Прогнозирование заполнения литьевой формы при инжекционном формовании изделий сложной формы имеет большое значение, поскольку прочность конечного изделия прямо зависит от наличия остаточных пустот при формовании. Математическое моделирование позволяет провести раннее прогнозирование неточностей заполнения литьевой формы и параметров литья до этапа изготовления. В данной работе расчеты проведены в предположении ламинарного процесса течения вязкой неньютоновской жидкостью. Используемый подход позволяет определить время заполнения литьевой формы, оценить влияние температуры и вязкости, в зависимости от скорости сдвига, а также инжекционного давления, на процесс заполнения формы, предсказать образование пустот в области, вызванных дефектами геометрии формы.

Рассмотрены математическое и физическое моделирование, расчет, оптимизация и аппаратурное оформление разделения полидисперсных порошков по крупности в газовых потоках. Описаны особенности работы классификаторов в технологических линиях с рециклом в частности в технологических системах измельчения замкнутого цикла. Для инженерно-технических и научных работников химической и других отраслей промышленности, использующих механическую переработку порошкообразных материалов; рекомендуется также студентам вузов и аспирантам.

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.

Исследованы структура, фазовый состав и свойства ультрадисперсных керамических порошков диоксида циркония с изменением концентрации соли в растворе при изготовлении порошков методом плазмохимического синтеза. Установлено, что изменение такого технологического параметра, как концентрация соли в растворе, влияет на структуру и свойства получаемых порошков, а именно повышение концентрации приводит к увеличению среднего размера частиц порошков, а также их удельной поверхности и уменьшению насыпной плотности. Это связано с изменением количественного соотношения полых и наполненных сфер в порошке. На фазовый состав и параметры тонкой кристаллической структуры изменение концентрации влияния не оказывает.

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.

Исследовано влияние предварительной механической обработки порошка меди на качество покрытий, полученных плазменным напылением, показано существенное улучшение их внутренней структуры и прочностных свойств. Установлено, что удельный тепловой эффект взаимодействия механически отработанного порошка меди с уксусной кислотой возрастает при механической обработке в течение 15 мин, вероятно, за счет накопления дефектов в объеме металла, после чего происходит их релаксация. Показано, что химическая активность механически активированных порошков металлической меди и порошков меди, полученных методом электрического взрыва проволочек, коррелирует с межплоскостными расстояниями между плоскостями с индексами Миллера.

Исследовано влияние предварительной механической обработки порошка меди на качество покрытий, полученных плазменным напылением, показано существенное улучшение их внутренней структуры и прочностных свойств. Установлено, что удельный тепловой эффект взаимодействия механически обработанного порошка меди с уксусной кислотой возрастает при механической обработке в течение 15 мин., вероятно, за счет накопления дефектов в объеме металла, после чего происходит их релаксация. Показано, что химическая активность механически активированных порошков металлической меди и порошков меди, полученных методом электрического взрыва проволочек, коррелирует с межплоскостными расстояниями между плоскостями с индексами Миллера (111).

Представлены современные методики экспериментальных измерений, приведены данные по основам построения математических моделей, описывающих состояния горящей газовзвеси при различных начальных характеристиках турбулентности, составах газовзвеси и режимных параметрах. Рассмотрены результаты экспериментальных исследований процессов воспламенения и горения газовзвесей частиц алюминия, магния, бора, а также методы интенсификации процессов воспламенения и горения частиц порошкообразного горючего. Представлены варианты использования нано- и ультрадисперсных частиц горючего в качестве компонентов топлива. В издании использованы материалы научно-исследовательских работ. выполненных в НИИЭМ МГТУ им. Н. Э. Баумана. Книга предназначена для инженеров, работающих в области теории и практики горения газодисперсных систем, а также может быть полезной для преподавателей, аспирантов. магистрантов и студентов старших курсов.

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.

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.

В книге изложены вопросы теории образования покрытий из порошковых материалов. Для описания процессов формирования покрытий в режиме активированного спекания принят метод анализа с позиций термодинамики необратимых процессов. Преимущественно рассмотрены такие электрофизические методы получения покрытий, как электроконтактное припекание, электроимпульсное спекание. магнитно-импульсное припекание, электроимпульсное спекание, магтнитно-импульсное прессование. Для выбора режимов нанесения покрытий магнитно-импульсным прессованием предложена математическая модель. учитывающая диффузию электромагнитного поля и не требующая предварительного задания параметров поля. Приведены сведения по использованию разработанных технологических процессов для восстановления быстроизнашивающихся деталей дорожно-строительных, сельскохозяйственных и других машин (червячных коле, втулок подшипников скольжения), повышения стойкости прессового инструмента.

