Методы исследования структурно-фазовых превращений в СВС-материалах под воздействием низкотемпературной плазмы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

МИЛЮКОВА ИРИНА ВАСИЛЬЕВНА

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В СВС-МАТЕРИАЛАХ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ

01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Барнаул - 2004

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

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ,

доктор физико-математических наук, профессор Евстигнеев Владимир Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Первухин Леонид Борисович, кандидат физико-математических наук, доцент Егоров Александр Владимирович

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет)

Защита состоится »Лз "Ш&НЛ 20041 в ч. на заседании дис-

сертационного совета Д 212.005.03 Алтайского государственного университета по адресу: 656049, Барнаул, пр. Ленина, 61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета.

Автореферат разослан " " ^— 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Рудер Д. Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы.

Концепция направленного получения методом СВ-синтеза дисперсных материалов на основе интерметаллических соединений, а также нанесения ими защитных слоев на металлы и сплавы, по структурно-механических свойствам не уступающим промышленным аналогам является актуальной для современного производства

Система ТьА1 рассматривается в настоящее время многими исследователями как весьма перспективная для получения сплавов и покрытий с высоким уровнем эксплуатационных свойств в части сопротивления окислению и термическим нагрузкам. Принципиальная возможное^ получения интерметаллидов одним из самых простых и прогрессивных методов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), делают материалы системы Т1-А1 привлекательным объектом исследований.

Проблема управления структурой целевых материалов как способа оптимизации эксплуатационных параметров сплавов представляет собой актуальную проблему прикладного материаловедения. Для выявления особенностей реагирования исходных веществ в волне горения СВС и углубления представлений о происходящих процессах важное значение имеет получение достоверной информации В настоящее время основными направлениями в исследовании процессов горения гетерогенных систем являются: - исследование микроструктуры волны горения; - исследование динамики формирования продуктов горения. Для дет ального описания механизмов структурообразования в процессе СВ-синтеза и степени воздействия низкотемпературной плазмы в процессе нанесения покрытий полученными СВС-порошками необходимо развивать новые методы исследований.

Целью исследований является разрабочка методов исследований. позволяющих описать механизм структурообразования в процессе СВ-синтеза и оценить воздействие низкотемпературной плазмы на структурно-фазовые изменения СВС-материалов.

Задачи исследования:

• Разработка высокоскоростных методов оптической пирометрии для изучения особенностей СВ-синтеа и низкотемпературной плазме.

• Построение качественных моделей взаимодействия в системах №-А!, Ы1-А1-Т1 и Т1-А1, базирующихся на сопоставлении профилей тепловых волн зоны реакции с результатами анализа структуры и фазового состава продуктов

• Исследование структуры и фазового состава продуктов СВ-синтеза в базовой системе "П-А1 с добавлением легирующих элементов (№, Ре, Сг, С).

• Экспериментальные исследования структурно - фазовых изменений покрытий из легированных СВС-материалов, полученных методом плазменного напыления.

Научная новизна результатов исследований:

1. Разработана методика сопоставления тепловых профилей волны горения бинарных систем с легирующим элементом, полученных с помощью высокоскоростной яркостной пирометрии, с фазовыми диаграммами состояния, позволившая обосновать качественные модели структурообразования в продуктах СВ-синтеза.

2. Установлено существование двух типов механизма взаимодействия, обусловленных взаимной растворимостью компонентов в твердой и жидкой фазе, а также соотношением направлений кинетического (растекание) и химического (фазообразование) транспорта вещества в реакционной зоне.

3. Построены качественные модели взаимодействия компонентов в легированных системах, установлены закономерности влияния легирующих элементов на структуру и фазовый состав продуктов синтеза.

4. Установлены закономерности наследственности структуры и фазового состава плазменных покрытий по отношению к соответствующим параметрам наносимого дисперсного СВС- материала

Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы экспериментальной физики, физики конденсированного состояния, методы металлографических исследований и электронной микроскопии, методы оптической и электронной микропирометрии, методы обработки цифровых изображений, методы физико-механических испытаний, методы математической статистики и обработки экспериментальных данных.

Практическая ценность работы: Разработанные в диссертационной работе экспериментальные методы использовались для полученния методом СВ-синтеза целевых продуктов в бинарных и тройных реакционных системах на основе титана, имеющих прикладное значение как дисперсные материалы интерме-таллидного класса для нанесения защитных покрытий, а также для исследования тепловой структуры волны горения при оптимизации теплофизических параметров в технологии производства СВС-фильтров на АО «НЗХК» (г.Новосибирск).

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

1. Методика сопоставления фазовых диаграмм состояния бинарных систем с легирующим элементом с термограммами горения, полученными с использованием высокоскоростной яркостной пирометрии в составе экспериментального комплекса, обеспечивающего регистрацию поля температур в волне горения СВ-синтеза.

2. Существование двух типов механизмов взаимодействия в процессе синтеза в бинарных и тройных СВС-системах.

3. Качественная модель структурообразования в процессе легирования базовой бинарной системы элементами IV подгруппы и углеродом.

4. Влияние низкотемпературной плазмы на структуру и фазовый состав СВС-материалов при напылении.

Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в 24 публикациях в виде монографии, научных статей в периодической печати и трудах конференций.

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на международных и российских конференциях и симпозиумах: Международная научно-техническая конференция «Проблемы промышленных СВС-технологий», АлтГТУ, Барнаул. 1994, Российская научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии», МГАТУ, Москва, 1994, Всероссийская научно-техническая конференция «Создание защитных и упрочняющих покрытий с использованием концентрированных потоков энергии», АлтГТУ, Барнаул, 1996, Всероссийская научно-техническая конференция «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных сред», АГУ, 1996, Всероссийская научно-техническая конференция «Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов», Москва, 2002, VII International Symposium on Self- Propagating High- Temperature Synthesis, Cracow, 2003.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит 62 рисунка, список литературы из 110 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснованы актуальность, научная и практическая значимость проблемы, сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе проведен обзор работ по исследованию взаимодействия в гетерогенных конденсированных системах, рассмотрены основные закономерности и механизмы структурообразования продуктов различных классов и развитие представлений о них, проанализированы основные методы СВ-синтеза целевых продуктов, а также средства регулирования их свойств.

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез представляет собой экзотермическую реакцию взаимодействия в системе дисперсных компонентов, перемещающуюся в пространстве исходных реагентов во фронтальном режиме, либо протекающую в нем по модели теплового взрыва.

Распространение волны горения в веществе описывается системой уравнений химической кинетики и теплового баланса в системе координат, связанной с движущимся фронтом горения:

,,дп -ЕШ.Т . . .

1!--кОр <Р(Л) = 0

дх

2

я т дт Е/ЯТ

&

х = -оо; Т =

То

дТ дт]

X = +оо;-=- = О

дх дх

Основным носителем информации о механизме и кинетике высокотемпературных превращений в волне горения в классической макро-кинетической теории горения является скорость фронта, которая определяется как скорость движения адиабатического стационарного плоского фронта реакции в неподвижной среде, а также адиабатическая темпратура.

II2 ~ а <3 ко е'ВЯая, где а - температуропроводность вещества, <3 - тепловой эффект химических реакций в волне горения, ко - предэкспонент, ответственный за тепловыделение, Е - энергия активации, Я - газовая постоянная

Тм определяется из термодинамических соотношений:

Тал = То + О/с,

где Т0- начальная температура шихты, с- теплоемкость вещества.

Показано, что эволюция экспериментальных методов исследования и представлений о механизмах структурообразования в процессах СВС привела к построению развитых феноменологических моделей, учитывающих многообразие и сложность элементарных процессов формирования продуктов. Вместе с тем, объектом подавляющего большинства исследований явились бинарные реакционные системы, либо более сложные (тройные) композиции, составы продуктов в которых соответствуют заранее заданным точкам соответствующих диаграмм состояния. Таким образом, в прикладном СВС-материаловедении практически не предпринимались систематические исследования влияния на особенности формирования, структуру и свойства продуктов расширения реакционных систем путем легирования, хотя именно легирование является наиболее развитым и эффективным подходом к созданию семейств сплавов.

