Исследование износостойкости слоистых металло-интерметаллидных композитов системы Ti-Fe.

ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1 ОБЗОР НАУЧНОЙ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТОВ 10
1.1 Анализ алюминиевых покрытий 11
1.1.1 Способы алитирования 11
1.1.2 Структура, фазовый состав и свойства сплавов системы железо-алюминий 12
1.1.3 Свойства интерметалидных покрытий системы Al-Fe 16
1.3 Структура переходной зоны биметаллических соединений Fe-Аl, подвергнутых термической обработке 23
1.4 Трансформация структуры поверхностного алюминидного слоя 30
1.5 Влияние химического состава покрытия на структуру и фазовый состав защитных оксидных пленок 33
1.7 Влияние химического состава поверхностного слоя на коррозионные свойства в агрессивных средах 43
1.8 Воздействие ультразвука на кинетику диффузии 49
1.9 Области применения защитных покрытий на основе алюминидов железа 55
1.10 Выводы к первой главе 59
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 60
2.1 Исследуемые материалы 60
2.2 Методика проведения исследования 61
2.2.1 Алитирование погружением в расплав 61
2.2.2 Проведение термической обработки 63
2.2.3 Приготовление шлифов 63
2.2.4 Металлографические исследования 63
2.2.5 Рентгеноструктурный анализ 65
2.2.6 Энергодисперсионный анализ 67
2.3 Выводы к первой главе 67
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА АЛИТИРОВАНИЯ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИИ С РАСПЛАВОМ 69
3.1 Влияние ультразвукового воздействия на процесс алитирования погружением в расплав 70
3.2 Выводы к третьей главе 77
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ: 78
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 79

Весь текст будет доступен после покупки

Возрастающие требования к свойствам конструкционных и функциональных композиционных материалов и покрытий, зачастую не способны реализоваться в существующих традиционных методах и способах их получения. Поэтому актуальным является поиск новых путей формирования их структуры и свойств с применением различных комбинированных методов, основанных на воздействии нескольких источников энергии или совмещении различных способов ее подвода. Всестороннее изучение совместного воздействия нескольких видов высококонцентрированных источников энергии позволит раскрыть фундаментальные механизмы их влияния на характеристики и поведение материалов в экстремальных условиях, таких как высокие давления и температуры, в результате чего создается возможность получения уникальных физических, механических и эксплуатационных свойств, как самих материалов, так и их соединений, которые невозможно достичь внешними источниками энергии иной природы [1.].
По ряду причин, сварка взрывом является одним из эффективных, а в ряде случаев единственно возможным путем создания высококачественных композиционных материалов с различным сочетанием материалов и толщин [2]. Вместе с тем, к негативным явлениям данного способа следует отнести образование в зоне соединения оплавленного металла и других неоднородностей, снижающих прочность и эксплуатационные свойства сваренного композита [3]. Плюс к этому, создание биметаллических и многослойных композитов из металлов с резко отличающимися физико-механическими свойствами имеет ряд сложностей, связанных не только с весьма узким диапазоном свариваемости, но и образованием в зоне соединения значительных термических и остаточных напряжений и ряда интерметаллидных фаз. Многочисленными исследованиями показано, что воздействие на металл (как в жидкой, так и твердой фазах) ультразвуковыми колебаниями приводит к ряду положительных явлений, улучшающих процесс их обработки, в том числе и при взаимодействии с расплавом [4]. Так, внедрение ультразвуковых методов воздействия позволяет интенсифицировать и повысить эффективность протекания различных процессов получения материалов и покрытий, обеспечить рост производительности, улучшить качество получаемой продукции, а изменяя интенсивность и частоту мощных ультразвуковых колебаний, можно целенаправленно воздействовать на структуру и свойства материала [5].

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1 ОБЗОР НАУЧНОЙ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТОВ

