Оценка процесса деформирования и предельных состояний дисперсноупрочненных композиционных материалов

Мокрецов, Александр Сергеевич

Оценка процесса деформирования и предельных состояний дисперсноупрочненных композиционных материалов тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

Мокрецов, Александр Сергеевич АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Пермь МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Оценка процесса деформирования и предельных состояний дисперсноупрочненных композиционных материалов»

Автореферат диссертации на тему "Оценка процесса деформирования и предельных состояний дисперсноупрочненных композиционных материалов"

МОКРЕЦОВ Александр Сергеевич

ОЦЕНКА ПРОЦЕССА ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ ДИСПЕРСНОУПЮЧНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

дисссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОКРЕЦОВ Александр Сергеевич

ОЦЕНКА ПРОЦЕССА ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ ДИСПЕРСНОУПРОЧНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

дисссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре «Динамика и прочность машин» Пермского государственного университета

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор

КОЛМОГОРОВ Герман Леонидович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

ВИЛЬДЕМАН Валерий ЭрвиновиЧ

кандидат техничексих наук, с.н.с. БОЛЬШАКОВ Александр Юрьевич

Ведущая организация: ФГУП «Пермский завод им. С. М. Кирова»

Защита диссертации состоится 15 октября 2004 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.188.05 в Пермском государственном университете по адресу: 614000, г. Пермь, Комсомольский проспект, 29а, ауд. 206.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПГТУ.

Автореферат разослан 13.09.2004 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 212.188.05. доктор технических наук, профессор

Н. А. Шевелев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Развитие научно-технического прогресса в различных областях промышленности в последнее время предъявляет все более высокие требования к конструкционным материалам. Это развитие невозможно без создания новых композиционных материалов. Их номенклатура постоянно растет, и вместе с этим возникают все новые области применения. В настоящее время представляют особый интерес порошковые дисперсноупрочненные композиционные материалы. К данному классу материалов относятся спеченные порошковые материалы, содержащие в матрице основного металла термически стабильные частицы (оксиды, карбиды и т. п.) не взаимодействующие с матрицей и друг с другом практически до предплавильных температур. Введение в сравнительно небольших концентрациях частиц упрочняющей фазы, как правило, приводит к повышению температурного порога рекристаллизации и повышению прочности материала в целом при сохранении относительно высоких теплофизических свойств. В немалой степени это обусловлено тем, что методы порошковой металлургии позволяют получать изделия с уникальными физико-механическими свойствами. Знание этих свойств особенно значимо при проектировании изделий, работающих в условиях широкого спектра экстремальных нагрузок (механических, тепловых, электромагнитных и др.).

В Уральском научно-исследовательском институте композиционных материалов (г.Пермь) были созданы новые дисперсноупрочненные композиционные материалы на основе порошковой меди (ДУКМ) КМ-4 и КМ-25 системы Си-А1-1Ш2-С и Си-И-ИШ-С соответственно. Способ получения данных материалов имеет ряд существенных отличий от традиционных способов получения аналогичного класса металлов. В частности, не требуется специального дорогостоящего технологического оборудования с защитно-восстановительной средой. Весь технологический процесс ведется на воздухе.

Основной сферой применения ДУКМ на основе меди являются различные детали электротехнического назначения, в частности, электроды контактной точечной сварки. Известно, что электроды из ДУКМ, в силу своих высоких механических свойств, обладают повышенАой стойкостью (выше в 4-8 раз) по сравнению с электродами из традиционно применяемых электротехнических бронз, что указывает на перспективность применения ДУКМ в сварочном производстве. В настоящее время разработаны математические модели, позволяющие моделировать процесс контактной точечной сварки и оптимизировать выбор режимов сварки различных металлов.

Применение данных материалов в качестве электродов контактной сварки предполагает знание физико-механических свойств, влияние на них температурного фактора и особенностей неоднородной структуры. Необходимо знание особенностей процесса деформирования и механизма разрушения при различных силовых воздействиях. Условия эксплуатации электрода таковы, что в условиях осевого сжатия и высоких температур необходимо исследование релаксационных эффектов и сопротивления ползучести, что подчеркивает актуальность их исследования.

Можно полагать, что исследуемые материалы, обладая хорошими антифрикционными свойствами, могут работать также и в узлах трения, что требует постановки экспериментальных исследований износа данных материалов и сопоставления с традиционными конструкционными материалами.

В рамках диссертационной работы выполнены исследования по вышеизложенным вопросам, что позволит более объективно рассматривать вопросы практического применения исследуемых материалов, а также корректировать и намечать дальнейшие пути совершенствования и создания новых материалов.

Цель работы. Целью данной работы являлось экспериментальное исследование особенностей деформирования и характера процесса разрушения дисперсноупрочненного композиционного материала КМ-25 и КМ-4 на основе меди с учетом температурного фактора и структурной неоднородности в условиях одноосного растяжения и сжатия, а также триботехнических свойств материала в условиях сухого трения.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Экспериментально исследованы особенности структурной неоднородности и определено их влияние на комплекс механических и теплофизических свойств исследуемых материалов;

2. Экспериментально исследованы механические свойства исследуемых ма териалов при растяжении и сжатии в диапазоне температур 20-800 °С и выполнена оценка их релаксационных свойств при повышенных темпера турах.

3. На основании эксперимента по осадке цилиндрического образца с торцевыми выточками предложен и запатентован способ определения предельной сдвиговой прочности материала в направлении сформированной волокнистой структуры.

4. Фрактографическим анализом поверхностей излома определнены особенности характера разрушения и их связь с анизотропией структурного состояния.

5. Произведена сравнительная экспериментальная оценка износостойкости материала КМ-25 в условиях сухого трения.

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается применением стандартизированных методов испытаний материалов на современном оборудовании, характеризующимся достаточным уровнем точности измерений.

Практическая ценность.

1. Результаты диссертационной работы использованы при математическом моделировании процесса контактной точечной сварки.

2. Результаты работы используются в учебном процессе специальности «Динамика и прочность машин» при выполнении курсовых и дипломных проектов.

3. Изготовлена и внедрена опытная партия электродов контактной сварки из дисперсноупрочненного композиционного материала КМ-25 на ОАО «Пермский мукомольный завод».

4. Результаты работы используются на АООТ «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» (г. Ревда, Свердловской обл.) при разработке технологии производства исследуемых материалов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на следующих конференциях:

- Научно-техническая конференция "Молодежная наука Прикамья-2000"(Пермь,2000);

Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная 90-летию П.В.Гельда (Екатеринбург, 2001);

Всероссийская научно-техническая конференция "Аэрокосмическая техника и высокие технологии-2002";

- Международная научно-техническая конференция "Наука о материалах на рубеже веков"(Киев, 2002);

- XIII Международная Зимняя школа по механике сплошных сред (Пермь, 2003).

Публикации. Основные результаты работы отражены в 12 публикациях и патенте РФ.

Структура и объемработы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения. Объем диссертации составляет 134 страницы печатного текста, содержит 57 иллюстраций, 14 таблиц и список литературы из 115 наименований.

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертационной работы. Приводится постановка вопросов исследования, их практическая ценность, показана научная новизна результатов исследований.

В первой главе дается характеристика классу дисперсноупрочненных материалов. На основании литературных данных рассматриваются теоретические обоснования эффекта упрочнения и способы производства дисперсноупрочненных материалов.

Основной вклад в разработку основных положений и методов дисперсного упрочнения металлов, а также экспериментальные исследования дисперсноупрочненных материалов находят отражение в работах отечественных и зарубежных ученых таких как: Анциферов В. Н., Туманов А. Т., Портной К. И., Бабич Б. Н., Мозжухин Е. И., Ункель X., Коттрел А. X., Орован Е., Кинг Г. В., Гуард Р. В, Анселл Г. С, Ленель Ф. В. и др.

