Открытый доступ
Только для подписчиков
СВС-компактирование керметов на основе TiC с использованием механически активированных смесей
https://doi.org/10.17073/1997-308X-2021-4-12-19
Аннотация
Настоящая работа относится к области получения металлокерамических композиционных материалов методом СВС-компактирования. Изучено влияние механической активации (МА) металлических компонентов, содержащихся в реакционных смесях на основе системы Ti + C + Cr + Ni, при обработке размольными телами в шаровой мельнице на структуру и свойства получаемых композитов. Были использованы два способа МА металлических порошков Ti, Cr и Ni. В первом случае порошки Сr и Ni активировали размольными телами отдельно от остальных компонентов реакционных смесей, а затем смешивали с порошками титана и сажи. Показано, что предварительная МА инертных компонентов снижает температуру и скорость горения, приводя к росту среднего размера карбидных зерен. Второй способ МА заключался в совместной обработке в шаровой мельнице порошковых смесей Ti + Cr, Ti + Ni и Ti + Cr + Ni, которые затем смешивали с сажей. В этом случае обеспечивалась механическая активация частиц титана при минимальном воздействии размольных тел на порошки Сr и Ni. Это обуславливало увеличение скорости и температуры горения, уменьшение среднего размера карбидных зерен и повышение однородности структуры композитов. Предложен механизм взаимодействия реагентов (Ti + C) с участием активированных частиц Сr и Ni в зонах горения и структурообразования, согласно которому МА инертных компонентов приводит к их непосредственному участию в реакционном взаимодействии титана с углеродом, что определяет снижение скорости и температуры горения и влияет на дисперсность и однородность структуры компактных композитов. Полученные результаты были использованы для повышения однородности и измельчения структуры композита СТИМ-3Б (синтетического твердого инструментального материала марки 3Б).
Об авторах
Ю. В. Богатов
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)
Россия
Россия
канд. техн. наук, ст. науч. сотр. лаборатории энергетического стимулирования физико-химических процессов
142432, Московская обл., Ногинский р-н, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8
В. А. Щербаков
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (ИСМАН)
Россия
Россия
докт. физ.-мат. наук, зав. лабораторией энергетического стимулирования физико-химических процессов
142432, Московская обл., Ногинский р-н, г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8
Список литературы
1. Merzhanov A.G., Borovinskaya I.P. Historical retrospective of SHS: An autoreview. Int. J. SHS. 2008. Vol. 17. P. 242—265.
2. Питюлин А.Н. Силовое компактирование в СВСпроцессах. В кн.: Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: теория и практика. Черноголовка: Территория, 2001. С. 333—353.
3. Федотов А.Ф. Закономерности уплотнения и формообразования при CВC-прессовании с сыпучей оболочкой. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2008. No. 1. С. 16—23.
4. Левашов Е.А., Рогачев А.С., Курбаткина В.В., Максимов Ю.М., Юхвид В.И. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза: Учеб. пос. М.: МИСиС, 2011. С. 218—308.
5. Zhang W.N., Wang H.Y., Wang P.J., Zhang J., He L., Jiang Q.C. Effect of Cr content on the SHS reaction of Cr— Ti—C system. J. Alloys Compd. 2008. Vol. 465. No. 1—2. P. 127—131. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.10.092.
6. Xinghong Zhang, Xiaodong He, Jiecai Han, Wei Qu, Kvanin V.L. Combustion synthesis and densification of largescale TiC—xNi cermets. Mater. Lett. 2002. Vol. 56. No. 3. P. 183—187.
7. Xing-Hong Zhang, Jie-Cai Han, Xiao-Dong He, Kvanin V.L. Combustion synthesis and thermal stress analysis of TiC—Ni functionally graded materials. J. Mater. Synth. Process. 2000. Vol. 8. No. 1. P. 29—34.
8. Болдырев В.В. Фундаментальные основы механической активации, механосинтеза и механохимических технологий. Под ред. Е.Г. Аввакумова. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2009. Вып. 19. С. 10—28.
