Самораспространяющийся высокотемпературный синтез модифицирующих лигатур и композиционных сплавов в расплаве алюминия с применением флюсов

Луц, Альфия Расимовна

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез модифицирующих лигатур и композиционных сплавов в расплаве алюминия с применением флюсов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

Луц, Альфия Расимовна АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Самара МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.17 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Самораспространяющийся высокотемпературный синтез модифицирующих лигатур и композиционных сплавов в расплаве алюминия с применением флюсов»

Автореферат диссертации на тему "Самораспространяющийся высокотемпературный синтез модифицирующих лигатур и композиционных сплавов в расплаве алюминия с применением флюсов"

На правах рукописи

ЛУЦ АЛЬФИЯ РАСИМОВНА

САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ЛИГАТУР И КОМПОЗИЦИОННЫХ СПЛАВОВ В РАСПЛАВЕ АЛЮМИНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ

ФЛЮСОВ

01.04.17 — Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических, наук

Самара - 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет".

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

МАКАРЕНКО Александр Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ЮХВИД Владимир Исаакович

кандидат технических наук, доцент ЖУРАВЕЛЬ Леонид Васильевич

Ведущая организация Московский институт стали и сплавов

(технологический университет)

Защита состоится: " 15 " декабря 2006 года в 14°° на заседании диссертационного ' совета Д 212.217.01 при Самарском государственном техническом университете по адресу: 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Главный корпус, аудитория 500,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета.

Автореферат разослан " ноября 2006 года

Ученый секретарь диссертационного совета

А.М. Штеренберг

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертационной работе представлены результаты исследования процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в расплаве алюминия, на основании которых разработаны технологии получения модифицирующих лигатур и композиционных сплавов на алюминиевой основе.

Актуальность работы. Сплавы на алюминиевой основе нашли применение в космической, авиационной и многих гражданских отраслях промышленности и на сегодняшний день занимают второе место в мире по объемам производства. Однако проблема повышения механических и эксплутационных свойств алюминиевых сплавов до сих пор остается актуальной.

Один из путей решения данной проблемы — модифицирование, т.е. измельчение зерна структуры сплава, для осуществления которого применяются, в основном, лигатуры, причем более 70% применяемых лигатур в качестве модифицирующей добавки содержат титан. Наиболее востребованными, ввиду высокой эффективности и относительно небольшой стоимости, являются лигатуры Al-Ti и Al-Ti-B. В результате многочисленных исследований их структуры установлено, что для получения максимального модифицирующего эффекта частицы TiAI3 и TiB2 должны быть, по возможности, сферическими и иметь размер: первые не более 150 мкм, а вторые 1-2 мкм. Для избавления от вредных примесей в лигатуры также зачастую добавляют многокомпонентные флюсы различных составов в количестве до 0,3%, которые в качестве одного из компонентов содержат натриевый криолит. Помимо этого, во всех традиционных технологиях получения модифицирующих лигатур, кроме проблемы высоких энерго- и трудозатрат, остро стоит вопрос интенсивного газонасыщения, что приводит к огрублению структуры первичных интерметалл идов.

В 1967 г. акздем!гком А.Г. Мержановым и его коллегами был открыт новый способ получения тугоплавких соединений, который получил название самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). В 90-е г.г. в Самарском государственном техническом университете были проведены первые экспериментальные исследования по СВ-синтезу модифицирующих лигатур Al-Ti и А1-Ti-B непосредственно в расплаве алюминия. Была показана принципиальная возможность получения лигатур с достаточно высокой

степенью усвоения вводимых компонентов (в виде экзотермической шихты)- Однако закономерности протекания процесса СВС в расплаве алюминия, а также влияние на синтез неорганических флюсов и различных составов исходной шихты требуют дальнейшего изучения. Выявление этих закономерностей является весьма актуальной задачей, так как открывает возможность синтеза лигатур с мелкокристаллической структурой и, как следствие, с повышенной модифицирующей способностью.

