Экспериментальный комплекс для исследования структурообразования в системе Ti-Al при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе и детонационно-газовом напылении тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

Семенчина Анна Сергеевна

Экспериментальный комплекс длн исследования . структурообразования в системе Т1 - А1 при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе и детонационно-газовом напылении

01.04.01 — Приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул - 2006

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им. И.И.Ползунова

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

Филимонов Валерий Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Безносюк Сергей Александрович

кандидат технических наук Вольферц Геннадий Анатольевич

Ведущая организация: Институт химии твердого тела и механохимии

СО РАН, г. Новосибирск

Защита состоится "25" декабря 2006г. в 15°° ч. на заседании диссертационного совета Д 212.005.03, при Алтайском государственном университете, по адресу: 656049, г. Барнаул, пр. Ленина 61

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета

Автореферат разослан "24"ноября 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Рудер

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Ускорение темпов развития различных отраслей современного машиностроения, ставит перед материаловедами задачи получения композиционных материалов и изделий многофункционального назначения, эксплуатационные характеристики которых могут удовлетворять целому комплексу требований. Это, прежде всего, стойкость к различного рода деструктивным воздействиям: износу, коррозии, окислению, воздействию высоких температур в процессе эксплуатации и т.д. Эффективной технологией, открывающей широкие возможности для решения поставленных задач, является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), открытый

A.Г.Мержановым и его научной школой в 1967г. Технологии СВС характеризуются низкими энергозатратами, простотой и дешевизной используемого оборудования, быстротой протекания процесса, чистотой синтезированного продукта. Существенный вклад в развитие технологий СВС внесли школы профессоров Е.А. Левашова, Ю.М. Максимова, А.П. Амосова,

B.И. Юхвида и В.В. Евстигнеева. Процесс СВС реализуют в двух режимах -послойное горение и тепловой взрыв. Как правило, синтез в режиме теплового взрыва проводят с использованием муфельиых печей, в которых быстрое изменение температуры или условий теплоотвода невозможно. Кроме того указанный способ характеризуется высоким энергопотреблением. Следовательно, возникает необходимость создания экспериментального комплекса для проведения СВС в режиме теплового взрыва с низким энергопотреблением, низкой инерционностью, с однородным распределением температуры в объеме шихты.

Одним из наиболее перспективных направлений в области получения новых композиционных материалов с высоким уровнем взаимодополняющих эксплуатационных характеристик, является создание интерметаллидных соединений системы 'П-А1 и усовершенствование технологии их получения. Эти соединения в ближайшем будущем могут составить серьезную конкуренцию соединениям на основе алюминидов никеля. Алюминиды титана более легкие, не требуют для легирования дорогостоящих и дефицитных элементов, а значит более дешевые, обладают высокой коррозионной стойкостью и стойкостью к высокотемпературному окислению. Однако механизмы структурообразования при высокотемпературном синтезе в указанной системе недостаточно изучены. В частности неизвестны режимы проведения синтеза для формирования монофазного продукта той или иной стехиометрии. Для изучения механизмов структурообразования в системе 'П-А1 необходимо оборудование, позволяющее управлять энергообменом реагирующей шихты с окружающей средой. Это позволит осуществлять управление процессом структурообразования. Таким образом, создание указанного экспериментального комплекса является актуальной задачей.

Одним из наиболее важных областей: применения композиционных материалов является нанесение защитных покрытий газотермическим

способами. Однако, в указанных технологиях одной из основных проблем является отсутствие надежной системы диагностики температуры поверхности основы для напыления. Создание экспериментального комплекса для диагностики температуры открывает возможности для понимания физико-химических процессов происходящих в дисперсном потоке и при соударении с поверхностью основы. Круг поставленных проблем определил цели, задачи исследования.

Цель работы заключалась в создании экспериментального комплекса для изучения особенностей структурообразования в процессах СВС в режиме теплового взрыва в технологически значимой системе ТьЛ1, в выяснении условий проведения синтеза монофазного продукта различной стехиометрии, и в определении возможности использования синтезированных композиционных материалов для получения защитных покрытий методом детонационно-газового напыления.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Создание экспериментальной установки для изучения процессов структурообразования в системе Т1-А1 при СВС на основе технологического реактора позволяющего получать однородное распределение температуры но всему реагирующему объему шихты.

2. Создание экспериментального комплекса на базе низкоинерционного датчика и установки ДГН «Катунь-М» для диагностики температуры поверхности напыления с автоматизированной обработкой поступающих данных.

3. Разработка метода измерения температуры в процессе развития теплового взрыва. Выяснение условий получения однофазною продукта.

4. Разработка качественной модели структурообразования на основе диаграммы состояния и значений параметров массоиереноса.

5. Автоматизация температурной диагностики поверхности основы при напылении синтезированных порошков методом детонационно-газового напыления.

6. Исследование эксплуатационных характеристик полученных покрытий на базе экспериментального комплекса.

Научная новизна работы

1. ' Спроектирована и создана экспериментальная установка для изучения

процессов структурообразования в системе Т1-Л1 на основе технологического реактора, позволяющего получать однородное распределение фазового состава по всему реагирующему объему.

2. Разработана методика получения монофазных продуктов стехиометрии "ПА1з и Т1Л1 при проведении синтеза в режиме теплового взрыва.

. 3. Определены механизмы структурообразования в системе 'П-А1 на основании экспериментальных данных по изучению динамики саморазогрева и фазового состава конечного продукта. 4. Разработана качественная модель процессов структурообразования в системе титан - алюминий, позволяющая прогнозировать процесс протекания синтеза на основе диаграммы состояния указанной системы.

Практическую значимость работы представляет созданный экспериментальный комплекс позволяющий получать алюминиды титана заданной стехиометрии, на их основе получать покрытия и производить измерения физических и эксплуатационных характеристик этих покрытий. Применение технологического реактора для научных исследований, или в технологических процессах дает значительную экономию электроэнергии. Его конструкция обеспечивает однородность фазового состава Продукта реакции, а также позволяет управлять процессами структурообразования, за счет изменения условий энергообмеиа. Определены условия получения монофазного продукта в системе "П-А1.

Основные защищаемые положения

1. Конструкция технологического реактора, обеспечивающая однородное распределение температуры в шихте приводящей к объемному тепловому взрыву.

2. Методика изучения процессов структурообразования в системе 'П-Л1 при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе в режиме теплового взрыва с использованием экспериментального комплекса, позволяющая получать продукт заданной стехиометрии.

3. Способы получения монофазных интерметаллических соединений состава Т1А13 и "ПА1 в режиме теплового взрыва.

4. Способ регистрации температуры при детонационно-газовом напылении алюминидов титана с использованием автоматизированной системы.

5. Модель процессов фазообразования в гетерогенной порошковой смеси 'П-А1 на основе диаграммы состояния.

6. Возможность использования алюминидов титана для получения защитных покрытий методом детонационно-газового напыления.

Публикации: Основные результаты диссертации опубликованы в одиннадцати работах, которые приведены в списке публикаций.

Апробация работы Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на объединенном физическом семинаре АлтГТУ, а также на 8-ой международной конференции "Физика твердого тела" (г.Алматы, 2004г.), на научно-методической конференции, посвященной 30-летию физического факультета БГПУ (г.Барнаул, 2005г.), на 8-ом международном симпозиуме "СВС - 2005" (Сардиния, Италия, 2005г.), на 9-ой международной научно-технической конференции "Композиты - в народное хозяйство" (Композит - 2005) (г. Барнаул, 2005г.), на международной научно-технической конференции "Современные технологические системы в машиностроении" (г. Барнаул, 2005г.), на физической школе - семинар "Высокотемпературный механохимический синтез новых материалов" (г. Новосибирск, 2006г.), на международной школе — семинар "Прорывные технологии в области композиционных материалов, теория и практика процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза" (г. Барнаул, 2006г.).

Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов и списка литературы. Общий объем

диссертации 120 страниц текста, диссертация содержит 71 рисунков, 3 таблицы, список литературы из 140 наименований.

Содержание работы.

Во введении отражены цель и направления исследования, обоснованы научная новизна и практическая значимость результатов, дана краткая характеристика работы.

Глава I. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез как аффективная технология получения композиционных материалов. Способы получения защитных покрытий из композиционных материалов.

В главе рассмотрены особенности СВ - синтеза с точки зрения эффективного технологического процесса, дающего возможность получения различного рода композиционных материалов. Приведены основные результаты исследований механизмов структурообразования и динамики развития тепловых процессов в гетерогенных конденсированных системах.

Рассмотрены различные способы газотермического нанесения защитных покрытий. Особое внимание уделено технологии детонационпо-газового напыления.

Анализ литературных источников, приведенный в главе, позволяет утверждать, что, наиболее распространенным методом реализации СВ - синтеза являются муфельные печи, СВЧ - печи которые характеризуются высоким уровнем потребления электроэнергии. Использование нагревательных печей не дает возможности быстрого изменения температуры в процессе нагрева и охлаждения. Последнее не маловажно с точки зрения управления тепловой активностью шихты. Возникает необходимость создания технологических печей с низким энергопотреблением, низкой инерционностью для возможности управления процессами структурообразования с целью получения продукта синтеза требуемых свойств.

