В виде математических зависимостей представлена модель процесса пропитки расплавом металлических порошков под воздействием низкочастотной вибрации. Рассмотрено влияние на степень пропитки таких факторов, как дисперсность порошка, его смачивание расплавом, вязкость расплава, условия и параметры вибрационного воздействия. Результаты моделирования подкрепляются экспериментальными данными, полученными с использованием виброобработки и без нее. Выработаны рекомендации по подбору амплитудно-частотных параметров.

расплав; порошковый массив; пропитка; низкочастотное воздействие

Исследованы структура и основные физико-химические свойства порошков титаната диспрозия, полученных механохимическим синтезом из низкотемпературной модификации оксида титана и модификации оксида диспрозия с применением методов рентгенофазового анализа (РФА), сканирующей электронной спектроскопии, Раман-спектроскопии (КР-спектры), просвечивающей электронной микроскопии и химического анализа. На основании РФА установлено, что полное превращение исходных оксидов в рентгеноаморфный титанат диспрозия (Dy₂TiO₅) происходит при механической обработке смеси в течение 30–60 мин. Микроэлектронограмма порошков Dy₂TiO₅, полученных механосинтезом, имеет характерное для рентгеноаморфной фазы кольцевое строение с некоторым количеством включений кристаллической фазы. Порошок титаната диспрозия, полученный методом индукционного плавления, обладает правильной кубической кристаллической решеткой с параметром 3,4 Å.

Исследованы структура и механические свойства композитов Al–Sn, полученных жидкофазным спеканием в вакууме смеси порошков алюминия (АСД-4) и олова (ПО2). Спекание сырых брикетов пористостью ~15 % осуществляли при темпера-туре 570–620 °С и времени выдержки от 0,5 до 2,0 ч. Концентрация олова в брикетах увеличивалась с шагом 10 мас.% и достигала 50 мас.%. Установлено, что метод жидкофазного спекания позволяет получать композиты с большим содержанием второй фазы и непрерывной Al-матрицей, способной препятствовать локализации деформации в прослойках мягкой Sn-фазы при внешнем нагружении. Оптимальный режим спекания композитов соответствует температуре 600 °С и выдержке в течение 1 ч. С повышением доли олова связанность алюминиевой матрицы снижается, при этом она остается непрерывной при содержании олова до 50 мас.% (27 об.%). Оценка механических свойств спеченных материалов проводилась путем испытания на сжатие. Прочность полученных спеченных композиционных материалов (КМ) описывается уравнением идеальной смеси: σ_КМ = σ_Alf_Al + σ_Snf_Sn, где σ_Sn – константа, поскольку олово не упрочняется, а значение σ_Al определяется из кривой сжатия чистого алюминия.

Работа посвящена исследованию кинетики и механизма горения реакционных смесей в системах Zr–Si–B и Zr–B, получению по технологии силового СВС-компактирования компактных керамических материалов, а также изучению их жаростойкости. Показано, что для составов в системе Zr–Si–B зависимости температуры и скорости горения от начальной температуры (T₀) имеют линейный характер, т.е. с ростом T₀ стадийность химических реакций образования диборида и дисилицида циркония не меняется. Рассчитаны значения эффективной энергии активации СВС-процесса, свидетельствующие о ведущей роли реакционного взаимодействия циркония с бором и кремнием в расплаве. Изучена стадийность химических превращений в волне горения смеси Zr–Si–B: первоначально путем кристаллизации из расплава образуется фаза ZrB₂, затем с запаздыванием в 0,5 с появляется фаза ZrSi₂; спустя 1 с кристаллизуется непрореагировавший Si. Изучен фазовый состав продуктов синтеза, в которых основным компонентом является диборид ZrB₂, а также, в зависимости от состава исходной реакционной шихты, содержатся дисилицид циркония ZrSi₂, Si и борид ZrB₁₂. По технологии силового СВС-компактирования получены компактные образцы, характеризующиеся высокой твердостью и низкой остаточной пористостью. В результате высокотемпературного окисления СВС-образцов в зависимости от состава на их поверхности формируются оксидные пленки SiO₂–ZrO₂–B₂O₃, а также сложный оксид ZrSiO₄, служащие эффективным диффузионным барьером и снижающие скорость окисления.