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.

В монографии подробно рассмотрены теоретические и прикладные аспекты нового, бурно развивающегося метода получения композиционных материалов - механическое легирование. Обсуждаются такие актуальные проблемы, как создание этим методом аморфных и наноразмерных материалов. Описывается оборудование для механического легирования. Подробно излагаются результаты исследований различных приложений метода. Приводятся данные по свойствам материалов, получаемых методом механического легирования. Для химиков, материаловедов.

Рассмотрены теоретические и технологические разработки в области диспергирования металлических расплавов, проблемы отжига и восстановления порошков, получение ультратонких порошков и т. д. Ряд статей посвящен вопросам исследования свойств порошков, оценке методов их определения и описание приборов, предназначенных для этой цели. Описано применение порошков в различных отраслях промышленности. Предназначен для специалистов в области порошковой металлургии, аспирантов, студентов соответствующих специальностей.

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.

Рассмотрены физико-механические, пневматические и электрофизические методы разрушения твердых тел и получения порошков. А также получение порошков металлов и их окислов жидкофазными методами, включая электролиз на переменном токе и распыл. Дано описание установок и машин для реализации этих методов. Приведена характеристика порошков по гранулометрическому составу и физико-химические и физико-механические методы их анализа.

Изложены основы термодинамического моделирования процессов; исследования кинетики выщелачивания; восстановления железа из его соединений; электролиза растворов и расплавов солей; синтеза и разложения пентакарбонида железа. Рассмотрены методы измерения вязкости, поверхностного нтяжения и плотности расплавов. Представлены методы контроля свойств порошков, Основное внимание уделено получению железного порошка хлоридным способом, оптимизации выщелачивания примесей кремния и марганца из порошков технических марок. Дан анализ гидродинамических и физико-химических взаимодействий, протекающих при диспергировании железоуглеродистых расплавов энергоносителями и восстановлении порока-сырца. Рассмотрены особенности восстановления железа из его оксидов твердым углеродом и газами. Приведены обобщенные данные работ других авторов по синтезу и разложению пентакарбонида железа, электролизу растворов и расплавов солей, содержащих железо. Книга предназначена для специалистов в области порошковой металлургии и может быть использована в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по специальности "Порошковая металлургия и композиционные материалы".

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.

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 с современных позиций показаны новейшие технологии прессования полидисперсных порошковых материалов. Описаны технологические системы, изложены рекомендации по повышению эффективности процесса консолидации порошков при получении плотноупакованных изделий. Книга предназначена для студентов вузов, обучающихся по специальности "Машины и технология обработки металлов давлением", может быть использована при изучении курсов "Теория обработки металлов давлением", "Специальные способы обработки металлов давлением", "Основы физического металловедения", а также может быть использована для студентов, обучающихся по специальности "Порошковая металлургия и композиционные материалы". Печатается в авторской редакции.

Исследуются процессы диффузионного массопереноса в бинарных и многокомпонентных системах. Большое внимание уделяется изучению кинетики диффузии в процессах спекания металлических порошков, диффузионной металлизации внутреннего окисления, импульсного облучения электронами и т. д. Сборник может быть полезен специалистам, занимающимся вопросами металлизации и металловедения, а также студентам и аспирантам.

В книге рассматриваются основы термодинамического моделирования и модели, использованные для описания процессов в металлургии железных порошков. Обобщены данные по термодинамическому моделированию процессов получения порошков железа хлоридным, сульфатным и содовым и гидрометаллургическими методами; выплавки стали в индукционных печах, диспергирования железоуглеродистых расплавов водой, воздухом, водой и воздухом, азотом, диспергирования расплавов легированных ванадием, хромом и др.элементами; восстановление порошка-сырца с легирующими добавками в различных средах; термообработки дроби. Для подтверждения результатов моделирования представлены данные исследований по формированию структуры частиц, свойствам порошков, полученных методами порошковой металлургии из продуктов и отходов металлопроизводства. Книга предазначена для научных и инженерно-технических работников в области порошковой металлургии и композиционных материалов, а также преподавателей и студентов вузов, соотв.специальностей.

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.

