Порошковая металлургия

.

.

Рассматриваются вопросы улучшения структуры и механических свойств материалов, подвергнутых высокоэнергетическому воздействию, с обеспечением расплавления их локальных объемов. Большое внимание уделено проблеме конструктивной прочности сварных швов и наплавки покрытий из порошковых материалов.

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.

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.

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.

Свойства полимерных композиционных материалов (ПКМ) определяются не только составом компаундов, но и технологическими условиями формирования внутренней структуры материалов. Способ центробежного формирования позволяет получать антифрикционные материалы с положительным градиентом механических свойств, обеспечивающим долговечность деталей узлов трения машин

На базе алгоритмов непрерывного вейвлет-преобразования (НВП) интегрального распределения освещенности в теневом изображении предложена методика диагностики состояния системы технического зрения. Анализ коэффициентов НВП позволяет определить контраст изображения и расфокусировку оптической системы.

.

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.

Рассмотрено устройство для помола ферромагнитных порошков, режимы его работы и результаты экспериментальных исследований, произведенных с порошком SmCo5

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.

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.

Предложены основная концепция и технологический регламент прессования структурно-неоднородных плотноупакованных механических смесей из увлажненного металлического порошка при внешнем температурном воздействии

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

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.

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

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.

В книге с единых позиций механики сплошных сред, термодинамики и физической кинетики рассмотрены механические процессы в твёрдых, жидких и порошковых системах. Особый упор сделан на вопросы кинетики спекания и припекания порошковых слоёв в связи с существующими технологиями нанесения на детали машин защитных покрытий. Показана роль и взаимодействие активирующих спекание факторов.

Проведено теоретическое исследование различных алгоритмов вейвлет-преобразования распределения освещенности в теневом изображении для измерительной системы технического зрения, построенных на базе компьютерных технологий при различном профиле распределения освещенности в теневом изображении. Рассмотрены алгоритмы непрерывного вейвлет-преобразования (НВП) для различных типов вейвлетов. Показана возможность повышения точности измерения линейных размеров для сильно размытых границ изображений

Представлен анализ известных и новых конструкций пресс-форм, разработанных в ЮУрГУ и предназначенных для прессования порошков в основном тугоплавких металлов и порошковых композиций на основе углерода и керамики

The guide consists of six parts and contains a brief overview of historical aspects of sintering, powder fabrication and characterization methods, powder shaping and compaction processes, and the basics of solid state and liquid phase sintering. The guide also contains a description of advanced sintering methods and sintering processes found in additive manufacturing. Classical and novel materials obtainable by sintering are described. Current trends in the development of sintering science are discussed. Each part of the guide is followed by control questions. Problems with solutions are offered to help the student solve problems encountered in real research and industrial sintering practice. Problems for self-study are also provided, many of which were designed by the author based on her own research experience. Topics for self-study are provided and can be used for students’ presentations at seminars.