Глава II. Экспериментально - диагностический комплекс для получения композиционных материалов методом СВС и их применения в процессе детонационно-газового нанесения защитных покрытий.

Глава посвящена описанию комплекса, а также приборов и оборудования, использованных в исследовании.

Основой для изучения тепловых режимов синтеза являлся экспериментальный комплекс для исследования динамики теплового взрыва и процессов структурообразования в системе "П - А1, схема которого представлена на рис.1. Входящий в комплекс реактор представлял собой металлический цилиндр 1, на боковую поверхность которого наматывалась нихромовая спираль 2 через изолирующий,слой 3. Для того чтобы прогрев системы приводил к объемному тепловому взрыву, торцевые поверхности прогревались специальными нагревательными элементами 4, представляющие собой слои асбокартоиа, «прошитые» нихромовой проволокой, которая последовательно соединялась со спиралью, намотанной на боковую поверхность. Температурные измерения проводились с использованием двух хромель — алюмелиевых термопар 5, одна из которых находилась в объеме шихты 6, другая

зачеканивалась в стенку реактора (7 - компенсационный спай). Между шихтой и торцевым нагревателем прокладывался слой асбеста 8. Отключение питания спирали производилось выключателем 9. Сигнал с термопар через нормализатор 10 подавался в компьютер со встроенной АЦП. Внутренний диаметр полости реактора составлял 3,8 см, высота полости 5см.

Рис.1. Схема экспериментального комплекса для проведения СВ - синтеза в режиме теплового взрыва.

Характерной особенностью конструкции реактора является то, что боковая поверхность и торцы цилиндра прогревались одной и той же спиралью, что позволило максимально приблизить систему к режиму статического теплового взрыва, поскольку в этом случае идет равномерный прогрев реакционного объема. Для контроля распределения температуры, при проведении синтеза, на расстоянии 1мм от торцевой поверхности помещался спай контрольной термопары. Наличие в схеме выключателя 9 позволяет отключить питание спирали в любой момент времени, при этом происходит быстрое охлаждение шихты. Регистрация температуры осуществлялась с помощью автоматизированной системы, включающей в себя многоканальную плату сбора и обработки данных JIA 1,5 PCI.

Рентгенофазовый анализ состава конечного продуктов синтеза выполняли на дифрактометре общего назначения ДРОН-6 с Cu-излучением (длина волны 1,5418).

Фотографии микроструктуры шлифов синтезированных материалов получены с помощью автоматического анализатора изображений "Видео-Тест".

Оборудование для изучения тепловой динамики разогрева поверхности основы базировалось на установке детонационно-газового напыления «Катунь-М».

Для контроля динамики разогрева поверхности основы в процессе нанесения покрытий в настоящей работе предложена экспериментальная методика диагностики температуры поверхности основы, с использованием хромель-алюмелевых термопар. Для этого был сконструирован контактный низкоинерционный датчик измерения температуры контакта поверхности

основы - напыляемый слой, чертеж которого представлен на рис.2. Датчик изготовлялся следующим образом: в центре основы (40><40х4мм) сверлилось сквозное отверстие диаметром 1,5мм. В отверстие помещалась термопара с диаметром спая (0 0,5мм) на уровне рабочей поверхности датчика. Спай термопары приваривался к рабочей поверхности датчика с помощью точечной электросварки. После чего место сварки подвергалось шлифовке, при этом выступ сная термопары над рабочей поверхностью датчика составлял 20 -ЗОмкм. Диаметр полученного "пятна" на внешней поверхности равнялся Змм.

Рис. 2. Датчик для контроля температуры поверхностей основы напыления. 1 — термопара для контроля температуры поверхности, 2 — спай

термопары.

На рис.3 представлена схема экспериментального комплекса для диагностики температуры поверхности основы. Комплекс состоит из установки ДГН, находящейся вместе с основой (датчиком) для напыления в экспериментальном боксе. Термопара датчика соединялась с помощью экранированных проводов, имеющих электростатическую защиту от наводок внешних полей, с компьютером находящимся в соседнем боксе.

Рис.3. Схема экспериментального комплекса для диагностики температуры поверхности основы.

Для автоматизации процесса измерения температуры поверхности основы использовался способ синхронного запуска компьютера с платой АЦП и блока управления. Подготовка программы "регистратора аналоговых сигналов" к процессу напыления и измерению температуры основы начинается с установки необходимых параметров для сбора и обработки данных поступающих с датчика температуры. По окончанию настроек программа переводится в режим автозапуска. После выставления параметров напыления на блоки управления производится запуск установки ДГН. Одновременно с этим, через цепь автозапуска подается сигнал от блока управления на вход ЕХТ_БТ АЦП и происходит пуск программы. При этом на экране ЭВМ в реальном времени отображается регистрируемое изменение температуры поверхности основы напыления. По завершению процесса напыления происходит автоматическая остановка регистрация температуры. Однако, при необходимости наблюдения процесса остывания основы, имеется возможность дальнейшего сбора данных с датчика без остановки программы. Полученные данные записываются на жесткий диск компьютера для их последующей обработки.

Для испытания прочности покрытия на ударно — абразивный износ использовалась установка, схема которой представлена на рис.4. В качестве абразивного материала использовалась зола Канско-Ачинского бассейна. Давление сжатого воздуха составляло 4 МПа, скорость струи 66,4 м/с.

Рис.4. Схема стенда для проведения испытаний на ударно - абразивный износ покрытий.

1- вытяжка; 2- смотровое окно; 3— регулятор расхода воздуха; 4-подвод сжатого воздуха; 5- подвод абразивного материала; б - короб с абразивным дисперсным материалом; 7 ~ пескоструйный пистолет; 8 — решётка для укладки

образцов; 9 — образец.

Дня испытаний на жаростойкость покрытий использовалась муфельная печь, с введенной в се полость термопарой. Через определенные промежутки времени образец вынимался из печи и взвешивался.

Приведенный комплекс оборудования позволяет получать продукты синтеза требуемого состава, производить с высокой точностью анализ синтезированных фаз и металлографический анализ, получать из синтезированных композиционных материалов защитные покрытия, и производить их испытания.

Глава III Исследование процессов структрообразования в бинарной системе Ti-Al при различных тепловых режимах синтеза.

В начале главы проводился качественный анализ процессов структурообразования в системах Ti+ЗА!, Ti+Al на основе равновесной диаграммы. Далее проводились исследования по изучению процессов структурообразования при • различных тепловых режимах синтеза. Варьировались соотношение исходных компонентов и дисперсность частиц титана.

На рис.5 представлена термограмма синтеза для шихты стехиометрии Ti+3 Al, на рис.6 соответствующая дифрактограмма продуктов синтеза.

1100--1

юоо----:

и 900'-■■-!

о.... i

|íco----I

8-700-----i

«----i

SÍ íCO----i

H .....

500-----:

100---•-!

300

0 1000- 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Время (с)

Рис.5. Термограмма процесса синтеза в режиме теплового взрыва с отключением источника разогрева в момент достижения реагирующей шихтой максимальной температуры. Температура стенки реактора 750 С, размер частиц

титана 130 ± 23мкм.

Для выяснения вопроса о том, на каком этапе процесса синтеза происходит формирование конечного продукта, в момент достижения реагирующей шихтой максимальной температуры производилось отключение источника разогрева, который поддерживал температуру стенки постоянной, далее происходил процесс быстрого остывания системы до комнатной температуры. Из вида дифрактограммы следует, что в конечном продукте имеются все равновесные соединения, соответствующие диаграмме состояния. За время индукционного разогрева концентрационные границы областей

гомогенности фаз не успевают релаксировать к значениям, соответствующим равновесной диаграмме, в конечном продукте синтеза не наблюдается остатка чистого алюминия. Однако исходная смесь соответствовала стехиометрии соединения ТлА1з. Отсюда следует, что синтезированные фазы пересыщены атомами алюминия, и являются метастабильными.

10 20 30 40 50 60 70 60 90 100 2©

Рис.6. Дифрактограмма продукта синтеза, соответствующая режиму отключения источника разогрева. Размер частиц титана 130 ± 23мкм. Выяснено, что образование монофазного продукта в данных условиях синтеза, возможно только при продолжительной выдержке шихты (около 6600с) и при температуре стенки 750°С. Соответствующая дифрактограмма приведена на рис.7.

X ■

▼Т1А1,

• Т1,А1

■ Т)А1. х ПА|'

^ т;а1

► тю.

10 20 30 4С 50 60 70 80 90 100 2©

Рис.7. Дифрактограмма продукта синтеза при выдержке температуры стенки 700 С в течение 6600с.

Таким образом, для формирования монофазного продукта в данных условиях синтеза необходим длительный отжиг, в процессе которого, происходит релаксация фазового состава от метастабильного к равновесному посредством диффузионной перекристаллизации фаз.

Па рис.8 представлена термограмма процесса синтеза для размеров частиц тщтана 55 ± 7мкм, при проведении синтеза в режиме отключения источника в точке максимума термограммы. Соответствующая данному режиму дифрактограмма приведена на рис.9.