Рассмотрены использующиеся на практике методы исследования продуктов СВ-синтеза при формировании их в волне горения. При всем многообразии методов регистрации динамики и параметров быс-тропротекающего процесса СВС, до настоящего времени не создано методики и аппаратурного обеспечения, позволяющих оперативно и с минимальными затратами времени и средств получать комплексную информацию о протекании синтеза с целью построения адекватных моделей структурообразования в анализируемых системах.

Во второй главе Глава посвящена разработке методического обеспечения экспериментальных методов исследования быстропроте-кающих процессов в сложных реакционных системах с интерметалли-дами на диаграммах состояния.

Для проведения синтеза использовались следующие порошки: алюминий АСД-1 (ТУ 5-16667-72), титан ПТХ (ТУ 15-1958-74), железо ПЖРВ (ГОСТ 9849-74), хром ПХ-1 (ТУ 14-274-75), никель ПНК-ОТ (ГОСТ 9722-79), углерод (графит коллоидный)

Реакционная смесь готовилась в двух составах: Ть31,5 мас.% А1 и Т1 - 66,3 мас.% А1, соотношение компонентов в которых соответствовало стехиометрии соединений Т1А1 и Т1-А1з Добавление легирующих

элементов в шихту проводилось в объемах 5,10,15 мас.% для Ре, Сг и 2,5, 5, 7,5 мае. % для С. Приготовленная шихта формовалась с насыпной плотностью 2,5 г/см3 в кварцевые трубки диаметром внешней стенки 22,5 мм для пирометрической съемки и в графитовые стаканы внутренним диаметром 90 и высотой 300 мм для последующего получения синтезированного дисперсного материала. Инициирование синтеза в реакционной смеси происходило путем зажигания спиралью

непосредственно или через промежуточный слой смеси титана с бором. Основным варьируемым параметром СВ-синтеза являлась начальная температура. При проведении экспериментов величина Tq принималась равной 773 и 873 К. Для подогрева оснастки с реакционной смесью использовалась муфельная электрическая печь. Предварительное измельчение спеков для получения порошков проводилось на ще-ковой дробилке, тонкое виброизмельчение на конусной дробилке типа КИД-100 с последующей виброклассификацией. Для нанесения покрытий использовалась фракция порошкового материала 63+160 мкм. Нанесение покрытий осуществляли на подготовленные образцы из стали 45 на установке плазменного напыления "Киев-7" при следующих режимах: напряжение дуги U= 250 V, ток плазмотрона 1= 230 А, дистанция напыления - 180 мм.

Для проведения исследований использовался комплекс методов физического металловедения (количественная металлография и сте-реология - NEOPHOT-32, META VAL, ПМТ-3, электронная микроскопия - TESLA BS-300, TESLA BS-540, а также рентгенофазовый -ДРОН-2.0 и локальный рентгеноспектральный анализы - МАР-2.0)

Для исследования структуры волны горения и температурного поля СВ-синтеза создан экспериментальный стенд, который представляет собой комплекс оборудования, включающий оптическую систему стереоскопического микроскопа МБС-9, разделенную на два канала: к одному подключалась видеосистема на основе ПЗС-матрицы, а к другому - пирометр. На оптической скамье закрепляется столик для установки оснастки с исходной шихтой (использовалась кварцевая трубка, через которую наблюдалось развитие фронта горения), а также муфельная печь для предварительного нагрева шихты (рис. 1).

2 канале младого

асналв

МБС-9

"т л?

" TV

Образец

^-

Пирометр

0 nil —

/ Оттесхая асанья

Цифрсжм вопьтштр ч

Рис. 1 Эксперичентальная установка и ее функциональная схема

Устройство для контроля температурно-скоростных параметров СВС процессов состоит из оптического фотодатчика на фотодиодах

типа ФД-ЗА. Фотодиоды, снабженные масками (размером 100 мкм) для минимизации возможных искажений, вносимых оптической системой, преобразуют излучение, образованное волной горения СВС-системы и несущее информацию об объекте, в аналоговый электрический сигнал. Время полного преобразования двух каналов аналогового сигнала не более 1 мкс. Информация об объекте передается в ЭВМ для дальнейшей ее обработки: вычисления скорости реакции . определения длительности температурных переходов и полноты реакции.

Для достижения удовлетворительной (не хуже 10 К) точности измерения температуры, проводилась калибровка прибора по вольфрамовому эталону (изготовлен и сертифицирован на Харьковском заводе "Эталон") в нескольких диапазонах температур, определяемых типом светофильтра и диафрагмой объектива фотоголовки. Калибровочные кривые строились методом кубического сплайна. Погрешность измерения составила 2%.

Необходимо отметить, что применение оптических методов исследований имеет ряд специфических особенностей, усложняющих интерпретацию экспериментальных данных. Прежде всего, это касается проблем, связанных с отличием излучательных свойств реальных материалов. используемых в экспериментах, от излучательных свойств эталона (в нашем случае - вольфрама).

Данная проблема может быть решена несколькими способами, но на первом этапе нами была выбрана модель пирометра полного излучения. В соответствии с этой моделью плотность излучения: = е{ ст "Н = а Т^ , откуда Т = Т , / 4-л/е~

где Т{ и £{ - радиационная температура и излучательная способность нечерного тела соответственно.

Погрешность измерения и занижение показаний определяются из следующих соотношений:

=Т ,(1-1/ \Г17)

1,-1 =т (1-1/ Ч/ёТ)

Поскольку в общем случае е ( X) изменяется с изменением длины волны и температуры то £{ можно рассчитать интегрированием по длине волны функции 8 ( X, Т ).

) еШ м , а X

е - Л1 - —а-

М . Т

] М ,0 ^

о

Кроме того, суммарную излучательную способность можно определить достаточно просто, если известна действительная температура объекта и прибор откалиброван по абсолютно черному телу. В этом

случае е^ = (Тг / Т .

Действительная (термодинамическая) температура объекта в нашем случае была измерена с помощью калиброванной микротермопары на образце продукта взаимодействия, нагреваемого внешним устройством.

На основе данных, полученных с помощью экспериментального комплекса, разработана методика сопоставления высокоскоростной яркостной пирометрии фронта горения СВС и фазовых диаграмм состояния в области погасания (в экспериментах с остановкой фронта горения) в системах на основе №А1, №-А1-И, Т1-А1.

Для разработки методики сопоставления температурных профилей волн горения, полученных высокоскоростной яркостной пирометрией, и фазовых диаграмм состояния исследовалось горение смесей >Н-А1 с концентрацией алюминия 25-35 мас.% при начальных температурах в диапазоне 273-573 К.

№-1,5мас.% А1 при различных начальных температурах Описание механизма взаимодействия (и соответствующей ему тонкой тепловой структуры волны горения) в системе №-А! возможно на основе представлений о совместном протекании в реакционной зоне различных физико-химических процессов, отражающих разные области диаграммы состояния.

1 е(Х, Т) й X

Так, на поверхности частицы никеля, окруженной растекающимся расплавом алюминия, могут реализоваться следующие процессы: -растекание расплава с его насыщением тугоплавким компонентом в режиме реакционного растворения; - локальное зарождение участков интерметаллического соединения (твердого раствора), стехиометрия которых, вообще говоря, зависит от условий транспорта легкоплавкого компонента к участкам поверхности частицы; - диспергирование никелевых частиц; - распад образовавшихся соединений при разогреве реакционной среды до температуры выше области их существования, сопровождающийся выделением новых реакционно-способных порций расплава.

Взаимодействие в системах Ni-AI-Ti (эксперименты с Tq=473 К), независимо от уровня легирования, начинается с интенсивного растворения никелевого материала растекающимся расплавом алюминия вплоть до достижения предельной растворимости и начала зарождения в расплаве зародышей соединения NiAl, а на поверхности никелевого материала - слоя N13AI и твердого раствора на его основе (чему соответствует ПЛ?™ 1 ^ ия mîiihuicav nur^^

Рис. 3 Термограммы волн горения системы М|-А1-~П при Тр=473 К: 1 - 5 мае. % Ту, 2 -10 мае. % Тц 3 -15 мае. % Т1 Присутствие в реакционной системе титана мало влияет на начальный этап реагирования, так как растворимость титана в жидком алюминии мала, и процесс образования интерметаллических соединений Т1 с А1 может протекать только путем диффузии алюминия в частицы титана, имеющей значительно большую, по сравнению с реакционным растворением, постоянную времени. Отсутствие влияния легирования на механизм развития реакционного взаимодействия подтверждается постоянством времени насыщения расплава никелем, вне зависимости от концентрации титана.

