Помощь студентам в учебе
Исследование СВС порошков на основе TiB
|
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 12
1.1 Основы порошковой металлургии 12
1.2 Технологические процессы получения порошковых материалов 13
1.3 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез 16
1.4 Применение порошковой металлургии для наплавки 19
1.5 Свойства порошков системы «титан бор» и их применение 23
2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 28
2.1 Постановка задачи 28
2.2 Получение композиционных порошков TiB +Ti (20об. - 60об.%) методом СВС. 29
2.3 Методика исследования композиционных порошков и ЭЛН покрытий 33
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 37
3.1 Результаты исследования композиционных порошков TiB + Ti (20об. - 60об.%)37
3.2. Результаты исследования электронно-лучевых покрытий, наплавленные
композиционными порошками TiB^c+Ti 43
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 51
4.1 Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения 51
4.2 SWOT-анализ 53
4.3 Инициация проектом 55
4.3.1 Цели и результат проекта 55
4.3.3 Ограничения и допущения проекта 56
4.4 Планирование управления научно-техническим проектом 57
4.4.1 Иерархическая структура работ проекта 57
4.4.2 Контрольные события проекта 58
4.4.3 Бюджет научного исследования 58
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 63
5.1 Техногенная безопасность 63
5.1.1 Анализ вредных факторов 63
5.1.1.1 Шум 64
5.1.1.2 Вредные вещества 65
5.1.1.3 Микроклимат 66
5.1.2.1. Электричество 69
5.1.2.2 Пожаробезопасность 70
5.2 Региональная безопасность 71
5.3 Организационные мероприятия обеспечения безопасности 73
5.4 Особенности законодательного регулирования проектных решений 75
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
Список публикаций студента 79
Список используемых источников 80
Приложение А 85
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 12
1.1 Основы порошковой металлургии 12
1.2 Технологические процессы получения порошковых материалов 13
1.3 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез 16
1.4 Применение порошковой металлургии для наплавки 19
1.5 Свойства порошков системы «титан бор» и их применение 23
2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 28
2.1 Постановка задачи 28
2.2 Получение композиционных порошков TiB +Ti (20об. - 60об.%) методом СВС. 29
2.3 Методика исследования композиционных порошков и ЭЛН покрытий 33
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 37
3.1 Результаты исследования композиционных порошков TiB + Ti (20об. - 60об.%)37
3.2. Результаты исследования электронно-лучевых покрытий, наплавленные
композиционными порошками TiB^c+Ti 43
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 51
4.1 Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения 51
4.2 SWOT-анализ 53
4.3 Инициация проектом 55
4.3.1 Цели и результат проекта 55
4.3.3 Ограничения и допущения проекта 56
4.4 Планирование управления научно-техническим проектом 57
4.4.1 Иерархическая структура работ проекта 57
4.4.2 Контрольные события проекта 58
4.4.3 Бюджет научного исследования 58
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 63
5.1 Техногенная безопасность 63
5.1.1 Анализ вредных факторов 63
5.1.1.1 Шум 64
5.1.1.2 Вредные вещества 65
5.1.1.3 Микроклимат 66
5.1.2.1. Электричество 69
5.1.2.2 Пожаробезопасность 70
5.2 Региональная безопасность 71
5.3 Организационные мероприятия обеспечения безопасности 73
5.4 Особенности законодательного регулирования проектных решений 75
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
Список публикаций студента 79
Список используемых источников 80
Приложение А 85
Объектом исследования являются композиционные порошки «TiB + Ti»,
и электронно-лучевые покрытия на их основе.
Цель работы – исследование возможности использования СВС для
получения композиционных бор - содержащих порошков с металлической
связкой для использования при нанесении функциональных покрытий.
В процессе исследования проводились исследования композиционных
порошков «борид титана – титановая связка», синтезированных порошков и
электронно-лучевых покрытий на их основе.
В результате исследований описаны структурные особенности и
некоторые физико – механические свойства композиционных порошков «борид
титана – титановая связка», электронно-лучевые покрытий на их основе, в
зависимости от объемного содержания титановой связки в порошке.
Степень внедрения: внедрение в производство не осуществлено.
Область применения: порошковая металлургия, аддитивные технологии,
ремонтно-восстановительные технологии.
Экономическая эффективность/значимость работы – проект обладает
высокой ресурсоэффективностью и является ресурсосбережливым.
В будущем планируется провести исследования электронно-лучевых
покрытий других составов и сравнить их с предыдущими результатами, а также
провести полномасштабное сравнение СВС композитов.
ВВЕДЕНИЕ
В условиях современного производства в повышении инженерной
степени машиностроения играет роль введение высокоэффективных
технологических процессов. В связи с этим основной задачей современного
машиностроения является повышение качества изделии в короткие сроки с
минимальными материальными затратами. При этом требования к конечной
продукции остаются высокими – надежность материалов, точность
изготовления, необходимость сочетание малого удельного веса и высокой
прочности материала в объеме с достаточной твердостью, износостойкостью и
(или) химической стойкостью поверхностного слоя деталей.