500 1000 1310 20СО

6003 6500

Время (с)

Рис.8. Термограмма процесса синтеза в режиме теплового взрыва с отключением источника разогрева в момент достижения реагирующей шихтой максимальной температуры. Температура стенки реактора 750 С, размер частиц

титана 55± 7 мкм.

- Т1А1а * "ПО,

20

40

50

ео 2©

00

90

100

Рис.9. Дифрактограмма продукта синтеза, соответствующая режиму отключания источника разогрева. Температура стенки реактора 750 С, размер

частиц титана 55± 7 мкм.

Из сопоставления структуры термограмм для размеров частиц титана 130 ± 23мкм (рис.5) можно сделать вывод, что в последнем случае происходит более быстрое остывание, этап вторичного структурообразовання отсутствует, следовательно, синтез конечного продукта произошел за время индукции (на этапе вторичного структурообразовання). Условия теплоотвода не влияют на процесс структурообразовання. Это можно объяснить тем, что относительно мелкая фракция выгорает быстрее.

Далее изучались закономерности саморазогрсва для крупной фракции частиц титана 242 ± 42 мкм (рис.10). Структура термограммы качественно отличается от приведенных выше, наличием двух максимумов, что свидетельствует о более сложном механизме структурообразовання. На рис.11 приведена дифрактограмма продукта для данного режима синтеза. Очевидно, что продукт реакции является монофазным. Этот неожиданный результат можно объяснить следующим образом. После достижения шихтой максимальной температуры, происходит конкуренция процессов теплоотдачи и тепловыделения от процессов вторичного структурообразовання. По закону Ньютона - Рихмана, с уменьшением разности температур между шихтой и окружающей средой, скорость теплоотдачи уменьшается одновременно с уменьшением скорости тепловыделения. Однако в случае относительно большого размера частиц скорость теплоотдачи уменьшается быстрее, диффузионные процессы продолжаются, следовательно, суммарная скорость падения температуры меньше чем в случае более мелких фракций, поскольку скорость тепловыделения еще достаточно велика.

Бремя (с)

Рис.10 Термограмма процесса синтеза в режиме теплового взрыва с отключением источника разогрева в момент достижения реагирующей шихтой максимальной температуры. Температура стенки реактора 800 С, размер частиц

титана 242 ± 42 мкм. Большой размер частиц дает возможность для реализации процессов вторичного структурообразовання, и в точке минимума термограммы, скорости процессов

тепловыделения и теплоотдачи сравниваются. Далее начинает доминировать скорость тепловыделения, что стимулирует образование основной фазы, в соответствии со стехиометрическим составом. Последнее определяет наличие второго максимума на термограмме, который дает возможность дореагирования системы. В дальнейшем происходит остывание продукта как инертного тела.

2©

Рис. 11. Дифрактограмма продукта синтеза, соответствующая режиму отключения источника разогрева. Температура стенки реактора 800 С, размер частиц титана 242 ± 42 мкм.

Полностью аналогичная зависимость фазового состава от дисперсности частиц титана имеет место в экспериментах но тепловому взрыву в системе состава, соответствующего стехиометрии соединения НА!. На рис.12 представлена термограмма синтеза при температуре стенки 700 С и выдержке 6600с частиц титана 130 ± 23мкм, на рис.13 представлена соответствующая дифрактограмма.

Время (с)

Рис.12. Термограмма процесса синтеза в системе Т1-А1 эквиатомного состава.

14

xTl.Al

ID 20 30 4D 50 BD "0 83 90 100 2©

Рис.13. Дифрактограмма продукта синтеза в смеси, соответствующей стехиометрии Ti-Al при выдержке шихты при температуре 700 С в течение

6600с.

Глава IV. Характеристики защитных покрытий из алюминилов титана, полученных методом детонационно— газового напыления.

На следующем этапе экспериментальных исследований, полученный набор синтезированных интерметаллидных порошков применялся в процессах детонационно-газового напыления с целью выяснения свойств полученных покрытий. Вначале производилось напыление синтезированных в двух режимах порошка стехиометрии соединения TiAl3. Использовались порошки, синтезированные в режиме выдержки 6600с (монофазное соединение TiAl3, размер частиц 130 ± 23мкм) и порошки, синтезированные в режиме отключения источника (многофазный продукт). На рис.14 приведены термограммы разогрева поверхности основы при напылении двух видов порошков соединения TiAl3.

240 300

Время (с)

Рис.14. Термограммы разогрева поверхности основы при детонационно-газовом напылении. 1 - температура газа, 2 - температура дисперсного потока, состоящего из частиц монофазного продукта, 3 - температура дисперсного потока, состоящего из частиц многофазного продукта.

На рис. 15 приведены соответствующие дифрактограммы, снятые с поверхностей нанесенных покрытий.

а)

► тю.

т—1—I—1—I—'—I——I—>—I—г—I—1-[—■—!—>—)

1В 20 30 40 5 0 60 70 8 0 83 100 ' ■ 2©

, б)

► тю3

1-•-1-■-1-■-1-'-1-'-1-1-1-■-1---1

20 30 40 50 60 70 80 30 100

2©

Рис.15. Дифракто граммы нанесенных покрытий (а) монофазный исходный продукт, (б) многофазный исходный продукт.

Из анализа рис.14 и рис.15 можно сделать ряд важных выводов. Во — первых температура дисперсного потока выше температуры газовой струи без дисперсной фазы. Это легко объяснить тем, что в затопленном' пространстве газовая составляющая потока остывает быстрее, чем дисперсная составляющая. Однако, температура потока, состоящего из частиц многофазного продукта,

несколько выше (примерно на 50°С) температуры, потока частиц монофазного продукта. Следовательно, можно предположить, что в последнем случае в процессе напыления идет экзотермическая реакция. Этим можно объяснить на первый взгляд парадоксальный результат полной идентичности дифрактограмм нанесенных покрытий при различии в фазовом составе исходных порошков. В процессе пролета частиц происходит их отжиг до формирования стабильной фазы. Из результатов проведенной серии экспериментов можно сделать вывод, что зависимость фазового состава от дисперсности титана в смеси является нетривиальной.

На рис.16, представлены фотографии нанесенного покрытия при разном увеличении.

Рис.16. Фотографии структуры поверхности нанесенного покрытия состава Т1Л13 при различном увеличении

Из фотографий шлифов поверхности следует, что при соударении происходит измельчение напыляемого материала. Средний размер элемента структуры меняется от 130мкм до Юмкм и менее. После диспергирования, частицы привариваются друг к другу, образуя связную совокупность, что вообще говоря, должно обеспечивать высокую когезионную прочность.

Обобщая сказанное можно констатировать, что при нанесении покрытий из композиционных интерметаллидных порошков состава "ПА13 методом ДГН, наблюдается наследственность фазового состава исходного порошкового материала и нанесенного покрытия.

Иная ситуация имеет место при нанесении покрытий из порошков монофазного соединения эквиатомного состава "ПА1 (рис.15). В этом случае температура дисперсного потока ниже температуры газовой фазы. Это возможно лишь в случае, если в объеме дисперсной фазы происходят эндотермические процессы. Для подтверждения этому следует произвести некоторые оценки. Характерное время плавления определяется как

= р(Ьг£ /Л(Т - Т0), где р, —плотность расплава, Ь — удельная теплота плавления легкоплавкого компонента, г0 — радиус частицы, ¿—удельная теплота плавления, Л —теплопроводность частицы, Т — температура частицы, Т0 — температура плавления материала частицы. К сожалению, данные по

теплофизическим характеристикам алюминидов титана отсутствуют, поэтому для оценок будем полагать: £~10йДж/кг, Я ~ 102 Вт/мК, /*0~Ю"4 м, Г~2-102К,

Г0 = 660° С. Оценки дают: 10 ^с. Время пролета частиц от дозатора до поверхности основы: / ~ 10"" ^ 10"4 с, таким образом, времена плавления и пролета частиц дисперсной фазы сопоставимы.

Время (с)

Рис.17. Термограмма разогрева поверхности основы при напылении порошка из монофазного соединения Т1А1 (рис.13). 1 - температура газового потока, 2 - температура дисперсного потока.

На рис. 18 представлена соответствующая дифрактограмма, снятая с напыленной поверхности. Сопоставление дифрактограмм исходного материала для напыления (рис.13) и напыленной поверхности (рис.18) позволяют сделать вывод, что в процессе пролета и в момент соударения появляется вторая фаза, состава Т13А1. Последнее является косвенным подтверждением высказанного предположения о возможности фазового превращения. В процессе пролета, частицы из монофазного материала полностью или частично плавятся. В процессе соударения происходит кристаллизация жидкой фазы, при этом синтезируется некоторое количество фазы ТЦА1, что и наблюдается на дифрактограмме. Остаточное количество алюминия вступает в реакцию с кислородом воздуха. Таким образом, напыленный продукт является многофазным. В случае напыления порошкового материала, состава Т1А13, этого не наблюдается, по всей видимости, из — за различия в значениях отношения Ь/А , а следовательно и из - за различия во временах плавления.

ХТ1А1

-,-,-,-,-1-1-р—.-1-.-1-.-1-.-1-1-1-1-)

10 ■ 20 30 40 50 60 70 , 80 90 100

20

Рис.18. Дифрактограмма, полученная с напыленной поверхности из порошкового композиционного материала состава 'ПЛ1.