Для работы современной техники необходимы принципиально новые конструкционные и функциональные материалы. Перспективность для этих целей композиционных материалов на базе алюминиевых сплавов, упрочненных высокопрочными тугоплавкими частицами керамики, подтверждается отечественным и зарубежным опытом опробования металлических композиционных материалов. Параметры решетки частиц карбидов переходных металлов, особенно Г/С, в наибольшей степени близки к параметру решетки твердого раствора алюминия. Проблема состоит в способе ввода керамической фазы в расплав. Поэтому исследование и разработка одностадийной технологии получения композиционного сплава А1-ТЮ, который при небольшой массе будет обладать высокими показателями прочности, износостойкости, термостойкости, жесткости и т.д., является актуальной проблемой и имеет большую практическую ценность.

Работа была выполнена в Инженерном центре СВС Самарского государственного технического университета.

Исследования выполнялись в рамках Научно-технической программы "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники 2001-2003 г.г.", Государствеююго контракта № 02.467.11.2003 от 30.10.2005 г. с Федеральным агентством по науке и инновациям на выполнение комплексного проекта ИН-КП.3/001 по Федеральной целевой научно-технической программе "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы, гранта Ученого совета ГОУВПО СамГТУ 2006 г. и гранта областного Конкурса Министерства образования и науки Самарской области для студентов, аспирантов и молодых ученых 2006 г. (62 Т 3.5 К).

Цель работы. Установить закономерности протекания процесса СВС в расплаве алюминия, а также оценить влияние неорганических флюсов на процесс получения модифицирующих лигатур и

композиционных сплавов. Для достижения поставленной цели в работе решали следующие задачи:

1. Проведение термодинамического анализа систем AI~5%Ti-флюс, AI-5%Ti-l %Я-флюс, А1-15%(П+С)-фтос с целью:

- определения фазового состава продуктов СВС-реакций;

- оценки максимальной адиабатической температуры расплава алюминия с целью прогнозирования свойств конечного сплава;

- расчета оптимального количества вводимого флюса для полного удаления оксидов компонентов порошковой СВС-смеси;

- выбора начальной температуры расплава алюминия для получения максимального выхода целевых фаз.

2. Построение феноменологической химической модели стадийности взаимодействия неорганических флюсов криолит (NajAlF/i) и NOCOLÖK^iK^jAlF^) с оксидами компонентов шихты.

3. Исследование закономерностей протекания СВС в расплаве алюминия в системах Al—Ti, Al-Ti-B, Al—Ti—C и установление влияния контролируемых СВС- и технологических параметров процесса на структурообразование целевых фаз лигатур и композиционного сплава.

4. Разработка технологии получения композиционного сплава At—TiC с применением процесса СВС в расплаве алюминия.

5. Исследование модифицирующей способности СВС-лигатуры Al~S%Ti~l%B на структуру сплава АК12, а также основных механических характеристик СВС-композиционного сплава Al-TiC.

Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследования выбраны модифицирующие лигатуры и композиционные сплавы на основе алюминия.

Термодинамические расчеты температуры и равновесного состава продуктов горения проводили с использованием комплекса программ «THERMO», разработанных в Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН и основанных па методе минимизации термодинамического потенциала (энергии Гиббса). Экспериментальные исследования процесса СВС проводились с использованием плавильной печи 111120/12, термопар ХА, ПР. а также цифрового милливольтметра постоянного тока Щ1516. Для анализа продуктов горения применялись методы металлографического, рентгенофазового, химического, спектрального и мик-рорентгеноспектрального анализов.

Научная новизна работы.

1. Впервые методами термодинамического анализа показана возможность протекания СВ-синтеза в системах Л/-5%Г/-флгос, AI-5%ТУ-/%Л-флюс, А1-15%(П+С)-§тос> а также рассчитаны наиболее благоприятные температурные интервалы для реализации СВС-реакций.

2. Построена феноменологическая химическая модель стадийности взаимодействия неорганических флюсов криолит {NajAlFe) и NOCOLÖK™{Ki.sAIF4J) с оксидами компонентов шихты,

3. Впервые установлены основные закономерности протекания процесса СВС в расплаве алюминия, определено влияние контролируемых СВС- и технологических параметров процесса на струк-турообразовапие конечного сплава.

4. В полученных в различных условиях сплавах Al-5%Ti, Л1-5%Tt-l%Bt Al-TiC, приготовленных методом СВС, впервые определен химический состав и размер частиц образующихся фаз.

Научная ценность работы заключается в том, что полученные в ней новые результаты расширяют и углубляют физические представления о процессе СВС в расплаве алюминия, а также о физико-механических свойствах модифицирующих лигатур и композиционных сплавов.

