В книге представлены результаты экспериментального и теоритического исследования эвалюции структурно-фазового состава порошковых механически легированных сталей на всех масштабных уровнях исследований - от параметра кристаллической решетки до размеров частиц и зерен, и на всех этапах получения - от стадии измельчения до спекания и термообработки. Также дается математическое описание механического легирования, приведены термодинамические расчеты формирования фаз в системах на основе железа, построены фазовые диаграммы, показано, что механическое легирование оказывает существенное влияние на формирование нитридов и азотистого аустенита в сталях, определены свойства азотистых сталей. Монография адресована научным работникам, инженерам-металлургам, математикам и физикам, специализирующимся в области материаловедения.

Публикуются результаты исследований по вопросам порошковой металлургии, композиционных материалов, коррозионностойких, защитных и износостойких покрытий, нанесенных различными методами; рассмотрены вопросы импульстого формования и сварки композиционных и порошковых материалов, технологические аспекты получения материалов и изделий из гранулированных металлических и керамических порошков с использованием импульсного нагружения, а также представлены работы по теории горячего и холодного пластического формоизменения пористых материалов, технологии изготовления деталей конструкционного. инструментального, антифрикционного и фрикционного назначения. Рассмотрены теоретические вопросы формирования газотермических покрытий с заданными физико-механическими свойствами. Предназначен для научных и инженерно-технических работников, занятых в области теории и практики порошковой металлургии, композиционных материалов, плазменной и газоплазменной металлизации.

В книге приведены сведения о порошковых сталях: термодинамике фазовых превращений при нагреве и охлаждении, устойчивости переохлажденного аустенита, мартенситных и промежуточных превращениях. Показано формирование структуры порошковых материалов при прессовании и спекании. Изложены сведения о разработке и производстве новых износостойких композиционных материалов. Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников, занятых в машиностроении, также может быть полезна аспирантам, студентам вузов, обучающихся по специальности "Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия".

Образцы порошковой стали ШХ15, восстановленной из шлифовального шлама подшипникового производства, были спечены в графитовом контейнере на воздухе после предварительного прессования при давлениях 1-N300 МПа. Показано, что пористость и удельное электрическое сопротивление спечённых продуктов уменьшались при увеличении давления предварительного прессования. Спечённые продукты имели заданную пористость более 50%. Механические свойства спечённых образцов (твердость и предел прочности при изгибе) увеличивались при увеличении давления предварительного прессования. Было обнаружено, что образцы имели низкую пластичность и высокую твердость (до 0,9 ГПа). Предположено, что высокая твердость при высокой пористости обусловлена образованием цементита и оксидов железа в пористом стальном каркасе в процессе спекания. Это предположение подтверждается также высоким удельным электросопротивлением (выше 100 мкОм*м) спечённых образцов. Сухое скольжение спечённой стали не вызывало заметного разрушения поверхности трения медного контртела, т.к. изнашивалась сама сталь. Интенсивность сухого изнашивания спечённых образцов увеличивалась до очень высоких значений (до 50 мкм/км) при увеличении контактной плотности тока до 30 А/см2. Отмечено, что интенсивность сухого изнашивания незначительно уменьшалась при увеличении давления предварительного прессования. Пропитка стального каркаса маслом И-20 позволяла осуществлять граничное трение аналогично самосмазывающемуся подшипнику. Интенсивность изнашивания образцов после пропитки заметно ниже интенсивности изнашивания этих же образцов до пропитки. Кроме того, наблюдалось увеличение допустимой контактной плотности тока до значений 100 А/см2. Увеличение давления предварительного прессования приводило к некоторому уменьшению интенсивности изнашивания. Изменение вязкости смазки не приводило к заметному изменению интенсивности изнашивания. Но увеличение вязкости смазки вызывало уменьшение электропроводности контакта. Характеристики такого скользящего контакта под воздействием электрического тока контактной плотности более 50 А/см2 сравнимы с характеристиками известного токосъёмного композита марки ИЛГТ. Отмечена необходимость корректировать предложенный способ спекания и находить технологические приемы, улучшающие свойства токосъёмного материала типа самосмазывающийся подшипник.

Приведено более 180 изотермических и термокинетических диаграмм. Описывается уникальная методика построения диаграмм скоростей распада переохлажденного аустенита. Данные о прокаливаемости, структурах и механических свойствах стали после закалки и отпуска помогут выбрать научно обоснованные режимы термообработки. Предназначен для инженерно-технических и научных работников, занятых в машиностроении и порошковой металлургии, а также для студентов и аспирантов, специализирующихся в области порошковой металлургии и термической обработки.

