Синтез, структура и применение микрогетерогенных гранул "TiC/Ti" для получения композиционных износостойких покрытий и объемных изделий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Криницын Максим Германович

• Криницын Максим Германович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Криницын Максим Германович

ВВЕДЕНИЕ

1. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ НИХ

1.1. Технологии порошковой металлургии

1.1.1. Классические технологии порошковой металлургии

1.1.2. Технологии на основе СВС

1.1.3. Механическая активация порошков

1.2. Технологии формования объемных изделий из порошков

1.2.1. Классические технологии формования порошков

1.2.2. Электронно-лучевая наплавка

1.2.3. Аддитивное лазерное и электронно-лучевое сплавление

2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ, ОБОРУДОВАНИЕ

2.1. Постановка задачи

2.2. Применяемые порошки и оборудование для приготовления смесей

2.3. Оборудование и методы синтеза, наплавки, напыления и аддитивного плавления порошков

2.4. Приборы и методы исследования порошков и объемных образцов

3. СТРУКТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВС КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВ «КАРБИД ТИТАНА - ТИТАНОВАЯ СВЯЗКА»

3.1. Исходные порошковые смеси и процесс синтеза

3.2. Фазовый состав продуктов синтеза с различным соотношением Л и С

3.3. Морфология и структура синтезированных порошков Т1СЛл

3.4. Элементный состав синтезированных порошков Т1СЛл

3.5. Влияние механической активации на дисперсность, структуру и фазовый состав синтезированных порошков Т1СЛл

3.6. Заключение по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКРЫТИЙ, НАПЛАВЛЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫМИ ПОРОШКАМИ «TiC/Ti»

4.1. Микроструктура электронно-лучевых покрытий, наплавленных с применением синтезированных композиционных порошков TiC/Ti

4.2. Микроструктура переходной зоны «покрытие TiC/Ti - подложка»

4.3. Микротвердость, износостойкость и трещиностойкость композиционных электронно-лучевых покрытий TiC/Ti

4.4. Заключение к главе

5. ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОРОШКА «TiC/Ti» В АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ И ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

5.1. Селективное лазерное сплавление синтезированного композиционного порошка TiC/Ti

5.2. Электронно-лучевое сплавление синтезированного композиционного порошка TiC/Ti

5.3. Плазменное и детонационное напыление синтезированного композиционного порошка TiC/Ti

5.4. Заключение к главе

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез, структура и применение микрогетерогенных гранул "TiC/Ti" для получения композиционных износостойких покрытий и объемных изделий»

Актуальность работы.

Титан и его сплавы широко используются в авиакосмической промышленности, судостроении, медицине, в химическом машиностроении и прочих областях благодаря высокой прочности при малом удельном весе и стойкости в химически агрессивных средах.

Однако титан и его сплавы обладают низкой абразивной износостойкостью и износостойкостью в трибосопряжениях, так как проявляет склонность к схватыванию в контактных парах с большинством сталей и сплавов. Традиционный способ повышения износостойкости титана и его сплавов -нанесение износостойких покрытий методами оксидирования, азотирования, хромирования, а также гальваническими и вакуумно-плазменными методами. Толщина покрытий, нанесенных перечисленными выше методами, обычно не превышает сотни микрон. Для получения покрытий большей толщины используются порошковая наплавка и напыление, при этом ключевое значение имеет элементный и фазовый состав порошка, который наряду с технологическими режимами нанесения покрытий определяет фазовый состав, структуру и служебные характеристики покрытий.

В качестве материала покрытий наибольший интерес представляют металломатричные композиты (ММК) «дисперсная упрочняющая фаза -металлическая матрица», которые по своим физико-механическим свойствам занимают промежуточное положение между металлическими и керамическими материалами и обладают уникальным сочетанием пластичности, твердости и износостойкости. Типичным примером ММК являются инструментальные твердые сплавы, в структуре которых роль твердой упрочняющей фазы выполняют металлические карбиды (\¥С, Т1С, УС), а роль металлической матрицы - металлы группы железа (в основном кобальт).

Для напыления и наплавки износостойких покрытий на титан обычно применяют механические смеси порошков титана и карбида титана. Полученное

покрытие имеет структуру в виде дисперсных частиц карбида титана в титановой матрице. Благодаря отличной совместимости карбида титана и титана покрытия имеют минимальную пористость и прочное сцепление с подложкой.

Недостатком технологий наплавки и напыления покрытий с применением порошковых смесей является опасность сегрегации порошковых компонентов с различной дисперсностью и плотностью. Неравномерность распределения разнородных порошков по объему неизбежно ведет к колебаниям локального состава покрытия и нестабильным свойствам. Поэтому вместо механических смесей иногда применяют композиционные порошки в виде гранул, каждая из которых содержит частицы титана и карбида титана в нужной пропорции.

Для получения гранул композиционного порошка используют два метода: распылительная сушка суспензий из порошковых смесей в органической жидкости и обработка порошковых смесей в планетарных мельницах. Однако, наиболее экономически и технологически эффективным методом получения гранул композиционного порошка представляется самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), реализуемый в смесях титана и углерода. Помимо экономических и технологических преимуществ применение СВС для синтеза порошков со структурой металломатричного композита привлекательно тем, что при высоких температурах горения образуется надежная адгезионная связь карбида, кристаллизующегося при охлаждении из расплава металлической связки. Такая связь отсутствует в композиционных порошках, полученных из порошковых смесей распылительной сушкой или механообработкой.

Кроме применения для нанесения покрытий СВС композиционные порошки «карбид титана - титановая связка» являются перспективными для использования в аддитивных технологиях изготовления изделий сложной формы. Так как свойства, как покрытий, так и изделий, полученных по аддитивным технологиям, во многом определяются их структурой, то исследование закономерностей формирования структуры металломатричного композита на стадии его синтеза и в последующих технологиях нанесения покрытий или в аддитивных технологиях является важной задачей в научном и прикладном отношении.

Актуальной задачей, которая решалась в рамках настоящей работы -установление связи структуры со свойствами покрытий, наплавленных СВС композиционными порошками «карбид титана - титановая связка».

Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетного проекта ИФПМ СО РАН III.23.2.3. «Разработка научных основ синтеза и исследование свойств материалов с иерархически организованной структурой на основе оксидов, боридов, карбидов» и в соответствии с проектом ФЦП №05.583.21.0089 «Разработка научных основ нового метода постобработки изделий, сформированных аддитивными технологиями, основанного на комбинированном импульсном высокочастотном многоуровневом механо-электрофизическом воздействии» (идентификатор проекта RFMEFI58318X0089). Её актуальность подтверждается тем, что проведенные исследования, поддержаны грантами научных фондов:

- грант РФФИ №16-08-00493 А на 2016-2018 гг. на тему: «Разработка методов синтеза и технологий применения металломатричных композиционных порошков для нанесения износостойких покрытий и в аддитивных технологиях получения изделий с градиентной структурой»;

- грант РФФИ №16-38-00493 мол а на 2016-2018 гг. на тему: «Исследование структуры и свойств электронно-лучевых покрытий, наплавленных композиционными порошками "карбид титана - титан"»;

- грант РНФ №17-19-01425 на 2017-2019 гг. на тему: «Изучение физических закономерностей синтеза композитных порошков на основе титана и его сплавов для модификации и формования электронно-лучевым сплавлением деталей, применяемых в авиа-космической отрасли».

Степень разработанности темы. Исследованием СВС-материалов со структурой металломатричного композита занимались и занимаются научные коллективы под руководством таких ученых, как Мержанов А.Г., Мукасьян A.C., Левашов Е.А. [1-3], Рогачев A.C. [4, 5], Максимов Ю.М., Овчаренко В.Е., Алымов М.И. [6-8], Лорян В.Э. [9, 10], Sohn H.Y. [11, 12], Zaki Z.I. [13, 14] и другие. В опубликованных ими работах описаны условия синтеза и фазовый состав

продуктов. В качестве связки в работах указанных авторов используется сталь, титан, медь, интерметаллиды и прочие. Получаемые СВС композиты позволяют повысить прочность и износостойкость изделий по сравнению с немодифицированным материалом матрицы.