Практическая значимость.

1. Разработан низкотемпературный метод приготовления композиционного сплава AI-TiC в одну стадию с применением процесса СВС в расплаве, обеспечивающего образование целевой фазы упрочнигеля JVC.

2. Отработаны технологии приготовления модифицирующих лигатур Al-S%Ti, Al-5%Ti-l%B и композиционного сплава Al-TiC с использованием процесса СВС в расплаве, позволяющего значительно снизить энерго- и трудозатраты по сравнению с существующими технологиями.

3. Изготовлена опытная партия композициошюго сплава Al-TiC и получены результаты исследования его механических свойств.

Практическая значимость работы подтверждена актами внедрения.

Практические результаты могут быть использованы в различных отраслях машиностроения для создания новых сплавов, обладающих высокими показателями прочности, износостойкости и т.д.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты исследования процесса СВС в расплаве алюминия, описывающие закономерности образования целевых фаз.

2. Феноменологическая химическая модель стадийности взаимодействия флюсов криолит (ТУо^И^) и ИОСОЬОКР* (К/.уНГ^) с оксидами компонентов шихты.

3. Метод получения композиционного сплава А1-Т1С с применением метода СВС в расплаве.

4. Технология получения композиционного сплаваЛ/-Г/С.

Достоверность и обоснованность научных результатов подтверждается использованием современных апробированных и известных методов исследования процесса СВС, контролируемостью условий проведения эксперимента, воспроизводимостью результатов, проверкой их независимыми методами исследования и сравнением с литературными данными.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и получили одобрение на конференциях: Международная молодежная конференция «XXVIII и XXXII Гагаринские чтения» (Москва, 2002 г., 2006 г.); Всероссийская научно-техническая конференция «Высокие технологии в машиностроении» с международным участием (Самара, 2002 г., 2005 г.); Международная научно-техническая конференция «Прогрессивные литейные технологии» (Москва, 2002 г.); Всероссийская научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 2005 г.); Международная научно-техническая конференция «Новые порошковые и композиционные материалы, технологии, свойства» (Пермь, 2006 г.); Всероссийская научно-техническая Интернет-конференция с международным участием (Самара, 2006 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 14 работ, в том числе 3 в изданиях, входящих в Перечень рецензируемых журналов ВАК РФ.

Личный вклад автора. Автором самостоятельно выполнены следующие работы:

1. Термодинамические расчеты исследуемых систем,

2. Экспериментальные исследования СВС-процесса: выбор оптимального состава исходной шихты, проведение плавок, обработка экспериментальных данных.

3. Исследование характера изменения структуры анализируемых алюминиевых сплавов в зависимости от параметров процесса; металлографический анализ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных источников из 104 наименований, 6 приложений. Диссертация изложена на 174 страницах и содержит 68 рисунков и 41 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, показана научная новизна работы и ее практическая значимость. Изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ современных способов получения модифицирующих лигатур и композиционных сплавов на алюминиевой основе, который показал, что существующие методы являются дорогими и низкопроизводительными. Показана целесообразность и перспективность использования процесса СВС в расплаве алюминия. Произведена постановка задач диссертационного исследования.

Во второй глапс представлены результаты термодинамического анализа возможности протекания СВ-синтеза в системах А1-5%77-флюс, А1-5%Т1-1%В-флюс, А1-13%(П+С)-флюс, которые показали, что в связи с высокой экзотермичностью СВС-реакций, происходящих в расплаве между компонентами шихты, адиабатическая температура способна увеличиваться более чем в два раза по отношению к начальной температуре расплава алюминия.

Произведены термодинамические расчеты реакций взаимодействия флюсов криолит (ЛЛп^/^й) и УУОСОЛСМС™ (К^Ш^) с оксидами А12Оз, ТЮ2, В ¡О}. Показано, что взаимодействие флюса криолит с оксидами начинается при достижении адиабатической температуры системы 1285 К, что близко к температуре плавления данного флюса (1050°С). На рисунке 1 в качестве примера приводятся результаты расчета по взаимодействию в системе Ла.й//^ - ТЮ±

Флюс МОСОЬОК™1 при температуре плавления 565°С распадается на смесь солей, составляющих его основу: К3А^ и (КГ + А1Р3). Рафинирующее воздействие первой составляющей начинается при адиабатической температуре системы 1272 К, и идентично влиянию флюса криолит (ЛГа^И7*). Смесь солей {КР, Л1Е3), пред-8

ставляющих второй компонент флюса, начинает свое воздействие при температурах, близких к температурам плавления самих оксидов. Показано, что введение 0,1% (от массы плавки) любого флюса способствует полному удалению оксидов с поверхности компонентов порошковой шихты.