На рис.19 приведены фотофафии структуры поверхности покрытия из порошкового материала состава Т1А1.

Рис.19. Фотографии структуры поверхности из порошкового материала состава ИА1 при различном увеличении.

Структура поверхности является более размытой, не наблюдаются четкие очертания элементов структуры (рис.19 а, б) покрытие является более монолитным чем в случае покрытия из порошкового материала состава ТлА^. На рис.19в видны перешейки расплава. Это подтверждает высказанное предположение о том, что в процессе пролета происходит плавление дисперсной фазы в газовой струе, которое приводит к появлению второй фазы при кристаллизации. Из сказанного в настоящем разделе следует, что использование интерметаллидного соединения состава "ПА1;, в процессах дстонационно-газового напыления приводит к образованию монофазного покрытия потому.

что это соединение является химически и физически устойчивым. Вопрос об эффективном использовании порошкового интерметаллидного соединения стехиометрии ТШ требует дополнительного изучения в отношении выбора режима синтеза или режима нанесения покрытий, поскольку напыленный продукт не является монофазным. Наличие нескольких фаз в покрытии может привести к его разрушению при деструктивном воздействии.

На рис.20 приведены зависимости относительного привеса испытуемых образцов различной пористости от времени.

0.05----------

»—3%" —*—М* —7% —•— 12-14% " ВР®МЯ' мин-

Рис.20. Зависимость относительного привеса образцов от времени при различной пористости при температуре испытания 900 С. Из рассмотрения зависимостей можно сделать вывод, что с ростом пористости скорость привеса возрастает ускоренно. В пересчете на г/см2, минимальной пористости соответствует максимальный привес 9,75 мг/см2 (элемент покрытия с минимальной пористостью имел форму куба с ребром 2мм) Для сравнения, распространенные на сегодняшний день покрытия из легированных алюминидов никеля, характеризуются привесом 5-15 мг/см2, следовательно покрытия из алюминидов титана могут конкурировать с алюминидами никеля в качестве жаростойких покрытий.

При испытаниях на ударно - абразивный износ производились сравнение различных материалов нанесенных покрытий. Рассматривались: поверхность Сталь - 3 без покрытия, покрытие из диборида титана, покрытие из Т!А!3, при размерах исходной фракции частиц титана 130 ± 23мкм и 55 ± 7мкм, покрытие из М13А1. Покрытия из диборида титана имеют широкое распространение благодаря высокой твердости, а также благодаря сравнительно высокой электропроводности. Покрытия из интерметаллидного соединения №3А1 на

сегодняшний день широко используются в различных отраслях машиностроения, прежде всего в авиационной и космической технике. Результаты соответствующих испытаний приведены на рис.21.

Время,с

Рис.21. Зависимость относительной потери массы при ударно - абразивном воздействии для различных покрытий. 1 - поверхность Сталь - 3 без покрытия,

2 - покрытие из диборида титана (толщина 200мкм), 3 - покрытие из Ni3AI (200мкм), 4 — покрытие из TiAl3 размер частиц титана в исходной шихте 130 ±' : 23мкм, 5 — покрытие из TiAl3, размер частиц титана в исходной шихте 55 ±

7мкм.

Из рисунка следует, что износ покрытия из материала TiAI3 при размерах частиц титана в исходной шихте 55 ± 7 мкм, практически в десять раз меньше чем у поверхности Сталь - 3, в семь раз меньше чем у диборида титана и в три раза меньше чем у Ni3Al. При этом износостойкость покрытия, полученного из мелкой фракции частиц титана выше, чем у крупной фракции. Таким образом, характеристики покрытий из соединения TiAl3 по некоторым характеристикам превосходят характеристики соединения Ni3Al.

Основные выводы и результаты работы:

1. Создан экспериментальный комплекс для изучения процессов структурообразования в системе Ti-Al при CDC и ДГН на основе технологического реактора и установки ДГН "Катунь-М", а также оборудования для исследования свойств и характеристик полученных материалов.

2. Создана экспериментальная установка для исследования динамики теплового взрыва и процессов структурообразования в технологически значимой системе Ti-Al при самораспостраняющемся высокотемпературном синтезе на основе специализированного реактора.

3. Разработана методика получения продукта с равномерным распределением фазового состава по объему и установлены режимы проведения синтеза для получения монофазных продуктов стехиометрии TiAl3 и TiAl при различной дисперсности титана на основе технологического реактора.

4. Произведена автоматизация процесса регистрации температуры поверхности основы при детонационно-газовом напылении.

5. Установлено, что при напылении порошкового материала, синтезированного в неравновесных условиях и содержащего метастабилытае фазы, на основе формируется монофазное покрытие состава TiAl3 в соответствии с исходной стехиометрией шихты.

6. Установлено, что при напылении монофазного соединения TiAl получается соединение состоящее из двух фаз (TiAl и Ti-,AI).

7. Получены характеристики защитных покрытий из алюминидов титана (пористость, жаропрочность, износостойкость) с помощью экспериментального комплекса. Сравнительный анализ позволил установить, что они не уступают, а по некоторым характеристикам превосходят характеристики соединения Ni3AI.

8. Показана возможность использования алюминидов титана при нанесении защитных покрытий методом ДГН.

Список публикаций -

1. Околович Г.А., Евтушенко А.Т., Охрименко С.А., Семенчина А.С. Пат. 2200201 РФ, МПК7 С21Д9/22, С23С8/24., Способ термической обработки высокохромистой инструментальной стали на вторич1гую твердость Бюл., 2003 Ж7.-С.419.'

2. Yevstigneev V.V., Filimonov V.Y., Zhakupova A.Y., Yakovlev V.I., Semenchina A.S. Influence ofheating and cooling conditions of heterogeneous powder mixture of Ti-Al on a structure of the final product at hight - temperature synthesis. //Физика твердого тела. Материалы 8-й Междунар. конф. Алматы, ИЯФ НЯЦ РК, 2004. С. 156-157.

3. В. В. Евстигнеев, В.Ю. Филимонов, В.И. Яковлев, А.С. Семенчина. Способ управления микроструктурой продукта синтеза при реализации в системе Ti-Al. .В сб. "Функциональные порошковые материалы и покрытия". Пермь, 2004. Вып. №2. С. 60-62.

4. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю., Жакупова А.Е., Яковлев В.И., Семенчина А.С. Влияние дисперсности титана и тепловых режимов синтеза на фазовый состав и микроструктуру конечного продукта в системе Ti-Al. //Вестник Казахстанского национального университета, Алматы №1 (19). Серия Физика 2005. С. 62-66.

5. V.V. Evstigneev, V.Y. Filimonov, V.I. Yakovlev, A.S Semenchina. The Obtaining of thc Synthesis of Différent Microstructures at the Realization of SHS in the Mode of

Thermal Explosion in the System Ti-AI. VIII International Symposium on Self -Propogating High-Temperature Synthesis. Quartu S. Elena (CA), Italy 21-24 June, 2005.P.39-40.

6. B.B. Евстигнеев, В.Ю.Филимонов, В.И.Яковлев, А.С.Семенчина, M.B. Логинова Экспериментально - диагностический комплекс для проведения процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в режиме теплового взрыва. /Ползуновский Альманах. 2005. №3. С. 165-168.

7. В.И.Яковлев, В.Ю.Филимонов, A.C. Семенчина, М.В. Логинова Детонационно-газовое напыление композиционных материалов на примере бинарной системы Ti-Al. /Ползуновский вестник. 2005. №4-1. С.71-74.

8. Яковлев В.И, Семенчина A.C., Логинова М.В. Рентгенографическое исследование фаз композиционных СВС-материалов системы Ti-Al в процессе детонационно-газового напыления /Труды междунар. науч.-техн. конф. "Композиты - в народное хозяйство" ("Композит - 2005") Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. С.121-123.

9. Афанасьев A.B., Логинова М.В., Семенчина A.C., Черников B.C. Автоматизированная система регистрации температуры в процессах СВС. /Труды междунар. науч. - техн. конференции "Композиты - в народное хозяйство" ("Композит - 2005") Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. С.248-250.

10. В.В. Евстигнеев, А.С.Семенчина, М.В. Логинова, А.Е.Жакупова Процесс формирования интерметаллидных соединений в бинарной системе Ti-AI при реализации синтеза в режиме теплового взрыва. /Тезисы докладов Междунар. науч. — техн. Конф. «Современные технологические системы в машиностроении», 24-25 ноября 2005, Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. С.4 - 6.

11. В.В. Евстигнеев, В.И.Яковлев, А.С.Семенчина, М.В. Логинова, А.Е.Жакупова, B.C. Черников Диагностика газодисперсного потока в процессе детонационно-газового напыления порошка алюминия. /Тезисы докладов Междунар. науч. - техн. Конф. «Современные технологические системы в машиностроении», 24-25 ноября 2005, Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. С.6-9.

Подписано в печать 01.10.2006. Формат 60x84 1/16. Печать - ризография. Усл.п.л. Тираж 100 экз. Заказа/2006. Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46. Лицензии: ЛР № 020822 от 21.09.98 года, ПЛД № 28-35 от 15.07.97 Отпечатано в ЦОП АлтГТУ 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46

Введение.