Производство исследуемых ДУКМ КМ-4 и КМ-25 освоено на АООТ «Ревдинский завод обработки цветных металлов».

При изготовлении исходной шихты использовались следующие порошки: медь ПМС-1 (ГОСТ 4960-75); алюминий АСД-1 (ТУ 48-5-226-228); титан ПТ-5 (ТУ 1791-446-05785388-98); гидрид титана (ТУ 14-1-2159); углерод ГК-2 (ГОСТ 1702281).

Таблица 1

Материал Химсостав композиции, (масс., %.)

Си А1 И ПН2 С

КМ-4 осн. 0,25 - 0,5 0,25

КМ-25 осн. - 3,2 0,8 0,3

Исходную порошковую смесь получают механическим легированием порошковых компонентов системы согласно составу (табл. 1) в аттриторе в течение 60-80 мин со скоростью вращения ротора аттритора 600-700 об/мин. Для устранения значительного разогрева порошков и стенок аттритора добавляется твердая смазка в виде порошка графита. Полученную порошковую смесь после механического легирования смешивают в течение 5-10 мин с порошком геттера (гидрида титана).

После механического легирования порошковая смесь подвергается холодному прессованию в брикет с плотностью 6,7-7,0 г/см3 при давлении 700-800 МПа.

Полученный брикет нагревают в индукционной электропечи в атмосфере воздуха до температуры 820-950 °С с выдержкой в течение 0,8-1,2 мин/мм диаметра брикета. Затем брикет подвергают термодеформационной обработке путем экструзии на пруток с коэффициентом вытяжки А.=15-20. Плотность прутков после экструзии составляет 8,6-8,7 г/см2. Пористость (после взвешивания) при этом не превышает 3—4%. Электропроводность для КМ-4 и КМ-25 от меди составляет 5254% и 51-52%, соответственно (табл.2).

Таблица 2

Материал 7'3 г/см Пористость, % 1/р от меди, % Трек» С

КМ-4 8,6-8,7 3-4 52-54 >750

КМ-25 8,6-8,7 3-4 51-52 >750

Образование частиц упрочняющей фазы в виде окислов происходит в результате измельчения и поверхностного окисления в атмосфере воздуха порошков оксидообразующих элементов (алюминия и титана). Также при взаимодействии титана с углеродом во время спекания происходит образование частиц карбида титана. Восстановление окислов матричного материала достигается во время спекания, когда при нагреве выше 400-450 °С происходит разложение гидрида титана с выделением водорода, который совместно с углеродом выполняет восстанавливающую функцию.

В первой главе также приводятся и анализируются известные экспериментальные данные механических и теплофизических характеристик дисперсноупрочненного материала КМ-4. Теплоемкость ДУКМ возрастает с ростом тепмературы, достигая максимумов при температурах 130-150 °С для КМ-4 и 250°С для КМ-25, после чего происходит снижение. Более высокая теплоемкость ДУКМ благоприятна с точки зрения разогрева при контактной сварке (рис. 1). .

Сравнивая полученные результаты по теплопроводности, следует отметить, что данные материалы имеют коэффициент теплопроводности, сопоставимый с теплопроводностью железа и от 6 до 8 раз ниже теплопроводности меди при разных значениях температур. При этом в первой половине температурного интервала происходит снижение теплопроводности до температур 150-250 °С, что соответствует вышеуказанным температурным максимумам для теплоемкости. Невысокая теплопроводность связана с микроскопической пористостью спеченных материалов и низкой теплопроводностью легирующих элементов, в частности, титана. Данный факт имеет большое значение, поскольку изделия из ДУКМ требуют более интенсивного охлаждения по сравнению с аналогичными изделиями

из меди и специальных бронз. С другой стороны, менее интенсивный отвод тепла из зоны сварки способствует более быстрому образованию ядра сварки.

а) б)

Рис.1. Температурная зависимость теплоемкости а) ДУКМ и теплопроводности б).

т,# с а><10"\ 1/ С

КМ-4 КМ-25 Медь

20-100 1,75 1.62 1,67

100-200 2,01 1.94 1,78

200-300 2,05 2,14 1,85

300-400 2.10 2.34 1,91

400-500 2.14 2.54 1,99

В таблице 3 приводятся экспериментальные значения температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Для исследуемых ДУКМ с увеличением температуры характерно несколько большие значения ТКЛР по сравнению с чистой медью.

Показана перспективность применения исследуемых ДУКМ в качестве электродов контактной точечной сварки. Электроды из ДУКМ на основе меди отличаются повышенной прочностью, высоким пределом текучести и температурой рекристаллизации. Вследствие этого стойкость электродов из ДУКМ в несколько раз превышает стойкость электродов из традиционных сварочных бронз (БрХ, БрХЦр).

Во второй главе приводится методика и результаты металлографического анализа структур исследуемых материалов. Металлографический анализ проводился на шлифах с использованием оптических микроскопов МИМ-7 и "New View 5020". Измерение микротвердости проводилось на приборе ПМТ-3 (ГОСТ 9450-76) при нагрузке 20 и 50 г. Микрорентгеноспектральный анализ проводился на растровом электронном микроскопе РЭМ-ЮОУ с приставкой для рентгеновского спектрального анализа ВДАР-1 во вторичном рентгеновском излучении при ускоряющем напряжении 30 кВ. Твердость материалов измерялась по Виккерсу при нагрузке 5 кг (ГОСТ 2999-75).

У обоих материалов КМ-4 и КМ-25 в продольном сечении травление выявило выраженную волокнистую структуру (рис.2) со средним размером зерна 5-7 мкм,

сформированную в результате горячего экструдирования холоднопрессованного брикета.

Выше было отмечено, что в процессе размола в атмосфере воздуха исходной порошковой смеси материала КМ-4 (включающую алюминий) происходит образование упрочняющих дисперсных частиц А12О3. Оставшиеся относительно крупные частицы алюминия в процессе нагрева и спекания вступают во взаимодействие с медью. Из литературных данных известно, что при этом происходит реакционная диффузия жидкой фазы алюминия в медь, приводящая к образованию химического соединения СиА12. При этом на месте частиц алюминия возникают каверны независимо от того, при какой температуре происходит спекание. При дальнейшем нагреве выше 620 °С фаза СиА12 плавится и происходит интенсивное образование а-твердого раствора. При температуре 700 °С фаза 9 (СиАЦ не наблюдается вообще, а происходит дальнейшая гомогенизация а-твердого раствора. Таким образом структура материала КМ-4 представляет собой а-твердый раствор алюминия в меди переменной концентрации ( чередование светлых и темных участков структуры на рис.2.). Микротвердость при этом колеблется в диапазоне от 700-750 до 1400-1750 МПа.

КМ-4 КМ-25

Рис. 2. Структура материалов в продольном сечении. Стрелкой обозначено интерметаллидное включение.

Учитывая температуру спекания (Т= 850-920 °С) материала КМ-25, содержащего 3,4% титана и максимальную растворимость титана в меди (от 5,2 до 7,9%) в интервале температур 850-890 °С, можно предположить, что при спекании происходит образование а - твердого раствора титана в меди. При последующем охлаждении происходит распад на эвтектоид (а + Р), где р -химическое соединение Си3Ть

В структуре КМ-25 (рис.Зб) наблюдается наличие своеобразного светлого ободка в виде прослоек по границам зерен (Си-а), вероятно представляющего собой Р-фазу (СизИ). Замеренная микротвердость твердого раствора ставила 2300-2600 МПа. Микротвердость интерметаллического соединения составляет 3700 ±

150 МПа. Таким образом, интерметаллидную фазу по границам зерен можно также рассматривать, как упрочняющий элемент структуры. Помимо этого, при спекании происходит образование частиц карбида НС, которые также являются

упрочняющей фазой. Упрочняющей фазой в структуре материала КМ-25 могут быть и присутствующие дисперсные частицы окислов титана.