о о >5

и ю о

л §

973,16 1273,16 1673,16 1873,16 2473,16

-ни— А1РЗ(0) —А1ГЗ(С) —щ— А1Р6Ы аЗ (С)

-ж— На20(С) —•—ТЮ2 (С) —Р4"П(0)

Рис. 1. Реакция взаимодействия флюса криолит ]Уау\1Рь с оксидом титана

ТЮ2

Термодинамические расчеты также показали, что оптимальная температура проведения СВ-сшггеза в расплаве алюминия для модифицирующих лигатур А1-5%Т1, А1-5%Т1-1%В лежит в интервале 1173-1373 К, а для синтеза композиционного сплава А1-15%ПС температура должна быть выше 973 К.

В третьей главе приводится феноменологическая химическая модель стадийности взаимодействия продуктов распада флюсов криолит (N(1*41Р6) н NOCOLOKпл (К¡.^1^4-6) с оксидами, которая была разработана на основе термодинамического анализа. Химическая стадийность взаимодействия флюса криолит

с оксидами: 1УазЛ1Р6 ЗКаГ + А/Г, А120} + 6КаР => 31\'а20 + 2А1Г}

ПО2 + 41\Гя^ 2Ш20 + Т'Я4 Т ЗТЮ2 + 4А1Г} =>2А120} +3'Ш\Т ЗТЮг + 4А1 =>2А!20} + ЗП

В203 + ГаР=> ЗА<220+ 2ВР, Т В203 + 2А1Р3 => А1203 + 2КР3 Т В203 + 2Л1 А13Оз + 2В

Химическая стадийность взаимодействия флюса ТУОСОЬОК™

(Ки\А1Уа^) с оксидами:

А1г03 + ¿КГ => ЗКгО Т+ 2А№3 Т

ТЮ2 + 4 КР ^ ПГ4Т+2К20 Т

ЗП02 + 4 А1Р1 2А1зОз + ЗТ1Р4 Т

2А1Г3 + 2КР + 2Т102 => А 120} + 2Т1Р4 Т+К2ОТ

В20} + 6КР ЗК20 + 2ВР3 Т

В2Оз + 2А1Рз =*А1гОз + 2ВР3 Т

2А1Р} + 6КР + 2В203 =>А120з + 4ВР3 Т+ ЗК20 Т

В четвертой главе приведены характеристики материалов, используемых для синтеза модифицирующих лигатур А1-5%Т1, А1-5%Т1-1%В и композиционного сплава А1-77С. Описана методика подготовки шихты, проведения экспериментальных плавок и отбора проб для последующего металлографического исследования образцов лигатур и композиционных сплавов. В ходе проведения экспериментов фиксировались параметры СВС-рсакции: максимальная температура расплава после прохождения реакции (ТЛ(К), температура заливки (Тэал.)- температура расплава после 5 минут выдержки, время задержки реакции (т^.)- время между вводом последней навески экзотермической шихты и началом активного искро- и газовыделения, что свидетельствует о прохождении СВС-реакции, а также технологические параметры реакции: характер излома, выход годного продукта, масса остатка в тигле. Представлена методика статистической обработки результатов синтеза модифицирующих лигатур по двум параметрам: число синтезированных частиц интерметаллидной фазы ТШз на мм2, и фактор формы частиц Т1А13 (отношение длины к ширине). Также приводятся методики проведения реитгенофазового и локального рентгеноспектрального анализов, методы исследования механических свойств получаемого композиционного сплава.

В пятой главе представлены результаты исследования процесса СВС в расплаве алюминия при синтезе модифицирующих лигатур А1-5%Тг, А1~5%Т1~1%В и композиционного сплава А1-ПС. 10

Экспериментальные исследования по СВ-синтезу модифицирующих лигатур производились с использованием промышленных марок порошков титана ПТМ (со средним размером фракции »80 мкм), ПТХб-1 («180 мкм), ТПП-7 («280 мкм), порошков бора Б-92, Б-99, отличающихся степенью чистоты (содержание основного вещества соответственно 92,0 и 99,0 %масс.), с добавлением 0,1% (от массы плавки) флюсов криолит (Na^AlF^), NOCOLOK*hi{Ki.3AlF<,<<,), а также без флюсов при начальных температурах расплава алюминия: 800, 850, 900°С. Порошки вводились в стехиометрическом соотношении.