Система «титан - углерод» стала одной из первых, с которых началось исследование процессов СВС в 60-е годы XX века. Было детально изучено влияние различных параметров (дисперсность и химическая чистота используемых порошков, метод и продолжительность смешивания, размер и пористость прессовок из реакционных смесей) на свойства целевого продукта -карбида титана эквиатомного состава. Целенаправленных исследований продуктов горения реакционных смесей с избытком титана по сравнению с эквиатомным составом не проводилось. Однако продукты синтеза таких составов, имеющие структуру металломатричного композита с дисперсными карбидными частицами в титановой матрице, представляют большой практический интерес, в частности, в виде композиционных порошков в порошковых технологиях нанесения покрытий.

Разработку технологий порошковой электронно-лучевой наплавки композиционных покрытий с металломатричной структурой и исследование структуры и свойств полученных покрытий проводили в основном российские ученые: Гнюсов С.Ф. [15-17], Батаев A.A. [18-20], Полетика И.М. Голковский М.Г. [21]. В большинстве случаев наплавляли смеси металлических порошков с порошками тугоплавких соединений, либо переплавляли слой порошка тугоплавкого соединения, нанесенный на стальную подложку. Имеются единичные публикации по исследованию покрытий, наплавленными СВС порошками «карбид титана - связки на основе железа».

Исследованиями аддитивного производства изделий из различных материалов активно занимались ученые: И.В. Шишковский [22-24], И.Ю. Смуров [25, 26], Е.В. Харанжевский [27, 28], Смелов В.Г. [29-31], Körner С. [32-34], Frazier W.E. [35, 36] и другие. Исследовано влияние на структуру и свойства получаемых изделий большого количества параметров, таких как мощность излучения,

скорость и траектория сканирования, диаметр электронного пучка, толщина насыпаемого слоя порошка, температура подложки, состав и давление газовой среды.

В аддитивных технологиях применяются преимущественно порошки металлов и сплавов, получаемые распылением расплавов. Для получения материалов со структурой ММК в аддитивных технологиях, также как при наплавке и напылении покрытий, применяют в основном смеси порошков тугоплавкого соединения и металла - связки. Для получения однородных по составу смесей и, в некоторых случаях, для формирования гранул, состоящих из частиц тугоплавкого соединения, внедренных в металлическую матрицу, используют обработку смесей в планетарных мельницах. Аддитивные технологии являются перспективным направлением применения СВС композиционных порошков со структурой металломатричного композита.

Проведенный анализ литературных данных свидетельствует о перспективности использования ТлС в качестве дисперсной упрочняющей фазы, в титановой связке, что позволяет кратно увеличить твердость и износостойкость композита по сравнению с титановыми сплавами. При этом использование композиционного порошка обеспечивает более однородное распределение упрочняющей фазы в покрытии по сравнению с покрытиями, полученными из смесей порошков.

Исходя из этого, была сформулирована цель настоящей работы: Разработка СВС композиционных порошков «карбид титана -титановая связка» с регулируемой дисперсностью и морфологией карбидных частиц и исследование эволюции структуры и свойств при использовании синтезированных порошков для получения износостойких покрытий и объемных изделий.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1. Установить концентрационные пределы волнового горения реакционных смесей из порошков титана и углерода и синтезировать металломатричные композиты ТлС/Тг

2. Исследовать влияние состава реакционных смесей и условий СВС на структуру и фазовый состав продуктов, синтезированных при волновом режиме горения.

3. Исследовать структуру электронно-лучевых покрытий, проследить эволюцию морфологии и дисперсности карбидной фазы наплавляемого композиционного порошка при наплавке.

4. Исследовать влияние структуры наплавленных покрытий на их твердость и абразивную износостойкость и выявить структуру, при которой абразивный износ покрытия минимален.

5. Исследовать покрытия, полученные плазменным и детонационным напылением синтезированных порошков.

6. Провести структурные исследования объемных изделий, полученных методами селективного лазерного и электронно-лучевого сплавления из синтезированного порошка.

Научная новизна

1. Впервые детально исследованы структура и фазовый состав продуктов синтеза в волновом режиме горения в порошковых реакционных смесях Л и С в широком концентрационном интервале, а также установлена связь структуры с термокинетическими характеристиками синтеза.

2. Экспериментально обнаружено и исследовано изменение морфологии и дисперсности карбидной фазы композиционного порошка в процессе электронно-лучевой наплавки и в аддитивных технологиях электронно-лучевого и селективного лазерного сплавления.

3. Установлена зависимость скорости абразивного изнашивания при трении электронно-лучевых наплавок о нежестко закрепленные абразивные частицы от морфологии, дисперсности и дефектной структуры карбидных частиц.

Теоретическая значимость работы. Полученные в ходе выполнения работы результаты имеют фундаментальный характер и вносят вклад в развитие современных порошковых технологий. Результаты структурных исследований синтезированных порошков и полученных из них материалов, а также влияния на

структуру технологических параметров синтеза, наплавки и печати могут быть использованы при разработке физико-математических моделей данных процессов.

Практическая значимость работы. В ходе выполнения работы были установлены оптимальные режимы синтеза композиционных порошков «ТлС/Тл», а также режимы наплавки и печати с применением этих порошков, позволяющие наследовать морфологию и структуру карбидной фазы от порошка. Полученные результаты могут найти практическое применение при внедрении указанных композиционных порошков в производство.

Кроме того, синтезированные порошки были апробированы в других технологиях порошковой металлургии, где также показали свою перспективность. В частности, были испытаны композиционные порошковые катоды, спеченные из синтезированного порошка, а также получены и аттестованы по твердости и абразивной износостойкости электронно-лучевые покрытия, наплавленные из композиционного СВС порошка. Полученные результаты расширяют номенклатуру композиционных порошков, применяемых в указанных технологиях.

Практическая значимость этих результатов подтверждаются актами внедрения (см. Приложения).

Методология и методы исследования. Объектами исследования являлись композиционные металломатричные порошки «ТЮ/Тл» с различным содержанием титановой связки, а также наплавки и объемные изделия из этого порошка.

Структурные и фазовые исследования материалов были выполнены с применением современных методов: оптической и растровой электронной микроскопии (РЭМ), рентгеноструктурного (ХШЗ) и энергодисперсионного (ЕОХ) анализа. Механические свойства полученных в работе покрытий и объемных материалов были измерены с применением современных методик определения микро- и макротвердости, трещиностойкости и абразивной износостойкости.

Положения, выносимые на защиту:

1. Совокупность результатов, устанавливающих взаимосвязь между соотношением основных реагентов титана и углерода в реакционных смесях и термокинетическими характеристиками горения и дисперсностью карбидной фазы в продуктах синтеза.

2. Экспериментально установленные закономерности формирования структуры металломатричного композита, упрочненного карбидами при электронно-лучевой наплавке синтезированных композиционных порошков «ТЮ/Тл», с частичной или полной перекристаллизацией карбидной фазы.

3. Обоснование высокой абразивной износостойкости наплавок, упрочненных беспористыми частицами ТлС0,5 размером 10-50 мкм, при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы, которая обусловлена меньшим межкарбидным расстоянием металла матрицы по сравнению с размером абразивных частиц, что препятствует изнашиванию прослоек с последующим вырыванием карбидных частиц.

4. Макроструктура и фазовый состав покрытий из композиционных порошков, полученных методами плазменного и детонационного напыления, которая характеризуются повышенной пористостью по сравнению с электроннолучевыми наплавками из-за присутствия несвязанного титана, вызывающего интенсивное поглощение атмосферных газов.

Достоверность результатов обеспечивается комплексным подходом к решению поставленных задач, использованием современного оборудования, апробированных и стандартизированных методик и методов исследования и испытаний, сопоставлением полученных данных с результатами других научных групп по смежным направлениям, а также корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью.

