Разработаны и исследованы новые экономно легированные литые композиционные материалы (ЛКМ) с улучшенными специальными свойствами и сравнительно низкой стоимостью за счет применения техногенных промышленных отходов. Доказано, что вид используемой шихты (отходы или первичные медные сплавы) не является решающим фактором при формировании структуры и свойств композита. Повышенная прочность, термомеханические и триботехнические характеристики трибодеталей из ЛКМ обеспечивают в экстремальных условиях эксплуатации увеличение ресурса работы в 2 - 5 раз.

Рассмотрены технологические схемы и оборудование для производства металлической дроби. Даны рекомендации и освещена эффективность производства и применения дроби для дробелитно-дробеструйной очистки поверхности отливок и проката, суспензионной разливки, получения износостойких композиционных материалов, применения в качестве присадочного материала при автоматической сварке под флюсом.

Отмечены достижения в теории и практике гранульных технологий и материалов, сформулированы актуальные направления их дальнейшего развития. В качестве важнейшей научной и практической задачи определено создание композитов с уникальным комплексом свойств, а также эффективных технологий получения высококачественной продукции с использованием гранул.

Показаны преимущества применения новых антифрикционных композиционных материалов, которые зарекомендовали себя на производстве как новый эффективный и технологичный антифрикционный материал, позволяющий получать высокий реальный технико-экономический эффект за счет многократного увеличения ресурса работы высоконагруженных узлов трения. Отмечено, что организация производства изделий из этих композитов может быть осуществлена с минимальными капитальными вложениями при использовании существующего термического и литейного оборудования.

На основе термодинамического анализа взаимодействия активного флюса гидрофторида аммония с армирующими гранулами показана возможность химического восстановления поверхностных окислов в процессе твердожидкофазного компактирования макрогетерогенных литых композиционных материалов (ЛКМ). Определены температуры начала реакций восстановления. Установлено, что углерод способствует интенсификации этих реакций. Глубокая очистка поверхности армирующих гранул улучшает смачивание и адгезионное сцепление фаз в ЛКМ.

Приведены результаты исследований и промышленного применения износостойких литых композиционных материалов (ЛКМ) системы медь - сталь во Вьетнаме. Показано, что ресурс работы подшипников скольжения из ЛКМ в 3 - 5 раз выше, чем из традиционных трибоматериалов износостойких бронз и чугунов. На базе опытного производства Института RITM (г. Ханой) организовано производство подшипников скольжения и других трибодеталей из ЛКМ.

Приведены результаты опытно-промышленных испытаний антифрикционного композиционного материала на ОАО "Енакиевский металлургический завод" и предприятиях Вьетнама. Производственный опыт показал, что применение разработанного антифрикционного литого композиционного материала дает значительный технико-экономический эффект.

Досліджено інтенсивність і характер зношення литих композиційних матеріалів (сталеві гранули у матриці мідних сплавів) у литому та термообробленому станах у разі абразивного впливу дискретних абразивів різної твердості та сухого тертя за умов варіювання швидкості ковзання та навантаження.

Рассмотрены физико-химические процессы межфазного взаимодействия в гетерофазной системе жидкий металл - твердые экзогенные частицы при литье двухфазных металлических расплавов и консолидации композиционных материалов с использованием методов твердо-жидкого совмещения. Показано, что процессы взаимодействия фаз при суспензионном и композиционном литье в зависимости от химического состава, температурно-временных и других факторов определяют качество готовых изделий. Полученные результаты использованы для оптимизации литых композиционных материалов системы медный сплав - стальные гранулы, которые находят широкое применение в промышленности как антифрикционный материал для высоконагруженных узлов трения.

С использованием математического моделирования и натурных экспериментов изучены теплофизические и кинетические особенности формирования гетерофазной структуры макрогетерогенного литого композиционного материала (ЛКМ) системы медный сплав - стальные гранулы в условиях твердожидкого совмещения компонентов. Определены рациональные варианты и температурно-временные режимы технологии получения качественных заготовок ЛКМ с матрицами из различных медных сплавов и меди. Результаты исследований использованы при отработке промышленной технологии.

