Розглянуто процеси швидкісного спікання дисперсних порошків, переважно у твердій фазі, завдяки яким досягнуто високу густину матеріалів та забезпеченоься їх однорідну дрібнозернисту структуру. Еволюцію структури порошкового пористого тіла проаналізовано з позицій статистики випадкового пакування частинок у просторі у разі змінювання середньої відносної густини. Запропоновано новий механізм ротаційного перегруповування, що контролюється дифузією межами зерен і забезпечує (поряд із зближенням частинок) однорідне ущільнення. Розглянуто переваги неізотермічного спікання і технологічні процеси спікання зі швидким нагрівом.

Проаналізовано інтегральне та локальне ущільнення у процесі спікання пористих тіл, розроблено алгоритм розрахунку структурних параметрів спечених матеріалів. Отримано уточнені кількісні оцінки ефективності спікання порошкових матеріалів на різних структурних моделях. Найбільш точна методика базується на розробленій моделі структури порошкових матеріалів у наближенні, за яким поліедри Вороного за умови зниження пористості вважаються незмінними, а об'єм пор зменшується за рахунок уявного збільшення діаметра частинок.

Рассмотрены структура и физико-механические свойства поликристалллических образцов, полученных при высоких давлениях и температурах из алмазных порошков с размером частиц менее 1 мкм. Показано, что введение карбида вольфрама в исходный порошок, а также проведение вакуумной обработки порошков, которая заключалась в десорбции газов с поверхности частиц и герметизации рабочего объема способом пайки, улучшает спекание.

Експериментально встановлено вплив умов проведення безтигельної зонної плавки пористих заготовок на характер розподілу домішок у вихідній заготовці та кристалі, пористість фронту плавлення, стабільність розмірів та форми зони розплаву, структурну та хімічну досконалість кристалів. Показано, що формування пористого фронту плавлення та сегрегація домішок в окремі скупчення в порах і по границях зерен вихідної заготовки відбувається в процесі спікання заготовки у полі температурного градієнта в умовах безперервного нагріву перед зоною розплаву.

Досліджено вплив домішки, що містить вуглець, і попередньої обробки у водні та азоті технічного порошку нітриду алюмінію на хімічний склад, структуру, а також деякі фізико-механічні властивості гарячепресованої кераміки на його основі. Показано, що процес гарячого прeсування протікає, головним чином, у твердій фазі. За цих умов механізм руйнування гарячепресованої кераміки змінюється від інтеркристалітного (у разі використання необробленого порошку AlN) до переважно транскристалітного, зменшується розмір зерна основної фази; зростають теплопровідність і характеристики міцності.

Запропоновано модель прискорення процесів гомогенізації порошкових сумішей. Теоретичні розрахунки доводять, що за умов періодичного або постійного перемішування суміші можна прискорити даний процес у 4 - 5 разів. Це актуально для дослідження сумішей тугоплавких металів, в яких порошки компонентів тривалий час зберігають індивідуальність, а процес повної гомогенізації системи відбувається протягом значного терміну.

Викладено фізико-хімічну сутність процесу вирощування монокристалів тугоплавких матеріалів способом зонної плавки пористих заготовок з рухомим розчинником домішок. На основі експериментальних даних та теоретичних розрахунків показано взаємозв'язок між процесами теплопередачі, капілярного масопереносу розчинника домішок, спікання та перекристалізації, які протікають у вихідній порошковій заготовці перед зоною розплаву та визначають структурну та хімічну досконалість вирощуваних кристалів.

Вивчено процес електророзрядного спікання порошкової сталі Р6М5Ф3. Показано, що швидкість нагріву в цілому визначається теплом, яке виділяється згідно з законом Джоуля - Ленца, а ущільнення можна описати формулами, справедливими для гарячого пресування. Описано новий метод одержання заготовок для інструментів із швидкорізальної сталі, який виключає ряд трудомістких і дорогих технологічних операцій. Даний метод поєднує електророзрядне спікання порошків із наступною гарячою екструзією.

Побудовано математичну модель зворотної перитектичної реакції та порівняно розв'язок рівнянь моделі з експериментальними даними. Модель дозволяє розраховувати параметри процесів спікання порошків швидкорізальних сталей.

Описано процедуру теоретичного побудування граничної поверхні для пористих матеріалів. Процедура вимагає завдання пористості, механізму деформування твердої фази та декогезійних характеристик. Граничну поверхню визначено для пропорціональних шляхів навантаження. Отримані граничні стани інтерпретовано також у вигляді діаграм пластичності. Встановлено задовільну відповідність теоретичних розрахунків експериментальним результатам для матеріалів на основі порошків ряду чорних та кольорових металів.

