Порошковая металлургия

Предложена технология получения порошкового железа из отходов переработки руд черных и цветных металлов с использованием новых технологий и современной высокоэффективной аппаратуры. Использование новых технологий и аппаратуры позволит значительно расширить сырьевую базу черных металлов, снизить экологическую нагрузку на окружающую среду. Приведена принципиальная схема устройства нового автоклава (геоавтоклава) и принцип его работы.

Рассмотрены основные методы компактирования и консолидации порошковых наноматериалов для получения из них изделий. В большей части внимание уделено объемным наноструктурным материалам и изготовленным на их основе керамическим изделиям конструкционного и функционального назначения. Подробно изложены метод УЗ-компактирования порошков, коллекторный метод прессования, приведены конструкции коллекторных пресс-форм для производства порошковых изделий различной геометрической формы. Проанализированы характеристики напряженно-деформированного состояния и реологические свойства уплотняемого порошкового материала, определяющие качество изделий.

В статье приводятся данные о продукции и свойствах заготовок из высокодисперсных коксо-пековых композиций, полученных на шнековом прессе. Материал в канале пресса на стадии формования заготовки при давлениях от 10 до 40 МПа подвергают как поэтапно, так и одновременно разнознаковым и разнонаправленным деформациям вытяжки, осадки, сдвига и кручения. При этом суммарная деформация обрабатываемой шихты достигает нескольких сотен процентов, что позволяет обеспечить высокое качество смешения и однородность свойств высокодисперсных коксо-пековых заготовок из высокодисперсных шихт, содержащих не более 24 ÷ 28% пека.

Приведено описание лабораторных работ по теме «Обработка материалов давлением». Рассмотрены технологические процессы получения поковок и заготовок для горячей объёмной штамповки деталей, а также способы изготовления изделий из пластмасс прессованием и методы порошковой металлургии для получения материалов для твёрдых сплавов. Большое внимание уделено изучению технологии холодной листовой штамповки, методам получения объёмных наноматериалов, высокопроизводительным импульсным способам обработки металлов и использованию в обработке сверхвысоких давлений.

В учебно-методическом пособии приводятся методики оценки физико-химических свойств материалов: определение плотности и пористости материалов, изготавливаемых методами порошковой металлургии, измерение удельного электросопротивления материалов, измерение удельной электропроводимости растворов электролитов, исследование скорости электрохимической коррозии, получение гальванических покрытий.

Изложен материал по подготовке и проведению лабораторной работы по теме «Методы получения и свойства порошковых материалов».

В пособии изложены результаты, полученные автором при экспериментальном исследовании влияния технологических процессов порошковой металлургии на структуру, фазовый состав и свойства композиционных материалов на основе карбида титана. Исследования внутризёренной структуры порошков композиционного материала на основе карбида титана показывает, что изменение ширины интерференционных линий может быть контролирующим параметром технологического процесса изготовления.

Исследовались материалы, полученные из композиций Cu-CuO-AI-C с применением реакционного размола и последующего отжига. Показано, что за счет твердофазных взаимодействий, инициированных деформацией при реакционном размоле и термически активируемых при отжиге, возможно получение материалов с размерами зерен матричного металла 150-300 нм с расположенными по границам включениями фазы гамма - AI[2]O[3] размерами 30-60 нм. Такая структура является термически устойчивой и не склонна к рекристаллизации до температуры 860? C.

Получена высокотемпературная матрица для жаростойких поризованных материалов на основе алюмоборфосфатного связующего и порошка алюминия ПОС-15, отличающаяся более регулируемым структурообразованием по сравнению с подобными материалами с использованием алюминиевой пудры ПАП-1. Изучены основные показатели взаимодействия исходных компонентов и физико-химические процессы, протекающие в материале при его твердении и нагревании.

Соответствует содержанию федеральной дисциплины для подготовки магистров по направлению «Металлургия, машиностроение и материалообработка». Содержит сведения для чтения лекций и проведения лабораторных работ по изучению технологий получения ультрамелкозернистых металлических материалов (в том числе наноструктурных), основанных на применении методов пластического деформирования, термической и термомеханической обработки, порошковой металлургии и др., а также на использовании специального оборудования, в том числе для физического моделирования вышеупомянутых технологических процессов.

В книге приведены результаты исследований возможности получения субмикронных и наноструктурированных металлических материалов с использованием жидкофазных технологий, а также с использованием методов термомеханической обработки. Приведены результаты исследований физических свойств некоторых нанопорошковых материалов, особенностей их компактирования и спекания. Рассмотрены проблемы и технологические решения при реализации процесса равноканального углового (РКУ) прессования, условия получения субмелкозернистых и наноструктурных материалов на основе алюминия.

В книге рассмотрены технологические особенности получения нанопорошков с использованием различных нанотехнологий, в частности, газофазный синтез наноразмерных частиц для получения однокомпонентных нанопорошков, легированных металлических нанопорошков, карбидных и оксидных наночастиц, применение метода термического разложения солей для получения нанопорошков на основе дисперсно-упрочненных сплавов Cu-Al2O3 и на основе вольфрама, а также получение наноразмерных порошков путем диспергирования. Рассмотрены проблемы и технологические решения при реализации процесса РКУ-прессования. С использованием методов математического моделирования исследовано влияние основных технологических параметров процесса (геометрии канала и условий контактного трения) на распределение деформаций в заготовке и однородность структуры металла. Рассмотрены технологи­ческие условия получения субмелкозернистых и наноструктурных материалов на основе алюминия.

Сравнительное исследование особенностей фазового состава и структурных свойств оксидных продуктов механохимической и термической обработки гидроксида циркония, модифицированного анионами МоО[4]{2-}.

Разработан метод и контейнер для нанесения порошка из цветных сплавов на поверхности подшипников.

Рассказывается о производстве зубных протезов из металлокерамики.

Рассматриваются особенности спекания ультрадисперсных порошков и их смесей с грубодисперсными порошками. Показана необходимость учета зависимости коэффициента диффузии и температуры плавления от дисперсности нанопорошков для оптимизации технологических процессов порошковой металлургии. Раз- работана методика выбора оптимальной температуры спекания нанопорошков и их смесей с грубодисперсными порошками. Проведены расчеты для спекания грубодисперсного вольфрама с добавлением нанопорошка никеля или вольфрама. Дополнительно проведен расчет спекания нанопорошка вольфрама, железа и смеси ультрадисперсного и грубодисперсного порошков железа. Сопоставление результатов расчетов с литературными данными показало высокую эффективность предложенной авторами методики. The features of the ultrafi ne powders and their mixtures with coarse powders sintering are considered. The necessity of taking into account the diffusion coeffi cient and the melting temperature of the dispersion of nanopowders for powder metallurgy process optimization is shown. The technique of selecting the optimal sintering temperature of nanopowders and their mixtures with coarse powders is developed. The calculations for the coarse tungsten nanopowder with the addition of nickel and tungsten sintering are carried out. Additionally, the sintering of nanopowder tungsten, iron, and mixtures of the coarse and ultrafi ne powders of iron are calculated. A comparison of simulation results with published data showed the high effi ciency of the method proposed by the authors.

Представлены результаты научно-исследовательских работ в области получения, исследования и применения нанодисперсных нитридов и оксидов металлов. Приведены физико-химические и технологические характеристики нанодисперсных нитридов и оксидов, синтезированных в плазме дугового разряда низкого давления. Большое внимание уделено применению нанодисперсных порошков в качестве наполнителей полимерных композиционных материалов, позволяющих разрабатывать нанокомпозиционные полимерные материалы с высокими эксплуатационными характеристиками для перспективных отраслей машиностроения.