Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Технічні науки / Порошкова металургія та композиційні матеріали


Сироватка Вячеслав Леонідович. Розробка захисних детонаційних покриттів з механічно легованих порошків на основі Ti-Al. : Дис... канд. наук: 05.16.06 - 2005.



Анотація до роботи:

Сироватка В. Л. Розробка захисних детонаційних покриттів з механічно легованих порошків на основі Ti-Al. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю

05.16.06. – Порошкова металургія та композиційні матеріали. – Інститут матеріалознавства

ім. І. М. Францевича НАН України, Київ, 2004.

Досліджено кінетику структуро- і фазоутворення порошкових сплавів Ti-Al та Ti-Al-Sc у процесі механохімічного синтезу з елементарних порошків. Встановлено, що при цьому формуються мікророзмірні композиційні рентгеноаморфні частинки з субмікро- і наноструктурними складовими.

Дослідженo фазоутворення детонаційних покриттів напилених з порошків Ti-50Al. Для порівняння порошки сплаву були одержані різними методами: дробленням злитку і механічним сплавленням елементарних порошків Ti і Al. Застосування активованих механічним сплавленням поліфазних композитних порошків робить процес фазоутворення напилених з них газотермічних покриттів більш універсальним і керованим, завдяки активнішому реагуванню матеріалу з газовим середовищем. Показано, що з механічно сплавленого порошку Ti-50Al за допомогою детонаційно-газового методу напилення можно консолідувати керамічне покриття на основі хімічного з’єднання Al2TiO5 при окислювальній дії робочого газового середовища на напилюваний порошок і покриття на основі алюмінідів титану з включеннями TiN при азотуючій дії робочого газового середовища на напилюваний порошок. При використанні мікроструктурного порошку – TiAl (отриманий литтям) його фазовий склад успадковується покриттям.

Виконані порівняльні дослідження роботи в парах тертя розроблених покриттів ( на основі – TiAl, на основі алюмінідів титану з дисперсними включеннями TiN, на основі тіаліту), а також сплавів на основі кобальту, нікелю і титану. Встановлено, що тіалітні покриття є кращими для роботи в умовах сухого тертя в парі з нержавіючою сталлю 12Х18Н10Т (мінімальний коефіцієнт тертя і мінімальне зношення контактуючих поверхонь). Встановлено, що ефективна робота у вибраному діапазоні швидкостей ковзання випробуваних матеріалів в парах тертя з полімером забезпечує за рахунок його перенесення на контактуючу поверхню і утворення між поверхнями тертя тонкої плівки, що виконує функції твердого мастила. Встановлено, що стабільну роботу з мінімальним зносом в парах тертя з поліетиленом марки Chirulen, який широко використовується в медицині, забезпечують покриття на основі – TiAl і Al2TiO5, а також на основі алюмінідів титану з дисперсними включеннями TiN.

При консолідуванні механічно сплавлених порошків гарячим ізостатичним пресуванням реалізується структурна спадковість, і матеріали мають високу мікроміцність порівняно з аналогічними литими сплавами. Це саме властиве наноструктурним матеріалам. Водночас з високою мікроміцністю отримані матеріали характеризуються підвищеною роботою пластичної деформації при кімнатній температурі. Мікролегування порошкових сплавів скандієм комплексно позитивно діє на міцності характеристики гарячепресованих матеріалів завдяки формуванню дисперсно-зміцненої мікроструктури з рафінованими нанорозмірними зернами.

1. Механічним сплавленням синтезовані композиційні рентгеноаморфні порошкові сплави Ti-Al і Ti-Al-Sc, які складаються з мікророзмірних частинок і мають субмікро- і нанорозмірні структурні складові. В процесі механічного сплавлення формуються розупорядковані структури і утворюються метастабільні фази ( тверді розчини, інтерметаліди, оксиди ).

2. Вперше встановлено зв’язок між характеристиками вихідного порошку Ti-50Al і властивостями покриттів, напилених детонаційно-газовим методом напилення. Показано, що за рахунок використання порошків Ti-50Al з різним генезисом і направленою дією на них різних газових середовищ при напилені, можна ефективно керувати процесом фазо - і структуроутворення покриттів. При окислювальній дії в процесі напилення робочого газового середовища на механічно сплавлений порошок можна сформувати керамічне покриття на основі тіаліту; при азотуючий може бути сформовано композиційне покриття на основі алюмініда титану з включеннями TiN. При використанні литого мікророзмірного порошку – TiAl його фазовий склад спадковується покриттям. Використання наноструктурних активованих механічним сплавленням поліфазних порошкоподібних матеріалів дозволяє більш ефективно впливати на структуру в процесі напилення і робить технологію напилення більш унікальною і керуючою, завдяки більш активному реагуванню частинок матеріалу з газовим середовищем при загальній тенденції к релаксації надлишкової вільної енергії дисперсної системи.