Лигатура Al~5% Ti-1 %В

Состав на основе порошков ПТХ6-1 и Б-92. На данном составе при начальной температуре 800°С не наблюдается повышения максимальной температуры расплава, что связано с отсутствием СВОреакции, и подтверждается минимальным количеством синтезированных частиц шггерметаллидной фазы TiAl3t а также «грязным» изломом, содержащим включения непрореагировавшей шихты. При начальных температурах расплава 850°С и 900°С как в плавках с флюсами, так и без них зафиксировано значительное повышение максимальной температуры расплава (рисунок 2), количество синтезированных частиц TiAIj также возрастает, впрочем, как и фактор формы.

а 2

; юоо

950 900 850 800 750 700 650 -600

га ей

8 &■

л eL

£ S

0,1 i^Noc. J_

0,1 %кр.

800

850

900

Начальная температура расплава, С

Рис. 2, Изменение максимальной температуры реакции в зависимости от начальной температуры расплава (ПТХ, Б-92)

Показано, что во всех образцах, полученных без применения флюсов, наблюдался «грязный» излом с включениями шихты, а в

структуре металлической фазы присутствовали грубые скопления керамической фазы, что является недопустимым явлением, тогда как в образцах, полученных с применением флюсов, изломы - чистые, а фаза Т1В2 равномерно распределена по границам матричного зерна алюминия (рисунок 3). Проведенный локальный рентгенос-нектральный анализ (ЛРСА) образцов с флюсами, полученных при начальной температуре расплава 900°С, показал, что состав интер-металлидноЙ фазы соответствует формуле Т1А1}, а химический анализ показал содержание титана в образцах с флюсами криолит я АОСОЬОКтЗ,9 и 3,6% соответственно. Поскольку наиболее благоприятной для последующего модифицирования является «блочная» структура, то оптимальная структура шпгерметаллидов была получена при 900°С с флюсом криолит.

_а)

И - - ■,■ -" ■"' Г" 1 ' .-1.''

•-.> ..л;,

- г1, т''!; ■ ^л V, ^ » !

Т.

.-о

Рис. 3. Структура образцов СВС-лигатуры А1-$%Тг-1%В (ПТХб-1, Б-92), полученных при начальной температуре расплава 900°С, х400: а) с флюсом (0,1% криолит); б) с флюсом (0,1% А'ОСОЬОК™)-, в) без флюса

Состав па основе порошков ПТМ и В-99. В связи с высокой дисперсностью частиц титана данной марки максимальная температура расплава повышалась уже при начальной температуре 800°С, что дало возможность предположить прохождение реакции. Однако снижение начальной температуры расплава до 750°С дало «грязный» излом с флюсом криолит и структуру с грубыми скоплениями интерметаллидной фазы в случае с ¡ЧОСОСОК™. Кроме этого фиксировалось длительное время задержки реакции и маленький процент выхода годного.

При температурах 800, 850, 900°С, вероятно, в связи с повышенной реакционной способностью порошка ПТМ, реакции протекали чрезвычайно бурно, с выплеском части металла вместе с шихтой из тигля, в результате чего наблюдалось пониженное количест-12

во синтезированных частиц шггерметаллидной фазы с выраженной «игольчатой» структурой при всех начальных температурах синтеза (рисунок 4).

о.

а О, и гз Я н

1000 950 900 850 800 750

-М ¡рГос

Д%к]

& Ф

750

800

850

900

Начальная температура расплава, ЙС

Рис. 4. Изменение максимальной температуры реакции в зависимости от начальной температуры расплава (ПГМ, Б-99)

Образцы без флюсов, так же, как и на предьщущем составе, имели «грязный» излом и грубую структуру. И только добавление флюсов позволило получить однородный излом, а также структуру с равномерным распределением обеих фаз (рисунок 5).