Стоит отметить характерную особенность, присущую обоим материалам КМ-4 и КМ-25. В структуре материалов были обнаружены по границам зерен неравномерные включения серебристого цвета. Включения имеют вытянутую, а также строчную глобулярную форму в направлении экструзии (рис.2, рис.За). Размер включений колеблется от нескольких микрон до нескольких десятков микрон. Проведенные замеры микротвердости и микрорентегнеоспектральный анализ включений показали, что они являются эвтектоидной механической смесью соединений Микротвердость данного соединения составляет 4500-

5200 МПа. Образование данных интерметаллидных включений происходит при взаимодействии с медью недостаточно измельченных частиц титана, а также частиц титана, восстановленных из и склонных к спеканию. Наличие достаточно

крупных подобных включений приводит к снижению пластичности материалов, а также к снижению электро- и теплофизических свойств.

Рис.3. Интерметаллидное включение СПСи+Т12Си) а) и структура КМ-25 б) в

поперечном сечении.

Также металлографическим анализом в материалах выявлено наличие остаточной пористости после экструдирования (рис. 36). Пористость при этом не превышает 3-4%. Поры могут обуславливаться, как возникновением каверн (в КМ-4 при диффузии алюминия в медь), так и наличием газов. Остаточная пористость большей частью устраняется последующей вторичной деформацией - горячей экструзией. Тем не менее, в структуре материалов встречаются не полностью закрывшиеся поры. В связи с этим целесообразно дополнительное экструдирование, для более полного «залечивания» пор.

В то же время при нагреве прессовки (брикета), происходит разложение гидрида титана с выделением водорода. В работах различных ученых отмечается, что влияние водорода на свойства меди существенно, особенно при высоких температурах. Наиболее опасным проявлением воздействия водорода на данный материал является водородная болезнь. Она наблюдается в тех случаях, когда в металле содержится закись меди. Считается, что при высокой температуре происходит реакция с образованием паров воды:

Си20 + Н2 2Си + НгО.

При этом пары воды в меди не способны к диффузии из объема металла. При высоких температурах повышенное давление паров воды в порах может привести к снижению пластичности и преждевременному разрушению. Пористость также отрицательно влияет на электро- и теплофизические свойства.

Таблиц 4

Материал Твердость НУ, МПа Микротве рдостъЯ ТЮи+ТЪСи (объем,), %

Матрица ПСи+ПгСи

КМ-4 1740-1800 1400-1750 4500-5200 0,2-0,3

КМ-25 2480-2520 2300-2600 4500-5200 1,2-1,3

В третьей главе приводятся результаты и анализ экспериментальных исследований основных механических характеристик при растяжении и сжатии КМ-25 в температурном диапазоне испытаний 20-800 °С.

При испытаниях использовалось следующее оборудование: универсальная машина УМЭ-10ТМ с измерительной системой СИП-500; нагревательное устройство УН2С-1100 с регулятором температуры типа РТ2С-5-11ОО. При испытаниях на релаксацию использовался потенциометр КСП-4. Модуль упругости при 20 °С определялся динамическим способом на установке ИЧЗ-9.

Для проведения испытаний на растяжение была изготовлена партия стандартных пятикратных цилиндрических образцов (ГОСТ 1497-84). Для испытаний на одноосное сжатие использовались цилиндрические образцы диаметром 15,70-1-15,75 мм и высотой 23,7+23,9 мм. Осадка производилась плоскими бойками.

Материал КМ-25 при комнатной температуре обладает значительным для порошкового материала на основе меди уровнем прочности МПа),

прочность материала КМ-4 при этом составляет МПа. Для данных

материалов характерно также высокое значение предела текучести (табл.5). С ростом температуры предел прочности исследуемых материалов монотонно убывает. Однако по отношению к прочности литой меди высокой чистоты М1б(деформированной на 25%), прочность исследуемых материалов носит линейно возрастающий характер.

Таблица 5

Материал Механические характеристики (при 20 °С

ав, МПа с0.2, МПа 5,% Ч>,% Е, МПа

КМ-4 580-600 510-520 13,8-14,9 24-26 55000

КМ-25 950-980 840-850 3,8-5,1 17-19 90370

К особенностям материала КМ-25 следует отнести сравнительно невысокую пластичность. При этом с ростом температуры значение данной характеристики убывает с 4% (при 20 °С), относительное удлинение снижается до 0,8% (при 800 °С). Пластичность материала КМ-4 несколько выше, однако, более чувствительна к изменению температуры (рис.4). Снижение пластичности ДУКМ с повышением температуры связано с тем, что при высоких температурах преобладает проскальзывание по границам зерен. В исследуемых материалах, имеющих волокнистую структуру, большая часть границ зерен параллельна оси растяжения. В

этих условиях среднее напряжение сдвига на границах понижается и уменьшается общая деформация за счет проскальзывания. о.МПа

«оо

400 200

Л -КМ-25

«V Л

км-<

8,% 12

\ ол-л

-23

О 200 400 600 Т, "С 0 200 400 600 Т, »С Рис.4. Температурная зависимость предела прочности и относительного удлинения исследуемых ДУКМ.

Температурная зависимость прочности материала КМ-25 при сжатии несколько ниже (8-10%), чем при растяжении. Это обусловлено направленностью структуры по отношению к направлению разрушающих напряжений и различными механизмами разрушения. При пересчете экспериментальных данных (для кривых деформирования при температурах до 600 °С) в истинные значения напряжений, оказалось, что истинный предел прочности ниже условного и меньше предела текучести на условной диаграмме сжатия. Следовательно, в данном случае за истинный предел прочности принимается значение предела текучести От Sb-

tr.MIU

а) б)

Рис.5. Кривые деформирования а) КМ-4 (цифры у кривых соответствуют температуре °С), б) температурная зависимость предела прочности КМ-25 при

сжатии.

При комнатной и повышенных температурах для кривых деформирования исследуемых ДУКМ, как при растяжении, так и при сжатии, характерно наличие ниспадающих ветвей, на которых происходит снижение напряжений с сохранением несущей способности материала (закритическая стадия деформирования). При этом большая часть участка закритической стадии деформирования имеет практически

линейный характер с относительно небольшим углом наклона, что указывает на большую удельную энергоемкость процесса разрушения и работоспособность материала на стадии формирования макротрещины. При этом, крутизна ниспадающей части диаграммы определяет собой склонность материала к хрупкому разрушению на заключительной стадии деформирования, а линейный характер говорит об устойчивости этого процесса.

Разрушение при сжатии происходит с образования меридиональной трещины вдоль образующей на поверхности образца. Несмотря на наличие трещин на боковй поверхности, образец достаточно долго сохраняет несущую способность, работая в условиях закритической стадии деформирования

С помощью фрактографического анализа исследованы поверхности изломов разрушенных при растяжении образцов из исследуемых ДУКМ. Выявлены основные отличия характера разрушения в зависимости от типа испытаний. Дисперсноупрочненные имеют смешанный

характер разрушения. При растяжении на микроуровне поверхность излома носит характер вязкого внутризеренного разрушения с участками межкристаллитного слияния (за счет проскальзывания по границам зерен) микротрещин, образовавшихся в разных плоскостях, в направлении вытянутого зерна, а также за счет ослабления границ зерен присутствием пор и крупных частиц интерметаллидной фазы (ТЮи+ТСи). Разрушение при сжатии качественно отличается от разрушения при растяжении тем, что носит преимущественно хрупкий межкристаллитный характер с участками разрушения по зерну. Межзеренный характер разрушения при осадке дисперсноупрочненного материала, имеющего направленную структуру, обуславливается поперечным расположением границ зерен большой протяженности по направлению к растягивающим напряжениям.