9. Левашов Е.А., Курбаткина В.В., Колесниченко К.В. Закономерности влияния предварительного механического активирования на реакционную способность СВС-смесей на основе титана. Известия вузов. Цветная металлургия. 2000. No. 6. С. 61—67.
10. Korchagin M.A., Grigorieva T.F., Barinova A.P., Lyakhov N.Z. The effect of mechanical treatment on the rate and limits of combustion in SHS processes. Int. J. SHS. 2000. Vol. 9. No. 3. P. 307—320.
11. Maglia F., Anselmi-Tamburini U., Deida C., Delogu F., Cocco G., Munir Z.F. Role mechanical activation in SHS synthesis of TiC. J. Mater. Sci. 2004. Vol. 39. P. 5227— 5230.
12. Кочетов Н.А., Рогачев А.С., Погожев Ю.С. Влияние способа механического активирования реакционной смеси на скорость распространения волны СВС-реакций и микроструктуру твердого композита TiC—Ni. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2009. No. 3. С. 31—35.
13. Khachatur V. Manukyan, Ya-Cheng Lin, Sergei Rouvimov, Paul J. McGinn, Alexander S. Mukasyan. Microstructure-reactivity relationship of Ti + C reactive nanomaterials. J. Appl. Phys. 2013. Vol. 113. Art. 024302. https://doi.org/10.1063/1.4773475.
14. Alam M.S., Shafirovich E. Mechanically activated combustion synthesis of molybdenum silicides and borosilicides for ultrahigh-temperature structural applications. Proc. Combust. Inst. 2015. Vol. 35. P. 2275—2281. http://dx.doi.org/10.1016/j.proci.2014.05.019.
15. Bogatov Yu.V., Shcherbakov V.A. Forced SHS compaction of Ti—B blends: Influence of mixing conditions and sam-ple mass. Int. J. SHS. 2020. Vol. 29. No. 2. P. 100—103. DOI: 10.3103/S106138622002003X.
16. Bogatov Yu.V., Shcherbakov V.A. TiC—20%Cr(Ni) composites by forced SHS compaction: Influence of mechanical activation mode. Int. J. SHS. 2021. Vol. 30. No. 1. P. 58—59. DOI: 10.3103/S1061386221010039.
17. Богатов Ю.В., Баринов В.Ю., Щербаков В.А. Влияние морфологии порошков титана на параметры СВС и структуру компактного диборида титана. Перспект. материалы. 2020. No. 3. С. 50—60. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-3-50-60.
18. Дымченко Н.П., Шишлянникова Л.M., Ярославцева H.H. Применение ЭВМ при расчете тонкой кристаллической структуры поликристаллов методом вторых и четвертых моментов. В сб.: Аппаратура и методы рентгеновского анализа. Л.: Машиностроение: Ленингр. отд-ние, 1974. Вып. 15. С. 37—45.
19. Чернявский К.С. Стереология в металловедении. М.: Металлургия, 1977.
20. Шкиро В.М., Боровинская И.П. Капиллярное растекание жидкого металла при горении смесей титана с углеродом. Физика горения и взрыва. 1976. Т. 12. No. 6. С. 945—949.
21. Рогачев А.С., Мержанов А.Г. К теории эстафетного механизма распространения волны горения в гетерогенных средах. Докл. РАН. 1999. Т. 365. No. 6. С. 788—791.
22. Сеплярский Б.С., Вадченко С.Г. Роль конвективного теплопереноса в процессах «безгазового» горения (на примере горения системы Ti + C). Докл. РАН. 2004. Т. 398. No. 1. С. 72—76.
23. Rogachev A.S., Mukasyan A.S. Combustion for material synthesis. CRC Press, 2012.
Рецензия
Для цитирования:
Богатов Ю.В., Щербаков В.А. СВС-компактирование керметов на основе TiC с использованием механически активированных смесей. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2021;(4):12-19. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2021-4-12-19
For citation:
Bogatov Yu.V., Shcherbakov V.A. SHS compaction of TiC cermets using mechanically activated mixtures. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings. 2021;(4):12-19. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2021-4-12-19
Просмотров: 275
Послать статью по эл. почте 