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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Рассмотрены общие и специальные вопросы по структурным составам и свойствам спеченных твердых сплавов на карбидной и некарбидой основах с различными типами связок, а также наплавочных твердых сплавов. Изложены физико-химические основы производства этих сплавов, освещены технологические процессы их получения, а также методы контроля полуфабрикатов и готовых сплавов. Приведены теоретические основы и технология нанесения износостойких покрытий на твердосплавный режущий инструмент. Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области металлургии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 110800 - "Порошковая металлургия, композиционные материалы. покрытия".

Изучены особенности контролируемого вакуумного спекания экзотермичной системы Ti-Si, ранее исследуемой лишь при СВС реакциях. Показано, что увеличение содержания кремния даже в связанном состоянии в виде лигатуры приводит к значительному росту пористости спеченного материала независимо от выбранных температур спекания. Тем не менее, при определенных соотношениях компонентов (чистого титана, кремния и силицида Ti3Si3) и температуры спекания можно получить спеченный материал с незначительной пористостью и достаточно однородной структурой.

Изучена эволюция нанокристаллических порошковых систем на основе твердых растворов ZrO2-MgO и ZrO2-Y2O3 при механической обработке в мельнице, прессовании и спекании. Показано, что в процессе механической обработки в барабанной мельнице исследуемые порошковые системы разделяются на две подсистемы с отличающимися на два порядка средними размерами структурных элементов, при этом возрастает доля квазиаморфной (рентгеноаморфной) фазы. В процессе спекания этих порошковых чистем формируются особые каркасные структуры, состоящие из линейных цепочек с высокой прочностью а границах составляющих их нанокристаллических зерен.

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.

Получены первые результаты по разработке новых металлокермических материалов из диэлектриков и металлической связки при соотношении объемов компонентов в композитах 1:1. Проведены исследования поведения порошковых смесей при прессовании и спекании. Изучены микроструктуры композитов разных составов и зависимости их объемных изменений от температуры спекания.

Методом холодного прессования и последующего вакуумного спекания смесей порошков алюминия и железа получены алюминиевые сплавы, которые представляют собой алюминиевую матрицу, содержащую от 40 до 80 об.% интерметаллидов FtAl3. Высокотвердая вторая фаза в зависимости от ее содержания находится в матрице в виде отдельных включений или образует непрерывный каркас. Определены пористость, прочностные свойства, коэффициент трения и несущая нагрузка сплавов при различных режимах трения в контакте с закаленной сталью.

Исследованы микроструктура и фазовый состав катодов, спеченных из прессованных смесей порошков титана и кремния, а также ионно-плазменные покрытия, полученные вакуумно-дуговым распылением спеченных катодов. Обнаружено уменьшение содержания кремния в покрытиях по сравнению с катодами.

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 структура и механические свойства спечённых образцов из смеси распылённых порошков олова и порошков сплава AI - 0,5 Si. Спекание прессовок проводилось при нагреве их до 570 - 640 °С и выдержке до 3-х часов при фиксированной температуре. Установлено, что наибольшее влияние на характер формирующейся структуры и плотность порошковых образцов оказывает величина угла смачивания твёрдой фазы жидкой, поскольку определяет площадь межфазной поверхности и интенсивность процессов растворения-осаждения атомов твёрдой фазы. Алюминиевая матрица оказывается наиболее связанной, а образцы наименее пористые после спекания при температуре 600 °С в условиях частичного смачивания алюминия оловом, когда двугранный угол мал, но не равен нулю. Механические свойства спечённых (AI - 0,5 Si) - 40 Sn композитов определяли методом испытаний на сжатие. Установлено, что при фиксированном составе их прочность и пластичность в основном зависит от степени связанности матрицы, которая, в свою очередь, определяется особенностями взаимодействия жидкой фазы с твёрдой при спекании. При равном составе, наилучшую пластичность и наибольшую прочность демонстрировали образцы с высоким коэффициентом связанности алюминиевого каркаса и минимальной пористостью.

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.

