Порошковая металлургия

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.

.

.

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.

.

.

.

Практикум включает четыре лабораторные работы, посвященные технологиям получения порошковых материалов: управлению формой и размером исходных порошков, оценке гранулометрического состава, а также исследованию свойств спеченных порошковых заготовок. Рассмотрены стандартные методы исследования и типовое оборудование.

.

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

.

.

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

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

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.

Приведены теоретические сведения о процессах плазменного получения покрытий, описание вакуумного и плазменного оборудования, применяемого для получения наноструктурированных покрытий, отечественного и зарубежного производства, технологические характеристики оборудования.

Изложены основные вопросы, связанные с производством порошковых материалов и изделий. Рассмотрены методы получения и свойства металлических порошков, процессы формирования и спекания заготовок, основные области применения и свойства порошковых изделий.

.

.

.

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.

Рассмотрены основные способы получения металлических порошков, а также процессы, способы и оборудование для смешивания, формования и спекания порошков.

Изложены основы технологии изготовления ракетно-прямоточных двигателей на твердом топливе (РПДТ). Приведена классификация характеристик режимов работы отдельных агрегатов и РПДТ в целом, а также действующих на них силовых и тепловых нагрузок, обусловливающих выбор функциональных конструкционных материалов. Представлены данные о физико-механических и теплофизических свойствах металлических и композиционных конструкционных материалов, используемых при изготовлении элементов конструкции РПДТ. Рассмотрены основные технологические процессы и операции формообразования деталей, в том числе инновационные, и показаны примеры внедрения в конструирование и технологию изготовления РПДТ систем автоматизированного проектирования. В учебном пособии использованы материалы научно-исследовательских работ, выполняемых в МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАИ, ИПХФ РАН, а также данные зарубежных научных периодических изданий.

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.

.

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.

Рассмотрены основы получения порошковых материалов и способы их переработки, вопросы технологического горения, импульсных воздействий на материал и изделия энергией взрыва. Предложены методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Технология материалов и покрытий».

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

Синтезированы и исследованы магнитные наночастицы Fe3O4 на водной основе, стабилизированные олеиновой кислотой и маннитолом. Наночастицы получали покапельным введением водного раствора солей железа(II) и (III) в водный раствор аммиака. В качестве источников ионов железа были взяты двойные соли железа: железоаммонийные квасцы и соль Мора

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.

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 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.

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.

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

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.

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.