Рассмотрены  причины возникновения анизотропии свойств в изделиях, изготавливаемых по  технологии селективного лазерного плавления металлических порошковых материалов.  Представлены результаты оценки механических свойств образцов из сплавов основе титана Ti–6Al–4V, ВТ6 и жаропрочного никелевого сплава Inconel 718  в различных направлениях. Исследована микроструктура компактных образцов, полученных селективным лазерным  плавлением.  Приведена зависимость их механических свойств от ориентации заготовок относительно рабочей платформы установки. Анализ микрошлифов из сплава Ti–6Al–4V показал, что у образца  прямоугольной формы направление зеренной структуры соответствует направлению выращивания, тогда как при  изготовлении тонких  элементов сетчатой конструкции за счет  их меньшего сечения протекают иные  тепловые процессы, что сказывается на условиях кристаллизации и формирующейся микроструктуре: в зависимости от угла наклона элемента сетчатой конструкции изменяются направление и форма зерен.

Методом времяразрешающей дифракции (TRXRD) изучено влияние скорости нагрева смеси Mg + 2B на динамику фазообразования при тепловом взрыве в среде гелия. Показано, что фаза MgB₂  появляется без формирования промежуточных соединений. Существенным фактором, влияющим на кинетику  образования MgB₂,  является наличие примесного кислорода. При скорости нагрева шихтовой смеси 150–200 °С/мин оксидная пленка на поверхности частиц магния не успевает сформироваться, в результате чего реакция Mg + 2B = MgB₂  протекает по механизму реакционной диффузии сразу после расплавления  магния. Продукты синтеза состоят преимущественно из MgB₂  и следов MgO на уровне 5 %. Температура теплового взрыва составляет 1100 °С. При скорости нагрева 30–50 °С/мин на поверхности магния вырастает сравнительно толстая оксидная пленка, которая тормозит растекание расплава и сдвигает на 8–9  с начало реакции образования MgB₂. Продукты синтеза содержат MgB₂  и до 15 % MgO. Температура теплового взрыва в этом случае составляет 1020 °С.

Проведены исследования синтеза оксинитрида алюминия (γ-AlON) в условиях СВС-газостатирования при высоких давлениях (10–100 МПа) газообразного азота, в том числе в режиме так называемых сопряженных реакций горения (химических печей). Показано, что химический и фазовый составы продуктов горения, а так же их структура и морфология частиц порошков зависят от соотношения реагентов в исходной смеси Al–Al₂O₃, а так же от давления азота, температуры горения высокоэкзотермических компонентов химических печей и марки исходных реагентов. Изучена структура частиц порошков γ-AlON и установлена ее связь с условиями проведения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Найдены оптимальные параметры CВC для получения Al₅O₆N (γ-AlON).

Методами рентгеноспектрального микроанализа и растровой электронной микроскопии впервые изучено влияние легирования карбонитрида титана TiC_0,5N_0,5цирконием на механизм и кинетические особенности контактного взаимодействия с расплавом Ni–25%Mo (t = 1450 °C, вакуум  5•10^–2  Па).  Выявлены основные эффекты модифицирующего влияния циркония на  процессы растворения и фазо-, структурообразования, протекающие при  взаимодействии карбонитрида Ti_1–nZr_nC_0,5N_0,5  (n = 0,05  и 0,20) с Ni–Mo-расплавом, и проанализированы факторы, способствующие их проявлению. Установлено, что модифицирующая роль  малых  добавок циркония во многих  отношениях подобна роли  азота. Экспериментально подтверждено практическое отсутствие циркония и азота в составе K-фазы (метастабильного твердого раствора Ti_1–nMo_nC_x, где n≤ 0,65, x = 0,7±0,1). Показано, что богатый цирконием карбонитрид Ti_0,80Zr_0,20CC_0,5N_0,5  не может быть рекомендован в качестве тугоплавкой составляющей кермета из-за ограничений химического характера.

На основе теории акустической кавитации и капиллярных явлений рассматриваются процессы деагломерирования и смачиваемости субмикронных частиц в расплаве металла при  ультразвуковом воздействии.  Получены основные зависимости, связывающие время воздействия с физико-химическими свойствами частиц и расплава, а так же с характеристиками акустического излучения. Проведено сравнение экспериментальных и расчетных значений времени ультразвуковой обработки расплава алюминия, содержащего субмикронные частицы оксида алюминия, и установлено удовлетворительное согласие полученных результатов.

С использованием гравиметрического метода изучено влияние температуры (Т) и продолжительности процесса (τ) на удельное изменение массы (Р) никелевых и кобальтовых образцов при бестоковом диффузионном насыщении их диспрозием в расплавленной эвтектической смеси хлоридов лития и калия с добавлением 5 мас.% хлорида диспрозия. По результатам опытов были  рассчитаны математические зависимости Р(τ) для никелевых образцов в интервале Т = 773÷973 К при τ = 1÷8 ч, для кобальтовых – при Т = 873÷973 К и τ = 1÷7 ч. Их анализ показал, что лимитирующей стадией процесса бестокового переноса диспрозия на Niи Co-образцы является диффузия в твердой фазе.  Состав сплавов-покрытий изучен с использованием рентгенофлуоресцентного спектрометра, рентгеноспектрального микроанализатора и сканирующего микроскопа. Установлено, что в условиях эксперимента формирующееся на поверхности никелевой подложки покрытие состоит из одной структурной зоны, а когда подложкой является кобальт, покрытие имеет две структурные зоны, что согласуется с имеющимися в литературе сведениями о сплавообразовании аналогичных биметаллических систем.

Методом газопламенного напыления гибкого шнура  получены образцы покрытий на основе Al₂O₃–TiO₂. Исследовано влияние параметров процесса и состава напыляемого материала на структуру, состав и механические свойства покрытий. Показано, что увеличение дистанции напыления и скорости подачи напыляемого материала приводит к снижению их плотности. Повышение концентрации легкоплавкого компонента TiO₂ обуславливает уменьшение пористости покрытий, а на их твердость заметного влияния не оказывает. Сформированные с минимальной пористостью (П ~ 3,2  %) пламенные покрытия  Al₂O₃–TiO₂  при  измерительном царапании характеризуются когезионным характером разрушения и отсутствием вскрытия подложки при нагрузке на индентор до 90 Н. Коэффициент трения исследуемых покрытий после 2800 об. контртела (44 м пути трения) меняется от 0,2 до 0,78. Это связано с накоплением в материале  покрытия усталостных трещин и его последующим когезионным разрушением через образование крупных фрагментов, играющих роль  абразива.

Рассмотрено влияние термодиффузионного меднения хромоникелевой нержавеющей стали на структуру и прочностные свойства ее паяного соединения с медью. Особенности технологии позволяют получить функциональное покрытие с развитым  микрорельефом, повышенная шероховатость которого за счет  капиллярного эффекта способствует увеличению параметра растекания припоя по контактным поверхностям соединяемой пары. Все это способствует формированию в спае практически бездефектной структуры припоя с минимальным по площади непропаем в центре, что дает возможность получить более высокие показатели прочности и сопротивления отрыву по сравнению с аналогичными характеристиками паяных  образцов в комбинации медь–медь.

Выходные данные издания:

Актуальные проблемы технологии производства современных керамических материалов: Сборник трудов научного семинара  / Акад. инж. наук им. А. М. Прохорова.  СПб. отд-ние, ООО «Вириал». – СПб.: Изд-во Политехн.  ун-та, 2015. – 244 с.

 

ISBN 978-5-7422-4972-6