В рамках испытаний на сжатие проведена оценка релаксационных свойств при повышенных температурах. Основной целью испытаний была оценка релаксационных свойств ДУКМ при повышенных температурах (500, 700 °С).

Общим для исследуемых дисперсноупрочненных материалов КМ-4 и КМ-25 является увеличение интенсивности релаксации напряжений с ростом температуры. При увеличении температуры с 400-500 до 700 °С интенсивность релаксации напряжений исследуемых материалов возрастает почти в 2 раза. Для КМ-4 при температуре 700 °С характерно несколько более интенсивное снижение напряжений, что говорит о его меньшем сопротивлении ползучести по сравнению с материалом КМ-25.

При осадке цилиндрического образца из дисперсноупрочненного материала КМ-25 с торцевыми выточками на контактных поверхностях была отмечена особенность, присущая данному типу материалов с направленной структурой. При достижении критического усилия происходит отрыв, и последующая потеря устойчивости наружного кольцевого слоя, ограниченного толщиной торцевой выточки в виде цилиндрической оболочки от центральной части образца (рис.6). Поверхность скола носит преимущественно характер хрупкого межзеренного разрушения, что указывает на более низкий уровень сдвиговой прочности в направлении экструзии заготовки.

а) б)

Рис. 6- Схема нагружения образца с торцевыми выточками а) начальный момент, б) момент потери устйчивости.

На основании проведенного эксперимента был предложен способ определения предельной сдвиговой прочности материала в направлении экструзии, т. е. в направлении сильно вытянутых зерен, сформированных в процессе обработки давлением. Напряжения сдвига рассчитываются по формуле:

где Риац- предельное усилие осадки; ^о - площадь поверхности отрыва.

При этом должны выполняться следующие геометрические соотношения: Ь/Н = 0.08-Ю. 1; Ь/И=1 и Ь/Я = 0.25-.26, здесь Ь, к — толщина и высота концентрического буртика (торцевой выточки); H,R- высота и наружный радиус образца.

Предложенный способ позволяет достаточно просто определять сдвиговую прочность дисперсноупрочненных композиционных материалов в направлении сформированной в процессе обработки давлением «волокнистой структуры». На изобретение получен патент РФ № 2231772 С1 от 27.06.04 (дата приоритета 3.02.04).

В четвертой главе приводятся результаты сравнительных триботехнических испытаний КМ-25 и ряда известных антифрикционных материалов в условиях сухого трения при различных скоростях скольжения и удельных давлениях в зоне контакта.

Целью испытаний было определение эксплуатационной стойкости материала КМ-25 в условиях сухого трения (без применения каких-либо смазочных материалов) при различных давлениях и скоростях скольжения на контактной поверхности.

Испытания проводились на машине трения СМЦ-2 по схеме «диск - колодка». Образец представлял собой параллелепипед. Твердость образца КМ-25 составляла HRC 20-25. Контртело в виде диска выполнено из стали 40Х твердостью HRC 35-40 Испытания проводились в атмосфере воздуха без применения смазочных материалов и предварительных притирочных операций при скоростях скольжения V=l,3 и 2,6 м/сек соответственно. Контурное давление при каждом скоростном значении составило 0,2 и 0,4 МПа.

Испытания носили сравнительный характер. При одинаковых условиях с КМ-25 были испытаны образцы, выполненные из известных антифрикционных материалов. Это были спеченная хромоникелевая бронза с добавлением твердой смазки (дисульфид молибдена) ПА-БрОХНМс и литая оловянистосвинцовая бронза, применяющаяся в подшипниках ответственного назначения Бр.ОС 5-25. Оценка степени износа проводилась по изменению линейных размеров образцов в среднем сечении на компараторе ИЗА-2А Помимо степени износа оценивалась интенсивность износа, величина, характеризующая степень износа на единицу пройденного расстояния. Результаты испытаний приведены в таблице 6.

Таблиц 6

Материал Интенсивность износа без смазки /, мкм/км

у=1,3 м/сек у=2,6 м/сек

Р,= 0,2 МПа Р2= 0,4 МПа Л= 0,2 МПа Р2= 0,4 МПа

КМ-25 3,2 17,6 1,5 7,9

ПА-БрОХНМс 2,5 10,1 12,7 8,8

Бр ОС 5-25 31,8 67,5 22,6 39,3

Проведенные сравнительные испытания дисперсноупрочненного материала на основе порошковой меди КМ-25 в условиях сухого трения позволили сопоставить износостойкость исследуемого материала с износостойкостью известных антифрикционных материалов. При опробованных режимах скоростей скольжения и удельных давлений показано, что имеет место стадия приработки рабочей поверхности и дальнейшая стабилизация процесса износа с относительно невысокой интенсивностью износа для данных условий трения. Можно полагать, что приработка поверхности контакта происходит за счет более пластичной медной матрицы, а наличие упрочняющих частиц (карбидов и оксидов) препятствует разрушению поверхности трения. Следует отметить, что присутствие интерметаллидной фазы (Т1Си+Т12Си) в силу более высокой твердости (4500-5200 МПа) предохраняет основной металл от разрушения.

Характерным для материала КМ-25 является увеличение интенсивности износа с повышением нагрузки и снижение интенсивности с увеличением скорости скольжения. По сравнению с порошковой антифрикционной бронзой ПА-БрОХНМс при меньшем значении скорости интенсивность износа у КМ-25 больше. С увеличением скорости скольжения интенсивность износа КМ-25 падает, в то время как у ПА- БрОХНМс остается практически на том же уровне. Интенсивность износа литой антифрикционной бронзы в несколько раз выше интенсивности износа порошковых материалов КМ-25 и ПА- БрОХНМс при всех режимах испытаний.

Оценка коэффициента трения материала КМ-25 по методу Губкина С. И. и Орлова Н. М. при осадке цилиндрического образца показала, что данный параметр < 0,3.

Высокие механические характеристики материала и результаты триботехнических испытаний позволяют говорить об его повышенных антифрикционных свойствах и рекомендовать данный материал для эксплуатации в

тяжелых условиях (высокие нагрузки и скорости скольжения, высокие температуры

и отсутствие смазки).

Заключение по работе:

1. По результатам испытания дисперсноупрочненых композиционных материалов на растяжение и сжатие получены температурные зависимости предела прочности и пластичности.

2. На основании проведенного эксперимента по осадке цилиндрического образца с торцевыми выточками предложен и запатентован способ определения предельной сдвиговой прочности материала в направлении сформированной волокнистой структуры.

3. С помощью фрактографического анализа изучены особенности характера разрушения при различных видах нагружения. Установлено, что при растяжении излом преимущественно носит вязкий внутризеренный характер в отличие от разрушения при сжатии, где основным механизмом разрушения является межзеренное разрушение.

4. С помощью металлографического и микрорентгеноспектрального анализов установлено наличие в материалах интерметаллидных включений. Данные соединения представляют собой эвтектоидную механическую смесь химических соединений Образованию данного интерметаллида способствует взаимодействие частиц титана с медью при температуре спекания. Крупные частицы интерметаллида совместно с давлением паров воды при повышенных температурах приводят к снижению пластичности материала.

5. Проведенные сравнительные триботехнические испытания материала КМ-25 показали, что он обладает высокими триботехническими характеристиками в условиях эксплуатации с отсутствием смазки.