Крупные порошки алюминия марки ПА-2 были подвергнуты при комнатной температуре равноканальному угловому прессованию с интенсивностью y=2. В результате получен плотный материал с большой площадью контактов между частицами. Однако прочность прессовки оставалась низкой, ее разрушение проходило по плоскостям максимального сопряжения порошков. Показано, что причины низкой прочности прессовок обусловлены особенностями химического состава и рельефа контактной поверхности порошков, подвергнутых интенсивной пластической деформации.

Методами рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии исследован ультрадисперсный порошок состава ZrO2+3 мол.% Y2O3, полученный плазмохимическим способом. Установлено, что порошок состоит преимущественно из пустотелых поликристаллических сфер и пленок со средним размером кристаллитов 20 нм. Частицы порошка представляют собой двухфазные поликристаллы, состоящие преимущественно из кристаллитов тетрагональной фазы: содержание моноклинной модификации составляет приблизительно 3%. Показано, что формирование моноклинной фазы связано с превышением критического размера частью крупных кристаллитов. Величина критического размера в таких порошках контролируется как поверхностной энергией кристаллитов, так и их напряженным состоянием. Показано, что тетрагональная фаза в исследуемом порошке характеризуется пониженной, по сравнению с крупнокристаллическим состоянием, тетрагональностью, что связано с высокой дисперсностью кристаллитов и особенностями их напряженного состояния. Понижение тетрагональности при уменьшении размера зерна можно рассматривать как размерный фазовый переход, из тетрагональной в кубическую структуру, близкий к переходу второго ряда.

Исследованы процессы горения смесей ультрадисперсного электровзрывного порошка алюминия с водой, загущенной 3 %-й добавкой полиакриламида. Реакция в режиме горения сопровождается образованием перегретого вспенивающегося слоя в гелеобразной воде. Обнаружена неполнота сгорания алюминия в стехиометрической смеси, объясняемая выкипанием воды из реакционной зоны. Термопарными измерениями и расчетом по составу продуктов сгорания определены максимальные температуры горения в различных условиях. Показана возможность получения ультрадисперсного или монолитного корунда в качестве продукта реакции.

Исследованиями установлено, что отжиг плазмохимического порошка ZrO2, стабилизированного 3 мол. % V2O3 при температуре 1200С в течение 1 ч., приводит к повышению его насыпной плотности, уменьшению удельной поверхности и в результате повышению механических свойств спеченного материала.

Изучено поведение нанокристаллического порошка диоксида циркония при прессовании и спекании. Установлено, что даже при небольшом давлении прессования 50 МПА, происходит интенсивное разрушение структурных элементов порошка. Активное взаимодействие нанокристаллических частиц на стадии нагрева приводит к формированию пористого каркаса, устойчивого к дальнейшему уплотнению при изотермической выдержке в процессе спекания.

Исследована структура ультрадисперсного порошка, полученного методом плазмохимического синтеза.

Разработаны технологические параметры получения методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) карбонитридов титана и металлокерамических композиционных порошков на их основе с матрицей из высокоазотистой стали Х20ФГ20 (N=0,9 масс%). Установлены оптимальные режимы синтеза. Проведено исследование качественных характеристик материалов (гранулометрический состав порошка, содержание газов, структура). На основе синтезируемых композиционных порошков системы "TiCN-X20АГ20" методом электронно-лучевой наплавки получены покрытия, исследованы их структура и свойства.

Исследованы структура, фазовый состав и удельная поверхность порошковых систем на основе корунда, получаемых методом термического разложения гидроокиси алюминия и методом термического разложения водного раствора азотнокислой соли алюминия в плазме высокочастотного разряда. Показано, что в плазмохимическом порошке Al2O3 происходит резкий фазовый переход в а-форму в узком интервале температур (1150-1200 С), в то время как в глиноземе этот переход происходит в широком интервале температур (600-1200 С). Таким образом, в плазмохимическом порошке он носит "взрывной" характер. Этот переход сопровождается разрушением пенообразных агломератов и увеличением удельной поверхности частиц, а в процессе спекания приводит к рекристаллизации и активации диффузионных процессов массопереноса.

В монографии систематизирован и обобщен большой экспериментальный материал по механохимическому синтезу в металлических системах за последние пятнадцать лет. Рассмотрены основные модельные представления о механизмах этого процесса. Впервые проведен анализ литературных данных по механохимическому взаимодействию твердого металла с жидким металлом. Показана роль механокомпозитов в механохимическом синтезе и возможность их применения в качестве прекурсоров для термического синтеза, в том числе и для самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Книга предназначена специалистам, работающим в области механохимии, механического сплавления, порошковой металлургии и т. п.