Целью данной работы являлось получение биосовместимых керамических материалов в системе Ti–C–Co–Ca₃(PO₄)₂– Ag–Mg синтезом в режиме горения. Изучено влияние кобальта на параметры горения смеси, структуру и свойства получаемых продуктов. Компактная керамика состоит из связанного каркаса зерен нестехиометрического карбида титана (TiC_0,5–TiC_0,6) с равномерно распределенной по границам зерен фазой фосфата титана (Ti₃PO_x) и локальными выделениями оксида кальция (CaO). При введении кобальта образуются комплексный фосфид CoTiP и интерметаллид TiCo. Легирование серебром и магнием приводит к формированию твердого раствора на основе серебра.

Осаждение вольфрама из газообразной смеси его гексафторида с водородом на поверхности пористой заготовки из торированного вольфрама позволяет скрепить между собой частицы периферийных слоев и ее сердцевину, а также создать на поверхности более пластичную оболочку, способную релаксировать возникающие при ротационной ковке напряжения, предотвращая разрушение полуфабрикатов. Описанный прием позволил произвести ротационную ковку опытно-промышленной партии недостаточно спеченных заготовок из торированного вольфрама, которые разрушались при обработке без покрытия. Достигнутое улучшение технологических свойств можно использовать при получении подобных композиций на основе вольфрама (марки ВЛ и ВИ), а также при других видах деформации. Полученные результаты могут быть применимы для: 1) уменьшения температуры спекания-сварки штабиков (и прутков) из дисперсно-упрочненных композиций на основе вольфрама, что снижает расход электроэнергии и повышает межремонтный ресурс оборудования; 2) увеличения размеров получаемых полуфабрикатов на существующем оборудовании, что повышает производительность технологического процесса и расширяет ассортимент выпускаемой продукции; 3) выпуска экологически менее опасной продукции из торированного вольфрама, многократно уменьшающей радиоактивное облучение операторов; 4) использования комбинированных катодов в дуговых ксеноновых лампах, повышающих ресурс их работы в 2–3 раза.

Представлены результаты прогнозного расчета необходимых термодинамических характеристик (энтальпии, энтропии, теплоемкости) силицидов бора для термодинамического анализа системы Si–B–Cl–H, проведенного с помощью программного комплекса TERRA. Рассмотрены варианты, при которых в реакционной смеси образуются конденсированные фазы SiB4 и SiB6. Для оценки параметров процесса (температуры, давления, соотношения исходных реагентов) химического осаждения из газовой фазы боридов кремния выполнены термодинамические расчеты системы Si–B–Cl–H, образованной посредством SiCl₄, BCl₃, H₂, для диапазонов температур 1000–2200 K и давлений 0,00001–0,1 МПа. Показано, что термодинамическая стабильность в системе Si–B–Cl высших хлоридов с понижением давления падает, увеличивается доля низших, т.е. происходит деструкция исходных хлоридов кремния и бора, но при этом конденсированные фазы SiB₄ и SiB₆ не образуются, – их появлению способствует введение водорода. Определено, что, варьируя параметрами процесса химического осаждения из газовой фазы, можно получать как однофазные, так и многофазные покрытия. Полученные в данной работе результаты представляют научный и практический интерес для разработчиков различных технологических процессов (газофазных, жидкофазных и пр.) получения боридов кремния.

Показана возможность использования связок типа Next100, легированных никелем и модифицированных наночастицами WC, ZrO₂ и hBN, для изготовления режущего инструмента на основе сверхтвердых материалов, предназначенного для обработки стали и чугуна. Установлено, что легирование связки никелем позволяет увеличить ее ударную вязкость в 2,5 раза и существенно улучшить стойкость сегментов инструмента при эксплуатации. Благодаря введению в связку наночастиц WC, ZrO₂ и hBN обеспечивается повышение ее прочности на 100–150 МПа и твердости на 5–7 HRB. В присутствии наночастиц WC возрастает адгезия кубического нитрида бора к связке. Определено оптимальное соотношение монокристаллов алмаза и кубического нитрида бора в рабочем слое, при котором достигаются максимальные служебные характеристики инструмента, – 75 : 25. Выявлены формирование нанокластеров аморфного бора на границе раздела кубического нитрида бора и связки и растворение небольшого количества азота в компонентах связки при горячем прессовании.