Изложены результаты исследований и теоретических разработок в области нанесения и использования защитных плазменных покрытий. рассмотрены механизм сцепления порошкового покрытия с подложкой, кинетика окисления напыляемых материалов. Изучено влияние абразивного износа на структуру и свойства плазменных покрытий. Дана оценка структуры порошковых покрытий и их исследований с помощью метода термодифференциального анализа. Описана возможность сварки биметалла титан-сталь с применением плазменных покрытий в качестве разделительного слоя. Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников, занимающихся разработкой, изучением износостойких плазменных покрытий и вопросами, связанными с порошковой металлургией.

В книге рассматриваются вопросы влияния предварительной механоактивации (МА) реакционной шихты на процессы фазо- и структурообразования порошковых материалов при самораспространяющемся высокотемпретурном синтезе (СВС). Выполнен систематический анализ имеющихся результатов и изложены существующие представления о механизме этого влияния. На большом количестве примеров рассматриваются особенности фазо- и структурообразования при механоактивируемом самораспространяющемся высокотемпературном синтезе (МАСВС). Книга предназначена для широкого круга специалистов: исследователей, студентов, инженеров и производственников, занимающихся разработкой получением новых материалов с уникальными свойствами методов СВС, а также исследованиями в области порошковой металлургии, композиционных материалов и покрытий.

Проведены структурные исследования и испытания на изгиб порошковых композитов, полученных горячим уплотнением механических смесей из элементарных порошков алюминия, титана и кремния. Определены режимы термосиловой обработки, при которых сохраняется исходный фазовый состав механической смеси и достигаются максимальная прочность и пластичность композитов. Определено, что прочность и пластичность композитов определяются алюминиевой матрицей, формирующейся при сваривании смежных порошковых частиц.

Изложены результаты экспериментальных и теоретических исследований, направленных на установление основных факторов и механизмов фазо- и структурообразования при обработке порошковых материалов и покрытий концентрированными потоками энергий (КПЭ), разработку новых материалов и эффективных гибридных технологий, создание действующих производств. Представлены научные основы газопламенных методов нанесения покрытий и лазерной обработки поверхностей. Приведены примеры практической реализации на предприятиях России. Монография представляет интерес для научных работников и специалистов в области порошковой металлургии и нанесения покрытий, а также для студентов вузов, обучающихся по специальностям 110800 - "Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия".

Проведено сравнительное исследование кинетики абразивного изнашивания и износостойкости металлокерамических композитов с карбидной упрочняющей фазой и сплавов на основе железа. Результаты обсуждены с привлечением результатов металлографических исследований структуры материалов. Предложен механизм абразивного изнашивания исследованных композитов.

A multilevel approach is used to numerically investigate physical and mechanical properties of titanium-based bcc alloys and their behavior under conditions identical to selective laser sintering. Elastic properties of beta-Ti-Nb alloy are calculated within the first principles approach. An algorithm is proposed and tested to optimize the calculations and reduce their number by more than 5 times. A molecular dynamics method is employed to study structural changes of titanium and niobium powder particles during sintering and to calculate adhesion characteristics of nanoparticles of the produced alloy depending on the external action. The simulation results are in good agreement with the known experimental data and can be used as input data both for numerical models of a higher spatial scale and for the optimization of production parameters of titanium alloys by additive technologies.В работе с использованием многоуровневого подхода проведено численное исследование физико-механических свойств ОЦК-сплавов на основе титана и изучено их поведение в условиях идентичных селективному лазерному спеканию. В рамках первопринципного подхода вычислены упругие свойства бета-сплава Ti-Nb. Предложен и апробирован алгоритм оптимизации расчетов, позволивший сократить объем вычислений более чем в 5 раз. С использованием метода молекулярной динамики исследовано изменение структуры частиц порошка титана и ниобия в процессе плавления и рассчитаны адгезионные характеристики наночастиц образовавшегося сплава в зависимости от условий внешнего воздействия. Результаты моделирования хорошо коррелируют с известными экспериментальными данными и могут быть использованы в качестве входных данных для численных моделей большего пространственного масштаба, а также для оптимизации параметров процесса получения титановых сплавов с использованием аддитивных технологий.