В зонах соприкосновения частиц никеля и титана наиболее вероятно протекание эвтектического контактного плавления при достижении реакционной средой соответствующей температуры, что сопровождается спадом температуры на термограммах фронта горения, особенно явно выраженным в случае с [Л]=15 мас.%. Дальнейший разогрев реакционной системы приводит к распаду слоя твердого раствора, образовавшегося на поверхности частиц никелевого материала, по реакции С,=> £+Ж при температуре 1673125 К (участок на термограммах

фронта горения, рис.3).

Образовавшийся в результате контактного плавления, а также распада твердого раствора жидкий никель вступает в реакцию с алюминием, результатом чего является массовое образование зародышей фазы №А1,что приводит к дальнейшему разогреву реакционной среды (участок ¡=2,..,3) вплоть до температуры плавления никеля, ли-

митирующей максимальную температуру горения смеси в соответствии с представлениями модели горения 2-го рода. При максимальной температуре горения реакционная система, в соответствии с развиваемой моделью взаимодействия, представляет собой твердо-жидкую среду, образуемую раствором титана в никеле, состав которого определяется концентрацией 14 в исходной смеси, с распределенными в нем зародышами моноалюминида никеля. Зарождение соединений титана с алюминием маловероятно, по причине существенно меньшей, чем для алюминидов никеля, энтальпии образования

Отличительной чертой реагирования в системе "П-А! является невысокая адиабатическая температура горения (1545К), значительно меньшая как температуры плавления тугоплавкого компонента, так и температуры существования жидких растворов. Характерными особенностями взаимодействия являются также малая величина скорости распространения фронта горения, не превышающая 2.90 х 10"^ м/с и практически не возрастающая с повышением Тд, и отсутствие изотермических участков на температурных профилях волн горения (рис. 4). Указанные явления обусловлены своеобразием механизма взаимодействия в исследуемой системе.

Сопоставление температурных профилей волн горения, результатов исследования структуры и фазового состава позволило развить следующую модель взаимодействия в исследуемой системе. Исходным этапом реагирования является плавление алюминия, вызванное инициирующим тепловым импульсом, и его растекание по каналам ка-

пиллярно-пористой среды, образованной каркасом частиц тугоплавкого компонента.

Рис. 4 Сопоставление термограммы волн горения и диаграммы состояния "П-А1

1 - состава "П - 39,6 мас.% А1 при начальной температуре 873 К;

2 - состава "П - 39,6 мас.% А1 при начальной температуре 773 К;

3 - состава Л - 66,3 мас.% А1 при начальной температуре 773 К

Диффузия атомов алюминия из расплава в решетку частиц титана приводит к зарождению в диффузионной зоне вблизи поверхности частиц интерметаллического соединения "ПА^, имеющего наибольший среди соединений титана с алюминием тепловой эффект образования и находящегося в равновесии с расплавом алюминия на соответствующей бинарной диаграмме состояния.

Наличие интерметаллида "ПА1з объективно зафиксировано с помощью рентгенофазового анализа образцов в области погасания (рис.5, кривые 1,2), а также металлографическим и рентгеноспек-тральным анализом, причем такой результат получен для обеих рассматриваемых систем (рис.6).

Присутствие на термограммах изотермического участка с температурой, близко соответствующей точке полиморфного а-р-превращения (участок В2С2, рис. 4), можно рассматривать как свидетельство участия в реакции высокотемпературной модификации титана.

Именно экзотермичность процесса образования соединения Т1А13 определяет температуру горения смесей ТьА1, что убедительно доказывается близостью температуры и скорости горения составов с различным концентрационным соотношением компонентов (рис. 4).

Рис. 5 Дифрактограммы образцов ТьА1:

1 - состава "П-39.б мас.% А1 область погасания;

1' - состава "П-39.6 мас.% А1 область стационарного горения;

2 - состава "П-бб.З мас.% А1 область погасания;

2' - состава И-66.3 мас.% А1 область стационарного горения

Рис. 6 Структура продукта реакции в области погасания в образцах состава: а) 14-39.6 мае % Л1 ( х 320): б) "П-66.3 мас.% А! (х 500) Механизм дальнейшего структурообразования существенно зависит от концентрационного состава реакционной смеси. В системе Ть 39.6 мас.% А1 поверхностный слой интерметаллида ИА1з лимитирует диффузионный транспорт атомов алюминия в объем титанового материала; кроме того, интенсивное поглощение расплава на образование слоя приводит к быстрому обеднению реакционной системы алюминием. При диффузии атомов алюминия через образовавшийся на начальном этапе интерметаллидный слой концентрация алюминия в области контакта с титановым материалом понижается до такой величины, что начинается образование соединения "ПА1, находящегося в равновесии с фазой ПА^ на диаграмме состояния. При распростра-

(

нении процесса далее вглубь частицы титана как через интерметал-лидные слои, так и по внутренним трещинам дефицит алюминия приводит к образованию интерметаллида стехиометрии "П3А1.

<

I

Т1 Т1Л1

в) I > л)

Рис. 7 Основные стадии процесса структурообразования в системе Т! - А1 (схема)

На заключительной стадии реагирования, а также в начальный период остывания происходит выравнивание состава интерметаллидных ' слоев, основным механизмом которого является диффузионная пере-

кристаллизация "ПА1з в ИА1, который составляет основу продукта взаимодействия в исследуемой системе. В третьей главе описаны качественные модели взаимодействия при горении и формирования структуры конечного продукта при добавлении к базовой системе ТьА1 легирующих элементов.

Исходным этапом взаимодействия в системах, легированных хро-* мом, железом, никелем и углеродом, как и в случае бинарной реакци-

' онной системы, является плавление алюминия под действием иниции-

^ рующего теплового импульса и его растекание.

В условиях, отличных от равновесных, в структуре может присутствовать небольшое количество р-фазы И, так как хром является сильным ^-стабилизирующим элементом. Однако основной объем Р-Л претерпевает эвтектоидное превращение Р-Т1' с образованием твердого раствора на основе а-И и фазы Т1СГ2 (рис.8, а). В структуре конечного

продукта наблюдаются включения фазы а-П , окруженные тонкой оболочкой фазы Т1А1з остальной объем занимает структура, в которой

фаза Т1А1 соседствует со структурой эвтектойдного состава ТГСг2 + а-

~П. Увеличение содержания хрома в системе не приводит к существенному качественному изменению фазового состава конечного продукта

реакции; металлографический анализ показал лишь отличие в морфологии и взаимном расположении фаз.

Железо, как и хром, является по отношению к титану эвтектоидооб-разующим Р-стабилизатором. Для структуры продукта синтеза в системе ТьА1-Ре характерны включения непрореагировавшего а-И, окруженные твердым раствором на основе интерметаллида Т1А13, а также образовавшиеся на месте частиц железа скопления дисперсных выделений интерметаллида РеА1з. Остальной объем занимает фаза "ПА1 и области эвтектических и эвтектоидных структур, образовавшихся в результате соответственно перитектической Ж + р-ТМ о Т]Ре2+Т1 А1 и перитектоидной [5-Т1+Т1А1 о ЛзА1+ИРе2 реакций при кристаллизации (рис.8,б). Возможно также протекание эвтектоидного распада р-'П с образованием а-фазы Т1 и интерметаллидной фазы Т1Ре2- Качественно фазовый состав продукта СВ-синтеза практически не меняется в интервале концентрации легирующего элемента в реакционной смеси 5-15 мас.%. Некоторое различие можно заметить лишь в количественном соотношении некоторых фаз. Так, с увеличением содержания легирующего элемента уменьшается доля фаз Т1А! и а-Т1* при соответственном повышении доли фазы ТСРе.

