Представлены предварительные данные по спеканию порошковой композиции с модифицирующими добавками. Выяснено, что процесс консолидации порошков в выбранных условиях не сопровождается изменением фазового состава. Наблюдаемое снижение электросопротивления прессовки способствует спеканию. Предложена математическая модель процесса импульсного электроконгактного спекания твердосплавных порошковых композиций. Модель основана на аналогии течения порошковой среды и вязкой жидкости и учитывает эволюцию пористости в процессе спекания. Для описания динамики структурных изменений используется кинетическое уравнение для структурного параметра. Результатом расчетов являются распределения температуры, плотности прессовки, скорости течения вязкой среды и изменение толщины образца в процессе спекания.

Описание многоуровневого поведения порошковых смесей как гетерогенных сред при спекании является единственным подходом, позволяющим понять закономерности объемных изменений двухкомпонентного порошкового тела в результате высокотемпературного нагрева. В рамках существующих моделей вопрос о роли гетеродиффузии в процессах роста и усадки порошковых тел при спекании остается открытым. Поэтому очень важно правильно построить физическую модель, которая, с одной стороны, должна в максимальной степени отражать реальную структуру спекаемого тела, а с другой - адекватно описывать закономерности его поведения при спекании. Рассмотрена построенная на мезоскопическом уровне многочастичная модель порошкового тела из бинарной смеси, которая также учитывает особенности диффузионных процессов на микроуровне. Качественно модель верно описывает характер наблюдаемых концентрационных зависимостей величины усадки порошковых тел при твердофазном спекании, а при жидкофазном спекании - не только качественно, но и количественно.

Исследовано влияние интерметаллидных частиц FeAl3 при спекании порошковых материалов на основе меди на объемные изменения прессовок и формирование структуры материала в широком диапазоне температур спекания. Показано, что добавление алюминида железа в порошковую медь и ее смесь с алюминием тормозит усадку и вызывает рост прессовок при спекании. Установлено, что в системе Cu-Al-FeAl3 интерметаллид не является инертным по отношению к меди. Взаимодействие с медью приводит к его обеднению алюминием, который диффундирует в медную матрицу.

Изучено влияние технологических приемов формирования прочных композиций "покрытие-стальная основа", полученных оплавлением напыленных порошковых материалов из самофлюсующихся никелевых сплавов, на структуру, дюрометрические и прочностные свойства компонентов и композиций в целом.

В настоящий тематический сборник включены статьи по проблемам наплавки, напыления, припекания защитных порошковых покрытий, спекания металлических порошков, прочности и теплофизики порошковых покрытий. Включены вопросы модельных представлений и экономики применительно к порошковым покрытиям, а также вопросы геометрии их поверхностей. Материалы сборника могут быть полезными для инженеров и научных работников в области сварочных процессов, процессов нанесения защитных износостойких покрытий, аспирантов и студентов технических вузов, физических и механико-математических специальностей университетов и педвузов.

Рассмотрены процессы спекания, обусловливающие усадку и сопутствующие ей, и основные закономерности, связывающие процесс уплотнения со свойствами исходных порошков при изотермическом и неизотермическом спекании. В главе о жидкофазном спекании приведены особенности уплотнения при образовании в спекаемом теле жидкой фазы и закономерности формирования структуры псевдосплава. Указаны особенности уплотнения двухфазных порошковых тел, а также показано влияние газовой среды на процесс уплотнения. Дана оценка современного состояния теории спекания и высказаны предположения о возможных направлениях дальнейшего развития теории. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников предприятий, научно-исследовательских и проектных организаций металлургической, машиностроительной, автомобильной и авиационно-космической техники, занимающихся разработкой и применением изделий из порошков и порошковых композиций. Может представлять интерес и для специалистов в области физики кристаллов, соприкасающихся с проблемами порошковой металлургии.

Исследованы объемные изменения при твердофазном спекании, структура и фазовый состав материалов, спеченных из двух- и трехкомпонентных порошковых лигатур системы Al-Cr (Si,Ti). порошки для спекания были получены методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в смесях элементарных порошков четырех целевых составов с последующим дроблением спеков и отсевом мелких фракций. При спекании всех изучаемых прессовок происходила объемная усадка, монотонно увеличивающаяся с ростом температуры и длительности изотермической выдержки. Результаты структурных исследований спеченных материалов, проведенных с применением методов рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов, оптической и растровой электронной микроскопии, обсуждены совместно с результатами исследования объемных изменений при спекании.

