Реферат носко Ольга Анатоліївна




Скачати 292,76 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації02.09.2018
Розмір292,76 Kb.
  1   2   3
Міністерство освіти і науки україни

Національна металургійна академія України



Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»
на здобуття премії Президента України

для молодих вчених 2010 р.


«Ефективні інноваційні технології цілеспрямованого керування структурою і властивостями промислових евтектичних сплавів, які забезпечують високу їх конкурентоспроможність на ринку конструкційниХ і функціональних матеріалів сучасного машинобудування»
РЕФЕРАТ


Носко

Ольга Анатоліївна



кандидат технічних наук, доцент кафедри матеріалознавства ім. Ю.М. Тарана Національної металургійної академії України

Богомол

Юрій Іванович



кандидат технічних наук, доцент кафедри високотемпературних матеріалів та порошкової металургії Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут».

Аюпова

Тетяна Анатоліївна



кандидат технічних наук, асистент кафедри матеріалознавства ім. Ю.М. Тарана Національної металургійної академії України

Сисоєв

Максим Олександрович



асистент кафедри високотемпературних матеріалів та порошкової металургії Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут».

Дніпропетровськ

2010 р.

Реферат

роботи «Ефективні інноваційні технології цілеспрямованого керування структурою і властивостями промислових евтектичних сплавів, які забезпечують високу їх конкурентоспроможність на ринку конструкційних і функціональних матеріалів сучасного машинобудування»


Розвиток сучасної науки і техніки показав, що важливою складовою будь-якого технологічного виробництва є якісні показники продукції, що отримується. Тому будь-які спроби вплинути на кінцевий результат – властивості продукції, що виробляється, є актуальними і доцільними. Металургійний та машинобудівний комплекси України стикаються з проблемами якості та конкурентоспроможності готової продукції на внутрішньому, європейському, американському і азіатському ринках сучасних конструкційних і функціональних матеріалів. Своєчасне і ефективне їх вирішення має велике значення для економіки України.

Підвищення якості і надійності деталей і конструкцій належить до найважливіших задач, що стоять перед металургами і машинобудівниками. Вирішення цих задач безпосередньо пов'язане з підвищенням властивостей конструкційних матеріалів, у тому числі сплавів евтектичного типу, широко вживаних у всіх галузях народного господарства.

Підвищення властивостей сплавів евтектичного типу, зокрема, ливарних сплавів на основі алюмінію, керамічних матеріалів на основі монокристалічного гексабориду лантану та карбіду бору вимагає синтезу нових і удосконалення стандартних сплавів, вживання оптимальної технології виробництва сплавів і відливань. Властивості сплавів можуть бути істотно покращені при правильному виборі технології мікролегування, литва, термічного оброблення в рідкому і твердому стані і визначенні оптимального складу сплаву, що вимагає поглибленого розуміння механізму цих процесів.

Структуроутворення в евтектичних сплавах визначається кристалохімічною природою компонентів і фаз, типом і мірою завершеності фазових перетворень. Закономірності фазових перетворень, як при твердінні, так і при перекристалізації в твердих сплавах евтектичного типу вивчені недостатньо.

Основною структурною складовою евтектичних сплавів на основі алюмінію, що значною мірою визначає їх механічні властивості, є евтектика Al-Si. Закономірності евтектичного перетворення в різних системах, у тому числі і в сплавах на основі алюмінію, детально вивчені і детально описані у фундаментальних роботах А.А. Бочвара, К.П. Буніна, Ю.Н. Тарана, В.З. Куцової, В.І. Мазура, С. Тіллера, Б. Челмерса і ін. Евтектична колонія в силумінах утворюється в результаті кооперативного зростання розгалужених кристалів твердих розчинів на основі алюмінію і кремнію, останній з яких є базовою і провідною фазою евтектики.

Евтектична кристалізація подвійних сплавів, у тому числі, сплавів на основі алюмінію та керамічних матеріалів на основі монокристалічного гексабориду лантану та карбіду бору (а також кристалізація подвійних евтектик в багатокомпонентних системах) відбувається шляхом зародження і зростання колоній - двофазних утворень, кожне з яких формується на базі одного центру евтектичної кристалізації. Колонії є, як правило, двофазним бікристалітом, причому обидва зерна є складною системою переміжних відгалужень. В процесі зростання колонії може відбуватися розчленування її на комірки, при цьому атрибути парного росту фаз зберігаються.