6. На основе полученных экспериментальных данных показана перспективность применения исследуемых материалов в качестве электродов контактной точечной сварки по сравнению с традиционно применяемыми бронзами.

7. На ОАО «Пермский мукомольный завод» внедрена опытная партия электродов контактной точечной сварки из материала КМ-25.

8. Материалы диссертационной работы используются при математическом моделировании процесса контактной точечной сварки, а также при выполнении дипломных и курсовых проектов по специальности «Динамика и прочность машин».

Список публикаций:

1. Колмогоров Г.Л., Князев А.В., Ковров В.Н., Мокрецов А.С., Москалев В.А. Прочностные свойства и особенности изнашивания ДУКМ на основе меди. // Вестник ПГТУ. Механика и технология материалов и конструкций. Пермь. ПГТУ, 1999. №2. С. 160-162.

2. Колмогоров Г.Л., Мокрецов А.С., Ковров В.Н., Москалев В.А. Исследование механических свойств дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе порошковой меди. //« Физические свойства металлов и сплавов». Сборник тезисов и докладов. УПИ. Екатеринбург, 2001. С. 96.

3. Колмогоров Г.Л., Князев А.В., Мокрецов А.С., Зырянов М.В., Горохов В.Ю. Механические свойства дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе порошковой меди. // «Молодежная наука Прикамья - 2000», 15-18 декабря 2000 г.: Сборник тезисов докладов научно-технической конференции. Пермь: ПГТУ, 2000.

4. Колмогоров Г.Л., Москалев В.А., Ковров В.Н., Мокрецов А.С. К изучению механических свойств ДУКМ на основе меди. // Обработка сплошных и слоистых материалов. Магнитогорский ГТУ. 2001. - С. 190.

5. Колмогоров Г.Л., Ковров В.Н., Мокрецов А.С. Горохов В.Ю. Механические свойства дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе порошковой меди. // Вестник ПГТУ. Динамика и прочность машин. Пермь. ПГТУ, 2001. J63.-C.81.

6. Колмогоров Г.Л., Мокрецов А.С. Определение адгезионной прочности дисперсно-упрочненных композиционных материалов.// «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2002», 10-12 апреля, 2002 г.: Сборник тезисов докладов всероссийской научно-технической конференции АКТ-2002. Пермь: ПГТУ, 2002.

7. Колмогоров Г.Л., Мокрецов А.С., Горохов В.Ю., Ульрих Т. А. Механические и теплофизические свойства дисперсноупрочненных материалов на основе порошковой меди.// «Наука о материалах на рубеже веков», 4-8 ноября, 2002 г.: Сборник тезисов докладов международной научно-технической конференции. Киев, 2002.

8. Колмогоров Г.Л., Мокрецов А.С. ,Ульрих Т. А. Теплофизические и механические свойства ДУКМ на основе меди.// «XIII Международная Зимняя школа по механике сплошных сред », 25-28 февраля, 2003 г.: Тезисы докладов международной научно-технической конференции. Пермь, 2003.

9. Колмогоров Г.Л., Мокрецов А.С., Куимов С. Д., ФилоновА.В. Технология производства и теплофизические свойства дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе порошковой меди. // Вестник ПГТУ. Динамика и прочность машин. Пермь. ПГТУ, 2003. №4. - С.65.

10. Колмогоров Г.Л., Мокрецов А.С, Макарова Л. Е. Особенности структурного состояния дисперсноупрочненного композиционного материала на основе порошковой меди. // Обработка сплошных и слоистых материалов: Межвуз. междунар. сб. науч. тр. / Под ред. Г. С. Гуна.- Магнитогорск: МГТУ, 2003. -С.14-17.

11. Колмогоров Г.Л., Мокрецов А.С. Перспектива использования дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе меди в сварочном производстве. // «Аэрокосмическая техника и высокие технологии -2004», 12-14 апреля, 2002 г.: Сборник тезисов докладов всероссийской научно-технической конференции АКТ-2002. Пермь: ПГТУ, 2002. - С. 63.

12. Патент РФ № 2231772 С1. Способ определения сдвиговой прочности композиционных материалов / Г. Л. Колмогоров, Т. Е. Мельникова, А. С. Мокрецов; приоритет от 03.02.04.

Сдано в печать 9.09.04. Формат 60x84/16. Объём 1,0 уч.изд. Тираж 100. Заказ 1284.

Печатная мастерская ротапринта ПГТУ.

11 6422

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Мокрецов, Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ВОПРОСЫ ПРИМЕНЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ДИСПЕРСНОУПРОЧНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВОЙ МЕДИ.

1.1. Дисперсноупрочненные материалы.

1.1.1 Принципы получения дисперсноупрочненных композиционных материалов.

1.1.2 Механизмы упрочнения металлов дисперсными частицами.

1.2 Исследуемые материалы.

1.2.1 Технология производства.

1.2.2 Механические характеристики.

1.2.3 ТеплофизическиехарактеристикиКМ-4 иКМ-25.

1.2.4 Применение исследуемых дисперсноупрочненных материалов.

Выводы по главе.

2. ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ ДИСПЕРСНОУПРОЧНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВОЙ МЕДИ.

2.1 Методика исследования структуры материалов

КМ-4 и КМ-25.

2.2 Особенности структуры КМ-4, КМ-25.

Выводы по главе.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИСПЕРСНОУПРОЧНЕННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА КМ-25 В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР.

3.1 Испытания на растяжение.

3.1.1 Методика испытаний.

3.1.2 Результаты и анализ полученных данных.

3.2 Испытания на сжатие.

3.2.1 Методика проведения эксперимента.

3.2.2 Анализ полученных экспериментальных данных.

3.2.3 Осадка цилиндрического образца с торцевыми выточками.

3.3 Особенности разрушения дисперсноупрочненных композиционных материалов.

3.3.1 Разрушение при растяжении.

3.3.2 Разрушение при сжатии.

3. 4 Определение упругих констант ДУКМ.

3.5 Оценка релаксации дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе порошковой меди.

Выводы по главе.

4. ОСОБЕННОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ ДИСПЕРСНОУПРОЧНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВОЙ МЕДИ.

4.1 Механизм изнашивания.

4.2 Триботехнические испытания дисперсноупрочненного материала на основе порошковой меди КМ-25.

4.2.1 Методика испытаний.

4.2.2 Результаты испытаний.

4.3 Оценка коэффициента трения при осадке.

Выводы по главе.

Введение диссертация по механике, на тему "Оценка процесса деформирования и предельных состояний дисперсноупрочненных композиционных материалов"

Актуальность исследования. Развитие научно-технического прогресса в различных областях промышленности в последнее время предъявляет все более высокие требования к конструкционным материалам. Это развитие невозможно без создания новых композиционных материалов. Их номенклатура постоянно растет, и вместе с этим возникают все новые области применения. В настоящее время представляют особый интерес порошковые дисперсноупрочненные композиционные материалы. К данному классу материалов относятся спеченные порошковые материалы, содержащие в матрице основного металла термически стабильные частицы (оксиды, карбиды и т. п.) не взаимодействующие с матрицей и друг с другом практически до предплавильных температур. Введение в сравнительно небольших концентрациях частиц упрочняющей фазы, как правило, приводит к повышению температурного порога рекристаллизации и повышению прочности материала в целом при сохранении относительно высоких теплофизических свойств. В немалой степени это обусловлено тем, что методы порошковой металлургии позволяют получать изделия с уникальными физико-механическими свойствами. Знание этих свойств особенно значимо при проектировании изделий работающих в условиях широкого спектра экстремальных нагрузок (механических, тепловых, электромагнитных и др.).

