Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕШ. Современный уровень развития промышленности характеризуется значительным расширением сферы использования пористых проницаемых материалов, находящих применение в различных отраслях машиностроения и прикладной экологии. Одним иа наиболее эффективных способов получения пористых проницаемых материалов является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), при котором формирование пористой среды происходит спонтанно, не требуя дополнительных технологических воздействий.
Основой целого ряда получаемых СВ-сиитезом пористых проницаемых материалов служат интерметаллические соединения - перспективный класс материалов, отличающихся высокими прочностными показателями, значительным сопротивлением термоокислителыгай и коррозионной деструкции. Однако получение некоторых практически привлекательных интерметаллидов, в частности, соединений в системе ти-ган-алюминий, затруднено превыиением температуры плавления' целе-юго' продукта над адиабатической температурой горения соот-іетствующих реакционных смесей.
В этом случае целесообразно получение композиционных материа-юв на основе сложных систем, в которых плавление интерметаллида ібеспечивается за счет высокой экзотеркичности параллельно проте-авдей реакции образования второй фазы (например, карбида). Создана пористого материала с композиционным (гетерогенным) кар-асом на основе усложнения реакционной системы можно характериао-ать как новый подход, позволяющий расинрить круг материалов с овой структурой и свойствами, получаемых в режиме горения. Раз-аботка проблем, связанных с реализацией данного подхода, явля-гся актуальной задачей технологического горения и материаловеде-ия СВС-продуктов'. Высокие температуры и интенсивность химического взаимодействия реакционной зоне создают возможность варьирования комплекса войств целевого материала путем легирования, осуществляемого ведением в реакционную систему дополнительных элементов. Задача эдбора легирующих элементов для избирательного модифицирования зойств составляющих гетерогенного материала, изучения их влияния і процессы структурообразов&чи'я продукта представляется новой и іабо освещенной в литературе.
Выбранная в качестве объекта исследования система титан-алюми-[й-углерод-легирующий элемент создает благоприятную возможность [я -создания нового семейства пористых СВС-материалов с оптималь-
, чим сочетанием эксплуатационных свойств (высокие удельная прочность, коррозионная и высокотемпературная стойкость), однако разработка эффективных пористых материалов предполагает нахождение путей управления их структурными и структурно-зависимыми свойствами. Задача управления комплексом свойств материала с помощью рецептурно-'технологических параметров синтеза приобретает, таким образом, как научное, так и практическое значение.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ сост' яла в разработке пористого проницаемого материала в системе титач-агооший-углерод, поиске набора легирующих элементов, обеспечивающих модифицирование (оптимизацию) свойств материала применительно к различным условиям эксплуатации и изучение комплекса свойств семейства разработанных материалов.
-
Впервые осуществлен СВ-синтеэ в системе титан-алюминий-углерод, а также указанной системе, расширенной введением легирующих элементов.
-
Установлены кинетические закономерности протекания СВ- синтеза в изучаемой системе, концентрационные пределы горения и влияние комплекса начальных условий на параметры синтеза
а Установлен факт существования различных режимов взаимодействия в системе титан-алюминий-углерод, реализация которых зависит от соотношения температуры горения и температуры плавления титана, а также от.начальной температуры процесса; описаны экспериментально наблюдаемые процессы эволюции реакционной среды в обоих возможных режимах, установлена роль легирующих элементов в структурообра8овании.
-
Показано, что структура.каркаса пористых материалов включает матрицу на основе интерметаллическпс соединений и твердых растворов с распределенными в ней тугоплавкими карбидами; определена область средних размеров и концентрации карбидов, обеспечивающая оптимальное структурно-механическое состояние материала.
-
Изучены характеристики порового пространства и другие существенные свойства пористых материалов в функции комплекса рецептурно- технологических параметров СВ-синтеза
-
Установлены кинетические зьконы и механиам термоокислительной деструіщии разработанных материалов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы состоит в создании нового семейства пористых проницаемых материалов, удовлетворяющих комплексу требовании реальных условий эксплуатации, определении путей
и средств , оптимизации эксплуатационных параметров материалов, разработке технологии получения изделий и их успешной апробации.
1. Особенности СВ-синтеза пористых проницаемых материалов в системе титан-алюминий-углерод. имеющих в структуре каркаса металлическую матрицу с распределенными в ней карбидами.
а Анализ1 эффектов взаимодействия легирующих элементов с компонентами базовой системы в режиме СВС; модели механизма структу-рообразования материала в выбранных интервалах структурно-технологических параметров.
а Основные термокинетические закономерности горения в изучаемой системе; анализ условий, определяющих температурный интервал протекания химических реакций и режим взаимодействия.
4. Оценка влияния геометрических параметров и концентрации карбидов на структурно-механическое состояние каркаса.
Б. «ормально-кинетический анализ процессов термоокислительной деструкции материалов системы титан-алюминий-углерод как основы синтеза жаростойких сплавов.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЕ Основные результаты диссертации доложена и у обсуждены на 11 Всесоюзном совещании "Измерение л контроль при автоматизации производственных процессов" (Барнаул, 1991), межвузовской научной конференции по физике твердого тела (Барнаул, 1990), Y11 Всесоюзной школе-семинаре "Теория и практика СВС-про-цессов" (Махачкала, 1990), Y1 Всесоюзной конференции по поровко-вой металлургии (Москва-Барнаул, 1991), 1 Советско-японском симпозиуме "Новые порошковые технологии" (С.-Петербург, 1992).
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕЛЕ ДИССЕРТАЦИИ. Основній результаты диссертации опубликованы в 30 печатных работах.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложений. Объем диссертации: 160 страниц основного текста, 67 рисунков, 7 таблиц, 6 приложений. Библиографический список содержит 139 наименований,