Для системы Т!-А1-№ характерно постоянство Ттах во всем исследованном диапазоне легирования. При кристаллизации образуется многофазный продукт, структура которого варьируется в зависимости от уровня легирования. При введении в реакционную смесь 5 мае. % в структуре продукта, по данным рентгеноструктурного анализа, преобладает моноалюминид титана, представлен также твердый раствор на основе а-Т1, фаз Т1зА1, ^N1 и тройной Х-фазы (Т1№А1). Введение в реакционную смесь 10 мае. % N1 приводит к увеличению в структуре продукта синтеза доли фаз, содержащих никель О^М. X -

фаза), а также к появлению небольшого количества новых структурных составляющих - №А1 и №зА1 (рис.8,в). Возможно, их наличие приводит к образованию в структуре участков эвтектики, состоящей из интерметаллидных фаз. Легирование реакционной системы никелем в количестве 15 мае. % приводит к формированию структуры, состоящей в основном из двух фаз, где основной объем занимает тройная X -фаза, граничащая с зернами ТтА1. Фаза ^N1 располагается в структуре конечного продукта в виде отдельных включений.

Рис. 8 Микроструктура продукта синтеза системы 'П-А1 с добавлением, а) 10 мас.% Сг; б) 10 мас.% Ре; в) 10 мас.% №; г) 5 мас.% С (х250)

Легирование системы И-А1 углеродом в интервале от 2.5 до 7.5 мае. % приводит к изменению фазового состава конечного продукта синтеза в зависимости от концентрации углерода. Структура образцов системы И-А1-2.5 мае. % С многофазна и образована интерметалл ид-ными и карбидными фазами на основе титана - Т^А!, ИА1, Т1А13, НС

с присутствием некоторого количества твердого раствора на основе титана и частиц не вступившего в реакцию углерода. Повышение концентрации углерода приводит к увеличению объемной доли карбидов титана в структуре, их обогащению углеродом до эквиатомной концентрации, возрастанию среднего размера карбидов и сокращению толщины матричных прослоек в межкарбидном пространстве. Увеличение содержания углерода также препятствует образованию интерме-таллидных фаз с высоким содержанием титана. Так, при введении в систему от 5 до 7.5 мае. % С, возрастает количество фазы Т1С при существенном сокращении доли фазы Т1зА1 (рис. 8,г).

Легирование СВС-материапов, осуществляемое целенаправленным расширением реакционной системы третьим компонентом, можно

рассматривать в качестве эффективного средства управления структурой и фазовым составом целевых продуктов, позволяющего обеспечить формирование целевых материалов с гетерофазной структурой, в том числе на основе сложных эвтектик, твердых растворов и химических соединений заданного состава, твердых дисперсных включений, упрочняющих сплав.

В четвертой главе изучалась наследственность структуры и фазового состава продукта при получении дисперсного СВС-материала и нанесении покрытия газоплазменным напылением. Результаты фракто-графического анализа позволяют говорить, что наиболее вероятным путем разрушения спека при дроблении является скол по хрупким интер металл и дным фазам, составляющим основу в структуры продуктов. Полученные из спеков порошковые материалы характеризуются осколочной формой частиц и развитой свободной поверхностью.

При воздействии низкотемпературной плазмы на дисперсные СВС-материалы особый интерес представлял вопрос о наследственности фазового состава материала. Рентгенофазовый анализ полученных покрытий показал, что состав покрытия для бинарных систем мало отличается как от состава СВС-продукта (спека), так и от состава дисперсного материала. Микроструктура образца покрытия системы 1439.6 мае. % А1 полностью образована моноалюминидом титана. Отмеченная в структуре продукта СВ-синтеза фаза Т^А! преимущественно

претерпела перекристаллизацию при расплавлении частицы в несущей плазменной струе и последующим ее охлаждении.

Легирование хромом приводит к изменениям в структуре и фазовом составе дисперсного СВС-материала при воздействии на него низкотемпературной плазмой. Исследование фазового состава покрытий показало наличие в структуре твердых растворов на основе интер-металлидных фаз Т13А1, "ПА!, "ПС^, А^Сг, а также областей твердого

раствора на основе а-Т1 (рис. 9, 1). Металлографический анализ также показал, что фазой, занимающей основной объем в слоях покрытия для образцов всех уровней легирования, является твердый раствор на основе с^-фазы (Т1зА1). Он образуется при нанесении расплавленных

в плазменной струе частиц порошка в областях, где концентрация элементов и соответствующая температура приводят к перитектоид-ному превращению р-Л + ИА1 о "П3А1. Однако при остывании покрытия часть а2"фазы и остаточный (З-И вступают также в першектоидную реакцию Р-"П + Т1зА1 о а-Т1 + ТЮг2 Алюминий как наиболее активно диффундирующий элемент вступает в реакцию с

активно диффундирующий элемент вступает в реакцию с высвобождающимся в процессе превращения р-титана хромом с образованием интерметаплида А12Сг3

Синтезированный материал Т1-А1-Ре претерпел изменения по структуре и фазовому составу во всем интервале легирования при плазменном напылении. В структуре нанесенных плазмой покрытий наблюдается резкое сокращение доли моноалюминида титана при значительном увеличении количества интерметаплида Т1зА1, который занимает наибольший объем в структуре покрытий. Данная фаза присутствует как в виде твердого раствора, так и в составе эвтектоидных образований а-Т1+а2СПзА1) +Т1Ре, причем по мере увеличения содержания железа наблюдается расширение фазовых областей второго типа. Необходимо отметить, что повышение уровня легирования системы, по данным рентгеноструктурного анализа, приводит к небольшому увеличению фазы "ПРе и соответственному уменьшению фазы Т13 А1.

В структуре покрытий (в большей степени это относится к системе 'П-А1-5 мае. % Ре) встречаются фазовые области а-'П+'ПРе с различным соотношением составляющих в зависимости от условий зарождения. Такое протекание фазовых превращений в областях, богатых титаном, обусловлено его полиморфным переходом и эвтектоидным распадом Р-твердого раствора с образованием соединения Т1Ре. Плазменное напыление влияет и на образование в структуре интерметалл идов на основе железа и алюминия (рис. 9,2). Если в исходном порошковом материале присутствовала фаза РеА1з, то после напыления она перекристаллизуется в фазу Ре2А1з.

Структура покрытий Т1-А1-Ы1, полученных при напылении порошкового материала, зависит от уровня легирования напыляемого материала. При уровне легирования 5 мае. % фазовый состав покрытия мало отличается от фазового состава исходного порошка, однако морфология расположения фаз различна. Фаза Т1А1, занимающая основной объем нанесенного слоя, перемежается с фазовыми областями а-Т!+Т12>Н. По мере увеличения концентрации легирующего элемента происходит повышение доли соединения Т13А1, а также фаз, содержащих никель. Как и в исходном материале, присутствуют в небольших количествах МА1 и N¡3А1 . При введении никеля в количестве 15

мас.% структура покрытия в основном состоит из твердого раствора на

основе Т13А1, интерметаллидной фазы Т^М и тройной ¿.-фазы

Рис. 9 Дифрактограммы спеков а) и покрытий б) в системе 'П-А1 при легировании 10 мас.%: 1- Сг: 2- Ре; 3- 4- С.

Структура и фазовый состав Т1-А1-С под воздействием плазмы меняются незначительно. По данным рентгенофазного анализа, структура покрытия состоит в основном из смеси моноалюминида титана и карбидных частиц с небольшими включениями интерметаплида Т13А1,

объем которого уменьшается с увеличением легирования системы углеродом и, соответственно, с увеличением количества фазы НС (рис.9,4).

Таким образом, можно сказать, что обнаружены две группы покрытий с различной степенью наследственности структуры и фазового состава: - однофазные и гетерофазные продукты из тугоплавких соединений, не претерпевающих диффузионного перераспределения

компонентов; - материалы с эвтектической структурой, характеризующиеся количественным изменением соотношения фаз при напылении.

В заключении диссертации сформулированы основные выводы и результаты.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана экспериментальная методика и комплекс для исследования физических процессов структурно-фазовых превращений в СВС-материалах на основе высокоскоростной микропирометрии. Методика состоит в сопоставлении термограмм высокого временного и пространственного разрешения с диаграммами фазовых состояний, а также в определении характерных временных масштабов в тепловой структуре волны СВС.

2. На основе комплексной методики исследования параметров волны горения, анализа структуры и фазового состава продуктов Обнаружено, что реакционные системы можно подразделить на две группы: активированные системы, в которых массоперенос, обусловленный фазообра-зованием, сонаправлен потоку транспорта вещества, связанного с растеканием (Ni-Al); и дезактивированные системы, где указанные потоки массопереноса противонаправлены (Ti-Al). Конфигурация температурного профиля волны горения, получаемая с помощью пирометрии высокого разрешения, позволяет сделать заключение о характере процессов структурообразования.