Личный вклад автора заключается в проработке литературы по теме исследования, участии в постановке цели и задач, а также в обсуждении планов экспериментальных исследований; в синтезировании композиционных порошков, получении образцов из них (наплавок, покрытий и образцов, полученных 30 печатью); в проведении лично либо в составе научного коллектива,

микроструктурных и рентгеноструктурных исследований, механических испытаний; обработки и интерпретации полученных данных; в написании и сопровождении публикаций по тематике работы самостоятельно или в коллективе соавторов. Основные положения и выводы диссертационной работы сформулированы лично автором.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на более чем тридцати международных конференциях, среди которых: SHS-2019, Москва, Россия, 2019 г.; «Аддитивные технологии: настоящее и будущее», Москва, Россия, 2017-2019 гг.; «Взаимодействие излучений с твердым телом», Минск, Беларусь, 2017 г.; «Авиадвигатели XXI века», Москва, Россия, 2015 г.; «Синтез и консолидация порошковых материалов», Черноголовка, Россия, 2018 г.; Конгресс «Energy Fluxes and Radiation Effects», Томск, Россия, 2018 г.; «Современные проблемы электрометаллургии стали», Старый Оскол, Россия, 2017 г.; «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций», Томск, Россия, 2016-2018 гг.; «Иерархически организованные системы живой и неживой природы», Томск, Россия, 2017 г.; «Электронно-лучевая сварка и смежные технологии», Москва, Россия, 2017 г.; Семинар «Междисциплинарные проблемы аддитивных технологий», Томск, Россия, 2017-2018 гг.; «Материалы и технологии новых поколений в современном материаловедении», Томск, Россия, 2015 г.; «Неделя науки СПбПУ», Санкт-Петербург, Россия, 2014-2015 гг. и других.

Публикации. Результаты работы представлены в 15 публикациях, из которых 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, и 8 статей в журналах, индексируемых в Scopus и Web of Science, а также одна монография.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных литературных источников из 160 наименований и 5 приложений. Общий объем работы составляет 153 страницы, включая 62 рисунка и 17 таблиц.

1. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ И ИЗДЕЛИЙ из них

1Л. Технологии порошковой металлургии

Технология порошковой металлургии это область науки и техники, охватывающая производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей с неметаллическими порошками. Среди основных особенностей этой технологии стоит отметить получение веществ в порошкообразном состоянии и получение изделий или заготовок из порошков при температуре ниже точки плавления соответствующего металла или, в случае смеси разнородных порошков, ниже температуры плавления самого тугоплавкого компонента смеси. При этом наиболее ощутимо этот эффект проявляется при получении изделий из тугоплавких металлов и их смесей. С технической точки зрения порошковая металлургия успешно конкурирует, заменяет или дополняет различные технологии классической металлообработки, такие как литье, обработка резанием, давлением, а также другими методами.

Несмотря на то, что порошковая технология является одной из молодых отраслей современной техники, истоки порошковой металлургии лежат глубоко в истории. Одним из наиболее ярких представителей древней порошковой металлургии является знаменитый памятник Индии - колонна в г. Дели (Рисунок 1.1), выполненная из высокочистого железа [37].

Рисунок 1.1- Железная колонна в г. Дели

Она весит около 6,5 т, имеет высоту 7,3 м при диаметре у основания 0,42 м и относится к 415 году н.э. Известно, что до начала XIX века не было способов получения высоких температур для плавления чистого железа и методы литья были недоступны. Предметы из железа были изготовлены так называемым кричным методом, который относится к порошковой технологии. Сначала в горнах при температуре -1000 °С восстановлением железной руды углем получали крицу (губку), которую затем многократно проковывали в нагретом состоянии, заканчивая процесс нагревом изделия в горне (для уменьшения пористости).

В настоящее время порошковая технология является развивающейся отраслью промышленности, включающей производство металлов и сплавов в форме порошков с частицами различной дисперсности, гранул, частиц нитевидной и других форм; производство различных деталей машин и приборов, изделий инструментального и специального назначения на основе металлических порошков с использованием методов порошковой технологии; разработку и создание композиционных материалов на металлической и неметаллической основах и изготовление из них изделий со специальными свойствами; упрочнение и восстановление деталей машин и приборов методами порошкового напыления и наплавки; придание поверхности изделий повышенных механических или специальных физико-химических свойств.

1.1.1. Классические технологии порошковой металлургии

В зависимости от материала или требуемых характеристик получаемого изделия, технологические режимы порошковой металлургии могут отличаться, однако можно выделить основные технологические операции классической порошковой металлургии [38-40]:

• Получение порошков

• Смешивание порошков (в случае использования нескольких компонент)

• Формование (компактирование) порошков или их смесей

• Спекание

После указанных этапов при необходимости также может проводиться дополнительная механообработка полученных изделий с целью улучшения качества полученной поверхности, а при наличии заложенного припуска -удаление припуска и достижение требуемой точности изготовления изделий. В зависимости от назначения изделия может также проводится дополнительная термическая, химическая обработка, пропитка или иные процедуры.

Получение порошков возможно большим количеством способов, которые грубо разделяют на механические и физико-химические методы.

К механическим методам относят: дробление и размол материала, диспергирование расплава, грануляцию расплава, обработку материалов резанием. Дробление и размол материала осуществляют на различных мельницах и дробилках, которые бывают как многотонные промышленные, так и лабораторные, рассчитанные на получение нескольких сотен грамм порошка за одну загрузку (Рисунок 1.2а).

11 Ж

б

Рисунок 1.2 — Устройство роликовой мельницы (а) и атомайзера (б)

а

Диспергирование расплава (иными словами распыление) в основном осуществляют в атомайзерах или плазмотронах (Рисунок 1.26) [41]. На таких установках получаются порошки, по форме близкие к сферической, что в последнее время очень актуально для применения в аддитивных технологиях. Также для получения порошков диспергированием расплава часто используют центробежные разбрызгиватели.

Грануляция расплава осуществляется сливанием расплавленного металла в жидкость, как правило, в воду. Порошки, полученные таким способом, имеют миллиметровый размер. Также возможно получение порошков обработкой резанием. В данном случае подбирается такой режим резания, при котором стружка диспергируется в порошок.

Физико-химические методы получения порошка основаны на протекании химических реакций в материале, этими методами чаще всего получают чистые металлы из руды. К физико-химическим методам относят химическое восстановление, электролиз, диссоциацию карбонилов, термодиффузионное насыщение, испарение-конденсацию, межкристаллитную коррозию и другие. Химическое восстановление - метод, основанный на протекании реакции восстановления, при которой происходит получение чистого металла из соединений путем отделения неметаллической части с помощью восстановителя. Методом электролиза получают порошки веществ, осаждающихся на электродах (катод и анод) в результате прохождения электрического тока через раствор, либо расплав электролита. В основе метода диссоциации карбонилов лежит способность некоторых металлов под воздействием оксида углерода (СО) образовывать комплексное соединения, называемые карбонилами, которые при определённых условиях могут диссоциировать с образованием порошков. Общим требованием к таким соединениям при получении порошков является их легколетучесть и невысокие температуры образования и термического разложения. При термодиффузионном насыщении чередующиеся слои или смесь порошков разнородных металлов нагревают до температуры, обеспечивающей их активное взаимодействие. Таким методом получают порошки латуни, сплавов на

основе хрома, высоколегированных сталей. Метод испарение-конденсация основывается на осаждении металла в парообразном состоянии на холодную подложку. Этим методом могут быть получены порошки вплоть до наноразмерных. Межкристаллитная коррозия - метод, в котором компактированный металл или сплав обрабатывают химическим травителем до разрушения межкристаллитных прослоек.

Смешивание порошков является ответственным этапом при получении многокомпонентных изделий методами порошковой металлургии, поскольку от качества перемешивания зависит качество конечных изделий. Результатом перемешивания является однородная смесь порошков, в которой компоненты равномерно распределены по всему объему без расслоений, комков и прочих неоднородностей.

Существует несколько видов смесителей с различной механикой смешивания. Наиболее часто для смешивания порошков используется барабанный смеситель - барабан с радиально расположенными полками на внутренней поверхности. Существуют более энергонапряженные модификации таких мельниц, например ударно-центробежные шаровые мельницы, в которых присутствует дополнительный ротор в центре барабана (Рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Принцип работы ударно-центробежной шаровой мельницы

При вращении барабана порошки пересыпаются с полки на полку, за счет этого смесь эффективно перемешивается. Одним из важных частных случаев является барабанный смеситель со смещенной осью вращения (также известный как «пьяная бочка»), в котором ось вращения барабана не совпадает с его осью симметрии (Рисунок 1.4). Помимо смесителей, основанных на перемешивании смесей, существуют также вибрационные смесители, миксеры-шейкеры, а также высокоэнергетические смесители (механоактиваторы [42, 43]), которые могут использоваться как для размола, так и для смешивания порошков.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Криницын Максим Германович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Получение субмикронных порошков и наноструктурированных гранул на основе NiAl методом СВС из механически активированной смеси / В. В. Курбаткина [и др.] // Известия вузов. Цветная металлургия. - 2015. - № 4. - С. 6974.