Работоспособность динамических конструкций (аэрокосмические,
энергетические, строительные и др.) может быть повышена за счет
использования конструкционных материалов, обладающих уникальными
свойствами. Такими материалами являются композиционные материалы
(композиты, КМ), которые состоят из двух и более разнородных по
химическому составу и структуре компонентов, определенным образом
распределенных по объему детали. Это дает возможность конструировать
материалы с заданными свойствами.
По прочности, сопротивлению тепловому воздействию и особенно по
надежности композиционные материалы превосходят любой из своих
компонентов в отдельности. Они обладают свойствами, не присущими
индивидуальным компонентам. Композиционные материалы имеют более
высокие значения временного сопротивления и предела выносливости (на 50-
100% больше, чем у обычных сплавов); у них более высокий модуль упругости
и удельная прочность, а так же они обладают пониженной склонностью к
трещинообразованию. Применение композиционных материалов повышает
жесткость конструкций при одновременном снижении их материалоемкости
[5]. Одним из перспективных путей получения композиционных материалов10
является метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
(СВС), который представляет с собой взаимодействие двух или более
элементов экзотермической реакции, проходящее в режиме послойного горения
или тепловом взрывном режиме.
Задача увеличения надежности и долговечности элементов машин и
механизмов в большинстве случаев непосредственным образом связана с
износостойкостью трущихся сопряженных поверхностей. Повышение
износостойкости деталей, позволяет продлить срок службы машин, что
позволит сэкономить значительное количество финансовых средств, трудовых
ресурсов и материалов. Для достижения этих требований в машиностроении
одним из наиболее эффективных технологических путей повышения
надежности работы механизмов и деталей машин является нанесение
различных покрытий на рабочую поверхность изделий. Износостойкие
покрытия на титановые сплавы обладают высокой износостойкостью с
помощью соединения со всеми металлическими материалами. Для титана и его
сплавов для получения износостойких покрытий широко применяется
порошковая наплавка. Структуру порошковой присадки выбирают так, чтобы
получить композиционные покрытия, которые имеют структуру матричного
композита с включениями дисперсных частиц тугоплавких соединений, таких
как карбиды, бориды, нитриды. Особый интерес в качестве твердой и
тугоплавкой упрочняющей фазы в металломатричных композитах на основе
титана представляет борид титана.
Получение композитов «борида титана + титан» возможно через
проведение реакции «титан+В4С», так и через синтез чистых порошков.
Исследование композиционных порошков и покрытий из них имеет важное
практическое значение. Для получения покрытий из «борида титана»
применяли метод электронно-лучевой наплавки, при котором на поверхности
детали получают покрытия заданной формы и свойств с помощью
электронного луча. Данная технология имеют возможность на поверхность11
изделия формировать одно и многослойные покрытия различного назначения
(износостойкие, жаропрочные, жаростойкие, упрочняющие и т.д.). Для
электронно-лучевой наплавки пригодны порошки, имеющие дисперсность 50 -
350 мкм. В зависимости от формы изделий и требование к покрытию могут
быть использованы схемы нанесения покрытий.
и электронно-лучевые покрытия на их основе.
Цель работы – исследование возможности использования СВС для
получения композиционных бор - содержащих порошков с металлической
связкой для использования при нанесении функциональных покрытий.
В процессе исследования проводились исследования композиционных
порошков «борид титана – титановая связка», синтезированных порошков и
электронно-лучевых покрытий на их основе.
В результате исследований описаны структурные особенности и
некоторые физико – механические свойства композиционных порошков «борид
титана – титановая связка», электронно-лучевые покрытий на их основе, в
зависимости от объемного содержания титановой связки в порошке.
Степень внедрения: внедрение в производство не осуществлено.
Область применения: порошковая металлургия, аддитивные технологии,
ремонтно-восстановительные технологии.
Экономическая эффективность/значимость работы – проект обладает
высокой ресурсоэффективностью и является ресурсосбережливым.
В будущем планируется провести исследования электронно-лучевых
покрытий других составов и сравнить их с предыдущими результатами, а также
провести полномасштабное сравнение СВС композитов.
ВВЕДЕНИЕ
В условиях современного производства в повышении инженерной
степени машиностроения играет роль введение высокоэффективных
технологических процессов. В связи с этим основной задачей современного
машиностроения является повышение качества изделии в короткие сроки с
минимальными материальными затратами. При этом требования к конечной
продукции остаются высокими – надежность материалов, точность
изготовления, необходимость сочетание малого удельного веса и высокой
прочности материала в объеме с достаточной твердостью, износостойкостью и
(или) химической стойкостью поверхностного слоя деталей.
Работоспособность динамических конструкций (аэрокосмические,
энергетические, строительные и др.) может быть повышена за счет
использования конструкционных материалов, обладающих уникальными
свойствами. Такими материалами являются композиционные материалы
(композиты, КМ), которые состоят из двух и более разнородных по
химическому составу и структуре компонентов, определенным образом
распределенных по объему детали. Это дает возможность конструировать
материалы с заданными свойствами.