3. Показано, что структурообразование продуктов системах Ti-Al-легирующий элемент происходит по различным совместно протекающим механизмам: быстрее реализуется взаимодействие, характеризующееся наибольшим энергетическим эффектом и меньшей постоянной времени (контактное эвтектическое плавление, появление зародышей низкотемпературных фаз).

4. Обнаружено, что низкотемпературная плазма оказывает минимальное воздействие на базовую систему Ti-AI из-за высокой степени превращения в ходе процесса СВС.

5. В системах Ti-AI-легирующие добавки воздействие плазмы приводит к количественному и качественному перераспределению исходных структурных составляющих, и, соответственно, невысокой степени наследственности.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Евстигнеев В.В., Вольпе Б.М., Милюкова И.В., Сайгутин Г.В. Интегральные технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. - М.: Высш.шк. 1996,- 274 с.

2. Евстигнеев В.В. , Вольпе Б.М., Милюкова И.В. и др. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез дисперсных алюмини-дов никеля и защитные покрытия на их основе // Докл. Российской науч.-техн. конф. "Новые материалы и технологии".- Москва: МГАТУ. 1994,- С. 65.

3. Вольпе Б.М., Евстигнеев В.В., Милюкова И.В., Мухачев А.Б. Применение автоматического анализатора изображений для систематизации геометрических и морфологических свойств исходных материалов и исследования структуры продуктов СВС II Проблемы промышленных СВС-технологий: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. / АлтГТУ. Барнаул, 1994.- С. 37-47.

4. Вольпе Б.М., Евстигнеев В.В., Гарколь Д.А., Милюкова И.В. Закономерности и механизм взаимодействия в СВС-системах с интер-металлидами. Исследование на основе яркостной пирометрии высокого разрешения. Препринт. Барнаул: АлтГТУ. 1994. 12с.

5. Евстигнеев В.В. Вольпе Б М , Милюкова И.В. и др. СВ-синтез дисперсных алюминидов никеля и защитные покрытия на их основе // Проблемы промышленных СВС-технологий: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. / АлтГТУ. Барнаул 1994 - С. 192-202.

6. Вольпе Б.М., Евстигнеев В.В.. Милюкова И.В. и др. СВ-синтез дисперсных материалов Ti-A! и защитные покрытия на их основе // Проблемы промышленных СВС-технологий: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. / АлтГТУ. Барнаул. 1994,- С. 203-213.

7. Евстигнеев В.В., Вольпе Б.М., Милюкова И.В. и др. Два механизма структурообразования в СВС-системах с интерметаллидами на диаграмме состояния // Проблемы промышленных СВС-технологий: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. / АлтГТУ. Барнаул. 1994.- С. 69-81.

8. Вольпе Б.М., Евстигнеев В.В., Милюкова И.В. Исследование взаимодействия в СВС-системе Ni-Al-Cr на основе высокотемпературной яркостной пирометрии // ФГВ.- 1995.-N 5.- С. 52-57.

9. Вольпе Б.М., Евстигнеев В.В., Милюкова И.В. и др. Исследование механизма структурообразования продуктов в СВС-системах никель-алюминий-легирующий элемент // ФГВ,- 1996.-Т. 32.-N 2,- С. 55-63.

10. Евстигнеев В.В., Вольпе Б.М., Милюкова И.В. и др. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез дисперсных материалов Ti-Al и защитные покрытия на их основе // ФиХОМ.- 1995.- N 2,- С. 73-79.

11. Volpe В.М., Yevstigneev V.V., I.V. Milyukova, A.B. Mukhachyov, D.A. Garkol Two Possible Mechanisms of Product Formation in SHS-systems with Intermetallides on the Phase Diagrams // The Int. Journal of SHS.- 1994.-N2,- P. 123-130.

12. Евстигнеев B.B., Вольпе Б.M., Милюкова И.В. и др. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез дисперсных алюмини-дов никеля и защитные покрытия на их основе // ФиХОМ.- 1996.- N 1. - С. 50-54.

13. Евстигнеев В.В., Вольпе Б.М., Милюкова И.В. и др. Исследование механизма структурообразования в СВС-системах никель-алюминий-легирующий элемент// ФГВ,- 1996.- N 2.- С. 55-63.

14. Евстигнеев В.В., Вольпе Б М., Милюкова И.В., Сайгутин Г.В., Глечиков C.B., Коноплин Ю.П. Исследование влияния легирования алюминида никеля на структуру и свойства плазменных покрытий // Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции «Создание защитных и упрочняющих покрытий с использованием концентрированных потоков энергии» - Барнаул- Изд-во АлтГТУ. 1996.-С.30-31.

15. Евстигнеев В.В., Вольпе Б.М., Милюкова И.В., Сайгутин Г.В., Глечиков C.B., Коноплин Ю.П. Наследственность структуры и фазового состава защитных покрытий на основе синтезированных алюмини-дов титана // Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции «Создание защитных и упрочняющих покрытий с использованием концентрированных потоков энергии» - Барнаул: Изд-во АлтГТУ. 1996.-С.27.

16. Евстигнеев В.В., Вольпе Б.М., Милюкова И.В., Сайгутин Г.В., Глечиков C.B., Коноплин Ю.П. Исследование влияния легирования на жаростойкость газотермических покрытий из синтезированных алюми-нидов никеля // Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных сред» - АГУ.- Барна>л: Изд-во АГУ. 1996.

17. Евстигнеев В.В., Милюкова И.В., Яковлев В.И. Дисперсные СВС-материалы// Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова. Приложение к журналу "Ползуновский альманах" - 1999. № 2.- С. 41 -46.

18. Евстигнеев В.В., Милюкова И.В., Яковлев В.И., Логинова М.В. Порошковые СВС-материалы для нанесения покрытий // Тез.

2006-4 " 13044

докл. научно-практической конференции «Наука-городу Барнаулу».-Барнаул: Изд-во АГУ. 1999. С.31-32.

19. Евстигнеев В.В., Гончаров В.Д., Милюкова И.В., Рахманов

B.И. Порошковые технологии в промышленном производстве. // Вестник Алтайской науки (Промышленность). - Барнаул. Изд-во АлтГТУ. 2001.- Выпуск №1. С.149-153.

20. Милюкова И.В. Порошковые СВС-материалы на основе тройной системы Ti-Al-легирующий элемент для нанесения покрытий. // Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Материалы и технологии. Сборник научных трудов.-Новосибирск: Наука. 2001.С. 118-128.

21. Евстигнеев В.В., Милюкова И.В., Гуляев П.Ю, Соломенцев

C.Ю., Аброськин И.Е. Влияние инертных добавок на теплофизические характеристики СВ-синтеза в системе Ni-AI. // Труды всероссийской конференции «Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов». Москва. 2002. С.391-395.

22. Evstigneev V.V., Milykova I.V., Goncharov V.D., Elaboration of integral technology on the basis of SHS. // VII International Symposium on Self- Propagating High- Temperature Synthesis. Cracow. 2003 r.

23. Евстигнеев B.B., Гуляев П.Ю., Милюкова И.В., Калачев A.B. Оптические методы исследования формирования пор в композиционных СВС-материалах. // Тез. докл. международной научно-технической конференции «Современные технологические системы в машиностроении».- Барнаул: Изд-во АлтГТУ. 2003. С.5-6.

24. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю.. Василенко С.Н., Милюкова И.В. Особенности процесса фазообразования в гетерогенной порошковой смеси Ti-Al в режиме теплового взрыва при отключении внешнего источника разофева // Перспективные материалы. - 2004. - № J.- С.86-89.

Подписано в печать 18.05.2004 г. Формат 60x84 1/16 Печать - ризография. Усл.п.л. 1,39 Тираж 100 экз. Заказ 2004 -92?