2. Влияние технологических параметров спекания на структуру и свойства твердого сплава ВК5 из СВС-порошка карбида вольфрама / А. А. Зайцев [и др.] // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2015. -№3. - С. 21-27.

3. Исследование возможности получения однофазного тантал-гафниевого карбида (Та, Hf) с методом СВС / Е. И. Пацера [и др.] // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2017. - № 2. - С. 55-63.

4. Рогачев, А. С. О зависимости скорости горения СВС-составов от микроструктуры среды / А. С. Рогачев // Горение и Плазмохимия. - 2016. - Т. 14, №4. - С. 294-301.

5. Комбинирование СВС и ударно-волнового компактирования для получения композиционных материалов / М. И. Алымов [и др.] // Письма о материалах. -2014.-Т. 4, № 3. - С. 153-158.

6. СВС-компактирование композита B4C-TiB2 / В. А. Щербаков [и др.] // Письма о материалах. - 2016. - Т. 6, № 3. - С. 217-220.

7. Алымов, М. И. Консолидированные порошковые наноматериалы (обзор) / М. И. Алымов // Авиационные материалы и технологии. - 2014. - № S4. - С. 34-39.

8. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез нитрида циркония из элементов / В. В Закорежский [и др.] // Новые огнеупоры. - 2017. - № 9. - С. 5658.

9. Высокотемпературные СВС-материалы в решении проблемы экологически чистой переработки и утилизации промышленных, бытовых и радиоактивных отходов / В. И. Уваров [и др.] // Новые огнеупоры. - 2016. - № 8. - С. 38-42.

10. Пономарев, М. А. Синтез композиционного материала в системе Al-Ti-B при

горении порошков титана, бора и плакированных алюминием гранул сплава ВТ6 / М. А. Пономарев, В. Э. Лорян // Перспективные материалы. - 2019. - № 3. -С. 62-73.

11. Sohn, Н. Y. Mathematical and experimental investigation of the self-propagating high-temperature synthesis (SHS) of TiAl3 and Ni3Al intermetallic compounds / H. Sohn, X. Wang // Journal of materials science. - 1996. - Vol. 31, № 12. - P. 32813288.

12. Sohn, H. Y. Self-propagating high temperature synthesis (SHS) of intermetallic compounds titanium and nickel aluminides / H. Y. Sohn, X. Wang // Material and manufacturing process. - 1994. - Vol. 9, № 1. - P. 75-87.

13. Microstructure and Mechanical Properties of ZrB2/Alumina/Mullite Composite Synthesized by Combined SHS and Direct Consolidation / Z. I. Zaki [et al.] // Combustion Science and Technology. - 2017. - Vol. 189, № 10. - P. 1728-1738.

14. Simultaneous synthesis and sintering of TiC/Al203 composite via self propagating synthesis with direct consolidation technique / Y. M. Z. Ahmed [et al.] // Ceramics International. - 2016. - Vol. 42, № 15. - P. 16589-16597.

15. Электронно-лучевая наплавка порошковых карбидосталей / В. Е. Панин [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 1998. - № 6. - С. 53.

16. Формирование бимодальной структуры контактного материала вакуумных выключателей / С. Ф. Гнюсов [и др.] // Перспективные материалы. - 2004. - № 2. - С. 65-70.

17. Электронно-лучевая наплавка в вакууме: оборудование, технология, свойства покрытий / В. Е. Панин [и др.] // Сварочное производство. - 2000. - № 2. - С. 3438.

18. Structure, properties and texturing of Ti-Ta-Mo alloys produced by non-vacuum electron beam surface alloying of Ti / A. A. Rutkuev [et al.] // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 788. - P. 230-236.

19. Structure and properties of titanium surface layers after electron beam alloying with powder mixtures containing carbon / O. G. Lenivtseva [et al.] // Applied Surface Science. - 2015. - Vol. 355. - P. 320-326.

20. Structure and tribological properties of steel after non-vacuum electron beam cladding of Ti, Mo and graphite powders / I. A. Bataev [et al.] // Materials Characterization. -2016. - Vol. 112. - P. 60-67.

21. Электронно-лучевая вневакуумная наплавка защитных покрытий на титановые сплавы / М. Г. Голковский [и др.] // Вестник Радтех-Евразия. - 2002. -№ 1. - С. 50-62.

22. Шишковский, И. В. Лазерный синтез функционально-градиентных мезоструктур и объемных изделий / И. В. Шишковский. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2018.-421 с.

23. Шишковский И. В. Лазерный синтез функциональных мезоструктур и объемных изделий / И. В. Шишковский. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 424 с.

24. Шишковский И. В. Основы аддитивных технологий высокого разрешения / И. В. Шишковский. - СПб. : Питер, 2016. - 348 с.

25. Григорьев, С. Н. Перспективы развития инновационного аддитивного производства в России и за рубежом / С. Н. Григорьев, И. Ю. Смуров // Инновации. - 2013. - № 10 (180). - С. 76-82.

26. Аддитивное производство с помощью лазера. Проведение экспериментальных работ / И. Ю. Смуров [и др.] // Вестник МГТУ Станкин. - 2012. - Т. 1, № 1. -С. 36-38.

27. Управление лазерным спеканием металлических порошковых смесей / М. Д. Кривелев [и др.] // Управление большими системами: сборник трудов. - 2010. -№31.-С. 299-322.

28. Харанжевский, Е. В. Расслоение жидкости и формирование пересыщенных твердых растворов в системе Fe-Cu при высокоскоростном лазерном плавлении / Е. В. Харанжевский // Физика металлов и металловедение. - 2016. - Т. 117, № 9. -С. 920-926.

29. Математическое моделирование процессов плавления порошка в технологии селективного лазерного сплавления / В. И. Богданович [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2017. - Т. 19, № 4-1. -С. 105-114.

30. Смелов, В. Г. Исследование структуры и механических свойств изделий, полученных методом селективного лазерного сплавления из порошка стали 316 L / В. Г. Смелов, А. В. Сотов, А. В. Агаповичев // Черные металлы. - 2016. - № 9. -С. 61-65.

31. Оптимизация селективного лазерного сплавления методом оценки множественных параметров качества в двигателестроении / А. И. Хаймович [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. — 2018. — Т. 20, №6. - С. 41-46.

32. Körner, С. Additive manufacturing of metallic components by selective electron beam melting—a review / C. Körner // International Materials Reviews. - 2016. -Vol. 61, №5. - P. 361-377.

33. Additive manufacturing of Ti-45Al-4Nb-C by selective electron beam melting for automotive applications / V. Juechter [et al.] // Additive Manufacturing. - 2018. -Vol. 22.-P. 118-126.

34. Markl, M. Multiscale modeling of powder bed-based additive manufacturing / M. Markl, C. Körner // Annual Review of Materials Research. - 2016. - Vol. 46. -P. 93-123.

35. Naval additive manufacturing: improving rapid response to the warfighter / С. E. Scheck [et al.] // Naval Engineers Journal. - 2016. - Vol. 128, № 1. - P. 71-75.

36. Frazier, W. E. Metal additive manufacturing: a review / W. E. Fraizer // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2014. - Vol. 23, № 6. - P. 1917-1928.

37. Анциферов, В. H. От египетских пирамид до космоса / В. Н. Анциферов // Соросовский образовательный журнал. - 1996. - № 5. - С. 109-114.

38. Зеликман, А. Н. Металлургия редких металлов / А. Н. Зеликман, Б. Г. Коршунов. - М. : Металлургия, 1991. - 432 с.

39. Балыпин, М. Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна / М. Ю. Балыпин. - М. : Металлургия, 1972. - 336 с.

40. Осокин, Е. Н. Процессы порошковой металлургии / Е. Н. Осокин, Р. Г. Еромасов. - Красноярск : СФУ, 2012. - 68 с.

41. Atomization process for metal powder / S. Lagutkin [et al.] // Materials Science and

Engineering: А. - 2004. - Vol. 383, № 1. - P. 1-6.

42. Болдырев, В. В. Механохимия и механическая активация твердых веществ / В. В. Болдырев // Успехи химии. - 2006. - Т. 75, № 3. - С. 203-216.

43. Расчет энергонапряженности и температуры в планетарном механоактиваторе / В. В. Чердынцев [и др.] // Материаловедение. - 2000. - № 2. - С. 18-23.