3. Встановлено, що тіалітне покриття є жаростійким на повітрі до температури 700 0С.

4. Вперше в процесі дослідження встановлено, що сформовані з наноструктурних порошків Ti-Al детонаційним напиленням тіалітні покриття можуть бути використані в якості зносостійких поверхневих шарів для деталей в парах тертя.

5. Встановлено, що ефективна робота покриття в парах тертя з полімером забезпечується за рахунок його переносу на контактуючу поверхню і утворення між поверхнями тонкої плівки, яка виконує функцію мастила. Встановлено, що стабільну роботу в парах тертя з поліетиленом забезпечують покриття на основі гама алюмініда титану, на основі тіаліту, а також на основі алюмінідів титану з дисперсними включеннями нітрида титану.

6. Гаряче ізостатичне пресування дозволяє реалізувати ефект структурної спадковості в матеріалах. Мікролегування порошкового сплаву Ti-Al скандієм забезпечує найкраще поєднання пластичності і міцності характеристик гарячепресованих матеріалів завдяки утворенню при високих температурах і навантаженнях рафінованої мікроструктури з нанорозмірними зернами.

7. Випробування керамічних детонаційних покриттів на основі тіаліту (Al2TiO5) на

АТ “ПІВДЕНМАШ” показали, що розроблені покриття по ряду експлуатаційних характеристик перевищують серійні. На науково-виробничому обєднанні ,,Інмед” покриття були нанесені на протези тазобедрених суглобів. Випробування засвідчили, що керамічне детонаційне покриття на основі тіаліту може бути використане в медицині в якості замінників сплавів на основі Со та Ni.

Список опублікованих праць за темою дисертації.

  1. Оликер В.Е., Кресанов В.С., Сироватка В.Л., Гридасова Т.Я., Тимофеева И.И., Быков А.И. Механохимический синтез, структура и свойства сплавов на основе системы Ti – Al // Порошковая металлургия . – 2003. – №1/2. – С. 43-56.

Особистий внесок дисертанта в дану роботу – отримання порошків Ti-Al, Ti-Al-Sc механохімічним синтезом, дослідження структури та влативостей матеріалів, отриманих гарячим ізостатичним пресуванням.

  1. Сироватка В.Л., Олікер В.Ю., Гридасова Т.Я., Шведова Л.К. Вплив відпалу на структуру і властивості порошкових сплавів на основі Ti – Al // ,, Наукові вісті НТУУ”. – 2003. – №4. – С.92 – 96.

Особистий внесок дисертанта в дану роботу – досліджено структуру та властивості

відпалених матеріалів, отриманих гарячим ізостатичним пресуванням з механічно

синтезованих порошків.

  1. Оликер В.Е., Сироватка В.Л., Гридасова Т.Я. Разработка порошков для напыления жаростойких покрытий на основе алюминидов титана // Вестник восточно-украинского университета им. В.Даля. – 2003. – №10(68).– С. 109-114.

Особистий внесок дисертанта в дану роботу – досліджено вплив технологічних

параметрів на структуру та властивості матеріалів.

  1. Сироватка В.Л., Оликер В.Е., Гридасова Т.Я. Получение порошков алюминидов титана механическим легированием // Вестник НТУУ ,,КПИ”. Машиностроение. –2004.-№ 44.-

С.180-182.

Особистий внесок дисертанта в дану роботу – отримання та дослідження кінетики структуро- та фазоутворення порошкових сплавів на основі алюмінідів титана в процесі механохімічного синтезу з елементарних порошків.

5. Oliker V.E. , Sirovatka V.L. Structure and properties of hot-pressing materials from

mechaniсal synthesed powder of titanium aluminides // Second International Conference

,, Materials and coatings for extreme performances: investigation, application, ecologically safe

technologies for their production and utilization” ( 16-20 September 2002 – Katsiveli-town,

Crimea, Ukraine). – P.357.

6. Сироватка В.Л., Оликер В.Е. Механохимический синтез жаропрочных сплавов на основе

Ti-Al // Международная конференция ,, Новейшие технологии в порошковой металлургии

и керамике.” ( Киев, 8-12 сентября 2003).- С.301.

7. Оликер В.Е., Сироватка В.Л., Гречишкин Е.Ф., Тимофеева И.И., Гридасова Т.Я. Износо-

и жаростойкие детонационные покрытия на основе алюминидов титана и тиалита //

Третья международная конференция ,, Материалы и покрытия в экстремальных

условиях: исследование, применение, экологически чистые технологии производства и

утилизации изделий (13-17 сентября 2004г. Кацивели - Понизовка, Крым, Украина) – с.323.