У кожній системі сплавів евтектичного типу зародження колоній ініціюється лише однією фазою. Базова фаза відрізняється більш складною кристалохімічною природою: більшим ступенем гетеродесміічності міжатомних зв'язків, анізотропією будови і властивостей. В евтектиках, що утворюються двома твердими розчинами або двома проміжними фазами, базовою служить більш тугоплавка фаза з більшою долею направлених зв'язків. Зародження колонії відбувається при появі кристалу другої фази евтектики на базовому кристалі. Основа евтектичної колонії формується шляхом розростання другої фази евтектики уздовж поверхні базового кристалу. Розвиток колонії на бікристалітній основі, що сформувалася, є процесом кооперативного росту двох кристалів, що розгалужуються. Веде цей процес базова фаза евтектики. Її відростки першими вростають в рідину, кристалогеометрія базової фази визначає вигляд колонії, її секторіальну будову і морфологічні особливості.

Диференціювання евтектики в силумінах визначає їх пластичність, залежить від ступеню переохолодження, типа модифікуючих добавок і обумовлена здібністю до розгалуження, перш за все, базової провідної фази, так званого -Si твердого розчину. Як відомо, здібність до ізотропного зростання найбільшою мірою мають фази з металевим типом зв'язку. -Si твердий розчин за нормальних умов – фаза ковалентна, не схильна до розгалуження. З'ясування причин і механізму металізації і, як наслідок, здібності до розгалуження ковалентних кристалів в різних умовах (при теплових, радіаційних, механічних і інших діях) – одна з найважливіших задач матеріалознавства. Рішення цієї задачі дозволяє цілеспрямовано управляти структуроутворенням сплавів евтектичного типу з ковалентними фазами, зокрема, силумінів, і розробляти технологічні прийоми дії на розплав і в твердому стані з метою поліпшення технологічних і експлуатаційних властивостей відливань.

Таким чином, повертаючись до евтектики сплавів на основі кремнію, слід зазначити, що в межах евтектичної колонії кремній є безперервними розгалуженими кристалами з розвиненими пластинчастими відгалуженнями. Трактування морфології евтектичного кремнію як ізольованих, не зв'язаних між собою часток є помилковим. Зерна Al-Si-евтектики являють собою просторові конгломерати, що зростають з одного загального центру і складаються із скелетоподібного каркаса кремнієвої фази, що веде кристалізацію, заповненого другою фазою - алюмінієвим твердим розчином. Форма і міра розгалуження евтектичних фаз залежать від умов кристалізації і чистоти вихідних матеріалів. Кооперативний характер кристалізації евтектичних фаз істотно залежить від того, наскільки "оперативно" фаза -Al, що є провідною, може змінити напрям і швидкість свого росту відповідно до дифузійно-кінетичної обстановки, що створюється в результаті зростання кристала провідної фази -Si. Причому однією з головних особливостей, що визначає структуру сплаву, є форма росту евтектичних кристалів.

Одним з найбільш дієвих способів поліпшення властивостей сплавів евтектичного типу є модифікування. Не дивлячись на широке використання модифікування силумінів, механізм цього складного фізико-хімічного процесу до теперішнього часу вивчений недостатньо, що гальмує прогнозування ефективних модифікаторів тривалої дії і розробку нових сплавів з оптимальним співвідношенням механічних властивостей. Авторами роботи вироблений загальний підхід до процесу модифікування або мікролегування ливарних багатокомпонентних сплавів на основі алюмінію та керамічних матеріалів.

На сьогоднішній день керамічні матеріали, що також відносяться до сплавів евтектичного типу, все частіше застосовуються замість металевих для виготовлення зносостійких деталей, металообробного інструменту, а також конструкційних та функціональних елементів приладів електронної техніки. Застосування кераміки на основі монокристалічного гексабориду лантану та карбіду бору в катодно-підігрівних вузлах електронно-променевих пристроїв (ЕПП) дозволяє знизити робочі температури, зменшити енергетичні витрати, збільшити строк служби, покращити просторово-геометричні та накальні характеристики електронно-оптичних систем, збільшити виробничу потужність та якість обробки в технологічних процесах. Але стримуючим фактором при цьому є висока крихкість та достатньо низька міцність таких матеріалів, особливо в порівнянні з традиційними тугоплавкими металевими матеріалами.