44. Ивенсен, В. А. Кинетика уплотнения металлических порошков при спекании / В. А. Ивенсен. - М. : Металлургия, 1971. - 268 с.

45. Фетисов, Г. П. Материаловедение и технология материалов: Учебник / Г. П. Фетисов, В. М. Матюнин, В. С. Соколов. - М. : НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 386 с.

46. Дилатометрические исследования жидкофазного спекания системы Al-Ti / Г. Н. Романов [и др.] // Известия Томского политехнического университета. -2006.-Т. 309,№1,-С. 114-119.

47. Дилатометрические исследования жидкофазного реакционного спекания системы А1-Сг / Г. Н. Романов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. - 2005. - № 5. - С. 60-65.

48. Савицкий, А. П. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами / А. П. Савицкий. - Томск : Наука, Сибирское отд-ние, 1991. -180 с.

49. Лякишев, Н. П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник / Н. П. Лякишев. - М. : Машиностроение, 1997. - 1024 с.

50. Мержанов, А. Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений / А. Г. Мержанов, И. П. Боровинская // Докл. АН СССР. - 1972. - Т. 204. - С. 366-369.

51. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / Е. А. Левашов [и др.]. - М. : БИНОМ, 1999. -175 с.

52. Мержанов, А. Г. Процессы горения и синтез материалов / А. Г. Мержанов. -Черноголовка : ИСМАН, 1998. - 511 с.

53. Амосов, А. П. Порошковая технология самораспространяющегося

высокотемпературного синтеза материалов / А. П. Амосов, И. П. Боровинская, А. Г. Мержанов. - М. : Машиностроение-1, 2007. - 567 с.

54. Мержанов, А. Г. Твердопламенное горение / А. Г. Мержанов, А. С. Мукасьян. - М. : Торус Пресс, 2007. - 336 с.

55. Шишковский, И. В. Твердое пламя и лазер: синтез объемной керамики / И. В. Шишковский, М. В. Кузнецов, Ю. Г. Морозов // Природа. - 2009. - № 12. -С. 44-52.

56. Вадченко, С. Г. Твердопламенное горение тонких пленок / С. Г. Вадченко, И. П. Боровинская, А. Г. Мержанов // Доклады Академии наук. - 2006. - Т. 408 -С. 211-213.

57. Долматов, О. Ю. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез материалов на основе боридов вольфрама, предназначенных для защиты от ионизирующих излучений ядерных установок / О. Ю. Долматов, Д. Г. Демянюк, С. В. Изотьева // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2002. - Т. 305, № 3. - С. 24-29.

58. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез высокодисперсной фазы карбида титана из смесей порошков в расплаве алюминия / А. Р. Луц [и др.] // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2015. -№ 3. - С. 28-35.

59. Gai, L. The TiB2-based Fe-matrix composites fabricated using elemental powders in one step process by means of SHS combined with pseudo-HIP / L. Gai, M. Ziemnicka-Sylwester // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2014. -Vol. 45.-P. 141-146.

60. Lepakova, О. K. Self-propagating high-temperature synthesis of composite material TiB2-Fe / О. K. Lepakova, L. G. Raskolenko, Yu. M. Maksimov // Journal of materials science. - 2004. - Vol. 39, № 11. - P. 3723-3732.

61. Jie-Cai, H. In-situ combustion synthesis and densification of TiC-xNi cermets / H. Jie-Cai, X. H. Zhang, J. V. Wood // Materials Science and Engineering: A. - 2000. -Vol. 280, №2.-P. 328-333.

62. Rapid prototyping and combustion synthesis of TiC/Ni functionally gradient

materials / Y. Zhang [et al] // Materials Science and Engineering: A. - 2001. -Vol. 299, № 1-2. - P. 218-224.

63. Effect of Heating Rates on the Synthesis of Al203-SiC Composites by the Self-Propagating High-Temperature Synthesis (SHS) Technique / L. C. Pathak [et al.] // Journal of the American Ceramic Society. - 2001. - Vol. 84, № 5. - P. 915-920.

64. Characteristics of A1203-SiC composite powder prepared by the self-propagating high-temperature synthesis process and its sintering behavior / J. H. Lee [et al.] // Materials Research Bulletin. - 2000. - Vol. 35, № 6. - P. 945-954.

65. Sintering behavior of Al203-TiC composite powder prepared by SHS process / J. H. Lee [et al.] // Materials Research Bulletin. - 2001. - Vol. 36, № 5-6. - P. 989996.

66. Zhou, W. Combustion synthesis of highly porous ceramics: The TiC-Al203 system / W. Zhou, W. B. Hu, D. Zhang // Journal of Materials science. - 1999. - Vol. 34, № 18. _P. 4469-4473.

67. In situ synthesis mechanism and characterization of ZrB2-ZrC-SiC ultra high-temperature ceramics / Q. Qu [et al.] // Materials Chemistry and Physics. - 2008. -Vol. 110, №2-3. -P. 216-221.

68. Combination of SHS and SPS Techniques for fabrication of fully dense ZrB2-ZrC-SiC composites / R. Licheri [et al.] // Materials Letters. - 2008. - Vol. 62, № 3. -P. 432-435.

69. Юхвид, В. И. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: Теория и практика / В. И. Юхвид. - Черноголовка : Территория, 2001. - 252 с.

70. Шаривкер, С. Ю. СВС-порошки и их технологическая переработка / С. Ю. Шаривкер, А. Г. Мержанов. - Черноголовка : ИСМАН, 2000. - 117 с.

71. Кипарисов, С. С. Карбид титана: получение, свойства, применение / С. С. Кипарисов, Ю. В. Левинский, А. П. Петров. - М. : Металлургия, 1987. -215 с.

72. Боровинская, И. П. Применение титана в процессах СВС / И. П. Боровинская, В. К. Проку дина, В. И. Ратников // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2010. - № 4. - С. 26-33.

73. Benjamin, J. The mechanism of mechanical alloying / J. Benjamin, T. Volin // Metallurgical Transactions. - 1974. - Vol. 5, № 8. - P. 1929-1934.

74. Влияние механических воздействий на прочностные характеристики плазменных металлических покрытий и реакционную способность металлической меди / В. А. Полубояров [и др.] // Физическая мезомеханика. - 2002. - Т. 5, № 2. -С. 97-102.

75. Исследование реакционной способности нанопорошков меди в тестовых реакциях микрокалориметрическим методом / Е. В. Микубаева [и др.] // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2008. -Т. 312, №3. - С. 67-71.

76. Жирнов, Е. Н. Активация минералов при измельчении / Е. Н. Жирнов, В. И. Молчанов, О. Г. Селезнева. - М. : Недра, 1988.-208 с.

77. Role of mechanical activation in SHS synthesis of TiC / F. Maglia [et al.] // Journal of Materials science. - 2004. - Vol. 39, № 16-17. - P. 5227-5230.

78. Влияние схемы и условий механического активирования на карбидообразование в СВС-системе Ta-Zr-C / В. В. Курбаткина [и др.] // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2016. -№ 2. - С. 30-40.

79. Твердофазный режим горения в механически активированных СВС-системах I. Влияние продолжительности механической активации на характеристики процесса и состав продуктов горения / М. А. Корчагин [и др.] // Физика горения и взрыва. - 2003. - Т. 39, № 1. - С. 51-59.

80. Мокочунина, Т. В. Упрочняющее модифицирование продуктов нефтепереработки углеродными наночастицами : дис. ... канд. техн. наук : 02.00.11 / Мокочунина Татьяна Владимировна. - М., 2015. - 127 с.

81. Корчагин, М. А. Тепловой взрыв в механически активированных низкокалорийных составах / М. А. Корчагин // Физика горения и взрыва. - 2015. -Т. 51, №5. - С. 77-86.

82. Григорьева, Т. Ф. Механихимичесий синтез в металлических системах : Монография / Т. Ф. Григорьева. - Новосибирск : Параллель, 2008. - 309 с.

83. Бакланова, О. Н. Формирование неорганических носителей и компонентов катализаторов с применением механической активации / О. Н. Бакланова,

A. В. Лавренов, Е. Н. Богданец // Химия в интересах устойчивого развития. -2015.-Т. 23, №711.-С. 726.

84. Жирнов, Е. Н. Современные измельчающие аппараты, основанные на принципе планетарного движения, их классификация / Е. Н. Жирнов // Физико-химические исследования механически активированных минеральных веществ. Сборник научных трудов. - Новосибирск, 1975. - С. 3-12.