Глава I Самораспространяющийся высокотемпературный синтез как способ получения композиционных материалов. Технологии получения защитных покрытий из композиционных материалов.

1.1. Макрокинетика структурообразования в процессах самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

1.2. Закономерности процессов фазообразования в системе Ti - А1.

1.3. Технологий нанесения защитных покрытий.

1.4. Некоторые вопросы организации процессов синтеза алюминидов титана и получения соответствующих защитных покрытий.

Глава II Экспериментально - диагностический комплекс для получения композиционных материалов методом СВС и их применение в процессе детонационно-газового нанесения защитных покрытий.

2.1. Экспериментальное оборудование для проведения комплексного исследования процесса теплового взрыва в гетерогенных конденсированных системах.

2.2. Технологическое оборудование для изучения тепловой динамики разогрева поверхности основы в процессе детонационно-газового напыления.

2.3. Комплекс оборудования для исследования свойств защитных покрытий.

2.3.1. Ударно - абразивный износ.

2.3.2. Пористость.

2.3.3. Жаростойкость.

Выводы по главе II.

Глава III Исследование процессов структрообразования в бинарной системе Ti - А1 при различных тепловых режимах синтеза.

3.1. Качественная модель процессов структурообразования в системе Ti - А1 на основе диаграммы состояния для стехиометрии соединений TiA^ и TiAl.

3.2. Исследование тепловых режимов синтеза и процессов фазообразования для состава шихты Ti - ЗА1.

3.3. Исследование тепловых режимов синтеза и процессов фазообразования для состава шихты Ti - А1.

Выводы по главе III.

Глава IV. Характеристики защитных покрытий из алюминидов титана, полученных методом детонационно-газового напыления.

4.1. Макрокинетика разогрева поверхности основы в процессе нанесения защитных покрытий из алюминидов титана методом ДГН.

4.2. Определение некоторых эксплуатационных характеристик покрытий на основе соединения TiA^.

Выводы по главе IV.

Основные результаты диссертационной работы.

Ускорение темпов развития современного машиностроения, ставит перед материаловедами задачи получения композиционных материалов и изделий многофункционального назначения, в которых обеспечение эффективных свойств достигается наличием в структуре фаз с взаимодополняющими комплексами физико-механических, химических и других характеристик. С целью достижения необходимого уровня свойств, композиционный материал может применяться либо для изготовления изделия в целом, либо для защиты отдельных поверхностей, особенно подверженным деструктивным воздействиям. Эффективной технологией, открывающей широкие возможности для решения поставленных задач, является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), открытый академиком А.Г. Мержановым и его научной школой в 1967г. Существенный вклад в развитие технологий СВС внесли школы профессоров Е.А. Левашова, Ю.М. Максимова, А.П. Амосова, В.И. Юхвида и В.В. Евстигнеева. Технологии СВС характеризуются низкими энергозатратами, простотой и дешевизной используемого оборудования, быстротой протекания процесса, чистотой синтезированного продукта.

В настоящее время, в связи с ростом объемов производства в таких капиталоемких отраслях промышленности как авиастроение, судостроение, космические технологии, исследователями в области фундаментального и прикладного материаловедения ведется активный поиск замены дорогостоящих композиционных материалов на более дешевые, при этом не уступающие по эксплуатационным характеристикам. В этом смысле одним из наиболее перспективных направлений, которые достаточно успешно развиваются в мире, в области новых металлических материалов с высоким уровнем жаростойкости и термической стабильности, является создание интерметаллидных соединений системы Ti-Al и усовершенствование технологии их получения. Эти соединения в ближайшем будущем могут составить серьезную конкуренцию соединениям на основе алюминидов никеля. Так как алюминиды титана более легкие, не требуют для легирования дорогостоящих и дефицитных элементами, а значит более дешевые, обладают высокой коррозионной стойкостью, стойкостью к высокотемпературному окислению, модулем упругости, прочностью (предел прочности при 1200°С более 100 МПа и при 1500 °С более 50 МПа). Таким образом, алюминиды титана могут быть с успехом использованы, например, в качестве жаростойких покрытий на лопатках газотурбинных двигателей и других двигателей, подвергающихся воздействию высокотемпературных газовых потоков; в качестве присадочного материала при дуговой сварке, в качестве конструкционного материала, работающего при статических нагрузках и больших температурах переплава, для получения сплавов Ti - А1. Как правило, синтез в режиме теплового взрыва проводят с использованием муфельных печей, в которых быстрое изменение температуры или условий теплоотвода невозможно. Кроме того, указанный способ характеризуется высоким энергопотреблением. Таким образом, разработка относительно простых и дешевых способов производства указанных интерметаллидов является актуальной и пока не решенной до конца задачей. Следовательно, возникает необходимость создания экспериментального комплекса для проведения СВС в режиме теплового взрыва с низким энергопотреблением, низкой инерционностью, с однородным распределением температуры в объеме шихты.

Необходимо заметить, что подавляющее число теоретических и экспериментальных исследований в области процессов СВС посвящено в основном изучению фронтального (послойного) горения. Однако в режиме послойного горения отсутствует какая - либо возможность управления процессом структурообразования, поскольку волна горения есть автоволна, структурные и тепловые свойства которой определяются положительной обратной связью между самой волной и исходной шихтой, (волна есть и причина и следствие'горения). Управлять такой структурой извне крайне сложно. В режиме теплового взрыва имеется ряд внешних и внутренних параметров, способных влиять на тепловую активность шихты. Здесь основной задачей экспериментатора чаще всего является синтез монофазного продукта для получения композиционного материала требуемых свойств. В процессах теплового взрыва эта задача мало изучена. В отношении указанной выше технологически значимой системы Ti -А1, количество публикаций, посвященных изучению закономерностей структурообразования и управлению процессом СВС, в этой системе крайне ограничено (в основном они встречаются в зарубежной периодике). Для изучения механизмов структурообразования в системе Ti-Al необходимо оборудование, позволяющее управлять энергообменом реагирующей шихты с окружающей средой. Это позволит осуществлять управление процессом структурообразования. Таким образом, создание указанного экспериментального комплекса для изучения закономерностей процесса структурообразования в системе Ti - А1 является, несомненно, актуальной задачей.

При изготовлении деталей машин в машиностроении для повышения их эксплуатационных характеристик применяют различные способы термической обработки сталей [1, 2]. Однако главным недостатком этих методов является высокое энергопотребление. Альтернативой данных методов является применение композиционных материалов в нанесении защитных покрытий деталей и узлов механизмов и машин, с целью повышения их эксплуатационных характеристик. Для этих целей широко используются различные виды газотермического напыления, одним из которых является детонационно-газовое напыление (ДГН). Указанный процесс выгодно отличается от других видов нанесения защитных покрытий, прежде всего высокими скоростями и температурами, дисперсного потока. Технологии ДГН позволяют получать высококачественные покрытия с низкой остаточной пористостью и высокой адгезией с основой, которые способны эффективно противостоять сильному износу, воздействию коррозии и высокой температуры. С его помощью можно улучшить и даже полностью изменить поверхностные свойства деталей, получить заранее прогнозируемые свойства поверхности, с тем, чтобы наилучшим образом удовлетворить условиям эксплуатации деталей машин, приборов и механизмов. Однако существует еще один аспект технологий ДГН. Высокие скорости, давления и температуры дисперсного потока, развиваемые в этом процессе, позволяют изменять фазовый состав, кристаллическую структуру, агрегатное состояние напыляемых частиц, как в потоке, так и в момент удара о поверхность основы, что дает возможность рассматривать установку для ДГН как высокоэнергетический реактор или активатор. Однако вопрос о структуро и фазообразовании в процессах ДГН мало изучен. Как правило, исследователей интересуют вопросы, связанные с физико-механическими свойствами нанесенных покрытий. В связи с этим необходимо заметить, что изучение химизма указанного процесса дает богатую информацию в отношении возможности управления процессами структурообразования, выбора необходимого режима получения композиционных порошков с одной стороны, и оптимального режима ДГН с другой.

Важно иметь в виду, что технологии процесса ДГН и СВС, как правило, независимы друг от друга. Именно, в технологиях ДГН обычно используется уже готовый продукт, полученный другими специалистами и с использованием других технологий. Следовательно, объединение технологий СВС и ДГН в единый комплекс, очевидно, имеет большие перспективы, т.к. в этом случае оптимизация физико-химических свойств покрытий и получение сырья для этих покрытий связаны положительной обратной связью. Если покрытие не обладает определенным набором свойств, диктуемых условиями эксплуатации изделия, это стимулирует поиск необходимых режимов синтеза и разработок определенных рекомендаций по получению продукта требуемого состава и физико-химических свойств. В свою очередь разработка способов синтеза требует поиска оптимальных режимов напыления и т.д. В связи с этим, разработка комплексной интегральной методики изучения процессов СВС и получения защитных покрытий из синтезированных композиционных материалов, является на сегодняшний день весьма важной задачей.

Круг поставленных выше проблем определил цель настоящей работы.

