Процессы получения и свойства порошков

Касимцев А.В., Жигунов В.В.
Фазовые и структурные превращения при получении порошков интерметаллидов
Изучены механизм и кинетика процессов образования порошков интерметаллидов при нагреве смесей оксидов, металлов и гидрида кальция в интервале t = 900-1200 °С (гидридно-кальциевый метод). Экспериментально установлено, что синтез указанных соединений протекает в 2 стадии: на первой — происходит восстановление оксидов металлов расплавом кальция (начиная с температур ~ 840 °С), на второй — протекают диффузионные взаимодействия компонентов. Показано, что для эффективного развития процессов сплавообразования металлы-компоненты должны растворяться в жидком кальции или формировать между собой эвтектики при величине t, не превышающей рабочую температуру процесса. С ростом последней восстановление оксидов и диффузионное взаимодействие компонентов интенсифицируются и завершаются при t < 1200 °С с образованием гомогенных порошков интерметаллидов. Продемонстрирована возможность получения гидридно-кальциевым методом широкой номенклатуры порошков интерметаллических соединений различного назначения.

Ключевые слова: порошки металлов, оксид, гидрид кальция, разложение, интерметаллид, диффузия, сплавообразование, гидридно-кальциевый метод.

Руднева В.В., Галевский Г.В., Юркова Е.К.
Исследование морфологии и размера частиц нанопорошков карбида кремния с применением методов электронной микроскопии
Методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии определены форма и размер частиц нанопорошков карбида кремния и пиролитического углерода, сопоставлены результаты с другими методами анализа размерных характеристик нанопорошков, проведена оценка их склонности к агрегированию. Установлено, что нанопорошки карбида кремния в состоянии поставки представлены агрегатами шарообразной формы размером от 0,1 до 1 мкм, сформированными ограненными наночастицами величиной преимущественно 50–70 нм. Для последних характерна огранка в виде куба, октаэдра и промежуточных форм, т.е. отмечена тенденция к округлению ребер и вершин, формированию выпуклых граней. Наночастицы пиролитического углерода образуют агрегаты величиной до 150–200 нм, включающие шаровидные частицы размером 30–40 нм.

Ключевые слова: электронная микроскопия, карбид кремния, пиролитический углерод, нанопорошки, форма и размер частиц.

Довыденков В.А., Ярмолык М.В.
Гранулирование композиций на основе меди при реакционном размоле в аттриторе
Исследована зависимость размера гранул (d) композиций системы Cu–CuO–Al–C от времени реакционного размола в аттриторе в интервале t = 5-75 мин. Установлено, что процесс гранулообразования имеет две стадии, которые отличаются скоростью роста гранул. В пределах каждой из них зависимость d(t) имеет линейный характер, что подтверждается результатами моделирования процессов, происходящих в аттриторе. Время перехода от первой стадии ко второй уменьшается при увеличении удельной энергии обработки с 1,5 до 2,5 кВт/кг. Установлено, что на первой стадии рост гранул осуществляется в основном за счет консолидации частиц порошка фракции <50 мкм, а на второй — он несколько замедляется, так как происходит деформация уже сформированных конгломератов.

Ключевые слова: размер гранул, реакционный размол, гранулообразование, аттритор, удельная энергия обработки.

Онищенко Д.В., Попович А.А., Бойко Ю.Н.
Анодные композиты системы “углерод–кремний” для литий-ионных (полимерных) аккумуляторов
Методом механоактивации получены перспективные анодные композитные матрицы системы “углерод – нанодисперсный кремний” для литий-ионных (полимерных) аккумуляторов. Достигнуты высокие дисперсность и удельная поверхность композитных порошков.

Ключевые слова: литий-ионные (полимерные) аккумуляторы, композитные аноды, нанодисперсный кремний, механоактивация, энергонапряженная мельница, возобновляемое растительное сырье.

Теория и процессы формования и спекания порошковых материалов

Басов В.В.
Сравнительные исследования процесса доспекания топливных таблеток из UO2
Изложены основные параметры сравнительных испытаний топливных таблеток из UO2, изготавливаемых по технологии порошковой металлургии, на доспекаемость с использованием методик проведения их повторной термической обработки (доспекания) в разных газовых средах — с увлажнением и без него. Представлены результаты оценки уровня доспекаемости одних и тех же таблеток по различным методикам, проведен их анализ и дано обоснование целесообразности использования разработанной в ОАО “Машиностроительный завод” (г. Электросталь, Московская обл.) технологической инструкции по оценке доспекаемости различного типа топливных таблеток без увлажнения газовой среды.