Методами металлографии, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов исследованы материалы системы Ti—Si с содержанием кремния до25% (ат.), полученные вакуумным спеканием смесей порошков титана, кремния и силицида титана Ti5Si3. Результаты структурных исследований использованы для объяснения объемных изменений, которые происходят при спекании порошковых смесей исходного фазового состава. Установлено, что замена кремния силицидом титана в порошковых смесях с титаном позволяет кратно уменьшить пористость спеченных порошковых композиций.

Изложены результаты исследования структуры и свойств порошковых сталей, содержащих дисперсные и наноразмерные фазы, синтезированные при механическом легировании и спекании. Показано, что эти стали обладают повышенной активностью к спеканию, образованию дисперсных упрочняющих фаз и малой склонностью к росту зерна, что обеспечивает качественно новый, более высокий уровень их физико-механических свойств. Установлены закономерности фазовых превращений углеродных фаз различных модификаций в порошковых сталях. Монография адресована научным работникам, инженерам-металлургам и машиностроителям, а также студентам. специализирующимся в области порошковой металлургии, композиционных материалов и 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 ИФПМ СО РАН разработана технология электронно-лучевой наплавки композиционных порошковых материалов на детали металлургического производства. Технология позволяет формировать градиентные покрытия различного функционального назначения с использованием твердых тугоплавких соединений (карбиды, нитриды, бориды). Получаемые покрытия обладают высокими значениями твердости, износостойкости и имеют литую структуру. Многолетний опыт развития электронно-лучевой наплавки в ИФПМ СО РАН позволил разработать и внедрить на Западно-Сибирском металлургическом комбинате (г. Новокузнецк) уникальную многоцелевую установку электронно-лучевой наплавки «ЛУНа-10» для упрочнения деталей металлургического оборудования.

На примере цинка показана возможность использования равноканального углового прессования (РКУП) для компактирования и измельчения структуры порошковых материалов. Установлено, что определяющими параметрами РКУП порошковых материалов являются температура и гидростатическое давление в зоне пластического сдвига. Получаемый материал имеет высокую плотность и твердость, обусловленные ультрамелкозернистой структурой, сформировавшейся путем интенсивной пластической деформации пороков цинка. Указанные характеристики существенно зависят также и от маршрута прессования.

Проведено исследование особенностей распределения деформации в порошковых прессовках, подвергнутых прямой экструузии при комнатной температуре. Использовались алюминиевые порошки разной дисперсности. Установлено, что влияние сил контактного трения на характер распределения деформации в объеме образца мало, величина ее определяется геометрией матрицы. Деформация распределяется по объему образца равномерно. Все порошки принимают одинаковую вытянутую форму независимо от их исходных размеров. Границы между порошками утоняются и спрямляются, и имеют более совершенный вид между мелкими порошками. Плотность прессовок возрастает до значений, близких к теоретическим.

Исследованы композиционные покрытия "карбид титана - сплав на основе железа", нанесенные методом электронно-лучевой наплавки. Структура наплавленных покрытий подобна структуре спеченных карбидосталей, причем стальная связка закаливается в процессе нанесения покрытия, что обеспечивает дополнительное повышение его твердости.

В монографии рассмотрены проблемы моделирования в образовательных системах применительно к современным педагогическим технологиям. а также модельные представления в области механики сплошной среды. теории высокотемпературной ползучести, диффузии в твердых телах и проблемы кинетики спекания и припекания защитных порошковых покрытий. Книга предназначена для научных работников, специалистов в области сварочных процессов. преподавателей и студентов технических вузов и физических специальностей университетов и педвузов.

В книге представлено систематическое изложение физических основ процессов послойного селективного лазерного спекания и плавления (СЛС/П) порошковых композиций и синтеза функциональных и градиентных мезоструктур (мезоизделий). Рассмотрены перспективы формирования для российской промышленности нового фундаментального направления лазерной технологии, использующего взаимодействие лазерного излучения с многокомпонентными (в том числе и реакционноспособными) порошковыми композициями с целью послойного синтеза из них объемных функциональных изделий. Поиск новых перспективных порошковых композиций и изучение возможностей объединения нескольких подходов (лазерное спекание или наплавка. самораспространяющийся высокотемпературный синтез или пайка) в один технологический процесс для послойного синтеза объемных изделий - эти составляющие успешного развития метода СЛС/П также изложены в книге. учеными и специалистам в области порошковой металлургии и материаловедения, студентам металлургических и материаловедческих специальностей.