1.1 Анализ алюминиевых покрытий
1.1.1 Способы алитирования
Для создания между железом и алюминием и его сплавами металлической связи используются множество методов алитирования, т.е. покрытие железа слоем алюминия [6]. Во время алитирования происходит поверхностное насыщение материала алюминием, что придает ему сопротивление атмосферной коррозии, окалиностойкость и множество других эксплуатационных свойств.[7]
Низкоуглеродистые стали чаще всего подвергают алитированию, среднеуглеродистые стали и чугун подвергаются алитированию реже. Для поднятия жаростойкости подвергают алитированию жаропрочные и окалиностойкие сплавы и стали, в том числе и разные металлы, такие как ниобий, молибден, титан и др. Алитирование получила широкий спектр применения в промышленности.[8]
Алитирования в порошкообразных смесях. Поверхность перед алитированием предстоит отчистить от грязи и окалин, затем изделие нужно упаковать в воздухонепроницаемые барабаны, реторты или цементационные ящики и покрывают алитирующей смесью. Состоит смесь из порошка или пудры алюминия, ферроалюминия и добавок. Для предотвращения спекания в добавки входит молотая глина или окись алюминия, а для защиты алюминия и изделий от окисления в добавки входит хлористый алюминий и хлористый аммоний.
Алитирование проводится при высоких температурах (900-1080°C). Длительность обработки зависит от температуры и состава смеси занимает от 4 до 30 часов, в результате получаем слой от 0,03 до 1,5 мм. Из-за повышенного содержания алюминия (36-65%) слой поверхностного покрытия крайне хрупок, поэтому делается высокотемпературный отжиг 12 (815-1000°C), после отжига толщина слоя увеличивается, а содержание алюминия уменьшается до 20-30% в поверхностном слое.
Подготовленные детали упаковывают в воздухонепроницаемые реторты, барабаны и засыпают алитирующей смесью. Смесь состоит из алюминиевой пудры или порошка и добавок. В состав добавок входят окись алюминия или молотая глина (для предотвращения спекания) и хлористый аммоний или хлористый алюминий (для защиты изделий и алюминия от окисления).
Температура при котором протекает процесс составляет 900-1080 °С, продолжительность процесса, в зависимости от состава смеси и температуры процесса составляет от 4 до 30 ч.
Такой метод алитирования рекомендуется применять для деталей сложной конфигурации, так как алитирование в порошкообразных смесях отличается сложностью и высокой стоимостью.
Алитирования напылением. Расплавленный алюминий или его сплав наносится на заранее очищенную поверхность распылением струей сжатого воздуха давлением 0,2-0,4 МПа с помощью электрических, газовых или высокочастотных металлизаторов. В движении от металлизатора до изделия и во время столкновения с холодной поверхностью частички металла быстро теряют тепло и затвердевают.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Воздействие ультразвука на формирование соединений из металлов в твердой и жидкой фазах: монография / Е.В. Кузьмин, О.В. Слаутин, В.П. Кулевич, А.А. Чудин, А.А. Артемьев, Д.В. Прияткин, И.Н. Захаров, А.А. Седов; ВолгГТУ. - Волгоград, 2021. - 108 с.].
2. Gordopolov Y. A., Dremin A. N., Mikhailov A. N. Theory of waves on the interface of metals welded by explosion //Combustion, Explosion and Shock Waves. – 1978. – Т. 14. – №. 4. – С. 472-480
3. Acarer M., Gulenc B., Findik F. Investigation of explosive welding parameters and their effects on microhardness and shear strength //Materials & design. – 2003. – Т. 24. – №. 8. – С. 659-664
4. Neulybin S.D., Schitsyn Y.D., Belinin D.S., Permyakov G.L. Influence of ultrasound impact in the process of the stacking cycle, on the properties and structure of the surfaced metal from 12cr18ni10ti steel // Int. J. Emerg. Trends. Eng. Res. -2020. -Vol. 8. –N. 7. –P. 3202-3207
5. Zhou H. et al. A comparative study of mechanical and microstructural characteristics of aluminium and titanium undergoing ultrasonic assisted compression testing //Materials Science and Engineering: A. – 2017. – Т. 682. – С. 376-388.
6. Лякишева, Н. П. Диаграммы состояния двойных металлических систем в 3 т. / под ред. Н. П. Лякишева – Москва : Машиностроение, 1996-2000. – 992 с.
7. Бегунов А. И., Кузьмин М. П. Энтальпия и энергия Гиббса интерметаллических химических соединений в техническом алюминии //Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2013. – №. 4 (75).
8. UR Kattner and BP Burton, Al-Fe (Aluminum-Iron), Phase Diagrams of Binary Iron Alloys, H. Okamoto, Ed., ASM International, Materials Park, OH, 1993, p 12-28.
9. ГОСТ 7871-75 Группа В05. Государственный стандарт союза ССР. Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов Технические условия. Разработан и введен Академией наук УССР: Утвержден и введен в постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 11.08.75 N 2110.
10. Рябов, В. Р. Сварка алюминия и его сплавов с другими металлами/ В.Р. Рябов. – Киев: Наукова думка, 1983. – 264 с.
11. Begunov A. I. Thermodynamic stability of intermetallic compounds in technical aluminum / A. I. Begunov, M. P. Kuz’min // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. – 2014. – Том 7. – № 2. С. 132-137.

Весь текст будет доступен после покупки