Ключевые слова: топливные таблетки, модель уплотнения топлива, повторная термическая обработка, доспекание, доспекаемость, методика проведения доспекания, установка доспекания, стехиометрический состав, точка росы, изотермическое спекание, термоусадка.

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез

Кочетов Н.А., Рогачев А.С., Погожев Ю.С.
Влияние способа механического активирования реакционной смеси на скорость распространения волны СВС-реакций и микроструктуру твердого сплава TiC–Ni
Исследовано влияние механического активирования (МА) исходной реакционной шихты состава Ti–C–Ni на закономерности горения и структурообразования в процессе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Показано, что предварительное МА шихты влияет на последовательность физико-химических превращений в волне СВС, а также на динамику структурообразования продукта, у которого формируются более мелкие зерна с относительно узким распределением по размерам. Показана перспектива применения механического активирования для модифицирования структуры СВС-материалов.

Ключевые слова: механическое активирование, самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), микроструктура, твердый сплав.

Тугоплавкие, керамические и композиционные материалы

Анциферов В.Н., Кульметьева В.Б., Порозова С.Е., Красный Б.Л., Тарасовский В.П., Красный А.Б.
Применение механохимической активации при получении цирконовой керамики
Исследованы процессы предварительной обработки порошков различных цирконовых концентратов при получении цирконовой керамики. По результатам рамановской спектроскопии показано, что даже при незначительном содержании примесей в цирконовом концентрате образцы из порошков с низкой удельной поверхностью склонны к разложению в процессе спекания при t = 1600 °С. Механохимическая активация с добавками поверхностно-активных веществ позволяет повысить эффективность размола и спекаемость порошков. Одновременно возрастает стойкость образцов к термическому разложению. На основе активированного порошка без добавки каких-либо активаторов спекания получена практически монофазная цирконовая керамика с остаточной пористостью <10 % и температурой термического разложения свыше 1600 °С.

Ключевые слова: механохимическая активация, циркон, введение добавок, плотность, термическое разложение, цирконовый концентрат.

Свистун Л.И.
Карбидоcтали конструкционного назначения: изготовление, свойства, применение (Обзор)
Представлены сведения о химических составах, структурах, свойствах и применении карбидосталей типа Ferro-TiC (США) и Ferro-Titanit (Германия) промышленного производства, изготовленных методом спекания. Развиваются технологии получения таких материалов, основанные на процессах спекания под давлением — горячего изостатического прессования (ГИП), горячей экструзии (ГЭ) и горячей штамповки (ГШ). Методами ГИП и ГЭ в опытных масштабах выпускаются композиты типа “быстрорежущая сталь – TiC” (“УкрНИИСпецсталь” и “Днепроспецсталь”, г. Запорожье, Украина). На Украине и в России разрабатываются технологии получения карбидостали на основе ГШ с использованием TiC и Cr3C2. Показаны перспективы создания новых типов композиционных материалов с применением карбида бора.

Ключевые слова: порошковая металлургия, карбидосталь, размол порошков, горячая штамповка, микроструктура карбидостали, свойства карбидосталей, композиционные материалы, горячая экструзия, горячее изостатическое прессование.

Модифицирование поверхности, в том числе пучками заряженных частиц, потоками фотонов и плазмы

Ильвес В.Г., Каменецких А.С., Котов Ю.А., Медведев А.И., Соковнин С.Ю.
Получение нанопорошков оксидов металлов испарением импульсным потоком электронов
Исходя из практического опыта проведена модернизация установки для получения нанопорошков оксидов металлов. Метод включает испарение мишени импульсным электронным пучком, конденсацию паров материала в газе низкого давления и осаждение нанопорошков на холодном кристаллизаторе большой площади. В новой установке используется более мощная электронная пушка с полым катодом, обеспечивающая формирование импульса тока пучка электронов с амплитудой до 1 А и длительностью 100 мкс, и кристаллизатор бoльших диаметра (0,3 м) и длины (0,5 м), позволяющий уменьшить агломерацию наночастиц. Приведены результаты испарения мишеней из YSZ и CeGdOx. Предложенным способом можно получать нанопорошки оксидов с характерным размером частиц 3–5 нм и агломераты из них — 20-600 нм, удельной поверхностью до 250 м2/г, производительностью до 10 г/ч и удельными энергозатратами ≥ 120 Вт·ч/г.

Ключевые слова: нанопорошки, импульсный электронный пучок, испарение.

Информационные сообщения

Выставка-семинар “Новейшие разработки российских и болгарских организаций в области нанотехнологий и наноматериалов” в рамках Года Болгарии в России