В настоящем сборнике печатаются научные труды по конструкционным, антифрикционным и фрикционным материалам. Результаты исследований обсуждались на VIII Республиканской конференции по порошковым материалам, которая проходила в г. Запорожье 12-15 октября 1982 г. Сборник посвящен вопросам получения порошков, порошковых материалов и изделий, вопросам получения порошков, порошковых материалов и изделий, вопросам формования, спекания порошковых деталей, процессам их термообработки, методам исследования и их свойствам. Сборник рассчитан на научных работников, инженеров, аспирантов и студентов, занимающихся разработкой порошковых материалов и изделий, их внедрением.

В настоящем сборнике печатаются тезисы докладов VII республиканской конференции по порошковой металлургии, которая состоится 12-15 октября 1982 г. в г. Запорожье. Сборник посвящен вопросам формования и процессам термообработки и спекания материалов. Значительное внимание уделено новым технологическим разработкам порошковых триботехнических материалов, исследованию их свойств и др. Сборник рассчитан на научных работников, инженеров, аспирантов и студентов, занимающихся разработкой материалов и изделий методами порошковой металлургии.

Проведено исследование процессов формирования твердых растворов семейства BIMEVOX (Me-Fe, Zr) при синтезе через жидкие прекурсоры. Для получения твердых растворов использовали метод гидротермального синтеза, цитратно-нитратный метод и метод пиролиза полимерно-солевых композиций. По результатам рентгенофазового анализа процессы формирования BIMEVOX при синтезе через жидкие прекурсоры в целом аналогичны процессам фазообразования при твердофазном синтезе. Во всех методах в первичном осадке образуется ванадат висмута состава BiVO4. При дальнейшем прокаливании в интервале 500-700С состав реакционной смеси усложняется. В качестве промежуточных продуктов образуются ванадаты висмута, циркония и железа, цирконат и ферриты висмута. Для серии BIFEVOX в интервале концентраций х=0,1-0,4 получена высокотемпературная тетрагональная модификация, для серии BIZRVOX - при малых концентрациях допанта - смесь а-орторомбической и y-тетрагональной модификаций.

Исследованы объемные изменения, эволюция микроструктуры и фазового состава при твердофазном спекании прессовок из порошковых смесей титана и интерметаллида TiAl3. На основе результатов металлографии, рентгенофазового и микрорентгеноспектрального анализов обоснована последовательность структурных превращений в процессе изотермической выдержки при спекании. Сильный объемный рост образцов при спекании смесей с большим содержанием порошкового интерметаллида TiAl3 объясняет возникновением пор на месте диссоциировавших частиц интерметаллида и эффектом взаимного раздвигания растущих частиц моноалюминида титана.

Рассмотрена возможность производства гранулированного пеностекла на основе использования бытового и промышленного стеклобоя, легкоплавкого керамического наполнителя и органических добавок. Разработана экологически безопасная ресурсосберегающая технология получения теплоизоляционного материала — гранулированной пеностеклокерамики. При исследовании физико-технических характеристик гранул использованы методы математического моделирования эксперимента.

Предложена и исследована математическая модель процесса спекания порошковых катодов. Учитывается, что химические превращения происходят с изменением объема и сопровождаются появлением механических напряжений и деформаций дополнительно к напряжениям и деформациям вследствие высоких градиентов температур. В модели полагается, что химические реакции тормозятся слоем продукта. В работе проведена оценка параметров модели. Определены распределения температуры, концентраций элементов и соединений, относительного объема образца и объемных деформаций.

Предложена и исследована математическая модель спекания порошков Ti-TiAl3 в условиях однородного регулируемого нагрева. Учитывается, что химические превращения происходят с изменением объема и сопровождаются появлением механических напряжений и деформаций дополнительно к напряжениями и деформациям вследствие высоких градиентов температуры. Учтено, что объемные изменения оказывают влияние на тепловые и химические процессы. Исследована эволюция температуры, концентраций элементов и соединений, относительного изменения объема образца и объемных деформаций во времени.

Термографическим и рентгенофазовым методами исследован процесс высокоемпературного синтеза интерметаллических композиционных материаловна основе алюминида никеля Ni3Al, проходящий в режиме теплового взрыва порошковой смеси чистыхжелментов синертными наполнителем. Исследовано влияние инертного компонента а фазовый состав конечного процукта реакции синтеза. Предполагается, что конечный продукт образуется путем ракционной диффузии на стадииостывания термореагирующей порошковой ситсемы. Проведены оценки термокинетических постоянных процессов формиования фаз NiAl и Ni3Al. Определены области оптимальных режимов высокотемпературного синтеза интерметталлического соединения Ni3Al.