85. Карагедов, Г. Р. Влияние механической активации на спекание оксида алюминия / Г. Р. Карагедов, Н. 3. Ляхов // Неорганические материалы. - 1997. -Т. 33, №7. - С. 817.

86. Полюшкин, Н. Г. Основы теории трения, износа и смазки : учеб. пособие / Н. Г. Полюшкин. - Красноярск : Краснояр. гос. аграр. ун-т., 2013. - 192 с.

87. Гамаева, О. С. Физическая и коллоидная химия: Учебное пособие / О. С. Гамеева. - Киев : Изд-во Киевского гос. ун-та, 1964. - 328 с.

88. Taminger, К. В. Solid Freeform Fabrication: An Enabling Technology for Future Space Missions / К. B. Taminger, R. A. Harley, D. L. Dicus // International Conference on Metal Powder Deposition for Rapid Manufacturing, San Antonio, TX, Metal Powder Industries Federation, April 8-10. - 2002. - P. 51-60.

89. Структура и свойства покрытий, полученных электронно-лучевой наплавкой / И. М. Полетика [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 2007. - № 6. -С. 48-56.

90. Аксенов, Г. И. Основы порошковой металлургии / Г. И. Аксенов. - Куйбышев : Куйбышебское книжное изд-во, 1962. - 190 с.

91. Владимиров, В. М. Изготовление штампов, пресс-форм и приспособлений /

B. М. Владимиров. -М. : Машиностроение, 1981. -433 с.

92. Добровольский, А. Г. Шликерное литье / А. Г. Добровольский. - М. : Металлургия, 1977. - 240 с.

93. Прокофьев, Н. С. Экструзионное формование реактопластов с древесными наполнителями / Н. С. Прокофьев. - М. : МГУЛ, 1995. - 422 с.

94. Экструзионное формование блочных сорбентов для очистки растительных масел / В. Ю. Прокофьев [и др.] // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. - 2009. - Т. 52, № 3. - С. 89-92.

95. Алымов, М. И. Пористый материал из порошка карбида титана / М. И. Алымов, В. А. Зеленский, А. Б. Анкудинов // Перспективные материалы. -2009. - № 4. - С. 75-78.

96. Shabalin, I. L. High-temperature hot-pressing of titanium carbide-graphite hetero-modulus ceramics / I. L. Shabalin, D. M. Tomkinson, L. I. Shabalin // Journal of the European Ceramic Society. - 2007. - Vol. 27, № 5. - P. 2171-2181.

97. Зуев, JI. В. Влияние нестехиометрии и упорядочения на период базисной структуры кубического карбида титана / Л. В. Зуев, А. И. Гусев // Физика твердого тела. - 1999. - Т. 41, №4. - С. 1134-1141.

98. Корнилов, И. И. Титан: Источники, составы, свойства, металлохимия и применение / И. И. Корнилов. - М. : Наука, 1975. - 308 с.

99. Гаврилов, Д. И. Титан: свойства, получение, применение / Д. И. Гаврилов, М. О. Карягин, В. Д. Нуяндин // Академия. - 2017. - Т. 20, № 5. - С. 274-278.

100. German, R. М. Powder injection molding / R. M. German. - Pennsylvania : Innovative Material Solutions, 1990. - 521 p.

101. Корнилов, С. Ю. Оборудование для электрон но-лучевых технологических процессов / С. Ю. Корнилов, И. В. Осипов, Н. Г. Ремпе // Приборы. - 2007. - № 6. -С. 8-12.

102. Белюк, С. И. Промышленное применение электронных источников с плазменным эмиттером / С. И. Белюк, И. В. Осипов, Н. Г. Ремпе // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2001. - Т. 44, № 9. - С. 77-84.

103. Электронно-лучевая наплавка в черной металлургии / С. И. Белюк [и др.] // Физическая мезомеханика. - 2006. - Т. 9, № S1. - С. 157-160.

104. Муль, Д. О. Многослойная наплавка карбидосодержащих порошковых смесей на углеродистую сталь с использованием высокоэнергетического электронного пучка, выведенного в воздушную атмосферу / Д. О. Муль, А. Н. Шмидт // Актуальные проблемы в машиностроении. - 2014. - № 1. - С. 536-

105. Прибытков, Г. А. СВС композиционные порошки карбид титана связки из сплавов на основе железа для наплавки износостойких покрытий / Г. А. Прибытков, М. Н. Храмогин, В. В. Коржова// Физическая мезомеханика. -2006. - Т. 9, № S1. - С. 185-189.

106. Голковский, М. Г. Электронно-лучевая наплавка покрытий на титановые сплавы / М. Г. Голковский, И. М. Полетика, Р. А. Салимов // Физика и химия обработки материалов. - 2009. - № 1. - С. 56-64.

107. Вневакуумная электронно-лучевая наплавка углеродсодержащих порошковых смесей на заготовки из титана ВТ 1-0 / О. Г. Ленивцева [и др.] // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2013. - №4. -С. 49-57.

108. W<?glowski, М. S. Electron beam welding-Techniques and trends-Review / M. S. W?glowski, S. Blacha, A. Phillips // Vacuum. - 2016. - Vol. 130. - P. 72-92.

109. Electron beam welding, laser beam welding and gas tungsten arc welding of titanium sheet / Q. Yunlian [et al.] // Materials Science and Engineering: A. - 2000. -Vol. 280, № l.-P. 177-181.

110. Колесникова, К. А. Композиционные износостойкие покрытия системы Ti-B-Fe, полученные методом электронно-лучевой наплавки в вакууме : автореф. дис. ... канд. тех. наук : 05.16.01 / Колесникова Ксения Александровна. - Томск, 2008. - 18 с.

111. Atmospheric electron-beam overlay welding of carbon containing powder mixtures onto technically pure titanium VT1-0 / O. G. Lenivtseva [et al.] // Obrabotka metallov-metal working and material science. - 2013. - № 4. - P. 49-57.

112. Structure and properties of steel under non-vacuum electron-beam welding deposition of titanium, tantalum, molybdenum and graphite powders / D. O. Mul [et al.] // Obrabotka metallov-metal working and material science. -2013. -№3. - P. 115120.

113. Wong, К. V. A review of additive manufacturing / К. V. Wong, A. Hernandez // ISRN Mechanical Engineering. - 2012. - ID 208760.

114. Mueller, В. Laminated object manufacturing for rapid tooling and patternmaking in foundry industry / B. Muller, D. Kochan // Computers in Industry. - 1999. - Vol. 39, № 1. - P. 47-53.

115. Observation of keyhole-mode laser melting in laser powder-bed fusion additive manufacturing / W. E. King [et al.] // Journal of Materials Processing Technology. -2014. - Vol. 214, №. 12. - P. 2915-2925.

116. The metallurgy and processing science of metal additive manufacturing / W. J. Sames [et al.] // International Materials Reviews. - 2016. - Vol. 61, № 5. -P. 315-360.

117. Powder bed charging during electron-beam additive manufacturing / Z. C. Cordero [et al.] // Acta Materialia. - 2017. - Vol. 124. - P. 437-445.

118. Аброян, И. А. Физические основы электронной и ионной технологии / И. А. Аборян, А. Н. Андронов, А. И. Титов. - М. : Высшая школа, 1984. - 320 с.

119. Yan, М. An overview of densification, microstructure and mechanical property of additively manufactured Ti-6A1-4V—comparison among selective laser melting, electron beam melting, laser metal deposition and selective laser sintering, and with conventional powder / M. Yan, P. Yu // Sintering techniques of materials. - 2015. -Vol. 5. - P. 77-106.

120. Kumar, S. Composites by rapid prototyping technology / S. Kumar, J.-P. Kruth // Materials & Design. - 2010. - Vol. 31, № 2. - P. 850-856.

121. AlMangour, B. Selective laser melting of TiB2/316L stainless steel composites: The roles of powder preparation and hot isostatic pressing post-treatment / B.= AlMangour, D. Grzesiak, J.-M. Yang // Powder technology. - 2017. - Vol. 309. -P. 37-48.

122. SiC sedimentation and carbon migration in mc-Si by election beam melting with slow cooling pattern / S. Qin [et al.] // Materials Science in Semiconductor Processing. -2016.-Vol. 53.-P. 1-7.