Цель работы заключалась в создании экспериментального комплекса для изучения особенностей структурообразования в процессах СВС в режиме теплового взрыва в технологически значимой системе Ti-Al, в выяснении условий проведения синтеза монофазного продукта различной стехиометрии, и в определении' возможности использования синтезированных композиционных материалов для получения защитных покрытий методом детонационно-газового напыления.

Сформулированная выше цель обусловила структуру работы. В главе I рассмотрены особенности СВ - синтеза как физико - химического процесса, основные результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов горения в гетерогенных системах. Приведены описания основных технологий нанесения защитных покрытий газотермическими методами.

Во второй главе приведено описание приборов и оборудования, использованных в настоящем исследовании, с описанием их характеристик. t

Основные выводы и результаты работы:

1. Создан экспериментальный комплекс для изучения процессов структурообразования в системе Ti-Al при СВС . и ДГН • на основе технологического реактора и установки ДГН "Катунь-М", а также оборудования для исследования свойств и характеристик полученных материалов.

2. Создана экспериментальная установка для исследования динамики теплового взрыва и процессов структурообразования в технологически значимой системе Ti-Al при самораспространяющемся высокотемпературном синтезе на основе специализированного реактора.

3. Разработана методика получения продукта с равномерным распределением фазового состава по объему и установлены режимы проведения синтеза для получения монофазных продуктов стехиометрии TiAb и TiAl при различной дисперсности титана на основе технологического реактора.

4. Произведена автоматизация процесса регистрации температуры поверхности основы при детонационно-газовом напылении.

5. Установлено, что при напылении порошкового материала, синтезированного в неравновесных условиях и содержащего метастабильные фазы, на основе формируется монофазное покрытие состава TiAl3 в соответствии с исходной стехиометрией шихты.

6. Установлено, что при напылении монофазного соединения TiAl получается соединение, состоящее из двух фаз (TiAl и Ti3Al).

7. Получены характеристики защитных покрытий из алюминидов титана (пористость, жаропрочность, износостойкость) с помощью экспериментального комплекса. Сравнительный анализ позволил установить, что они не уступают, а по некоторым характеристикам превосходят характеристики соединения Ni3Al.

8. Показана возможность использования алюминидов титана при нанесении защитных покрытий методом ДГН.

Автор выражает благодарность Евстигнееву Владимиру Васильевичу, Филимонову Валерию Юрьевичу, • Яковлеву Владимиру Ивановичу, Гибельгаузу Сергею Ивановичу за помощь в проведении физических экспериментов и в оформлении диссертационной работы.

1. Хайкин Б.И., Мержанов А.Г. К теории -распространения фронта химической реакции.// Физ. гор. и взрыва. 1966. т.2, №3, с.36 43.

2. Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. Некоторые вопросы теории распространения экзотермической реакции в конденсированной фазе.// Металлотермические процессы в химии и металлургии. Новосибирск: Наука, 1971 с. 26-31.

3. Алдушин А.П., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. О некоторых, особенностях горения конденсированных систем с тугоплавкими продуктами реакции. // Докл. АН СССР. 1972, т.204, №5, с. 1139 1142.

4. Алдушин А.П., Мартемьянова Т.М., Мержанов А.Г. Распространение фронта экзотермической реакции в конденсированных смесях при взаимодействии компонентов через слой тугоплавкого продукта. // Физ. гор. и взрыва, 1972, т. 8, №2, с. 202 -212.

5. Алдушин А.П., Мартемьянова Т.М., Мержанов А.Г. Автоколебательное распространение фронта горения в гетерогенных конденсированных средах. // Физ. гор. и взрыва, 1973, т. 9, №5, с.613 -626.

6. Мержанов А.Г. К теории безгазового горения. Черноголовка 1973. Препринт ОИХФ АН СССР.

7. Шкадинский К.Г., Хайкин Б.И., Мержанов А.Г. Распространение пульсирующего фронта экзотермической реакции в конденсированной фазе.// Физ.гор. и взрыва. 1971 т.7, №1, с.19 -28.

8. Итин В.И., Найбороденко Ю.С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск. Изд во томского ун-та. 1989.

9. Мержанов А.Г. Новые элементарные модели горения второго рода. Докл. АН СССР, 1977, т.233, №6, с. 1130- 1133.

10. Алдушин А.П., Мержанов A.F. Безгазовое горение с фазовыми превращениями. Докл. АН СССР, 1977, т. 236, №5, с. 1133 1136.

11. Некрасов Е.А., Тимохин A.M., Пак А.Т. К теории безгазового горения с фазовыми превращениями. // Ф.Г.В. 1990 т.26. №5 с. 79-85. .

12. Ковалев О.Б., Фомин В.М. К теории межфазного взаимодействия в смеси реагирующих металлических порошков. // Физ.гор. и взрыва. 2002. т.38, №6, с.55-65.

13. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю., Краснощеков С.В. О критических условиях самовоспламенения гетерогенных конденсированных систем при наличии фазовых превращений.// Физ.гор.и взрыва. 2001, т.37, №6, с.61-65.

14. Худяев С.И., Столин A.M., Маклаков С.В. Тепловой взрыв в условиях фазового превращения // Физ.гор. и взрыва, 1983, т.19, №5, а85 91.

15. Худяев С.И. Влияние фазового перехода на процесс воспламенения // Физ. гор. и взрыва, 2003, т.39, №6, с.38 44.

16. Найбороденко Ю.С., Итин В.И., Белозеров Б.П., Ушаков В.П. Природа фаз и кинетика реакционной диффузии в смеси порошков никеля и алюминия // Изв.вузов. Физика, 1973. №11, с. 34 40.

17. Лапшин О.В., Овчаренко . В.Е. Математическая модель высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения №зА1 на стадии воспламенения. // Физ.гор. и взрыва, 1996, т.32, №2, с.46 53.

18. Некрасов Е.А., Максимов Ю.М., Зиатдинов М.Х., Штейнберг А.С. Влияние капиллярного растекания на распространение волн горения в безгазовых системах.// Физ. гор. и взрыва, 1978, т. 14, №5, с. 26-33.

19. Мержанов А.Г., Озерковская Н.И., Шкадинский К.Г. Динамика теплового взрыва в послеиндукционный период.// Физ.гор. и взрыва, 1999, т.35,№6, с.65 70.

20. Гонтковская В.Т., Городецков А.В., Перегудов А.Н., Барзыкин В.В. Особенности теплового взрыва в системах с сильным самотороможением. // Физ.гор.и взрыва, 1996, т.32, №4,с.77 79.

21. Дорожевец И.Н., Костогоров Е.П. Тепловой взрыв в СВС системах с учетом химического газового транспорта.// Физ.гор. и взрыва, 1993, т.29, №5, с.45-51.

22. Мержанов А.Г., Барзыкин В.В., Гонтковская В.Т. Задача об очаговом тепловом взрыве.// Докл. Ан.СССР, 1963, т. 148, №2, с. 380 383.

23. Merzhanov A.G. On critical conditions of thermal explosion of a hot spot. // Combust. Flame. 1966. V.10, №4. P.341 348.

24. Thomas P.H. An approximate theory of "hot spot" critically. // Combust. Flame. 1973. V.21, №1. P. 99 109.

25. Буркина P.C., Вилюнов B.H. О возбуждении химической реакции в горячей точке.// Физ.гор. и взрыва. 1980, т. 16, №4, с.75 79.

26. Буркина Р.С., Вилюнов В.Н. Очаговое тепловое воспламенение при произвольном начальном распределении температуры.// Хим.физика. 1982, №3,с.419-422.

27. Ананьев А.В., Земских В.И., Лейпунский О.И. О тепловом самовоспламенении системы горячих очагов.// Физ.гор. и взрыва. 1983, т. 19, №4, с.49 -52.

28. Афанасьев С.Ю., Сеплярский Б.С., Амосов А.П. Расчет критических условий воспламенения системы очагов разогрева.// Физ.гор. и взрыва. 1990, т.26,№6, с.16-20.

29. Буркина Р.С., Буркин В.В. Воспламенение системы очагов разогрева при наличии теплоотдачи на боковой поверхности.// Физ.гор. и взрыва. 2000, т.36, №2, с.17-21.

30. Худяев С.И., Столин A.M. Анализ условий самовоспламенения в цилиндрическом объеме при фронтальном фазовом превращении // Хим. физика. 1984, т.З, №11, с.1616 1621.

31. Лапшин О.В., Овчаренко • В.Е. Математическая модель высокотемпературного синтеза интерметаллического соединения Ni3Al на стадии воспламенения.// Физ. гор. и взрыва, 1996, т.32, №2, с. 46-53.

32. Лапшин О.В., Овчаренко В.Е. Влияние стадии, нагрева на условия воспламенения порошковой смеси никеля с алюминием.// Физ. гор. и взрыва, 2000, т.36, №5, с.22 25.

33. Боровинская И.П. Образование тугоплавких соединений при горении гетерогенных конденсированных систем. В кн.: Горение и взрыв. Материалы IV Всес.симп.по горению и взрыву. М.: Наука, 1977,с. 138 -148.

34. Merzanov A.G. Twenty years of search and findings. In: Combustion and plasma synthesis of high temperature materials/ Eds. Z.A. Munir, J.B. Holt. N.Y.: VCH Publ. Inc., 1990, p. 1- 53.