На базе НТЦ «Комета» УНИИКМ (г.Пермь) были созданы новые дисперсноупрочненные композиционные материалы на основе порошковой меди (ДУКМ) КМ-4 и КМ-25 системы Cu-Al-TiH2-C и Cu-Ti-TiH2-C соответственно. Технология производства исследуемых материалов использует методы и средства порошковой металлургии. Однако способ получения имеет ряд существенных отличий от традиционных способов получения аналогичного класса металлов. В частности, не требуется специального дорогостоящего технологического оборудования с защитновосстановительной средой. Весь технологический процесс ведется на воздухе.

Основной сферой применения ДУКМ на основе меди являются различные детали электротехнического назначения, в частности, электроды контактной точечной сварки. Известно, что электроды из ДУКМ, в силу своих высоких механических свойств, обладают повышенной стойкостью (выше в 4-8 раз) по сравнению с электродами из традиционно применяемых электротехнических бронз, что указывает на перспективность применения ДУКМ в сварочном производстве. В настоящее время разработаны математические модели, позволяющие моделировать процесс контактной точечной сварки и оптимизировать выбор режимов сварки различных металлов.

Цель работы. Целью данной работы являлось экспериментальное исследование особенностей деформирования и характера процесса разруше5 ния дисперсноупрочненных композиционных материалов КМ-25 и КМ-4 на основе меди с учетом температурного фактора и структурной неоднородности в условиях одноосного растяжения и сжатия, а также триботехнических свойств материала в условиях сухого трения.

Научная новизна. Для данной работы состоит в следующем:

- экспериментально исследованы особенности структурной неоднородности и определено их влияние на комплекс механических и теплофи-зических свойств исследуемых материалов;

- экспериментально исследованы механические свойства исследуемых материалов при растяжении и сжатии в диапазоне температур 20-800 °С и выполнена оценка их релаксационных свойств при повышенных температурах;

- на основании эксперимента по осадке цилиндрического образца с торцевыми выточками предложен и запатентован способ определения предельной сдвиговой прочности материала в направлении сформированной волокнистой структуры;

- фрактографическим анализом поверхностей излома определнены особенности характера разрушения и их связь с анизотропией структурного состояния;

- произведена сравнительная экспериментальная оценка износостойкости материала КМ-25 в условиях сухого трения.

Практическая ценность.

Результаты работы используются в учебном процессе специальности «Динамика и прочность машин» при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Изготовлена и внедрена опытная партия электродов контактной сварки из дисперсноупрочненного композиционного материала КМ-25 на ОАО «Пермский мукомольный завод».

Результаты диссертационной работы использованы при математическом моделировании процесса контактной точечной сварки; Результаты работы используются на АООТ «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» (г. Ревда, Свердловской обл.) при разработке технологии производства исследуемых материалов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на следующих конференциях:

Научно-техническая конференция "Молодежная наука Прикамья-2000"(Пермь,2000);

Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная 90-летию П.В.Гельда (Екатеринбург, 2001);

Всероссийская научно-техническая конференция "Аэрокосмическая техника и высокие технологии-2002".

Международная научно-техническая конференция "Наука о материалах на рубеже веков"(Киев, 2002).

XIII Международная Зимняя школа по механике сплошных сред (Пермь, 2003).

Публикации. Основные результаты работы отражены в И публикациях [92-101, 117]. Получен 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав и заключения. Объем диссертации составляет 136 страниц печатного текста, содержит 57 иллюстраций, 14 таблиц и список литературы из 117 наименований.

Заключение диссертации по теме "Механика деформируемого твердого тела"

Выводы по главе

1. Проведенные триботехнические испытания дисперсноупрочненного композиционного материала на основе порошковой меди КМ-25 позволили выявить в условиях сухого трения: наличие стадии приработки в течение 20-30 мин и дальнейшая стабилизация процесса изнашивания на установившейся стадии; относительно небольшая интенсивность износа на установившейся стадии; снижение интенсивности износа на установившейся стадии при увеличении скорости скольжения.

2. Показано, что материал КМ-25 обладает высокими триботехническими характеристиками в тяжелых условиях эксплуатации (отсутствие смазки, высокие давления и скорости скольжения).

3. В ходе испытаний на сжатие сделана ориентировочная оценка коэффициента трения при осадке цилиндрического образца КМ-25 по методу Губкина и Орлова. Оценка показала, что коэффициент трения меньше 0,3. Данный факт в некоторой степени указывает на антифрикционные качества материала.

4. В целом, исследуемый материал обладает высокими антифрикционными свойствами, что говорит о перспективности данного материала, как антифрикционного.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования в рамках диссертационной работы позволяют более объективно рассматривать вопросы практического применения исследуемых материалов, а также корректировать и намечать дальнейшие пути совершенствования и создания новых материалов. Основные результаты работы заключаются в следующих пунктах:

4. С помощью металлографического и микрорентгеноспектрального анализов установлено наличие в материалах интерметаллидных включений. Данные соединения представляют собой эвтектоидную механическую смесь химических соединений (TiCu+Ti2Cu). Образованию данного интерметаллида способствует взаимодействие частиц титана с медью при температуре спекания. Крупные частицы интерметаллида совместно с давлением паров воды при повышенных температурах приводят к снижению пластичности материала.

На основе полученных экспериментальных данных показана перспективность применения исследуемых материалов в качестве электродов контактной точечной сварки по сравнению с традиционно применяемыми бронзами.

На ОАО «Пермский мукомольный завод» внедрена опытная партия электродов контактной точечной сварки из материала КМ-25. Материалы диссертационной работы используются при математическом моделировании процесса контактной точечной сварки, а также при выполнении дипломных и курсовых проектов по специальности «Динамика и прочность машин».

Список источников диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Мокрецов, Александр Сергеевич, Пермь

1. Бочвар А. А. Металловедение. М., Металлургиздат, 1956. 496 с. с ил.

2. Бернштейн М. Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. М., «Мтеаллургия», 1968. Т.1. 596 с. с ил.

3. Электронномикроскопические исследования структуры жаропрочных сплавов и сталей. Сб. статей под ред. С. Т. Кишкина и Э. В. Поляк. М., «Металлургия», 1969, 181 с. с ил.

4. Захаров М. В., Захаров А. М. Жаропрочные сплавы. М., «Металлургия», 1972. 384 с. с ил.

5. Туманов А. Т., Портной К. И.- ДАН СССР, 1971, т. 197, №1, с. 75-77 с ил.

6. Unckel Н.- "Metall", 1965, Bd 19, №9, s. 936-940, il.

7. Коттрелл A. X. Дислокации и пластическое течение в кристаллах. Пер. с англ. М., Металлургиздат, 1958. 267 с. с ил.

8. Портной К. И., Бабич Б. Н. Дисперсноупрочненные материалы. М., «Металлургия», 1974. 200 с.

9. Анциферов В. Н., Бобров Г. В., Дружинина Л. К. и др. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. М.: Металлургия, 1987. 792 с.

10. Туманов А. Т., Портной К. И.- ДАН СССР, 1972, т. 205, №2, с. 336338 с ил.

11. Погодин-Алексеев Г. И., Заболеев-Зотов В. В.-«Литейное производство», 1958, №7, с.25-26 с ил.

12. Данелия Е. П., Розенберг В. М., Теплицкий М. Д.- ФММ, 1972, т. 33, №2, с. 446-447 с ил.

13. Архаров В. И., Борисов Б. С., Тагиров Д. М «Металловедение и термическая обработка металлов», 1966, №2, с. 11-13 с ил.

14. Bohnenkamp К., Engell Н. J- "Arch. Eisenhuttenwessen", 1964, Bd 35, № Ю, S. 1011-1018, il.

15. Кипарисов С. С., Левинский Ю. В. Азотирование тугоплавких металлов. М., «Металлургия», 1972. 160 с.