Приведены результаты исследования процессов горения сверхтонких порошков (СТП) алюминия и бора, особенностей состава, морфологии и микроструктуры конечных продуктов. Установлено, что для сверхтонких порошков формирование защитной оксидно-гидроксидной оболочки на частицах связано с торможением процессов окисления электрическим потенциалом, препятствующим переносу окислителя - восстановителя. При нагревании СТП на воздухе наблюдается резкое нарастание скорости их окисления. Начало этого порогового явления обусловлено релаксационными процессами в структуре частиц и их саморазогревом. Подробно рассмотрены особенности процессов, протекающих при горении СТП на воздухе. Наиболее существенным результатом является обнаружение более 50% мас. нитрида алюминия в конечных продуктах. После инициирования процесс горения СТП алюминия протекает в две стадии : при низкой температуре (<1200 С) и высокой (>2200 C). Предложена схема химических процессов, объясняющих стадийность и нитридообразование в условиях горения. Показаны области междисциплинарных наук, где явление химического связывания азота в присутствии кислорода может значительно изменить существующие представления и научные теории. Для специалистов в области физики и химии твердого тела, материаловедения, нанотехнологий, студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

В монографии изложены результаты исследований физических процессов и явлений, которые ведут к формированию дисперсных материалов или определяют их свойства. Исследовались гомогенная конденсация при расширении паров металлов в вакуум, гетерогенная конденсация паров металлов на твердых подложках в присутствии примесей с формированием дисперсных конденсатов, течения в тонких пленках и их распад, а также явления, сопутствующие коалесценции дисперсных частиц. Описаны несколько технологических приложений результатов исследований : энергетически выгодные способы получения металлических порошков, получение композитов нанодисперсный металл в органической матрице, способы тонкой очистки газов, запыленных микро- и наночастицами. Исследования проведены в 80-90-е годы прошлого века в лаборатории теплофизики микродисперсных систем Института теплофизики СО РАН. Монография ориентирована на студентов вузов физических специальностей, исследователей физики дисперсных систем, инженеров и технологов, работающих в области нанотехнологий.

Исследовано влияние режимов термической обработки и одноосного растяжения на механические свойства, внутренние напряжения, магнитные характеристики и удельное электросопротивление порошковой стали 50Н2М. Показано, что при термообработке и механическом нагружении в упругой области и в слабых магнитных полях наблюдается аномальное поведение таких магнитных характеристик, как коэрцитивная сила, максимальная магнитная проницаемость и остаточная индукция. Наблюдаемые аномалии анализируются в рамках физической мезомеханики и связываются с пористостью порошкового материала. Показывается перспективность использования подходов физической мезомеханики и измерения магнитных характеристик при изучении поведения пористых ферромагнитных материалов в различных полях внешних воздействий. Исследованные магнитные характеристики позволяют эффективно контролировать режимы термообработки порошковой стали 50Н2М.

Описаны принципы создания и конструкции установок для получения нанопорошков методом испарения импульсным электронным пучком в газе низкого давления, а также результаты получения и исследования свойств нанопорошков некоторых оксидов металлов. Созданные установки позволяют изготавливать нанопорошки оксидов с высокой удельной поверхностью (до 338 м2/г) при производительности до 12 г/ч и удельных затратах энергии -112 кВт-ч/г (около 5 энергий сублимации). Во всех порошках присутствуют мелкокристаллическая и крупнокристаллическая фракции, различающиеся размером, а также аморфная компонента. Образование аморфной компоненты в большинстве нанопорошков, изготовленных с использованием методов электронного испарения импульсным или непрерывным пучком, является их характерной особенностью, что делает методы электронного испарения очень привлекательными для получения и изучения свойств нанопорошков во взаимосвязи с их аморфным состоянием. Порошки имеют фрактальное строение, состоят из агрегатов размером от десятков до нескольких сотен нанометров, образованных кристаллическими наночастицами размером около 3-5 нм, с очень узким распределением частиц по размеру. Порошки имеют высокую дефектность структуры, что отразилось на их магнитных свойствах. Книга может быть использована в качестве учебного пособия для студентов и аспирантов физических специальностей, в том числе по курсу «Физические установки» и справочника при курсовом и дипломном проектировании для направления 14030 - «Ядерные физика и технологии», специальностей 140306 -«Электроника и автоматика» и 330300 «Радиационная безопасность человека и окружающей среды». Содержит обширный фактический материал.