Процессы получения и свойства порошков
Касимцев А.В., Левинский Ю.В., Жигунов В.В. Получение композиционного порошка Ni-TiN азотированием никелида титана
Приведены экспериментальные данные, полученные при изучении процесса азотирования порошка интерметаллида NiTi, образующегося в ходе гидридно-кальциевого восстановления. Теоретический анализ показал, что этот процесс протекает во внешнем режиме с разложением никелида титана NiTi через промежуточную фазу Ni3Ti на нитрид титана и твердый раствор титана в никеле Ni(Ti). Установлено, что при t = 1000?1200 оС процесс азотирования должен завершиться формированием следующих равновесных фаз: нитрида титана стехиометрического состава TiN1,0 и никеля, практически не содержащего титан. Предложена модель процесса азотирования, позволяющая качественно описать рост образующихся фаз TiN и Ni и оценить время полного исчезновения никелидов титана для частиц порошка NiTi конкретного размера.
Ключевые слова: композиционный порошок, азотирование никелида титана, кинетика, равновесие.
Онищенко Д.В., Попович А.А. Технология получения углеродных порошков для создания анодных материалов литий-ионных (полимерных) аккумуляторов
Пиролизом на экспериментальной термической установке при температуре 1000 oС с применением метода механосинтеза получены и исследованы модификации углерода (анодные матрицы) из возобновляемого растительного сырья - побегов бамбука и сахарного тростника.
Ключевые слова: модификации углерода, анодные матрицы, растительное (возобновляемое) сырье, литий-ионные аккумуляторы.
Теория и процессы формования и спекания порошковых материалов
Антонова Н.М., Кулинич В.И., Дорофеев В.Ю. Адгезионная прочность композиционного покрытия с полимерной матрицей на основе натрий-карбоксиметилцеллюлозы с металлическим наполнителем из порошка алюминия
Для объяснения закономерностей адгезии предложен механизм формирования коагулянтов из мелких фракций порошка алюминия на микронеровностях стальной поверхности, обеспечивающих адгезионную прочность покрытия за счет сил ван-дер-ваальсового взаимодействия. Установлена роль пластификатора как фактора, повышающего адгезионную прочность покрытий путем снижения внутренних напряжений в композиционном материале и на границе раздела стальной поверхности и покрытия.
Ключевые слова: адгезионная прочность, композиционные покрытия, механизм адгезии, пластификатор, дисперсный порошок алюминия.
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС)
Левашов Е.А., Погожев Ю.С., Кудряшов А.Е., Рупасов С.И., Левина В.В. Дисперсно-упрочненные наночастицами композиционные материалы на основе ТiС-Ni для электроискрового легирования
Изучены макрокинетические особенности процесса горения смесей в системе TiC-Ni с добавками нанодисперсных порошков ZrO2, Al2O3, Mo-Al2O3, а также фазовый состав, структура и свойства дисперсно-упрочненного наночастицами сплава СТИМ-2 состава 80%TiC-20%Ni. Новые материалы были получены методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), в частности с использованием технологии силового СВС-компактирования. Показано, что добавление в реакционную смесь нанодисперсных тугоплавких компонентов приводит к снижению как температуры горения (в среднем на 300-400 К), так и его скорости (в 1,5-2,0 раза), а также к модифицированию структуры продуктов синтеза, при котором средний размер карбидных зерен уменьшается в 1,5-3,0 раза. Найден оптимальный состав дисперсно-упрочненного наночастицами сплава СТИМ-2 с добавкой композиционного порошка на основе молибдена, плакированного 0,5 % Al2O3, обеспечивающий высокий уровень физических и механических свойств.
Ключевые слова: самораспространяющийся высокотемпературный синтез (CВC), макрокинетика, дисперсно-упрочненные электродные материалы, нанодисперсные порошки, карбиды титана.
Левашов Е.А., Курбаткина В.В., Рогачев А.С., Кочетов Н.А., Пацера Е.И., Сачкова Н.В. Особенности горения и структурообразования в системе Ti-Ta-C
Рассмотрены макрокинетические особенности горения смесей в системе (100 % - Х)(Ti + 0,5C) +Х(Ta + C) при варьировании параметра зашихтовки (Х) и начальной температуры (Т0) нагрева шихты. Для составов, имеющих Х = 10 и 30 %, установлено резкое увеличение скорости (Uг) и температуры (Тг) горения в результате протекания двух параллельных химических реакций образования карбидов титана и тантала. Для смеси с Х = 50 % зависимости Uг(Т0) и Тг(Т0) линейны. С помощью метода закалки волны горения выявлено, что первичное структурообразование в зоне горения начинается с выделения из пересыщенного титанового расплава субмикрометровых зерен нестехиометрического карбида титана. В исследованном интервале параметра Х продукты синтеза являются однофазными и представляют собой титан-танталовый карбид (Ti, Ta)C. Возрастание Х приводит к уменьшению размера и микротвердости зерен (Ti, Ta)C, а также к снижению относительной плотности компактных продуктов синтеза. Исследована кинетика высокотемпературного окисления сплавов на основе карбида (Ti, Ta)C. Наибольшей жаростойкостью обладает керамика, полученная при Х = 10 %.