Для зміцнення керамічних матеріалів використовуються металеві зв’язки (кермети), подрібнення зерна, створення внутрішніх напружень, армування волокнами, тощо. Для одержання і зміцнення кераміки успішно використовують гаряче пресування, але застосування таких методів приводить, як правило, до створення нерівноважної нерівномірної структури і забруднення матеріалів, що негативно впливає особливо на електро-фізичні характеристии матеріалів. В роботах Лободи П.І., Падерно Ю.БI. Gunjishima, T. Akashi, T. Goto (Японія), C. Chen,W. Zhou, L. Zhang (Китай) вчених показано, що одним із найефективніших шляхів підвищення міцності боридних матеріалів є армування їх волокнами диборидів перехідних металів, яке може реалізовуватись шляхом спрямованої кристалізації евтектичних сплавів квазібінарних систем. Для конструкційних і функціональних елементів катодно-підігрівних вузлів найважливіше значення має стабільність термоелектричних властивостей і, перш за все, електропровідності, що може забезпечити лише висока чистота і структурна досконалість матеріалу. Для їх одержання найбільш прийнятним є метод зонної плавки неспечених порошкових пресовок з розчинником домішок, що рухається, розроблений професором Лободою П.І.

Цілеспрямоване керування структурою і властивостями промислових евтектичних сплавів дозволить ефективно використовувати їх для виготовлення зносостійких деталей, металообробного інструменту, а також в електронно-променевих та газорозрядних пристроях електронної техніки, які застосовуються в металургії для плавлення та зварювання, розмірної та термічної обробки металів, сплавів, тугоплавких і хімічно активних сполук, в приладобудуванні при виготовленні гострофокусних рентгенівських трубок, електронних мікроскопів, аналізаторів, приладів моніторингу навколишнього середовища, системах відображення інформації.

Колективами Національної металургійної академії України Міністерства освіти та науки України та Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» Міністерства освіти та науки України виконана комплексна робота та впроваджені інноваційні технології підвищення якості та надійності виробів зі сплавів евтектичного типу. Метою цієї роботи є вибір способів впливу на структуру і властивості промислових сплавів евтектичного типу, зокрема, ефективних модифікаторів та технологічних параметрів оброблення в рідкому та твердому стані, що забезпечують їх високу конкурентоспроможність на ринку конструктивних матеріалів сучасного машинобудування.



Робота виконана у період 2000-2009 р.р. у межах Державних науково-технічних програм «Розробка способів поліпшення механічних та експлуатаційних властивостей функціональних матеріалів, в яких реалізуються зсувні перетворення» (№№ 0100U000771, 0100U000760), «Підвищення механічних та експлуатаційних властивостей функціональних матеріалів за рахунок зсувних перетворень» (№ 0103U003205), «Розробка ефективної технології модифікування ливарних сплавів на основі алюмінію та способів покращення їх механічних та експлуатаційних властивостей» (№ 0103U003206), «Розроблення та впровадження способів позапічної обробки та мікролегування металевих розплавів» (договір №331мч-05, від 19.09.2005р.), «Розробка способів підвищення механічних та експлуатаційних властивостей сплавів на основі алюмінію (ливарних та деформованих) та вивчення впливу мікролегування на закономірності фазових та структурних перетворень» (№0100U000770), «Розроблення комплексних фізико-хімічних способів впливу на розплави силумінів для поліпшення їх структури і властивостей» (договір № ДЗ/376-2007 від 24.07.2007р.), „Розробка фізико-хімічних основ технології одержання високоміцних армованих композиційних матеріалів спрямованим спіканням гетерофазних порошкових сумішей” (0101U006603), „Створення керамічних катодних вузлів з емітером із монокристалічного гексабориду лантану для приладів електронно-зондового аналізу та установок технологічного призначення” (0102U002373), “Фізико-хімічні основи створення нових боридних композиційних та монокристалічних матеріалів для електронно-променевих та газорозрядних пристроїв” (0104U003268), “Створення фізичних основ керування структурною та хімічною досконалістю матеріалів на основі тугоплавких боридів” (0106U002477), “Фізико-хімічні основи створення нового покоління волокнистих катодних матеріалів з рекордно високими емісійними характеристиками” (0108U000668), “Надтверді керамічні матеріали та покриття на основі тугоплавких сполук ” (0106U010521), “Нові надтверді армовані високоміцні матеріали та покриття на основі тугоплавких сполук” (0108U007173).
  1   2   3


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка