Выявление влияния циркония и бора на структуру и свойства материала на основе
интерметаллида NhAl, полученного методом электроискрового плазменного спекания
ВВЕДЕНИЕ 9
1 СВОЙСТВА, ПОЛУЧЕНИЕ, МОДИФИЦИРОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ
ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al (Литературный обзор) 10
1.1 Физико-химические свойства алюминидов никеля 10
1.2 Диаграмма состояния системы «Ni-Al» 12
1.3 Механические свойства алюминидов никеля и сплавов на их
основе 15
1.4 Модифицирование интерметаллида Ni3Al 16
1.5 Способы получения композитов из интерметаллида Ni3Al 20
1.5.1 Метод направленной кристаллизации 20
1.5.2 Метод горячего прессования 21
1.5.3 Метод электроискрового плазменного спекания 23
1.6 Применение интерметаллида Ni3Al 26
1.7 Выводы 30
1.8 Цель и задачи 32
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 33
2.1 Материалы исследования 33
2.2 Подготовка порошковых смесей 33
2.3 Оборудование и режимы электороискрового плазменного спекания порошковых смесей 34
2.4 Методы исследования спеченного материала на основе алюминида никеля 37
2.4.1 Рентгенофазовый анализ 37
2.4.2 Оптическая металлография 38
2.4.3 Растровая электронная микроскопия 38
2.5 Определение механических свойств 39
2.5.1 Дюрометрические испытания 39
2.5.2 Испытания на трехточечный изгиб 39
2.6 Математическое моделирование испытаний статического нагружения (растяжение) 40
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Ni-Al-Zr-B,
ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ПЛАЗМЕННОГО
СПЕКАНИЯ 43
3.1 Структурные исследования 43
3.1.1 Металлографические исследования 43
3.1.2 Рентгенофазовый анализ материалов системы «Ni-Al-Zr-B».. 47
3.2 Оценка механических свойств спеченного материалов 48
3.2.1 Дюрометрические испытания 48
3.2.2 Результаты испытаний на трехточечный изгиб 50
3.3 Выводы 57
4 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ПОРОШКОВЫМИ
МАТЕРИАЛАМИ И УСТАНОВКОЙ ДЛЯ ИХ СПЕКАНИЯ 59
4.1 Техника безопасности 59
4.2 Техника безопасности при работе с З'РЗ'-установкой 60
4.3 Пожаро- и взрывоопасность порошков 61
4.4 Охрана окружающей среды 62
4.5 Регламентированные перерывы 63
5 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ 65
5.1 Затраты на исходные порошки и расходные материалы 65
5.2 Амортизация установки LABOX-1575 65
5.3 Заработная плата 66
5.4 Затраты на электроэнергию 68
5.5 Смета затрат на выполнение производственной практики 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 71
В современной промышленности во многих отраслях, в частности, в ракето- и авиатехнике встает вопрос о создании материалов, обладающих особыми свойствами. Для ученых представляет особый интерес материалы на основе алюминида никеля преимуществами, которого является высокая температура плавления, аномальная зависимость предела текучести от температуры нагрева материала и химическая устойчивость. Однако материалы такого типа не представляется возможным использовать в больших масштабах на производстве из-за низкого значения пластичности и устойчивости к механическому воздействию.
Для решения этой проблемы необходимо проанализировать уже применяемые подходы и применить различные технические решения, например, легировать материал добавками. Положительное влияние бора на пластичность интерметаллида на основе алюминида никеля уже было зафиксировано многими учеными. В рамках этой работы предлагается дополнительно легировать цирконием, мнения по этому поводу расходятся одна группа ученых говорит, что Zr не оказывает влияния на пластичность, а другая утверждает, что цирконий повышает пластичность и прочность.
В последнее время многие ученые проявляют интерес к порошковой металлургии, а именно к технологии электроискрового плазменного спекания материала. Это обусловлено рядом преимуществ этой технологии, таких как получение материала, обладающего более высокой твердостью, прочностью и трещиностойкостью. Сам процесс спекания занимает гораздо более меньшее время по сравнению со стандартным твердотельным синтезом, что позволяет сохранить наноструктуру в спеченных материалах.
На данный момент эта темГ недостаточно изучена, поэтому необходимо исследовать микроструктуру и механические свойства материалов на основе алюминида никеля, полученного методом электроискрового спекания с предварительной механической активацией исходных порошков, и легированных цирконием и бором.
В современной промышленности, в частности, в ракето- и авиастроении встает вопрос о создании материалов, обладающих особыми свойствами. Для ученых представляют особый интерес материалы на основе алюминида никеля, преимуществами которого являются высокая температура плавления, аномальная зависимость предела текучести от температуры нагрева материала и химическая устойчивость. Однако материалы такого типа не представляется возможным использовать в больших масштабах на производстве из-за низкого значения пластичности и устойчивости к механическому воздействию.
Для получения высококачественных изделий из порошковых
материалов в последнее время применяется технология электроискрового
плазменного спекания. Применение данной технологии позволяет получить материал, обладающий более высокой твердостью, прочностью и
трещиностойкостью за гораздо меньшее время по сравнению со стандартным твердофазный синтезом, а также сохранить наноструктуру.
Решением является легирование бором и цирконием. Одновременное легирование и применение SPS-технологии с предварительной механоактивацией оказывают положительное влияние на прочностные характеристики, о чем свидетельствуют результаты выполненной работы. Спекание хлопьевидных механокомпозитов на основе алюминида никеля, легированных 1,7 масс. % Zr и 0,05 масс. % B позволяет получить материалы с преимущественно однородной структурой, относительной плотностью
98,6 %, микротвердостью 7,6 ГПа и пределом прочности при изгибе равным 2650 МПа. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что предел прочности увеличился более чем в 3 раза, а микротвердость увеличилась на 20 %. Однако положительного влияния легирования цирконием на пластичность спеченного алюминида никеля не выявлено. Об этом свидетельствует хрупкий излом.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