Ключевые слова: самораспространяющийся?высокотемпературный синтез (СВС), СВС-компактирование, горение, остановленный фронт горения, параметр зашихтовки, скорость горения, температура горения, адиабатическая температура, структура, жаростойкость, микротвердость, размер зерна, кинетика, высокотемпературное окисление.
Тугоплавкие, керамические и композиционные материалы
Зайцев А.А., Курбаткина В.В., Левашов Е.А. Особенности влияния нанодисперсных добавок на процесс получения и свойства спеченного сплава Fe-Co-Cu-Sn
Изучены особенности влияния наночастиц Al2O3, ZrO2 WС и Si3N4 на процесс получения, механические и трибологические свойства сплава 74%Fe-15%Co-9%Cu-1%Sn, получаемого методами порошковой металлургии. Смешение наночастиц с порошком сплава проводили в планетарной центробежной мельнице. Показано, что равномерно распределенные по шихте наночастицы затрудняют процессы уплотнения при холодном прессовании и спекании. Полученный по технологии горячего прессования дисперсно-упрочненный наночастицами сплав характеризуется высокими механическими и трибологическими свойствами: износостойкость возрастает в 4 раза, твердость - на 10-16 HRB, предел прочности на изгиб - на 54 %.
Ключевые слова: наночастицы, композиционные материалы, дисперсно-упрочненные сплавы.
Модифицирование поверхности, в том числе пучками заряженных частиц, потоками фотонов и плазмы
Лигачева Е.А., Иванов М.Б., Гаврилов Н.В., Емлин Д.Р., Бецофен С.Я., Лигачев А.Е., Сохорева В.В. Влияние облучения ионами азота на свойства пиролитического графита
Изучено влияние облучения ионами азота (Е = 30 кэВ, J = 1016-1018 см-2) на элементный состав, топографию поверхности и структуру приповерхностного слоя пиролитического графита.
Ключевые слова: графит, источник ионов, ионная имплантация, доза, межплоскостное расстояние.
Комаров А.О., Белкин П.Н. Влияние поверхностно-активных веществ на характеристики анодной цементации конструкционных сталей
Изучено влияние добавок изоамилового спирта (до 2 мас. % ИАС) к водному электролиту для анодной цементации (10 % хлорида аммония и 10 % глицерина) на вольт-амперные и вольт-температурные характеристики нагрева образцов из стали 10 диаметром 10 мм и длиной 10-12 мм. Обнаружено снижение плотности тока при добавлении в раствор хлорида аммония ИАС и/или глицерина, объясняемое ухудшением эмиссионной способности электролита из-за уменьшения локальной напряженности поля в центрах эмиссии анионов. Выявлено повышение доли тепла, поступающего в образец-анод, за счет снижения плотности теплового потока из оболочки в электролит, обусловленное увеличением толщины теплового пограничного слоя при добавлении в раствор глицерина. Показано, что добавка ИАС к хлоридно-глицериновому электролиту приводит к уменьшению микротвердости упрочненного слоя от 7,0-8,0 до 5,0-5,5 ГПа, по-видимому из-за снижения углеродного потенциала насыщающей среды - анодной парогазовой оболочки.
Ключевые слова: анодная цементация, хлорид аммония, изоамиловый спирт, глицерин, вольт-амперная характеристика, вольт-температурная характеристика, малоуглеродистая сталь, эмиссионная способность, центр эмиссии, микровозмущения, плотность теплового потока, парогазовая оболочка, тепловой пограничный слой.
Наноструктурированные материалы и функциональные покрытия
Буланов В.Я., Крашанинин В.А., Оглезнева С.А. О процессе гомогенизации легирующих элементов в наносистемах Fe-Mo, Fe-Cu, Fe-Cr, Fe-Ni в зависимости от температуры и времени спекания
Работа посвящена решению важнейшей задачи порошкового материаловедения - прогнозированию структурно-фазового состава при получении новых поликомпонентных материалов при помощи математического описания и создания компьютерного программного обеспечения для моделирования процессов гомогенизации бинарных систем металл-металл. Объектом изучения были процессы гомогенизации в твердотельных наносистемах металлов переходных элементов типа Fe-Mo, Fe-Cu, Fe-Ni, Fe-Cr. Проведено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование процессов гомогенизации частиц в твердотельных наносистемах, установлены аналитические зависимости степени гомогенизации от времени и температуры процесса спекания, вычислены коэффициенты взаимной диффузии в системах, предложены физико-химические модели гомогенизации, созданы средства компьютерного численного анализа с визуализацией изучаемых процессов. Выполнена оценка сходимости используемых численных методов, оценена точность расчетов, проведены оценочные расчеты для рассматриваемых систем. Полученные результаты позволят сократить количество натурных экспериментов при создании новых материалов с заданными свойствами.
Ключевые слова: порошковая металлургия, порошок, состав, структура, свойства, наносистема, гомогенизация, моделирование.
Хроника
К 70-летию со дня рождения Б.С. Митина
