Введение к работе
Любой прогрессивный технологический процесс предполагает экономичное расходование материалов и трудовых ресурсов, получение новых высококачественных материалов. Большое значение в решении данной проблемы играют методы математического моделирования, поэтому, выбор математического аппарата,адекватно описывающий такие процессы^ является актуальной научной задачей. Качество и свойства изделий часто зависят от однородности структуры, которая достигается различными способами,, в том числе и в процессе диффузионной гомогенизации.
Особый интерес представляет описание процесса гомогенизации в дисперсных системах. По сравнению с традиционно изучаемыми диффузионными процессами в сварных диффузионных парах диффузионные процессы в бинарных дисперсных системах являются более многообразными и сложными. Усложнение касается как движущих сил, так и "каналов" диффузии. Кроме тенденции к выравниванию химических потенциалов компонентов, существует тенденция к уменьшению свободной поверхности. Эти процессы могут приходить в противоречие вследствие различия парциальных коэффициентов диффузии компонентов. Диффузия может происходить по нескольким каналам ( объемная", поверхностная, газовая, зерно-граничная, вдоль дислокационных трубок), которые могут работать как последовательно, так и параллельно. Скорость диффузии зависит в общем случае не только от температуры, состава, но и от способа приготовления системы.Невозможность учета всех начальных условий физического процесса предполагает созда.ие работоспособных моделей.
Математическое моделирование процессов диффузии в плотных материалах достаточно широко изучены, что касается порошковых материалов, то при описании процессов спекания порошков используют либо уже известные зависимости, либо экспериментальные методики.. Подбор математического аппарата особенно важен для прогнозирования кинетики спекания и оптимизации процесса.
Цель работы, количественное описание процесса диффузионной гомогенизации в локально неоднородных бинарных системах с взаимной, растворимостью компонентов с помощью функции статистического распределения.
Автор защищает:
экспериментальные методики по определению функции статистического распределения по данным рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализов;
метод определения концентрационной кривой в модельной системе, состоящей из чередующихся слоев двух компонентов с неограниченной растворимостью;
экспериментальные результаты по определению функции статистического распределения в модельных и реальных системах;
экспериментальные результаты по определению параметров, полностью' характеризующих состояние твердого раствора после гомогенизации: его долю с определенной концентрацией и неоднородность по составу.
Достоверность выводов 'И рекомендации диссертации обеспечивается применением для проведения исследования новых прогрессивных методик, использующих современную экспериментальную технику и измерительные- приборы, согласием экспериментальных и теоретических результатов, полученных на основе математической модели, применением для обработки экспериментальных данных статистического анализа, выполнявшегося с помощью ПЭВМ IBM PC/AT.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА.Показана возможность определения функции статистического распределения в пространстве концентраций для бинарных систем с неограниченной растворимостью компонентов. Эта функция полностью определяет состояние твердого раствора, образовавшегося после диффузионной гомогенизации: долю твердого раствора с-определенной концентрацией и его неоднородность по составу. На примере модельной системы, состоящей из последовательно чередующихся слоев меди и никеля, показана применимость этого метода и его корректность.
Разработан метод определения концентрационной кривой для одномерной моделипорошковой системы. Полученная для модельной системы медь-никель концентрационная кривая хорошо согласуется с концентрационной кривой, рассчитанной по стандартной методике.
Рассчитана функция статистического распределения для реальных порошковых систем никель-кобальт и железо-никель в зависимости от времени1 диффузионного отжига при "температуре
-.5 -
И 00 С и определены количественные параметры сформированное твердого раствора.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Выполненные исследования способ-: ствуют развития представления о кинетике диффузионной гомогенизации бинарных неоднородных систем, ее количественному описанию с помощью функции статистического распределения. Предлагаемый подход изучения кинетики'диффузионной гомогенизации показал, что долю твердого раствора и дисперсию можно применять как параметры, характеризующие степень сформированное и степень гомогенности твердого раствора при проведении количественного анадиза процессов диффузионной гомогенизации, эти функции могут быть использованы для прогнозирования технологического процесса спекания порошковых заготовок с заданными параметрами состояния твердого раствора.
Результаты исследований, полученные в работе, были использованы в условиях производства АО "Полема-Тулачермет" при разработке .технологических режимов~ производства порошковых сплавов марок пермаллой 50Н и 40Н для выбора оптимальных режимов спекания и контроля состояния твердого раствора после спекания (технический акт-от 15.10.96).
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы обсуждались на XXVT-XXXI (1991-1996) научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета. Основное .содержание работы и ее отдельные положения докладывались на XIII Международной конференции "Физика прочности и пластичности материалов" (Самара, 1992), на Международной научно-технической конференции "Стек-лоэмали и жаростойкие покрытия для металлов" (Новочеркасск, 1993), на Международной конференции "Физика прочности и пластичности матерлалов" (Самара, 1995).
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано пять статей. '
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из пведония, 4 глав, заключения, приложений и списка литературы, включающего НО наименований. -Работа изложена на 181 странице машинописного текста и содержит 66 рисунков, 15 таблиц, список литературы и приложения.