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.

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 книге излагаются вопросы теории и практики вакуумной металлургии тугоплавких металлов и твердых сплавов. Значительное внимание уделено рассмотрению современного промышленного оборудования, а также технологических процессов. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников металлургической промышленности; может быть полезна студентам вузов.

Рассмотрены общие и специальные вопросы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) как способа получения неорганических соединений и композиционных материалов. Изложены теоретические основы СВС, закономерности и механизмы горения и структурообразования в СВС-системах. Изучены термодинамические и кинетические аспекты взаимодействия компонентов при синтезе новых материалов в режиме горения. Представлены данные об основных технологических типах процессов производства порошков неорганических соединений, керамических материалов и изделий, новых композиционных материалов, литых тугоплавких соединений, о методах нанесения покрытий. Приведены сведения о структуре, свойствах и применении новых композиционных материалов. Уделено внимание лабораторным установкам для экспериментального исследования процессов СВС и оборудованию для промышленной реализации СВС-технологий. Учебное пособие рассчитано на студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 150100 "Металлурги", а также на исследователей, инженеров и технологов в области порошковой металлургии, высокотемпературных материалов, керамических композиционных материалов, огнеупоров, ферросплавов и лигатур, материалов для электроники, химической промышленности и др. Данное издание посвящено 80-летию академика А. Г. Мержанова - выдающегося ученого в области физики горения и взрыва, основоположника метода СВС.

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.

Изложены основные направления и методы исследования порошковых композитов: прогнозирование, диагностика механических и физических характеристик, технологических свойств, а также специальные методы исследования и диагностики качества композитов. Описаны аппаратура и приборы, применяемые для диагностики. Книга предназначена для специалистов в области порошковой металлургии и металловедения и студентов соответствующих специальностей.

В монографии изложены результаты многолетних исследований, посвященных выбору оптимального способа получения порошковых наноматериалов. Проанализированы преимущества и недостатки различных способов получения нанопорошков. Определены факторы, влияющие на свойства нанопорошков, полученных разными методами. рассмотрены методы консолидации нанопорошков, полученных разными методами. Рассмотрены методы консолидации нанопорошков прессованием, спеканием и спеканием под давлением. определены стадии и механизмы спекания нанопорошков. Разработан метода получения объемных нанокристаллических материалов методами спекания под давлением. Рассмотрены перспективные области применения порошковых наноматериалов. Для ученых, специалистов в области порошковой металлургии и материаловедения, студентов соответствующих специальностей.

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области металлургии в качестве учеб. для студентов вузов, обучающихся по специальности 110800 - "Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия". Изложены теоретические основы и практика процессов формования и спекания металлических порошков и их смесей с неметаллическими порошками. Рассмотрены процессы подготовки порошков к формованию, условия деформации, изменения плотности и свойств порошков в процесс их прессования, изостатического формования, прокатки и других методов обработки давлением. в том числе при его импульсном приложении. Суммированы имеющиеся данные по теории и технологии спекания порошковых формовок. Приведены сведения о свойствах порошковых изделий и методах и х определения, а также способах обработки порошковых изделий, охране труда и технике безопасности при осуществлении основных операций, составляющих сущность метода порошковой металлургии. Может быть полезна студентам соответствующих вузов при изучении основ металлургического производства и технологии обработки металлов, а также инженерно-техническим работникам металлургического и машиностроительного производства.

Систематизированы сведения о способах нанесения газотермических порошковых покрытий, применяемом оборудовании, исходных порошках, свойствах получаемых покрытий. Приведены данные о прочности сцепления, пористости, механических, теплофизических, электрофизических и коррозионных свойствах покрытий. Указаны области применения газотермических порошковых покрытий с примерами практической эффективности. Для широкого круга научных работников, конструкторов и технологов, занимающихся вопросами защиты и упрочнения поверхности деталей и конструкций, а также специалистов в области материаловедения.