Изучено влияние технологических параметров (плотности эндогенных армирующих частиц, скорости вращения центробежной формы и других) на формирование композиционной заготовки с гетерофазной структурой. Результаты математического и физического моделирования сопоставлены с структурообразованием центробежнолитых заготовок из алюминиевого сплава, армированных элементами бронзовой стружки и частицами каменного литья.

Определены физико-механические и трибологические свойства биметалла сталь - литой композиционный материал в сравнении с аналогом сталь - бронза. Подтверждена его эффективность как подшипникового материала, в том числе при производственной эксплуатации.

С помощью метода дифференциально-сканирующей калориметрии изучено влияние легирования на температуру начала интенсивного карбидообразования в системе сплав на основе алюминия - дисперсные частицы графита. Показано, что для промышленных силуминов эта температура выше, чем у чистого алюминия.

Індекс рубрикатора НБУВ: К233.108 + К391.91

Рубрики:

Вплив легувальних елементів і домішок на структуру і властивості алюмінію та його сплавів

Виробництво композитних металокерамічних матеріалів і виробів

Шифр НБУВ: Ж14585 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Применение продуктов рециклинга отходов промышленных производств при получении композиционных материалов является важнейшим резервом для рационального использования минеральных ресурсов. Установлено, что триботехнические алюминиевые сплавы, армированные металлическими и неметаллическими отходами, могут заменить в узлах трения серийные сплавы на основе меди и существенно удешевить изготовление триботехнических изделий.

Представлены технология производства и результаты исследования нового литого алюмоматричного антифрикционного композиционного материала, армированного стальными гранулами, а также результаты математического моделирования формирования отливок, технологические режимы литья и анализ микроструктуры. Трибоиспытания подтверждают перспективность нового материала.

Установлено, что при обработке сплава алюминия, легированного марганцем и титаном, постоянным магнитным полем в периоды заливки, охлаждения и затвердевания, содержание марганца и титана увеличилось в alpha-твердом растворе алюминия, а во включениях интерметаллидов снизилось, но при этом их микротвердость возросла. Размеры интерметаллидов сократились до 9 раз за счет их разрушения и растворения. Эффекты перераспределения компонентов между фазами и модифицирование включений могут быть связаны с магнитогидродинамическими течениями, возникающими при кристаллизации интерметаллидов в расплаве вследствие взаимодействия магнитного поля и термотока. Повышение микротвердости включений предположительно обусловлено уменьшением несовершенств их строения, что отображалось формой и характером окрашивания при травлении.

Усовершенствована технология получения нанопорошков оксидов и карбидов переходных и тугоплавких металлов (молибден, цирконий, вольфрам) с помощью электроискрового метода, разработаны оптимальные технологические режимы их получения. Разработана технология формирования нано-микрогранул и нанесения нанодисперсных порошков непосредственно на порошок алюминиевого матричного сплава с применением термомеханического метода. Разработан метод пропитки нано-микрогранул расплавами на основе алюминия, который позволяет получать КМ с наноразмерными упрочнителями в количестве от 0,5 до 3 % мас. Получены нанокомпозиты на основе литейных алюминиевых сплавов с повышенными триботехническими характеристиками.

Рассмотрены некоторые литейные технологии получения композитов на основе алюминиевых сплавов. Установлено, что применение металлических и неметаллических отходов в качестве армирующих элементов позволяет повысить износостойкость базового антифрикционного алюминиевого сплава Ак12М2МгН и срок службы деталей без существенного повышения стоимости материала.

Изучена возможность использования вторичных алюминиевых и медных материалов для рециклинга и получения функциональных композиционных материалов. Проведён анализ образцов композитов методом дифференциальной сканирующей калориметрии, установлены закономерности перераспределения химических элементов между компонентами композиционного материала и влияние на твёрдость силуминовой матрицы.