123. Ulianitsky, V. Computer-controlled detonation spraying: from process fundamentals toward advanced applications / V. Ulianitsky, A. Shtertser, S. Zlobin, I. Smurov // J. Thermal Spray Technol. -2011. -V.20. -P.791-801.

124. Jang, J. Influence of indenter angle on cracking in Si and Ge during nanoindentation / J. Jang, G. M. Pharr // Acta Materialia. - 2008. - Vol. 56, № 16. -P. 4458-4469.

125. Щербаков, В. А. Макрокинетика дегазации в процессе СВС / В. А. Щербаков, А. Е. Сычев, А. С. Штейнберг // Физика горения и взрыва. - 1986. - Т. 22, № 4. -С. 55-61.

126. Кипарисов, С. С. Карбид титана / С. С. Кипарисов. -М. : Металлургия, 1987. -218с.

127. Акопян, А. Г. Взаимодействие титана, бора и углерода в режиме горения / А. Г. Акопян, С. К. Долуханян, И. П. Боровинская // Физика горения и взрыва. -1978. -№3. - С. 70-73.

128. Жиляев, В. А. Взаимодействие карбонитридов, оксикарбидов и оксинитридов титана с концентрированными минеральными кислотами / В. А. Жиляев, А. П. Штин // Журнал неорганической химии. - 2003. - Т. 48, № 8. - С. 1402-1408.

129. Алямовский, С. И. Оксикарбиды и оксинитриды металлов IVA и VA подгрупп / С. И. Алямовский, Ю. Г. Зайнулин, Г. П. Швейкин. - М. : Наука, 1981. - 144 с.

130. Левинский, Ю. В. Диаграммы состояния двойных металлических систем : Справочник / Ю. В. Левинский. - М. Металлургия, 1990. - 800 с.

131. Горелик, С. С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С. С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев. - М. : МИСиС, 1994. - 370 с.

132. Миркин, Л. И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов: Справочник / Л. И. Миркин. -М. : Машиностроение, 1979. - 134 с.

133. A Microstructure and Hardness Study of Functionally Graded Materials Ti6A14V/TiC by laser Metal Deposition / J. Zhang [et al.] // Materials and design. -2015. - Vol. 82. - P. 664-673.

134. Monfared, A. Microstructural studies and wear assessments of Ti/TiC surface composite coatings on commercial pure Ti produced by titanium cored wires and TIG process / A. Monfared, A. Kokabi, S. Asgari // Materials Chemistry and Physics. -2013. - Vol. 137, № 3. - P. 959-966.

135. Косолапова, Т. Я. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений / Т. Я. Косолапова. - М. : Металлургия, 1986. - 927 с.

136. Kiihnle, Т. In-situ formation of titanium boride and titanium carbide by selective laser melting / T. Kiihnle, K. Partes // Physics Procedia. - 2012. - Vol. 39. - P. 432438.

137. Thermodynamic behaviour and formation mechanism of novel titanium carbide dendritic crystals within a molten pool of selective laser melting TiC/Ti-Ni composites / C. Ma [et al.] // CrystEngComm. - 2017. - Vol. 19, № 7. - P. 1089-1099.

138. Shishkovsky, I. Selective laser fusion of titanium based gradient alloy reinforced by nano sized TiC ceramic /1. Shishkovsky, V. Scherbakov // Materials Science Forum. -2018.-Vol. 916.-P. 85-90.

139. Laser assisted embedding of nanoparticles into metallic materials / D. Lin [et al.] // Applied Surface Science. - 2012. - Vol. 258, № 7. - P. 2289-2296.

140. Lasers and materials in selective laser sintering / J.-P. Kruth [et al.] // Assembly Automation. - 2003. - Vol. 23, № 4. - P. 357-371.

141. Структура и износостойкость плазменных покрытий, напыленных композиционным порошком TiC+ Р6М5 / Г. А. Прибытков [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 2017. - № 3. - С. 45-55.

142. Структура и износостойкость плазменных покрытий, напыленных СВС композиционным порошком "TiC-высокохромистый чугун" / Г. А. Прибытков [и др.] // Физика и химия обработки материалов. - 2019. - № 1. - С. 19-26.

143. Фромм, Е. Газы и углерод в металлах / Е. Фромм, Е. Гебхардт. - М. : Металлургия, 1980.-712с.

144. Yeh, С. Direct formation of titanium carbonitrides by SHS in nitrogen / C. Yeh, Y. Chen // Ceramics international. - 2005. - Vol. 31, № 5. - P. 719-729.

145. Microstructural study of titanium carbonitride produced by combustion synthesis / D. Carole [et al.] // Ceramics International. - 2007. - Vol. 33, № 8. - P. 1525-1534.

146. Влияние механической активации на инициируемость самораспространяющегося высокотемпературного синтеза композиций TiC-титановая связка / М. Г. Криницын, Г. А. Прибытков, М. А. Корчагин //

Деформация и разрушение материалов. - 2016. - № 4. - С. 14-17.

147. Формирование структуры при электронно-лучевой наплавке покрытий композиционными порошками "карбид титана-титановая связка" / Г. А. Прибытков, М. Г. Криницын, В. В. Коржова, И. А. Фирсина, А. В. Барановский, В. Г. Дураков // Физика и химия обработки материалов. - 2018. - Т. 1. - С. 11-19.

148. Исследование продуктов СВ-синтеза в порошковых смесях титана и углерода, содержащих избыток титана / Г. А. Прибытков, М. Г. Криницын, В. В. Коржова // Перспективные материалы. - 2016. - № 5. - С. 59-68.

149. Твердость и абразивная износостойкость электронно-лучевых покрытий карбид титана - титановая связка, наплавленных синтезированными композиционными порошками / Г. А. Прибытков, М. Г. Криницын, И. А. Фирсина, В. Г. Дураков // Вопросы материаловедения. 2017. - Т. 92, № 4. - С. 5260.

150. Керметные плазменные покрытия с карбидом титана / В. И. Калита, Д. И. Комлев, Г. А. Прибытков, А. В. Барановский, А. А. Радюк, В. В. Коржова, А. Ю. Иванников, А. В. Алпатов, М. Г. Криницын, А. Б. Михайлова // Физика и химия обработки материалов. - 2018. - № 3. - С. 12-20.

151. Структура, фазовый состав и микротвердость плазменного керметного покрытия TiC-Ti / В. И. Калита, Д. И. Комлев, Г. А. Прибытков, М. Г. Криницын, А. А. Радюк, В. В. Коржова, А. Ю. Иванников, А. В. Алпатов, А. В. Барановский, А. Б. Михайлова // Физика и химия обработки материалов. - 2018. - № 4. - С. 1628.

152. Structure and properties of composite coatings prepared by electron beam melting with "titanium carbide-titanium binder" / M. G. Krinitcyn, G. A. Pribytkov, V. V. Korzhova, I. A. Firsina // Surface and Coatings Technology. - 2019. - Vol. 358. - P. 706-714.

153. Sintering behavior and microstructure of TiC-Me composite powder prepared by SHS / E. N. Korosteleva, V. V. Korzhova, M. G. Krinitcyn // Metals. - 2017. - Vol. 7, № 8. - P. 290-300.

154. Detonation spraying behavior of TiCx-Ti powders and the role of reactive

processes in the coating formation / D. V. Dudina, G. A. Pribytkov, M. G. Krinitcyn, M. A. Korchagin, N. V. Bulina, В. B. Bokhonov, I. S. Batraev, D. K. Rybin, V. Yu. Ulianitsky // Ceramics International. - 2016. - Vol. 42, № 1. - P. 690-696.

155. Structural comparison of sintering products made of "TiC+ Ti" composite powders and "Ti+ C" powder mixtures / M. G. Krinitcyn, G. A. Pribytkov, E. N. Korosteleva, I. A. Firsina, A. V. Baranovskii, // AIP Conference Proceedings. - 2017. -Vol. 1909. - P. 020105-1-020105-7.

156. Problems of Development and Application of Metal Matrix Composite Powders for Additive Technologies / E. N. Korosteleva, G. A. Pribytkov, M. G. Krinitcyn, A. V. Baranovskii, V. V. Korzhova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2016. - Vol. 140. - P. 012010-1-012010-4.

