химической печки”. Показано, что в зависимости от соотношения размеров слоев меняется режим горения внутреннего слоя - от фронтального к индукционному. Рассмотрено влияние теплопроводящего элемента на воспламенение и горение образцов. Введение в пакет слоя из инертного материала с высокими теплопроводящими свойствами расширяет область воспламенения слоевой композиции накаленной поверхностью в условиях внешнего теплоотвода.

Левашов Е.А., Замулаева Е.И., Кудряшов А.Е., Вакаев П.В., Свиридова Т.А., Петржик М.И. Процессы формирования и свойства электроискровых покрытий на титановой подложке, полученных с использованием нано- и микроструктурных электродов WC–Co.
Проведены исследования состава и структуры электроискровых покрытий, полученных с использованием микро- (ВК8) и наноструктурного электродов (92%WC–8%Co) методами рентгеноструктурного, микрорентгеноспектрального анализов, рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии, сканирующей электронной и ионной микроскопии. Рассмотрены физико-химические процессы, происходящие на рабочем торце электродов и подложке в ходе электроискрового осаждения. Установлено, что наличие на торце электрода вторичной структуры (продуктов взаимодействия электродного материала и подложки вследствие обратного массопереноса) является лимитирующим фактором процесса образования электроискрового покрытия. Покрытия из электрода ВК8 во всем диапазоне энергий импульсного разряда представляют собой карбид (Ti,W)C, распределенный в матрице твердого раствора W–Ti. При использовании наноструктурного электрода с ростом энергии меняются фазовый состав и структура покрытий. Их поверхностный слой состоит из карбидных зерен (Ti,W)C и W2C. При оптимальном режиме нанесения (Е = 0,13 Дж) наноструктурный электрод обеспечивает осаждение более твердого, износостойкого покрытия с мелкозернистой структурой и низким коэффициентом трения по сравнению с покрытием из микроструктурного ВК8.

Прибытков Г.А., Храмогин М.Н. Сорбция кислорода из остаточных газов при вакуумном СВС с предварительным подогревом титансодержащих порошковых смесей.
Обсуждена проблема окисления титанового порошка в технологических процессах СВ-синтеза карбида титана и композитов на его основе с привлечением литературных данных и анализа простой модели, описывающей фильтрацию газа по открытым порам порошковой прессовки. Показано, что скорость окисления титанового порошка внутри прессовки при нагреве в вакууме лимитируется фильтрацией кислорода с внешней поверхности через открытые поры, а роль кислорода, первоначально находившегося в порах, ничтожно мала. Установлено, что количество кислорода, поглощенного титаном при нагреве в вакууме, обратно пропорционально глубине вакуума.

Хроника

К 100-летию со дня рождения Анатолия Ивановича Беляева (1906- 1967)
Памяти Анатолия Ивановича Орлова (1921–1976)
Геннадию Григорьевичу Минееву – 70 лет

№ 5 (2006)


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)