16. Glayman J. "Galvano", 1970, v. 39, №400, p. 389-392, il.

17. Ягубец A. H., Тимофеева H. И., Бунтушкин В. П. и др. «Электронная обработка материалов», 1972, №1, с. 62-67 с ил.

18. Палатник JI. С., Ильинский А. И., Билетченко Н. М. ФММ, 1971, т.32, №6, с. 1312-1313 сил.

19. Мозжухин Е. И. В кн.: Итоги науки и техники. Металлургия цветных и редких металлов. М., ВИНИТИ, 1966, с. 114-156.

20. Гуард Р. В. В кн.: Механизмы упрочнения твердых тел. Пер. с англ. М., «Металлургия», 1965. с. 220-224 с ил.

21. Ansell G. S., Lenel F. V «Acta metallurgica», 1960, v.8, №9, p. 612-616, il.

22. Физическое металловедение. Под. ред. Р. Кана. Пер. с англ. Вып. 3. М., «Мир», 1968. 484 с. с ил.

23. Полянский В. М., Спиридонов В. Б. «Металловедение и термическая обработка металлов», 1963, №12, с. 37-39 с ил.

24. Сплавы цветных металлов. М., «Наука», 1972.

25. Orowan Е. Symposium on internal stresses in metals and alloys, London, Inst, of Metals, 1948, p. 451.

26. Oxide dispersion strengthening. Metallurg. Soc. Conferences, v. 47, Ed. G. S. Anssel a. o. Gordon and Breach, New York, 1968, 905 p., il.

27. Hansen N. «Trans. А1МЕ», 1969, v. 245, №6, p. 1305-1312, il.

28. Hansen N. «Metal Trans», 1970, v. 1, №2, p. 545-547, il.

29. Wilcox B. A., Clauer A. H. «Acta metallurgica», 1972, v.20, №5, p. 743757, il.

30. Lasalmonie A., Sindzingre M. «Acta metallurgica», 1971, v. 19, № 1, p. 57-63, il.

31. Анциферов В. H., Устинов В. С., Олесов Ю. Г. Спеченные сплавы на основе титана. М.: Металлургия, 1984, 167 с.

32. Wilcox В. A., Clauer А. Н. «Trans. А1МЕ», 1965, v. 233, №l, p. 253255, il.

33. Заявка Японии № 62-195244 от 24.08.87, кл. С 22 С1/05, В 22 F

34. Заявка Австрии № 400580 от 15.06.95, кл. С 22 F 9/01

35. Устинов В. С., Омсов и др. Порошковая металлургия титана — технология, гидрирование металлического титана. М.: Металлургия, 1981, С.53-56.

36. Смирягин А. П., Смирягина Н. А., Белова А. В. Промышленные цветные металлы и сплавы. М.: Металлургия, 1974, 488 с.

37. Вдовин Н. А., Колмогоров Г. Л., Лоскутов К. Н., Ульрих Т. А. Определение теплофизических характеристик дисперсноупрочненных композиционных материалов. //Вестник ПГТУ, Компьютерная и прикладная механика. 1998, №1.

38. Ульрих Т. А., Гореликов П. А., Колмогоров Г. Л., Ошивалов М. А. Термодеформационная модель контактной точечной сварки и ее экспериментальное подтверждение. // Вестник ПГТУ, Динамика и прочность машин. 2000, №1.

39. Ульрих Т. А., Колмогоров Г. Л., Ошивалов М. А. Анализ теплового и напряженного состояния электродов при контактной точечной сварке.// Сварочное производство. 2000. №3. С. 19-23.

40. Колмогоров Г. Л., Князев А. В., Москалев В. А., Куимов С. Д. Исследование механических свойств новых дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе меди.// Механика и технология материалов и конструкций. Пермь: ПГТУ, 1998. С. 78-81.

41. Теплофизические измерения и приборы./ Платунов Е. С., Буравой С. Е., Курепин В. В., Петров Г. С. Л., Машиностроение, 1986. 256 с.

42. Ульрих Т. А. Математическое моделирование процесса контактной точечной сварки.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Пермь, 2000.

43. Николаев А. К., Розенберг В. М. Сплавы для электродов контактной сварки. М., «Металлургия», 1978, 96 с.

44. Слиозберг С. К., Чулошников П. Л. Электроды для контактной сварки. Д., «Машиностроение». 1972. 96 с.

45. Фетисов Г. П., Карпман М. Г., Матюнин В. М. и др. Материаловедение и технология металлов: Учеб. для вузов М.: Высш. шк., 2001. -613 с.

46. Самохоцкий А. И., Кунявский М. Н., Кунявская Т. М. и др. Металловедение. М., «Металлургия», 1990. 416 с.

47. Мальцев М. В. Металлография промышленных цветных металлов и сплавов. М., «Металлургия», 1970. 364 с.

48. Золоторевский В. С. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983. 352 с.

49. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов. М., «Металлургия», 1980. 464 с.

50. Молчанова Е. К. Атлас диаграмм состояния титановых сплавов. М., «Машиностроение», 1964, 391 с.

51. Joukainen A., Grant N. J., Floe С. F., J. Metals, 1952, vol. 4. No. 7, p. 766.

52. McQuillan A. D., J. Inst. Metals, 1951, vol. 79, No. 1, p. 73.

53. Литвинцев А. И., Арбузова Л. А., Колобнев H. И., Саруль А. А. -«Цветные металлы», 1968, №10, с. 99-100 с ил.

54. Колачев Б. А. Водородная хрупкость цветных металлов. М.: «Металлургия», 1966. 256 с.

55. Ransley С. Е., J. Inst. Metals, 1939, vol. 65, p. 147.

56. Chaston J. C., J. Inst. Metals, 1945, vol. 71, p. 23.

57. Mattsson E., Schuckher F., J. Inst. Metals, 1958-59, vol. 87, No. 8, p. 241247.

58. Nielson О., Z. Erbergbau und Metallhuttenwesen, 1960, vol. 13, No. 8, p. 381-387.

59. Baker J., Inst. Metals, 1961-62, vol. 90.

60. Бунтушкин В. П., Потемкин А. И. «Порошковая металлургия», 1972, № 7, с. 82-86 с ил.

61. Литвинцев А. И., Арбузова Л. А., Куценко Л. Т, Огородникова Н. К. -«Цветные металлы», 1967, №6, с. 78-81 с ил.

62. Chin L. L., Grant N. J. "Powder Met.", 1967, v. 10, № 20, p. 344-357, il.

63. Heimendahl M., Thomas C. «Trans. А1МЕ», 1964, v. 230, №7, p. 15201528, il.

64. Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. 4.1. Деформация и разрушение. -, М.: «Машиностроение», 1974. 472 с.

65. Фридман Я. Б., Гордеева Т. А., Зайцев А. М. Строение и анализ изломов. М., Машгиз, 1960, 128 с.

66. Морозов Е. В., Фридман Я. Б. Анализ трещин как метод оценки характеристик разрушения- «Заводская лаборатория», 1966, № 8, с. 977-984.

67. Солнцев С. С., Фридман Я. Б. Анализ трещин и строения изломов стекла. «Заводская лаборатория», 1968, № 10, с. 1249-1252.

68. Вильдеман В. Э., Соколкин Ю. В., Ташкинов А. А. Краевые задачи континуальной механики разрушения. Пермь, 1992. -(Уро РАН). 76 с.

69. Полилов А. Н. Объяснение масштабного эффекта на основе энергетического критерия разрушения // Изв. АН СССР. МТТ. 1984. -№1. -С. 106—110.