Определена износостойкость горячепрессованных модельных металлических композитов на основе переработанной стали ШХ15 при трении в условиях скользящего электроконтакта. Показано, что композиты с фазовым составом медь+графит+сталь ШХ15 и медь+графит+титан+сталь ШХ15 не способны к износостойкому скользящему электроконтакту. Введение свинца или никеля в первичную горячепрессованную структуру вместо титана приводит к реализации относительно высоких износостойкости и электропроводности зоны трения.

Исследовано влияние состава и температуры спекания на объемные изменения порошковой смеси Ti–Cu. Установлено, что небольшое количествао меди (12 ат. %) вызывает активацию спекания титана в широком диапазоне температур. Увеличение содержания меди до 30 ат. % вызывает объемный рост образцов. Повышение температуры спекания до 1000 °С вызывает усадку такого порошкового материала. Показано, что температура спекания влияет на динамику уплотнения порошковых материалов Ti–Cu.??.

Исследованы особенности уплотнения с помощью экструзии порошков сплава Al-40Sn. Прессование проводили в температурном интервале 25-230 гр.С с коэффициентом обжатия 4,5. Исследование структуры по длине образца, включая пресс-остаток, показало, что основное ее изменение происходит на стадиях формования заготовки и нахождения последней в рабочем канале пресс-формы для экструзии. Под влиянием действующих в это время давлений образуется новый композиционный материал, состоящий из алюминиевых частиц, диспергированных в непрерывную мягкую оловянную матрицу. При продавливании такого материала через фильеру прослойки олова выполняют функции межчастичной смазки, облегчающей взаимное смещение частиц алюминия, которые в результате мало деформируются. Как следствие, оксидные пленки на частицах алюминия сохраняются и препятствуют установлению прочных межфазных границ. Экструдированный материал содержит трещины по границам фаз и демонстрирует низкую пластичность.

Представлены избранные научные работы члена-корреспондента РАН Ю.А. Котова, выполненные под его руководством и с его участием в Томском политехническом институте, Институте сильноточной электроники СО РАН, Институте электрофизики УрО РАН в 1965-2010 гг. Работы охватывают широкий круг тем: электрический взрыв проводников; инициирование детонации; электровзрывные, взрывные, плазменные и полупроводниковые прерыватели тока; генераторы высоковольтных импульсов напряжения, электронных пучков, тормозного излучения; получение нанопорошков электрофизическими методами; применение нанопорошков в создании новых материалов и изделий. Для специалистов по импульсной энергетике и электрофизике, материаловедению наноструктурных материалов, а также студентов соответствующих специальностей.

В работе предложен комплексный подход к созданию многоуровневой структуры в поверхностных слоях металлокерамических материалов на основе импульсного электронно-лучевого воздействия. Данный подход включает в себя построение моделей неравновесных процессов формирования многоуровневых структурно-фазовых состояний в поверхностном слое композита, теоретическое изучение влияния сформировавшейся в результате электронно-лучевой обработки структуры на прочностные и деформационные характеристики, а также характер разрушения поверхностного слоя, и экспериментальную верификацию результатов теоретических исследований. Предварительные результаты применения комплексного подхода продемонстрировали важную роль формирования многомасштабной структуры в поверхностных слоях металлокерамических сплавов в повышении служебных характеристик образцов, в частности их износостойкости. Обсуждаются преимущества использования импульсного электронно-пучкового облучения с высокой плотностью мощности и достаточно большим числом импульсов для формирования многомасштабных структур в твердых сплавах.

Численно моделируется взаимодействие одно- и двухслойных пластин с компактным ударником пз изотропной стали. Материал пластин - ортотропный органопластик. Благодаря реализованному в программе пересчету тензоров упругих постоянных тензоров прочности моделируется поведение конструкций, содержащих несколько элементов, выполненных из анизотропных материалов с различной оринентацией осей симметрии относительно расчетной системы координат. Поведение ортотропного материала описывается упруго-хрупкой средой с использованием критерия прочности второго порядка, предложенного Ву, позволяющим учитывать различные прочностные характеристики органопластика на растяжение и сжатие. Для различных скоростей соударения исследовано влияние ориентации свойств материала на разрушение пластин и кинематические параметры ударника.