Отпечатано в типографии АлтГТУ

7 3

Введение

Глава 1 Обзор физических моделей и методов исследования волны горения СВС

1.1 Классическая модель волны горения СВС

1.2 Основные методы экспериментального исследования процессов СВС

1.3 Легированные титановые сплавы

1.4 Дисперсные СВС-материалы для нанесения покрытий

Глава 2 Разработка методического обеспечения исследований формирования продуктов в реакционных системах в процессе СВ-синтеза

2.1 Характеристика исходных материалов

2.2 Экспериментальный стенд для исследования процесса СВ-синтеза

2.3 Методика высокоскоростной яркостной пирометрии для исследования процессов взаимодействия в волне горения

2.4 Методика сопоставления высокоскоростной яркостной пирометрии фронта горения СВС и фазовых диаграмм состояния

2.4.1 Система Ni-Al

2.4.2 Система Ni-Al-Ti

2.4.3 Система Ti-Al

Глава 3 Исследование закономерностей структурообразования легированных алюминидов титана в процессе СВ-синтеза

3.1 Система титан-алюминий-хром

3.2 Система титан-алюминий-железо

3.3 Система титан-алюминий-никель

3.2.4 Система титан-алюминий-углерод

Глава 4 Наследственность структуры и фазового состава СВС-материала на основе Ti-AI под воздействием низкотемпературной плазмы 4.1 Система титан-алюминий

4.2 Влияние легирования на наследственность структуры при воздействии плазмы

4.2.1 Система титан-алюминий-хром

4.2.2 Система титан-алюминий-железо

4.2.3 Система титан-алюминий-никель

4.2.4 Система титан-алюминий-углерод 125 Заключение 129 Литература

В современном машиностроении актуальной является проблема получения дисперсных материалов на основе интерметаллических соединений для нанесения ими защитных слоев на металлы и сплавы, по структурно-механических свойствам не уступающим промышленным аналогам в тех случаях, где последние имеются. Система Ti-Al рассматривается в настоящее время многими исследователями как весьма перспективная для получения сплавов и покрытий с высоким уровнем эксплуатационных свойств в части сопротивления окислению и термическим нагрузкам. Малый удельный вес материалов данной системы, доступность и невысокая цена составляющих ее компонентов, а также принципиальная возможность получения одним из самых простых и прогрессивных способов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), делают материалы системы Ti-Al привлекательным объектом исследований. С другой стороны, алюминиды титана относятся к наименее изученным материалам. Особенно активно в направлении получения защитных интерметаллидных слоев на поверхности металла проводятся исследования в Японии и Китае [59, 111]. Проблема управления структурой целевых материалов как способа оптимизации эксплуатационных параметров сплавов представляет собой актуальную проблему прикладного материаловедения. Для СВС-технологий наиболее простым и доступным средством управления структурой, а, следовательно, и свойствами материала, является легирование: процесс легирования в условиях СВС осуществляется простым добавлением в шихту легирующего элемента. Исследования структурообразования в бинарных системах с интерметаллидами на диаграмме состояния - это основа изучения взаимодействия в легированных системах, целенаправленно расширенных введением третьего компонента, образующего с компонентами базовых систем диаграммы состояния различного типа. Установление соответствия между составом исходной смеси и параметрами проведения СВ-синтеза, с одной стороны, и структурным состоянием получаемого продукта - с другой, позволяет определить механизм взаимодействия в реакционных системах.

Для выявления особенностей реагирования исходных веществ в волне горения СВС и углубления представлений о происходящих процессах важное значение имеет получение достоверной информации. В настоящее время основными направлениями в исследовании процессов горения гетерогенных систем являются: - исследование микроструктуры волны горения; -исследование динамики формирования продуктов горения; - исследование упорядоченных микрогетерогенных структур [15]. При исследовании микроструктуры волны горения применяют высокоскоростную видеосъемку с последующей обработкой информации, позволяющей получить данные о механизме распространения волны и ее структуре. Исследование тепловой структуры волны СВС проводится с использованием термопар, имеющих ограничение по температуре и по скорости измерения. В последнее время для измерения температуры используются оптико-спектральные методы [79,86]. Комплексное использование высокоскоростной видеосъемки волны горения и быстродействующего оптического пирометра для регистрации поля температур, встроенных в оптическую систему микроскопа, позволяют получить более точную информацию о процессах, происходящих в волне горения СВС.

Целью исследований является разработка методов исследований, позволяющих описать механизм структурообразования в процессе СВ-синтеза и оценить воздействие низкотемпературной плазмы на структурно-фазовые изменения СВС-материалов.

Глава 1 Обзор физических моделей и методов исследования волны горения СВС.

Заключение

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Создан экспериментальный комплекс, который обеспечивает регистрацию поля температур в волне горения СВ-синтеза на выбранной стадии развития процесса путем цифровой стробоскопической съемки через микроскоп в момент достижения заданной температуры, определяемой быстродействующим оптическим пирометром. Быстродействие пирометрического канала составляет от 103 до 106 измерений в секунду, время стробоскопической синхронизации не менее ЮОмкс, время экспозиции от 100 мкс до 8 сек. Разрешающая способность по координате изменяется в пределах от 700x400 до 2100x1200 в оптическом поле зрения 2000x2000 мкм.

2. Разработана экспериментальная методика и комплекс для исследования физических процессов структурно-фазовых превращений в СВС-материалах на основе высокоскоростной микропирометрии. Методика состоит в сопоставлении термограмм высокого временного и пространственного разрешения с диаграммами фазовых состояний, а также в определении характерных временных масштабов в тепловой структуре волны СВС.

3. На основе комплексной методики исследования параметров волны горения, анализа структуры и фазового состава продуктов обнаружено, что реакционные системы можно подразделить на две группы: активированные системы, в которых массоперенос, обусловленный фазообразованием, сонаправлен потоку транспорта вещества, связанного с растеканием (Ni-Al); и дезактивированные системы, где указанные потоки массопереноса противонаправлены (Ti-Al). Конфигурация температурного профиля волны горения, получаемая с помощью пирометрии высокого разрешения, позволяет сделать заключение о характере процессов структурообразования.

4. Показано, что структурообразование продуктов системах Ti-Al-легирующий элемент происходит по различным совместно протекающим механизмам: быстрее реализуется взаимодействие, характеризующееся наибольшим энергетическим эффектом и меньшей постоянной времени контактное эвтектическое плавление, появление зародышей низкотемпературных фаз).

5. Обнаружено, что низкотемпературная плазма оказывает минимальное воздействие на базовую систему Ti-Al из-за высокой степени превращения в ходе процесса СВС.

6. В системах Ti-Al-легирующие добавки воздействие плазмы приводит к количественному и качественному перераспределению исходных структурных составляющих, и, соответственно, невысокой степени наследственности.

1. Мержанов А.Г., Боровннская И.П., Шкиро В.М. Явления волновой локализации автотормозящихся твердофазных реакций // Диплом № 287.СССР. Приор.от 5.07.67. Бюлл. изобр.- 1984.- № 32.- с.З

2. Мержанов А.Г. Твердопламенное горение // Черноголовка: ИСМАН.2000.- 224с.

3. Зельдович Я.Б. Химическая физика и гидродинамика // М.: Наука. 1984.

4. Хайкин Б.И. К теории процессов горения в гетерогенных конденсированных средах // Процессы горения в химической технологии и металлургии. Под ред. Мержанова А.Г. Черноголовка. 1975.- С.227-244.

5. Мержанов А. Г. Новые элементарные модели горения второго рода // Докл. АН СССР.- 1977.- Т 233.- N 5.- С. 1130-1133.

6. Алдушин А. П., Мержанов А. Г. Безгазовое горение с фазовыми превращениями // Докл. АН СССР.- 1977.- Т. 236.- N 5.- С. 1133-1136.

7. Итин В. И., Найбороденко Ю. С. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений // Томск: Изд-во Том. ун-та. 1989. 214 с.

8. Мержанов А. Г., Боровинская И. П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез неорганических соединений // Докл. АН СССР.-1972.- Т. 204.- N 2.- С. 366-369.

9. Братчиков А. Д., Мержанов А. Г., Итин В. И. и др. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез никелида титана // Порошковая металлургия.- 1980.- вып. 1.- С. 7-11.

10. Итин В. И., Братчиков А. Д., Мержанов А. Г. и др. Закономерности СВС-соединений Ti с элементами группы железа // ФГВ.- 1981.- вып. 3.- С. 6267.

11. Итин В. И., Чернов Д. Б., Хачин В. Н. и др. Метод получения интерметаллических соединений и сплавов на их основе с использованием СВ-синтеза / Сплавы титана с особыми свойствами. М.: Наука.- 1982.- С. 159-163.