70. Ревуженко А. Ф., Шемякин Е. И. К вопросу о плоском деформировании упрочняющихся и разупрочняющихся пластических материалов. IIПМТФ. -1977, №3. С. 156-174.

71. Лебедев А. А., Чаусов Н. Г. К оценке трещиностойкости пластичных материалов. // Проблемы прочности. 1982 - №2. - С. 11-13.

72. Бичем К. Д., Пеллу Р. М. Н. Электронная фрактография средство изучения механизма процессов разрушения. - В кн.: Прикладные вопросы вязкости разрушения. Пер. с англ. М., «Мир», 1968, с. 311-346.

73. Разрушение. Т. 1. Микроскопические и макроскопические основы механики разрушения. Пер. с англ. Под ред. А. Ю. Ишлинского. М., «Мир», 1973. 418 с.

74. Манегин Ю. В., Дзнеладзе Ж. И., Скачков О. А., Соловьева 3. П. Разрушение при ползучести дисперсноупрочненного сплава на основе никеля.// Металлические порошки, их свойства и применение. М., «Металлургия», 1983, С. 61-65.

75. Манегин Ю. В., Дзнеладзе Ж. И., Скачков О. А., Соловьева 3. П. -«Порошковая металлургия», М., «Металлургия», 1981 (МЧМ СССР), с. 77-80.

76. Бернштейн М. Л., Займовский В. А. Механические свойства металлов. М., «Металлургия», 1979, 495 с.

77. Павлов П. А. Механические состояния и прочность материалов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1979. 176 с.

78. Марочник сталей и сплавов (справочник). М.: Машиностроение, 1989. 640 с.

79. Экспериментальные методы исследований деформаций и напряжений. -Киев.: «Наукова думка», 1981, 583 с.

80. Губкин С. И. Экспериментальные вопросы пластической деформации металлов. М.: ОНТИ, 1934, вып. 1.

81. Грудев А. П., Зильберг Ю. В., Тилик В. Т. Трение и смазки при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1982, 312 с.

82. Гаркунов Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность М.: «Изд-во МСХА», 2001.616 с.

83. Шацов А. А. Прогнозирование триботехнических характеристик порошковых материалов: Учеб. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2001.98с.

84. Крагельский И. В., Михин Н. М. Узлы трения машин. М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

85. Польцнер Г., Майснер Ф. Основы трения и изнашивания. М.: Машиностроение, 1984. 264 с.

86. Тененбаум М. М. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин. М.: Машиностроение, 1966. - 331 с.

87. Крагельский И. В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.

88. Машков Ю К. Трибология конструкционных материалов. Изд-во ОмГТУ, 1996. 299 с.

89. Кроха В. А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации. Спр.-М.: Машиностроение, 1980, 157 с.

90. Тимошенко С. П. Пластинки и оболочки. М.: Наука, 1964. - 635 с.

91. Колмогоров Г.Л., Князев А.В., Ковров В.Н., Мокрецов А.С., Москалев В.А. Прочностные свойства и особенности изнашивания ДУКМ на основе меди. // Вестник ПГТУ. Механика и технология материалов и конструкций. Пермь. ПГТУ, 1999. №2. С. 160-162.

92. Колмогоров Г.Л., Москалев В.А., Ковров В.Н., Мокрецов А.С. К изучению механических свойств ДУКМ на основе меди. // Обработкасплошных и слоистых материалов. Магнитогорский ГТУ. 2001. -С.190.

93. Колмогоров Г.Л., Ковров В.Н., Мокрецов А.С. Горохов В.Ю. Механические свойства дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе порошковой меди. // Вестник ПГТУ. Динамика и прочность машин. Пермь. ПГТУ, 2001. №3. С.81.

94. Ключников Н. Г. Руководство по неорганическому синтезу. Госхим-издат, 1953, стр. 15.

95. Савицкий К. В., Итин В. И., Козлов Ю. И. Исследование механизма спекания металлокерамических сплавов меди с алюминием в присутствии жидкой фазы. «Порошковая металлургия», 1966, №1, стр. 511.

96. Савицкий К. В., Куликов В. А., Итин В. И., Козлов В. И., Савицкий А. П. Исследование спекания металлокерамического сплава Си-А1. Изв. вузов СССР, Физика, 1965, №2, стр. 139-144.

97. Савицкий К. В., Итин В. И., Козлов В. И., Савицкий А. П. Влияние дисперсности алюминиевого порошка на спекание сплава Си-А1 в присутствии жидкой фазы. «Порошковая металлургия», 1965, №11, стр. 19-24.

98. Савицкий К. В., Итин В. И., Козлов В. И., Савицкий А. П. Влияние температуры спекания на механические свойства сплава Си-А1, приготовленного методом многократного прессования и спекания. Изв. вузов СССР, Физика, 1965, №3, стр. 124-128.

99. Козлов Ю. И., Итин В. И. Реакционная диффузия в смеси порошков меди и алюминия. «Порошковая металлургия», 1973, №6, стр. 20-27.

100. Патент РФ №2117063 С1 от 10.08.97. Шалунов Е. П., Козицын А. А., Плеханов К. А., и др. Способ изготовления жаропрочных и жаростойких дисперсноупрочненных изделий на основе меди.

101. Вигдорович В. Н., Крестовников А. Н., Мальцев М. В., Исследование диаграммы состояния медь титан. - Изв. АН СССР, ОТН, 1958, №2, стр. 145-148.

102. Zwicker U- Z. Metallkunde, 1962, 53, №11, 709-714.

103. Raub E., Walter P., Engel M. Z. Metallkunde, 1952, 43, 112-118.

104. Калинин К. П., Спиридонова М. 3. Труды Гипроцветметобработка, вып. 18, 1960, с. 46-57.

105. Самсонов Г. В., Упадхая Г. Ш., Нешпор В. С. Физическое материаловедение карбидов. Киев.: «Наукова думка», 1974, с. 455.

106. Федорченко И. М., Пугина JI. И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. Киев.: Наукова думка, 1980, - 404 с.

107. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди. Справочник- М.: «Наука», 1979, -247 с.

108. Патент РФ № 2231772 С1. Способ определения сдвиговой прочности композиционных материалов / Г. JI. Колмогоров, Т. Е. Мельникова, А. С. Мокрецов; приоритет от 03.02.04.

109. На ОАО "Пермский мукомольный завод" контактная точечная сварка применяется для соединения элементов самотечного транспорта (листы оцинкованной стали толщиной 0,8 мм). Используется машина контактной сварки МТР-1201 УХЛ4.

110. При выполнении работы использованы рекомендации научно-исследовательской работы "Математическое моделирование процесса контактной точечной сварки", выполненной на кафедре "Динамика и прочность машин" под руководством профессора Г.Л. Колмогорова.

111. В настоящее время изготовлена и передана для внедрения на ОАО "Пермский мукомольный завод" опытная партия электродов для контактной точечной сварки из материала КМ-25.

112. Научный руководитель, д.т.н., профессор

113. Главный механик ОАО "Пермский мукомольный завод"1. Г.Л. Колмогоров// » февраля 2004 г.1. Утверзедаю:1. Ректор ПГТУ1. В. Ю. Петров1. АКТоб использовании материалов диссертационной работы1. Мокрецова А. С.

114. Исследование физико-механических свойств дисперсноупрочненных композиционных материалов на основе порошковой меди» в учебном процессе кафедры "Динамика и прочность машин"

115. Перспективными материалами для электроконтактной сварки являются новые дисперсноупрочненные композиционные материалы на основе порошковой меди, применение которых позволяет повысить стойкость электродов контактной сварки в 4-8 раз.

116. Декан факультета Прикладной механики и математики,

117. J Профессор Цаплин А. И. « W» февраля 2004 г.