Досліджено особливості селективного лазерного спікання попередньо ущільнених порошкових шарів. Порівняно зі спіканням вільно насипаних порошків при цьому досягається менша глибина пропікання. Це негативно впливає на продуктивність процесу виготовлення багатошарових виробів. Однак головним недоліком методу є утруднення, що виникають при відокремленні спеченого виробу від неспеченої пресовки, особливо, якщо виріб має складну форму.

Розглянуто структурні зміни, що виникають під час навантаження порошку фулериту за умов вільної осадки за кімнатної температури. Зроблено оцінку модуля зсуву, продемонстровано релаксацію пружних спотворень. Значні залишкові спотворення в пресовці фулериту та зменшення параметра гратки обумовлено залишковими макронапруженнями, які становлять 850 МПа. Диспергування пресування у порошок призводить до повного зняття пружних макронапружень і, отже, до зникнення відповідних деформацій гратки, що свідчить про пружньо-оборотний характер деформації фулериту під тиском.

Описано і реалізовано комп'ютерну модель площинного кліткового автомата. Перевірено можливість застосування площинних автоматів для моделювання процесів, що відбуваються при спіканні порошкових матеріалів. Перевірено відповідність між вихідною та кінцевою густиною матеріалу при спіканні.

Проаналізовано дані про хімічний склад, фізичні, механічні та експлуатаційні властивості конструкційних, інструментальних, електротехнічних, магнітних матеріалів, синтезованих методом гарячої штамповки. Ряд матеріалів використано для виготовлення виробів, які застосовуються в ракетній техніці, станкобудуванні, сільгоспмашинобудуванні, приладобудуванні, на залізничному транспорті. Описано технологічні процеси синтезу матеріалів та виготовлення виробів із зазначенням оптимальних параметрів технологічних операцій. Наведено наукові організації та промислові підприємства України, які спеціалізуються в області гарячої штамповки порошкових матеріалів.

Розглянуто основні теплофізичні та реологічні процеси, що супроводжують селективне лазерне спікання. Запропоновано математичну модель лазерного спікання. Обговорено результати комп'ютерних експериментів на прикладі багатошарової композиції, що складається з нітриду, дибориду та карбіду титану, молібдену, нікелю, сталі. Визначено закономірності зміни густини композиції в залежності від режимів нагрівання та вихідної пористості.

Електророзрядне спікання металевих порошків і порошкових композицій характеризується аномально високою швидкістю процесів ущільнення, сплаво- та фазоутворення. Накладання низькочастотних імпульсів тиску на порошки та порошкові суміші під час заключної стадії електророзрядного спікання спричинює ще більшу інтенсифікацію ущільнення та сплавоутворення.

Описано конструкцію та енергетичні параметри енергетичної установки для електроімпульсного спікання порошку під тиском. Наведено властивості матеріалу, одержаного електроімпульсним спіканням порошку "Нібон-20".

Предложена физико-химическая модель процесса очистки от примесей и выращивания монокристаллов способом бестигельной зонной плавки (БЗП) из порошковых пористых заготовок с движущимся растворителем примесей, которая включает описание процессов теплопередачи вдоль цилиндрического стержня с изменяющимся поперечным сечением и плотностью, пропитки расплавом растворителя примесей, перекристаллизации и спекания пористого каркаса из частиц порошка перед фронтом плавления исходной заготовки. Взаимосогласованное протекание процессов позволяет одновременно осуществить первичную очистку частиц порошка от примесей и уплотнение заготовки до беспористого состояния. Показано, что применение порошковых заготовок дает возможность за один проход зоны расплава проводить двукратную перекристаллизацию исходного материала.

Серед особливостей формування пористої структури біпористих матеріалів виявлено значні зміни розмірів пор без адекватних об'ємних змін матеріалу в цілому, що залежить від анізотропії пор. Також показано, що у разі спікання біпористих матеріалів проявляється вплив усадки в системі мікропор на формування пористої структури в системі макропор. Цим біпористі матеріали суттєво відрізняються від монопористих.

Індекс рубрикатора НБУВ: К390.45 + Л428.85

Рубрики:

Гаряче пресування. Спікання металевих порошків і металокерамічних сумішей

Кермети

Шифр НБУВ: Ж28502 Пошук видання у каталогах НБУВ