12. Итин В. И., Братчиков А. Д., Мержанов А. Г. и др. Связь параметров горения с диаграммой состояния в системах Ti-Co, Ti-Ni // ФГВ,- 1982.- N 5.-С. 46-50.

13. Найбороденко Ю. С., Лавренчук Г. В., Кашпоров П. Я. и др. Исследование возможности получения алюминидов титана и циркония методом СВС // 11 Всесоюзная конференция по технологическому горению: Тезисы докладов. Черноголовка.- 1978.- С. 141-142.

14. Самсонов Г. В., Виницкий И. М. Тугоплавкие соединения.- М.: Металлургия.- 1976.- 560 с.

15. Концепция развития горения и взрыва как области научно-технического прогресса. Под ред. акад. Мержанова А.Г. Черноголовка.- изд. «Территория».2001,- 173 с.

16. Мержанов А. Г., Рогачев А. С., Мукасьян А. С. и др. Макрокинетика структурных превращений при безгазовом горении порошков титана и углерода // ФГВ.- 1990.- N 1.- С. 104-114.

17. Маслов В. М., Боровинская И. П., Мержанов А. Г. К вопросу о механизме безгазового горения//ФГВ.- 1976.-Т. 12.-N 5.- С. 703-709.

18. Прибытков Г. А., Семенова А. А., Итин В. И. Синтез в режиме горения интерметаллидов системы железо-титан // ФГВ.- 1984.- N 5.- С. 21-23.

19. Froes F. Н. Titanium Aluminide Composites Materials of the Future // Light Metal Age. - 1991. - Vol. 49. - N 5. - P. 6-11.

20. Найбороденко Ю. С., Итин В. И. Исследование процесса безгазового горения смесей порошков разнородных металлов. 1. Закономерности и механизм горения//ФГВ.- 1975.- Т. 11.- N 3.- С. 343-353.

21. Алдушин А. П., Каспарян С.Г., Шкадинский К.Г. Распространение фронта экзотермической реакции в конденсированных смесях, образующих двухфазные продукты // Горение и взрыв Материалы IV Всесоюз. симпоз. По горению и взрыву. М.: Наука - С. 113-120.

22. Некрасов Е. А., Максимов Ю. М., Зиатдинов М. X., Штейнберг А. С. Влияние капиллярного растекания на распространение волны горения в безгазовых системах//ФГВ.- 1978.- Т. 14.- N 5.- С. 26-32.

23. Найбороденко Ю. С., Итин В. И. Закономерности и механизм безгазового горения смесей разнородных металлических порошков // Горение и взрыв. Материалы IV Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву, 23-27 сентября 1974 г. М.: Наука.- 1977.- С. 201-206.

24. Мержанов А. Г. Теория безгазового горения. Черноголовка, 1973.-25 с.

25. Новожилов Б. В. Скорость распространения фронта экзотермической реакции в конденсированной фазе // Докл. АН СССР.- 1961. Т. 141.- N1.- С. 151-153.

26. Хайкин Б. И.,Мержанов А. Г. К теории теплового распространения фронта химической реакции// ФГВ.-1966.- Т 2.- N 3.- С. 36-43.

27. Итин В. И., Братчиков А. Д., Доронин В. Н., Прибытков Г. А. Формирование продуктов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в системах Ti-Ni и Ti-Co // Изв. вузов. Физика. -1981.- N 12.- С. 75-78.

28. Доронин В. Н., Итин В. И., Барелко В. В. Механизм тепловой самоактивации процесса взаимодействия смесей твердых реагентов в волне горения // Докл. АН СССР.- 1981.- Т. 259.-N5.-С. 1155-1159.

29. Перцов А. В. Самопроизвольное диспергирование и его роль в геологических процессах // Физико-химическая механика и лиофильность дисперсных систем. Киев: Наук. Думка. 1981.- Вып. 13.- С. 35-42.

30. Гуров К. П., Карташкин Б. А., Угасте Ю. Э. Взаимная диффузия в многофазных металлических системах / Под ред. К.П. Гурова.- М.: Наука.-1981.-350 с.

31. Прибытков Г. А., Итин В. И. Закономерности растворения интерметаллических соединений в металлических расплавах // Адгезия расплавов и пайка материалов.- 1978.- N 3.- С. 82-84.

32. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов.- М.: Металлургиздат, 1962.- Т. 1.- 609 е.; Т. 2.- 779 с.

33. Некрасов Е. А., Максимов Ю. М., Алдушин А. П. Расчет критических условий теплового взрыва систем Hf-B и Та-С на основе диаграмм состояния // ФГВ.-1980.- T.16.-N3.-C. 113-120.

34. Yamauchi S., Shirai Sh. Homogeneity and Mechanical Properties of TiAl // Materials Science. 1992. - Vol. 152. - N 1. - P. 283-287.

35. Некрасов E. А. К теории диффузионно-контролируемых процессов растворения твердых тел и роста слоя новой фазы в ограниченном объеме // Изв. АН СССР. Металлы.- 1908.- N 6.- С. 198-203.

36. D'Heurle F. М., Ghez R. Reactive diffusion in a prototype system: nickel-aluminium. II: The ordered СизАи rule and the sequence of phase formation, nucleation // Thin Solid Films.- 1992.- v. 215.- P. 26-34.

37. 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.- N 5.- С. 1127-1130.

38. Александров В. В., Корчагин М. А., Толочко Б. П., Шеромов М. А. Исследование СВС-процесов методом рентгенофазового анализа с использованием синхротронного излучения // ФГВ.- 1983.- Т. 19.- N 4.- С. 6566.

39. Корчагин М. А., Александров В. В. Электронномикроскопическое исследование взаимодействия титана с углеродом // ФГВ.1981.- N1,-С. 7279.

40. Сумм Б. Д., Горюнов Ю. В. Физико-химические основы смачивания и растекания.- М.: Химия.- 1976.- 198 с.

41. Александров В. В., Корчагин М. А. О механизме и макрокинетике реакций при горении СВС-систем // ФГВ.- 1987.- N 5.- С. 55-63.

42. Быховский А. И. Растекание.- Киев: Наук. Думка.- 1983.-214 с.

43. Цвиккер У. Титан и его сплавы: Пер. с нем. М.: Металлургия.- 1979. -510 с.

44. Колачев Б. А. Физическое металловедение титана. М.: Металлургия.-1976. 184 с.

45. Титановые сплавы в машиностроении / Под ред. Г. И. Капырина. Л.: Машиностроение.- 1977. - 248 с.

46. Корнилов И.И. Титан. М.: "Наука".- 1975. - 310 с.

47. Еременко В. Н., Третьяченко Л. А. Тройные системы титана с переходными металлами IV-VI групп. Киев: Наук. Думка.- 1987.- 232 с.

48. Баринов С. М., Масленников С. Б., Андриашвили П. И. и др. Повышение механических свойств алюминида титана // Докл. АН СССР. 1989. - Т. 309. - N 2. - С. 344-346.

49. Трефилов В. И., Нильмен Ю. В., Фирстов С. А. Физические основы прочности тугоплавких металлов. Киев: Наук. Думка.- 1975. - 316 с.

50. Трефилов В. И., Моисеев В. Ф. Дисперсные частицы в тугоплавких металлах. Киев: Наук. Думка.- 1978. - 238 с.

51. Борисов Ю. С., Борисова A. Л. Плазменные порошковые покрытия. К.: Техника.- 1986. - 223 с.

52. Кудинов В. В., Пекшев П. Ю., Белащенко В. Е. и др. Нанесение покрытий плазмой. М.: Наука.- 1990. - 408 с.

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

54. Никитин М. Д., Кулик А. Я., Захаров Н. И. Теплозащитные и износостойкие покрытия деталей дизелей. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд.- 1977. - 166 с.

55. Скороход В. В., Солонин С. М. Физико-металлургические основы спекания порошков.- М.: Металлургия.- 1984.- 162 с.

56. Валитова В. М., Афоничев Д. Д., Хайретдинов Э. Ф. Исследование композиционных энергетически активных порошков для газотермического напыления износостойких покрытий // Физика и химия обработки материалов. 1993. -N 5.- С. 121-126.

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

58. Keisuke I., Akiyoshi S. Formation of titanium aluminide of aluminium surface by C02 laser alloying // Met. Abstr. Light Metals and Alloying. Vol.26.- 1993.-C.169.

59. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов.- М.: Металлургия.- 1980.- 464 с.

60. Сплавы титана с особыми свойствами. М: Наука.- 1982. - 198 с.

61. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов.- М.: Техника.-1962 г.- Т.1.- 590 с.

62. Натанзон Я. В., Титов В. П., Антонченко Р. В., Журавлев В. С. Растворимость титана в жидких алюминии, галлии и индии // Адгезия расплавов и пайка материалов.- 1990.- Вып. 24.- С. 49-53.

63. Найдич Ю. В., Лавриненко И. А. Изучение роли капиллярных явлений в процессе уплотнения при спекании в присутствии жидкой фазы // Порошковая металлургия.- 1964.- N 1.- С. 5-11.

64. Еременко В. Н., Найдич Ю. В., Лавриненко И. А. Спекание в присутствии жидкой металлической фазы.- Киев: Наук. Думка.- 1968.-123 с.

65. Савицкий А.П. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами.- Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние.- 1991.- 184 с.

66. Fortes М. A. The kinetiks of powder densification due to capillary forces // Powder Metal. Int.- 1982.- Vol. 14.- N 2.- P. 96-100.

67. Савицкий А. П., Марцунова JI. С. Влияние растворимости в твердой фазе на объемные изменения алюминия при жидкофазном спекании // Порошковая металлургия.- 1977.- N 5.- С. 14-19.

68. Солонина О.П., Глазунов С.Г. Титановые сплавы. Жаропрочные титановые сплавы. М:"Металлургия".- 1976.- 448 с.

69. Цудзимото Т. Легкие жаропрочные сплавы на основе интерметаллида TiAl // НИИ Металлов.- Токио: ВЦП N 11. 41192.

70. Коллингз Е. В. Физическое металловедение титановых сплавов: Пер. с англ. / Под ред. Веркина Б. И., Москаленко В. А. М.: Металлургия.- 1988. - 224 с.

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

72. Ревнивцев В. И., Денисов Г. А., Зарогатский Л. П., Туркин В. Я. Вибрационная дезинтеграция твердых материалов. М.: Недра.- 1992. - 430 с.

73. Вольпе Б. М. Исследование самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и свойств пористых проницаемых материалов титан-алюминий-углерод-легирующий элемент. Дисс. канд. техн. наук.-Барнаул.- 1992.- 236 с.

74. Некрасов Е. А. Исследование процессов воспламенения и горения гетерогенных безгазовых систем с использованем диаграмм состояния: Автореферат, дис. . канд. физ.-мат. наук.- Томск.- 1980.- 189 с.

75. Прибытков Г. А. Исследование межфазного взаимодействия никеля, ниобия и интерметаллические соединения на их основе с расплавами олова и алюминия: Дисс. . канд. физ.-мат. наук,- Томск.- 1980.- 197 с.

76. Рогачев А.С., Мукасьян А.С., Варма А. Микроструктура самораспространяющихся волн экзотермических реакций в гетерогенных средах // Докл. АН 1999.- Т.366.- N 6.- с. 777-780.

77. Гарколь Д. А., Гуляев П.Ю., Евстигнеев В. В., Мухачев А. Б. Новая методика высокоскоростной яркостной пирометрии для исследования процессов СВС //ФГВ. 1994. -Т.30. -N 1. - С. 72-77.

78. Вольпе Б. М., Евстигнеев В. В., Мухачев А. Б., Гарколь Д. А. Исследование взаимодействия системы никель-алюминий в процессе СВС наоснове методики высокотемпературной яркостной пирометрии// ФГВ. 1994. -N3.-C. 62-69.

79. Вольпе Б.М., Евстигнеев В.В., Гарколъ Д. А., Милюкова И.В. Закономерности и механизм взаимодействия в СВС-системах с интерметаллидами. Исследование на основе яркостной пирометрии высокого разрешения. Препринт. Барнаул: АлтГТУ. 1994. 12с.

80. Евстигнеев В.В., Вольпе Б.М., Милюкова И.В., Сайгутин Г.В. Интегральные технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: Высш.шк. 1996.- 274 с.

81. Гуляев П.Ю. Основы интегральных методов оптической диагностики дисперснофазных сред в процессах высокотемпературного синтеза материалов.- Дисс. докт. техн. наук.- Барнаул.- 2000.- 255 с.

82. Залкин В. М. Природа эвтектических сплавов и эффект контактного плавления.- М.: Металлургия.- 1987.- 152 с.

83. Савицкий Е.М., Бурханов Г.С. Металловедение тугоплавких металлов и сплавов. М.: Наука.- 1967.- 323 с.

84. Рик Г.Д., Бастин Г.Ф., Ван JIoo Дж. Реактивная диффузия между двумя металлами, включая титан и ниобий. В сб. Новые тугоплавкие металлические материалы.- М.: Мир.- 1971. - С.156-170.

85. Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. Пер. с нем., 1980. - 544 с.

86. Хайкин Б.И. К теории процессов горения в гетерогенных конденсированных средах // Процессы горения в химической технологии и металлургии. Черноголовка.- 1975,- С.227-244.

87. Чапорова И.Н., Чернявский К.С. Структура спеченных твердых сплавов.- М.: Металлургия.- 1975. 322 с.

88. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия.-1976.-332с.

89. Чернявский К.С. Стереология в металловедении. М.: Металлургия. 1979.-226 с.

90. Чернявский К.С. Современные методы микроскопического анализа формы частиц в порошках и компактных материалах // Завод, лаб. — 1981. -вып.4-С. 44-54.

91. Вольпе Б.М., Евстигнеев В.В., Гарколь Д.А., Милюкова И.В. Закономерности и механизм взаимодействия в СВС-системах с интерметаллидами. Исследование на основе яркостной пирометрии высокого разрешения. Препринт. Барнаул: АлтГТУ.- 1994.- 12 с.

92. Войтович Р. Ф., Головко Э. Н. Высокотемпературное окисление титана и его сплавов. Киев: Наукова думка.- 1984. - 255 с.

93. Костиков В. И., Варенков А. Н. Взаимодействие металлических расплавов с углеродными материалами. М.: Металлургия.- 1981.-228 с.

94. Смоляков В.К., Некрасов Е.А., Максимов Ю.Н. О влиянии граничной кинетики в процессах стационарного горения безгазовых систем// ФГВ.- 1982.-т.18.- №4.- С. 59-62.

95. Китель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука.- 1978.- 792с.

96. Маслов В.М., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Экспериментальное определение максимальных температур процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза //ФГВ.- 1978, т. 14.- №5.- С. 79-85.

97. Кирдяшкин А.И., Лепакова O.K. Структурные превращения компонентов порошковой смеси в волне безгазового горения. //ФГВ-1989.-Т.25.- № 6.- С.67-72.

98. Некрасов Е.А., Тимохин A.M., Пак А.Т. К теории безгазового горения с фазовыми превращениями. // ФГВ 1990.- т.26.- №5.- С. 79-85.

99. Munir A., Anselmi-Tamburini U. Self-propagating exothermic reactions: the synthesis of high-temperature materials by combation., Material Science Reports, 1989,3,7-8, p. 277-365.

100. Мержанов А.Г. Рогачев А.С., Мукасьян А. С., Хусид Б.М. Макрокинетика структурных превращений при безгазовом горении смесей порошков титана и углерода// ФГВ. 1990.- №1- С.104-114.

101. Jianywei R., Jagiang L., Tao F. Microstruture characteists in the interface zone of Ti/C diffusion bonding // Mater. Lett.- 2002.- 56.- №5.- C. 647-652

102. Таран Ю. H., Мазур В. И. Структура эвтектических сплавов. М.: Металлургия, 1978.- 311 с.

103. Akio Н., Tatsuya U. Wear and oxidation properties of titanium aluminides formed on titanium surface by laser alloying // Met. Abstr. Light Metals and Alloys.-Vol.27.- Osaka.- 1994.- C. 178.

104. Мягков В.Г. Ультрабыстрые твердофазные реакции и мартенситные превращения в тонких пленках // ДАН. 2003.- т.392.- № 1.-С.1-4.

105. Мягков В.Г., Быкова Л.Е. Твердофазный синтез и мартенситные превращения в Al/Ni тонких пленках // ДАН. 2004.- т.396.- № 2.- С.1-4.