157. Structure and properties of electron-beam coatings, overlaid of SHS composite powders" TiC-Ti", synthesized in air / M.G. Krinitcyn, G. A. Pribytkov, V. G. Durakov // Key Engineering Materials. - 2016. - Vol. 685. - P. 719-723.

158. Structure of sintered Ti-TiC materials / M. G. Krinitcyn, G. A. Pribytkov, E. N. Korosteleva // Applied Mechanics and Materials. - 2014. - Vol. 682. - P. 127-131.

159. Structure of Ti-TiC cathodes / M. G. Krinitcyn, E. N. Korosteleva, G. A. Pribytkov // 2014 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). -2014. - P. 14832888-1-14832888-4.

160. Металломатричные композиты с тугоплавкой дисперсной фазой: синтез, структура, применение : Монография / А. Г. Князева, Е. Н. Коростелева, М. Г. Криницын, О. Н. Крюкова, Г. А. Прибытков, О. А. Чумаков. - Томск : Издательство "Иван Федоров", 2019. - 262 с.

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ

м И О н

ШЮГОГРШШЙ тот»! ОБЩЕГО NUMBM

УТВЕРЖДАЮ

«¿J»

АКТ о внедрении порошковою композиционного системы «титан - углерод»

Настоящий акт свидетельствует о том, что порошковый к^мозвдионньш катод системы «титан - углерод» разработки аспиранта Томского политехнического университета Криницына Максима Германовича, предназначенный для нанесения покрытий вакуумно-дуговым и магнетронным методами, внедрен в производство ООО ПК «МИОН».

С применением указанного катода на оборудовании ООО ПК «МИОН» были изготовлены опытные образцы инструмента с покрытием карбонитрида титана ТЮЫ, после чего инструменты с покрытием прошли ресурсные испытания на базе ООО ПК «МИОН».

Стойкость покрытия, полученного с применением композиционного катода, оказалась сопоставима со стойкостью покрытия, полученного по классической технологии (с применением титанового катода и выделением С и N из газовой фазы), однако стехиометрию и воспроизводимость покрытий, полученных с применением композиционного катода, гораздо легче контролировать.

Использование композиционного катода Т1-С повышает экономическую эффективность производства карбонигридных покрытий благодаря увеличению скорости нанесения покрытия без потери качества и уменьшению потерь материала; повышает экологическую безопасность производства, а также позволяет регулировать состав плкрытий и получать высококачественные покрытия с композиционной и слоистой структурой.

(должность;

(подпись)

(Ф.И.О.)

634034, Россия, г.Томск, ул. Вершинина, 46/6. А/я All. ИНН 7017:!64190, КПП 70Г01001. Р/сч №. 407028104320800033b7 в Филиале ОАО «УГЛЛСИБ» г.Новосибирске, БИК 045004725, к/сч 30101810400000000725. Тел/факс [phone]; О9-6^-02;99-65-01 E-mail: nk-niionamail.ru. www.niion.tomsk.ru

ООО Научно-производственная компания «ЛучЭнергоПром»

......'-дащор

11 , ч Эн ер гоП ром »

П]аропин 2016 г.

^)^ЖТВЕРЖДАЮ>>

АКТ

о внедрении композиционного порошка «титан - карбид титана» в процесс производства изделий методом лазерного спекания

Мы, нижеподписавтчиеся, инженер-техник Кушнарев Юрий Владимирович и инженер Миков Алексей Викторович подтверждаем, что композиционный порошок «титан - карбид титана», разработанный аспирантом Томского политехнического университета Криницыным Максимом Германовичем в соавторстве с коллегами, испотьзуется в практической работе ООО «ЛучЭнергоПром», в частности при производстве издечий методом лазерного спекания.

Применение указанного порошка позволило повысить качество и добиться ранее недостижимых показателей физико технических свойств получаемых изделий. Таким образом, использование данного порошка повышает эффективность производства.

Акт состаьлен в двух экземплярах.

Инженер-техник

Инженер

«УТВЕРЖДАЮ»

Директор

ООСГ^МЗйвль-С»

АКТ

о внедрении композиционного порошка «титан

в процесс производства изделий методом лазепной трехмерной печати

Мы, нижеподписавшиеся, А.Г. Князева и С Л. Шанин подтверждаем, что композиционный порошок «титан - карбид титана», разработанный аспирантом Томского политехнического университета Криницыным Максимом Германовичем, используется в практической работе ООО «Модель-С», в частности при произво тстве изделий методом лазерной трехмерной печати.

Применение указанного порошка позволило повысить качество и добиться ранее недостижимых показателей физико-технических свойств получаемых изделий. Таким образом, использование данного порошка повышает эффективность производства.

Акт составлен в двух экземплярах.

Научный консультант

я/_А.Г. Князева

Инженер

С.А. Шанин

7"

«УТВЕРЖДАЮ»

Зам. директора ИМЕТ РАН По научной рабоге, д.т.н.

Л.Г. Колмаков М _»__2017 г.

АКТ

о представлении полученных ре^льтатив исследования и разработки композиционных порошков

Настоящим актом подтверждаем, что в период с 11 по 13 ноября 2017 г. в лаборатории №25 была проведена серия семинаров по представлению результатов совместной научной работы и обсуждению дальнейших перспектив использования композиционных порошков на основе титана в аддитивных технологиях получения изделий и в технологиях получения покрытий.

В докладе Криницын Максима Германовича были освещены вопросы синтеза композиционных порошков «карбид титана - титан», а также технологические особенности получения изделий из этих порошков различными методами. В докладе был приведен подробный анализ структуры и фазового состава получаемых порошков и изделий из них.

В докладе Калиты Василия Ивановича рассматривались вопросы использования различных композиционных порошков в аддитивных технологиях, технологиях нанесения покрытий различными методами с уделением особого внимания технологии газоплазменного напыления. В большей степени рассматривались технические аспекты получения изделий указанными методами, однако также были приведены результаты структурных исследований некоторых образцов.

По результатам обсуждения представленных результатов, а также дальнейших перспектив развития данной тематики, были сделаны следующие выводы:

1) Описанные композиционные порошки на основе титана являются перспективными материалами для применения в различных отраслях машиностроения.

2) Получение изделий и покрытий из указанных порошков возможно, однако требует проведения подготовительных работ для каждого соответствующего метода.

3) Наиболее перспективным направлением дальнейшего развития данной тематики является усложнение состава композиционных порошков с последующим проведением экспериментов по получению из них изделий различными методами.

д.т.н., зав. лаб. №25 В.н.с, пом. Зав. лаб. №25

В.И Калита Д.И. Комлсв

работе, к.ф.-м н. _

Каминский П.П. . )> ли^л 2016 г.

Настоящим актом подтверждаем, что в течение январ> - мая 2С1бг в лаборатории физики наноструктурных функциональных матепиалов Институ га физики прочности и материаловедения СО РАН проведены исследования и испытания покрытий, нанесенных электроннолучевой наплавкой композиционных порошков «карбид титана - металлическая связка».

Составы и технология получения порошков были разработаны на основе исследований, выполненных аспират им Томского исследовательского политехнического учиверсь тета Криницы! ым Максимом Германовичем. Опытные партии порошков, испольчоьанных для наплавки, также были полупены при непосредственном ; частии Крининына М.Г.

Наплавляемые порошки имеют структуру металломатрпчного композита с дисперсными частицами карбида титана, равномерно распределенными в объеме металлической связки.

Исследования наплавленных покрытий показали, что применение композиционных порошков вместо порошков чис~ых металлов и сплавов увеличивает абпазивную износостойкость покрытий при изнашивании корундом в 2,1 раза для композитов со связкой из высокохромистого чугуна ПГ-С27 и в 4,9 раз для композита со связкой из быстрорежущей стали Р6М5 Износостойкость покрытия, наплаи генного композиционным порошком «карбид титане - титановая связка» в 20 раз выше абразивной износостойкости титана В Г1-0.

Вывод: Применение композиционны? порошков для электроннолучевой наплавки вместо порошков чистых металлов и сплавов позволяет значительно увеличить износостойкость покрытий- работающих в среде абразива. Рекомендуется продолжить испьпания для выяснения перспектив использования композиционных покрытий для повышения ресурса работы трибосопряжений.

^ав. ЛФНФМ, д.ф.-м.н

лЬКОВ С.Н.

партий научный сотрудник

Дураков В.Г.

Ведущий технолог

Кривопалов ГШ.