Введение к работе
Актуальность работы. Создание легких вакуумплотных материалов с низким коэффициентом линейного расширения и высокой размерной стабильностью, необходимых для использования в прецизионных приборах специального приборостроения, двигателестроения и других отраслях промышленности, - одна из актуальных проблем современного материаловедения
Обеспечение указанных требований является весьма сложной задачей, решение которой связано с необходимостью использования металлических материалов с высоким постоянством размеров и необходимостью применения специальных методов и технологических процессов стабилизирующей обработки при изготовлении изделий
Самопроизвольное изменение размеров металлических изделий является следствием двух факторов
нестабильности фазового и структурного состояния материала,
релаксации остаточных внутренних напряжений, возникающих в деталях в процессе различных технологических операций горячей и холодной обработки, а также при механосборочных операциях
Из анализа литературных данных следует, что чем больше сопротивление материала микропластическим деформациям во времени, тем выше его размерная стабильность в условиях эксплуатации и длительного хранения
До настоящего времени в качестве основного конструкционного материала в точном приборостроении (в частности, в гироскопии) широко используется бериллий, который обладает уникальным комплексом физико-механических свойств, обеспечивающих необходимые требования к деталям прецизионных приборов
Однако в связи с резким возрастанием стоимости бериллия, а также с тем, что производство и применение бериллия связано с существенным ухудшением экологической обстановки, объем его переработки резко снизился
В связи с этим возникла острая необходимость изыскания материала, близкого к бериллию по основным физико-механическим и служебным свойствам
Цель работы - создание экологически чистого порошкового композиционного материала на основе алюминия (взамен бериллия) и технологии
\ \ з
\
\
получения из него полуфабрикатов для использования в высокоточных приборах ракетно-космической техники
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи
Разработать состав экологически чистого порошкового композиционного материала на основе алюминия, обеспечивающего получение комплекса характеристик, максимально приближенных к бериллию,
Разработать параметры технологии получения компактных заготовок из порошкового композиционного материала,
Провести комплексное исследование структуры и свойств полученного композиционного материала
Научная новизна состоит в следующем
На основе теоретических и экспериментальных исследований показано, что разработанный химический состав порошкового композиционного материала АКП-Ш (А1 -основа, 43,5-46,0 % Si, 3,5-5,0 % Ni, 0,01-0,05 % Be, 1,5-3,0 % А1203) обеспечивает получение комплекса характеристик компактных заготовок по коэффициенту линейного расширения, пластичности, твердости и вакуумплотности соответствующих бериллию
На основе аналитических и экспериментальных исследований установлено допустимое газовыделение в объеме печи по окончании процесса высокотемпературной комбинированной дегазации, обеспечивающее требуемое газосодержание в компактном материале на уровне 2,5 см3/100 г, гарантирующее герметичность детали при толщине стенки 1,0"0,02 мм
3 Установлено, что разработанные температурно-временные параметры
горячего изостатического прессования, при которых происходит образование прочных
межчастичных связей в результате протекания деформационных и диффузионных
процессов, не приводят к активному процессу распада пересыщенного твердого
раствора и коагуляции упрочняющих фаз
4 Установлено, что для достижения служебных характеристик на уровне
бериллия в структуре композиционного материала должны присутствовать
высокотемпературные фазы, морфология которых не приводит к образованию
концентраторов напряжений
Практическая значимость работы
Разработан нетоксичный порошковый композиционный материал системы Al-Si-Ni (АКП-1М), который по своим основным физко-механическим свойствам и служебным характеристикам соответствует бериллию
Разработаны параметры опытно-промышленной технологии производства компактных заготовок из порошкового композиционного материала АКП-Ш
Создан опытно-производственный участок по выпуску заготовок из материала АКП-Ш, предназначенного для использования в точном приборостроении (в частности, в гироскопии)
Разработана и выпущена технологическая документация на изготовление заготовок из сплава АКП-Ш технологическая инструкция на освоение ТИ0СВ НИО «Спецсплавы» 1-809-59-2005 и опытные технические условия ТУоп 1-809-1095-99.
Использование разработанного материала АКП-Ш в ракетно-космической технике позволит существенно сократить стоимость прецизионных изделий, а также устранить зависимость от поставок бериллия из-за рубежа
Апробация работы. Материалы работ были представлены и обсуждались на
Научном семинаре, посвященном 100-летию со дня рождения
С М Воронова, г Москва, 6 апреля 1999 г,
XV Международном симпозиуме «ICSOBA-2004», г Москва, 15-18 июня 2004 г,
IV Международной конференции «Авиация и космонавтика-2005», 10-13 октября 2005 г, г Москва,
3-х конференциях «Новые материалы и технологии» (2004-2007 гг, Россия)
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в семи научно-технических статьях, двух патентах, список которых приведен в конце автореферата
Объем работы, ее структура. Диссертация содержит 140 страниц машинописного текста, 48 рисунков, 21 таблицу Работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы из 104 наименований
Похожие диссертации на Исследование и разработка порошкового композиционного материала на основе алюминия взамен бериллия и технологии его производства для изделий ракетно-космической техники