35. Мержанов А.Г. Процессы горения конденсированных систем. Новое направление исследований. Вестник АН СССР, 1979, №8, с. 10 18.

36. Болдырев В.В., Александров В.В., Корчагин М.А.и др. Исследование динамики образования фаз при синтезе моноалюминида никеля в режиме горения // Докл. АН СССР, 1981, т.259, №5, с.1124 1129.

37. Merzhanov A.G., Borovinskaya I,P., Khomenko I.O., Mukas'yan A.S., Ponomarev V.I., Rogachev A.S., Shkiro V.M. Dynamic of phase formation during SHS processes. Ann. Chim. Fr., 1995, v.20, № 3 4, p.123 - 138.

38. Merzhanov A.G. The research direction in the future of SHS. Int. J. SHS, 1995, v.4, № 4, p.323 -350.

39. Shugaev V.A., Rogachev A.S., Ponomarev V.I. A model for structure formation in SHS system. Int. J. SHS, 1992, v.64, № 7, p.965 976.

40. Рогачев A.C. Динамика структурных превращений в процессах безгазового горения. Дисс. на соиск. учен, степени д. физ.-мат. н., Черноголовка, ИСМАН, 1994,276с.

41. Merzhanov A.G. Theory and practice of SHS: worldwide state of the art and the newest results // Int.J.SHS, 1993, v.2, № 2, p. 113 158.

42. Мержанов А.Г. Макроскопическая кинетика и современная химия / Труды 1 го Всесоюзного Симпозиума по макрокинетке и газодинамике, 1984, Алма-Ата

43. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов. М.:Металлургия, 1980. 460с.

44. Структура и свойства металлов и сплавов: Справочник./Под ред. О.М.Барабаш. Киев: Hayкова думка, 1986.

45. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В Зт.: Т.1. / Под общ. Ред. Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1996.

46. Цудзимото Т. Легкие жаропрочные сплавы на основе интерметаллида Ti-Al // НИИ Металлов, Токио: ВЦП № 11.-41192.

47. Коллингз Е.В. Физическое металловедение титановых сплавов: Пер. с англ./ Под ред. Веркина Б.И., Москаленко В.А. М.: Металлургия, 1988.

48. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981.-416с.

49. Савицкий А.П. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами. Новосибирск.: Наука, 1991.

50. Евстигнеев В.В., Вольпе Б.М., Милюкова И.В., Сайгутин Г.В. Интегральные технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: Высшая школа, 1996.

51. Сплавы титана с особыми свойствами. М: Наука, 1982.

52. Кайэда Ё., Отагутин М. и др. Нихон киндзокугаку кайхо (журнал Японского металлургического общества),30, 554 (1991).

53. Мабути X., Накаяма Ф.,Накаями М. Фунтай оёби фунмацу якин (журнал «Порошки и порошковая металлургия»), 37, 96 (1990).

54. Ниимия X., Исихара С. Фунтай оёби фунмацу якин (журнал «Порошки и порошковая металлургия»), 37, 78 (1990).

55. Какицудзити А., Танихара С., Миямото М, и др. Фунтай оёби фунмацу якин (журнал «Порошки и порошковая металлургия»), 37, 73 (1990).

56. Kaieda Y., Otaguti М., Odawara О. et. Al., Proc Int. Symp.on "Sintering '87", Elsivier Appl. Sci., Tokio, 557 (1988).

57. Отани M. Тэкко сейрен, Нихон киндзокугаку кайхо (журнал Японского металлургического общества), 1979, с.63.

58. Такахаши Р., Яги Д., Омори Я. Тэцу то ко (журнал «Железо и сталь»), 57,1597(1991).62. van Loo F.J.J., Rieck G.D., Acta. Met., 21, 73 (1973).

59. Химия синтеза сжиганием./ Ред. М.Коидзуми. Пер. с японск. М.: Мир,1998.

60. Matsubara Т., Shibutani Т., Uenishi К. a. Koboyashi K.F. Fabrication of а thick surface lauer of A^Ti on Ti substrate by reactive-pulsed electric current sintering // Intermetallics. 2000. V. 8.P. 815-822.

61. Kim H.C., Theodore N.D. Gadre K.S. et al. Investigation of thermal stability, phase formation, electrical, and microstructural properties of sputter-deposited titanium aluminium thin films // Thin Solid Films. 2004. V.460. P.17-24.

62. Mukherjee S., Prokert F., Richter E. a. Moeller W. Compressive stress, preferred orientation and film composition in Ti-based coatings developed by plasma immersion ion implantation assisted deposition // Surf. Coat. Techn. 2004. V. 186. P. 99-103.

63. Romankov S.E., Mukashev B.N., Ermakov E.L. a. Muhamedshina D.N. Structural formation of aluminide phases on titanium substrate // Surf. Coat. Techn. 2004. V. 180-181. P.280-285.

64. Курзина И.А., Божко И.А., Калашников М.П., Шарнеев Ю.П. Формирование поверхностных слоев, содержащих интерметаллидные соединения систем Ni-Al, Ti-Al при высокоинтенсивной ионной имплантации. Перспективные материалы. №1, 2005, с.13-23.

65. Leyens С., van Liere J.-W., Peters M. a. Kaysser W. A. Magnetron-sputtered Ti-Cr-Al coatings for oxidation propection of titanium alloys // Surf. Coat. Techn. 1998. V. 108-109. P.30-35.

66. Leyens C., Peters M. A. Kaysser W. A. Intermetallic Ti-Al coatings for protection of titanium alloys: Oxidation and mechanical behavior. // Surf. Coat. Techn. 1997. V. 94-95. P.34-40.

67. Das D.K. a. Trivedi S.P. Microstructure of diffusion aluminide coatings on Ti-base alloy IMI-834 and their cyclic oxidation behaviour at 650°C //Mater. Sci. Eng. 2004. V. A367. P. 225-233.

68. Hampshire J., Kelly P.J. a. Teer D.G. The tribological properties of co-deposited aluminium-titanium alloy coatings. // Thin Solid Films. 2004. V.447-448. P.392-398.

69. Chu M.S. a. Wu S.K. Improvement in the oxidation resistance of a2-Ti3Al by sputtering A1 film and subsequent interdiffiision treatment. // Surf. Coat. Techn. 2004. V. 179.P.257-264.

70. Oh J., Lee W.C., Sung Gyu Pyo et al. Microstructural Analisis of Multilayered Titanium Aluminide Sheets Fabricated by Hot Rolling and Heat Treatment.//Met. Trans. A. 2002. V. A33. P.3649-3659.

71. Mizuuchi K., Inoue K., Sugioka M. et al. Microstructure and micanical properties of Ti-aluminides reinforced Ti matrix composites synthesized by pulsed current hot pressing // Mater. Sci. Eng. 2004. V. A368. P. 260-268.

72. Li Т., Grignon F., Benson D.J. et.al. Modeling the elastic properties and damdge evolution in Ti-Al3Ti metal-intermetallic laminate (MIL) composites // Mater. Sci. Eng. 2004. V. A374. P. 10-26.

73. Bradi M.P. a. Tortorelli P.F. Alloy design of intermetallics for protective scale formation and for use as precursor for complex ceramic phase surfaces //Intermetallics. 2004. V.12. P.779-789.

74. Григорян A.E., Елистратов Н.Г., Ковалев Д.Ю., Мержанов А.Г и др. Распространение автоволны экзотермической реакции в Ti А1 тонких многослойных пленках. Доклады академии наук, т.381, №3, 2001, ст. 368' 372.

75. Поварова К.Б., Антонова' А.В., Банных И.О. Высокотемпературное окисление сплавов на основе TiAl. Металлы, 2003,№5,с.61-72.

76. Поварова К.Б., Банных И.О., Антонова А.В. Закономерности взаимодействия алюминидов титана с легирующими элементами как основа разработки жаропрочных сплавов и композитов. Металлы, 2002, №6, с.55-67.

77. Поварова К.Б., Толстобров Ю.О., Антонова А.В. Получение композиционных материалов TiAl-TiB2 методами реакционного спекания и сплавления. Металлы, 2000, №6, с.100-107.

78. Hayes F.H. Aluminium Carbon - Titanium. Ternary Alloys: A Comprehensive Compendium of Evaluated Constitutional Data and Phase Diagrams. Edited by G. Petzow and G. Effenberg. - Weinheim; New-York: VCH. Cop., v.3 Al-Ar-0 to Al-Ca-Zn, 1990, p.557-566.

79. Jehn H.A. Aluminium Nitrogen - Titanium. Ternary Alloys: A Comprehensive Compendium of Evaluated Constitutional Data and Phase Diagrams. Edited by G. Petzow and G. Effenberg. - Weinheim; New-York: VCH. Cop., v.7 Al-Mg-Se to Al-Ni-Ta, 1993, p.305-316.

80. Brady M.P., Brindley W.J., Smialek J.L., Locci I. E. The Oxidation and Protection of Gamma Titanium Aluminides. JOM. 1996, v. 48, no.l 1, p.46-50.