По прочности, сопротивлению тепловому воздействию и особенно по
надежности композиционные материалы превосходят любой из своих
компонентов в отдельности. Они обладают свойствами, не присущими
индивидуальным компонентам. Композиционные материалы имеют более
высокие значения временного сопротивления и предела выносливости (на 50-
100% больше, чем у обычных сплавов); у них более высокий модуль упругости
и удельная прочность, а так же они обладают пониженной склонностью к
трещинообразованию. Применение композиционных материалов повышает
жесткость конструкций при одновременном снижении их материалоемкости
[5]. Одним из перспективных путей получения композиционных материалов10
является метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
(СВС), который представляет с собой взаимодействие двух или более
элементов экзотермической реакции, проходящее в режиме послойного горения
или тепловом взрывном режиме.
Задача увеличения надежности и долговечности элементов машин и
механизмов в большинстве случаев непосредственным образом связана с
износостойкостью трущихся сопряженных поверхностей. Повышение
износостойкости деталей, позволяет продлить срок службы машин, что
позволит сэкономить значительное количество финансовых средств, трудовых
ресурсов и материалов. Для достижения этих требований в машиностроении
одним из наиболее эффективных технологических путей повышения
надежности работы механизмов и деталей машин является нанесение
различных покрытий на рабочую поверхность изделий. Износостойкие
покрытия на титановые сплавы обладают высокой износостойкостью с
помощью соединения со всеми металлическими материалами. Для титана и его
сплавов для получения износостойких покрытий широко применяется
порошковая наплавка. Структуру порошковой присадки выбирают так, чтобы
получить композиционные покрытия, которые имеют структуру матричного
композита с включениями дисперсных частиц тугоплавких соединений, таких
как карбиды, бориды, нитриды. Особый интерес в качестве твердой и
тугоплавкой упрочняющей фазы в металломатричных композитах на основе
титана представляет борид титана.
Получение композитов «борида титана + титан» возможно через
проведение реакции «титан+В4С», так и через синтез чистых порошков.
Исследование композиционных порошков и покрытий из них имеет важное
практическое значение. Для получения покрытий из «борида титана»
применяли метод электронно-лучевой наплавки, при котором на поверхности
детали получают покрытия заданной формы и свойств с помощью
электронного луча. Данная технология имеют возможность на поверхность11
изделия формировать одно и многослойные покрытия различного назначения
(износостойкие, жаропрочные, жаростойкие, упрочняющие и т.д.). Для
электронно-лучевой наплавки пригодны порошки, имеющие дисперсность 50 -
350 мкм. В зависимости от формы изделий и требование к покрытию могут
быть использованы схемы нанесения покрытий.
В результате проделанной работы были получены и исследованы
композиционные порошки «моноборид титана +титан». При проведении
самораспространяющегося высокотемпературного синтеза на воздухе
реакционных смесей титана и бора происходит частичное окисление продуктов
синтеза с образованием двуокиси титана и нитрида титана TiN0. 30.
Присутствие значительного количества оксинитридных фаз препятствует
нанесению однородного электронно-лучевого покрытия, поэтому основные
исследования проводили на композиционных порошках, синтезированных в
аргоне. Было показано, что предварительная механическая активация
реакционной порошковой смеси позволяет расширить концентрационный
предел послойного горения в сторону большего содержания титановой связки.
Были определены оптимальные режимы синтеза и получены композиционные
порошки «моноборид титана - титан» с однородной структурой.
В работе было показано, что дальнейшее использование полученных
СВС - композиционных порошков «TiB - Ti» позволяет получить качественные
электронно-лучевые покрытия на титане ВТ-1-0. Твердость таких покрытий
увеличивается в 2-2,2 раза, при этом абразивная износостойкость увеличивается
более значительно в 3-3,7 раза.
композиционные порошки «моноборид титана +титан». При проведении
самораспространяющегося высокотемпературного синтеза на воздухе
реакционных смесей титана и бора происходит частичное окисление продуктов
синтеза с образованием двуокиси титана и нитрида титана TiN0. 30.
Присутствие значительного количества оксинитридных фаз препятствует
нанесению однородного электронно-лучевого покрытия, поэтому основные
исследования проводили на композиционных порошках, синтезированных в
аргоне. Было показано, что предварительная механическая активация
реакционной порошковой смеси позволяет расширить концентрационный
предел послойного горения в сторону большего содержания титановой связки.
Были определены оптимальные режимы синтеза и получены композиционные
порошки «моноборид титана - титан» с однородной структурой.
В работе было показано, что дальнейшее использование полученных
СВС - композиционных порошков «TiB - Ti» позволяет получить качественные
электронно-лучевые покрытия на титане ВТ-1-0. Твердость таких покрытий
увеличивается в 2-2,2 раза, при этом абразивная износостойкость увеличивается
более значительно в 3-3,7 раза.