В работе представлен обзор континуальных моделей, применяющихся при численном моделировании на мезоуровне. Особое внимание уделено микрополярным моделям как представителям двухуровневых моделей механики обобщенных сред для описания материалов со сложной изменяющейся в ходе деформации структурой. Дано изложение модели Коссера и обсуждается ее применение для моделирования пластической деформации металлических материалов на мезоуровне. Приведены некоторые результаты численных расчетов, показывающие возможности микрополярных моделей.

Предложена модель формирования неравновесного поверхностного слоя в процессе электронно-лучевой модификации композиционного материала. Учитываются особенности процессов переноса в матрице и во включениях, а также характер границ раздела между ними. Приведены примеры численного исследования модели для случая идеального контакта между частицами и матрицей. Показан различный характер формирования диффузионных зон в окрестности частиц, расположенных на разном расстоянии от внешней поверхности.

Представлена математическая модель для описания напряженно-деформированного состояния конструкций, изготовленных из ортотропных материалов. На ее основе численно моделируется динамическое нагружение конструкций, по траекториям малой кривизны (по классификации А. А. Ильюшина теории упругопластических процессов). Пластическое деформирвание материала описывется в рамках теории течения. Данная модель описывает упругопластическое деформирование ортотропных материалов, имеющих при разрушении остаточные деформации, не более 6%. К таким материалам относятся: бетоны, углеродистые стал в определенном диапазоне низких температур, серые чугуны, а также многие сплавы. Представлены результаты численного моделирования нагружения преграды из транстропного слава Д16Т стальным ударником в диапазоне скоростей ударного нагружения (400-1200) м/с.

Решение задачи строится в постановке, предполагающей выполнение требований к материалу одновременно по нескольким деформационно-прочностным характеристикам. В качестве управляющих параметров принимаются рецептурные характеристики дисперсно наполненной полимерной композиции: степень наполнения композиции компактными армирующими включениям, средний размер включений, уровень адгезионного взаимодействия. Требования к заданным деформационно-прочностным свойствам задаются в виде некоторого интервала, в который они должны попасть. Решение строится путем построения в пространстве состояний поверхностей отклика, отражающих зависимость каждого из задаваемых свойств от управляющих параметров. заданный для каждой характеристики интервал отражается на поверхности в виде двух линий уровня, отвечающих максимальному и минимальному значению, а их проекции на плоских параметров ограничивают область, в которую должны попасть значения соответствующих параметров. Пересечения таких областей определят набор управляющих параметров, придающих композиции заданные эффективные свойства.

Рассматривается задача нормального и косого взаимодействия удлиненного стального изотропного цилиндрического ударника с ортотропной пластиной в диапазоне скоростей удара до 2000 м/с в случае, когда вектор скорости ударника не совпадает с его продольной осью. Исследовано влияние угла нутации на разрушение пластины и на поведение ударника в процессе внедрения. Задача решается чилсленно, методом конечных элементов в трехмерной постановке. Поведение материал ударника описывается упругопластической модель., поведение материала преграды описывается в рамках упруго-хрупкой модели.

Приведены теоретические и практические данные по термической обработке порошковых конструкционных сталей, полученных методом спекания и горячей штамповки. Изложены новые сведения об упрочнении порошковых сталей, приведены термокинетические диаграммы и оптимальные режимы термической обработки порошковых сталей различных состава и пористости. Показано влияние структурного состояния сталей на их свойства. Предназначена для инженерно-технических работников металлургических машиностроительных предприятий и организаций, может быть полезна студентам вузов и техникумов.

Изложены теоретические основы и техника эксперимента локального электрохимического анализа (ЛЭА) поверхности твердофазных материалов. Рассмотрены области практического использования методов ЛЭА для исследования и анализа поверхности металлов и сплавов, порошковых и композиционных материалов, а также поверхности печатных плат. полупроводниковых и наноструктур. Подробно описаны методики контроля качества защитных покрытий (толщина, состав, пористость, наличие дефектов), контроля оксидных и солевых слоев на поверхности печатных плат, контроля концентрационных профилей эпитаксиальных слоев в полупроводниковых структурах, исследования наноструктур, исследования процессов диффузии в металлических покрытиях и коррозионных процессов на поверхности металлических структур. Для специалистов в области физики и химии твердого тела, технологии электрохимических производств, для сотрудников центральных заводских лабораторий предприятий машиностроения и приборостроения, а также дл аспирантов и студентов соответствующих специальностей.