81. Suzuki B. R., Ikezawa M., Okabe Т.Н., Oishi Т., Ono K. Preparation of TiAl and Ti3Al Powders by Calciothermic Reduction of Oxides. Materials Transactions, JIM, 1990, v. 31, no.l, p.61-68.

82. Lee B.-J., Saunders N. Thermodynamic Evalution of the Ti-Al-0 Ternary system. Z. Metallkunde, 1997, Hb.88, N.2, S. 152-161.

83. Rahmel A., Quadakkers W.J. Schiitze M. Fundamentals of TiAl Oxidation -A Critical Review. Materials and Corrosion. 1995, v. 46, p.271-285.

84. Поварова К.Б., Антонова A.B., Заварзина E.K., Титова Т.Ф. Экспрессная оценка жаропрочности литейных сплавов на основе TiAl. Металлы. 2003, №1, с.91-98.

85. Поварова К.Б., Банных О.А., Буров И.В. и др. Стуктура и некоторые свойства литых сплавов на основе TiAl, легированных V, Nb, Та, Hf, Zr. Металлы. 1998, №3, с.31-41.

86. Nourbakhsh S., Sahin O., Margolin H. A structural study of oxidation in an AI2O3 fiber reinforced titanium aluminide composite. Acta Metall. Mater. 1995, v.43, no.8, p.3035-3044.

87. Бартенев C.C., Федько Ю.П., Грйгоров A.M. Детонационные покрытия в машиностроении. -JI.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. -215с.

88. Жуков М.Ф., Солоненко О.П. Высокотемпературные запыленные струи в процессах обработки порошковых материалов / Под: ред. В.Е. Накорякова. Новосибирск, ИТ СО АН СССР. 1990. 516 с

89. Зверев А.Д., Астахов Е.А., Шаривкер С.Ю. Детонационные покрытия всудостроении. М.: Судостроение, 1979. - 232 с.

90. Краснов А.Н., Калинин Л.И. Совершенствование техники и. технологии специальных покрытий. Авиационная промышленность.-1980.- № 9.- С. 43-45.

91. Кудинов В. В. Плазменные покрытия,- М.: Наука, 1977 .- 184 с.

92. Трефилов В.И., Кадыров В.Х. Эксплуатационные свойства детонационных покрытий. К.: Общ-во «Знание», УССР, 1981. -С. 28.

93. Харламов Ю.А. Детонационные покрытия в США. Ворошиловград: Машиностроит. ин-т, 1979. - 50с. Рукопись деп. в УкрНИИНТИ, № 1555.

94. Борисова А.Л., Клименко B.C., Скадин В.Г. Исследование условий формирования покрытий из окиси алюминия при детонационном напылении. Защит. Покрытия на металлах. Киев, 1979, № 13, с. 17-20.

95. Клименко B.C., Скадин В.Г. Условия формирования детонационных покрытий из никеля // Порошковая металлургия .- 1980.- №4,- С.31-33.

96. Клименко B.C., Скадин В.Г., Борисова А.Л. Метод контроля детонационного напыления покрытий. Порошковая металлургия, 1979, № 4, с.72-73.

97. Порошковая металлургия и напыленные покрытия./Под ред. Б.С.Митина. М.:Металлургия, 1987.

98. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М.: Машиностроение, 1981.

99. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. М.: Наука, 1977.

100. Гавриленко Т.П., Николаев Ю.А., Прохоров Е.С., Ульяницкий В.Ю. О механизмах образования покрытий при газотермическом1 напылении.// Физ.гор. и взрыва. 1990, т.26, №3, с. 110 122.

101. Итин В.И., Братчиков А.Д., Постникова Л.Н. Использование горения и теплового взрыва для синтеза интерметаллических соединений и лигатур на их основе.// Порошковая металлургия. 1980, №5, с.24 -28.

102. Carr A.J., Korgul P., Jack К.Н. Carbides, Nitrides and Borides.// Eds. Z. Gowacki et al., Polska Akad. Nauk. 1984. p. 10.

103. Philpot K.A., Munir Z.A., Holt J.B. An investigation of synthesis of nickel aluminides through gasless combustion.// J. Mater. Sci, 1987. V.22, p. 159-169.

104. Wang L.L., Munir Z.A., Holt J.B. The combustion synthesis of cooper aluminides.// Metallurg. Trans. 1990. V. 21 p.567 577.

105. Yi H.C., Moore J J. Combustion synthesis of TiNi intermetallic compounds. Part 3. Microstructural characterization.// J. Mater. Sci. 1992. V.27. P.5067 -5072.

106. Yi H.C., Petric A., Moore J.J. Effect of heating rate on the combustion synthesis of Ti Al intermetallic compounds.// J. Mater. Sci. 1992. V.27. P.6797 - 6806.

107. Clark D.E., Ahmad I., Dalton R.C. Microwave ignition and combustion synthesis of composites.// Mater. Sci. Eng. 1991. V.A 144.p.91 97.

108. Князик B.A., Мержанов А.Г., Соломонов В.Б., Штейнберг А.С. Макрокинетика высокотемпературного взаимодействия титана с углеродом в условиях электротеплового взрыва. // Физ. гор. и взрыва, 1985, №3 с. 69-73.

109. Штейнберг А.С., Попов К.В. Электротепловой взрыв метод изучения кинетики быстропротекающих высокотемпературных реакций горения конденсированных веществ. // Хим. физ. процессов гор. и взрыва. 2000., т.2. с.59-61.

110. Овчаренко В.Е., Боянгин Е.М. Влияние содержания алюминия на термограмму синтеза интерметаллида Ni3Al в режиме теплового взрыва.// Физ.гор. и взрыва, 1998., т.34, №6, с. 39 42.

111. Evstigneev V.V., Filimonov V.Y., Yakovlev V.I. The Peculiarities of a Structure Formation Process in a Ti Al Heterogeneous System at Different

112. Thermal Modes of Syntesis. International Journal of SHS, 2004, V.13, №3, p. 209-219.

113. Lao Ho -Yi, Ye Hong -Yi, Miao Shu Xia, Yin Sheng. Combustion synthesis of titanium aluminides.// International Journal of SHS, 1992,V.l, №3, p.447-452.

114. Евстигнеев В.В., Гуляев П.Ю., Яковлев В.И. и др. Интегральная экспресс диагностика параметров тепломассапереноса твердой фазы в детонации.// Там же.с.172 - 178.

115. Данилевский С.К., Сведе-Швец Н.И. Высокотемпературные термопары. М. Металлургия. 1977.

116. Электрические измерения неэлектрических величин. Под общ. ред. Новицкого П.В. М. JI. «Энергия» 1966.

117. Тушинский Л.И., Плохов А.В. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. Новосибирск: Наука, 1986.

118. ГОСТ 21810 76. Металлы. Характеристики жаростойкости. Наименования, определения, расчетные формулы и единицы величин. -Введ. 01.01.77.

119. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. Москва: Металлургия, 1978.

120. В.Н Еременко , Я.В.Натанзон , В.Я. Петрищев . Особенности кинетики образования фазы TiAb в системе Ti -Al. // Порошковая металлургия , 1987, №2.С.27-31.

121. L.Levin, M.Wein. Diffusivities in a Growing Multiphase Layer. // Z. Metallkde.1980 H.4, Bd. 71, p.223 226.

122. Zvikker U.Titanium and it's alloys. M.: Metallurgy, 1979. 278 p.

123. В.Н.Еременко, Я.В.Натанзон и др. Кинетика растворения титана в жидком алюминии. // Изв. А.Н.СССР. 1981. .Металлы, №3, с.25 29.

124. В.П.Исаченко, В.А.Осипова, А.С.Сукомел. Теплопередача. М.: Энергия, 1969.

125. В.В.Скороход, Ю.М.Солонин, И.В.Уварова. Химические, диффузионные и реологические процессы в технологии порошковых материалов. Киев, Наукова думка, 1990

126. Kuczynski G.C. Progress in research of sintering with liquid phase// Contemporary Jnorg. Mater. 1978. Proc. 3rd Germ. Jugosl. Meet. Stuttgart, 1978. -P.32 -40.

127. Kingery W.D. Densification during sintering in the presence of a liquid phase // d. Appl. Phys. 1959 - 30, №3. - P.301 - 306.

128. Ландау Т.Е., Уварова И.В., Скороход B.B. Кинетика спекания дисперсных молибден-медных композиций.// Порошковая металлургия. 1988. №9. с. 13-16.

129. Кадушников P.M., Алиевский Д.М., Алиевский В.М., Бекетов А.Р. Компьютерное моделирование эволюции микроструктуры полидисперсных материалов при спекании.// Порошковая металлургия. 1991. №5. с. 5-10.

130. Кадушников P.M., Скороход В.В., Лыкова О.Б. Компьютерное моделирование эволюции микроструктуры двухфазных полидисперсных материалов при спекании.// Порошковая металлургия. 1993. №4. с. 13-20.

131. Некрасов Е.А., Тимохин A.M., Пак А.Т. К теории безгазового горения с фазовыми превращениями. // Ф.Г.В. 1990 т.26. №5 с. 79-85.

132. Кулик А.Я., Борисов Ю.С., Мнухин А.С. и др. Газотермическое напыление композиционных порошков.-Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1985,- 199 с.