V;-

»■>•*-.- 4 / л-i: »v .. i

'шщтш

Рис. 5. Структура образцов СВС-лигатуры А1-5%П-1 %В (ПТМ, Б-99), полученных при начальной температуре расплава 900°С, х400: а) с флюсом (0,1% криолит); б) с флюсом (0,1% НОСОЬОК™)-,

в) без флюса

ЯРСА образцов с флюсами также подтвердил, что интерметал-лидная фаза представляет собой соединение Т1А1}. Химический анализ образцов показал наибольшее содержание титана - 3,2 и 2,9% (с флюсами криолит и N(>€01.0 К ™ соответствен но) в случае

СБ-синтеза при начальной температуре расплава алюминия 900°С. Керамическая фаза Т1В2 в образцах и с тем, и с другим флюсом наблюдается в виде мелких «цепочек» по границам матричного зерна, а интерметаллцдная фаза Т1Л1} имеет наиболее благоприятную, «блочную» структуру в образце с криолитом, что дает основание выбрать этот режим в качестве оптимального.

Состав на основе порошков ТПП-7 и Б-92. Характерным признаком протекания реакций на данном составе является отсутствие активного искровыделения, что не дало возможности зафиксировать время задержки реакции как в предыдущих случаях. Однако повышение максимальпой температуры расплава и наблюдаемое газовыдсление свидетельствуют о прохождении полноценной СВС-реакции (рисунок б).

о. и в

2 и

н £

и 2

1000 950 900 850 800 750 700

ель О ШЛчГпг.

1%кр

800

850

900

Начальная температура расплава, С

Рис, б. Изменение максимальной температуры реакции в зависимости от начальной температуры расплава (ТПП-7, Б-92)

Более того, на данном составе фиксируется более чем трехкратное увеличение количества синтезированных шггерм етал л ид ов ТШ3 (чем выше начальная температура расплава, тем больше их число) с наименьшим фактором формы. Структура образцов, полученных при температуре 900°С, представлена на рисунке 7.

Как и в предыдущих случаях ЛРСА образцов с флюсами, полученных при начальной температуре расплава 900°С, показал состав фазы Т1А13, а химический анализ - содержание 4,0% титана в образце с криолитом и 3,9% титана - с ТЯОСОЬОКт, причем только в образце с криолитом получена исключительно «блочная» структура.

а)_____

Рис. 7. Структура образцов СВС-лигатуры Л1-5%Т1-1%В (ТГШ-7, Б-92), полученных при начальной температуре расплава 900°С, х400: а) с флюсом (0,1% криолит); б) с флюсом (0,1% ЖСОМК™);

в) без флюса

Лигатура А1-5%Ц

Экспериментальные исследования по синтезу лигатуры А1~5%Т1 проводились только на составе (ТПП-7, Б-92).

В связи с тем, что в данном случае присутствует только реакция формирования алюминида титана и, следовательно, система обладает меньшей экзотермичностыо по сравнению с лигатурой А1-5%Т1~1%В, за минимальную начальную температуру расплава приняли температуру 850°С и повышали ее до 950°С.

Выявлено, что добавление флюса АОСОЬОК™ при начальной температуре расплава 850°С приводит к значительному ухудшению структурных параметров, тогда как добавление криолита при той же температуре позволяет получать благоприятную структуру. При 900°С плавки с добавлением обоих флюсов показывают приемлемую структуру (рисунок 8).

Рис. 8. Структура образцов СВС-лигатуры А1-5% Т1 (ТПП-7, Б-92), полученных при начальной температуре расплава 900°С, х400: а) с флюсом (0,1% криолит); б) с флюсом (0,1 % НОСОЬ О К™); в) без флюса

Повышение температуры расплава до 950°С приводит к значительному росту фактора формы, т.е. структура становится «игольчатой», что связано со значительным перегревом расплава во время прохождения реакции. Отсутствие флюсов при всех начальных температурах расплава приводит к неполному прохождению реакции, что выражается в наличии остатков шихты на изломах образцов.

Проведенные ЛРСА и химический анализ образцов, полученных с применением флюсов при 900°С показали, что состав интерметалл ида приблизительно соответствует атомному соотношению компонентов 3:1, а содержание титана в образце с криолитом составляет 4,2%, в образце с ЫОСОЮК3,9%.

Композиционный сплав А1-Т1С

Синтез лигатур показал, что данная технология может быть применена и для получения композиционного сплава, упрочненного карбидом титана, непосредственно в расплаве алюминия. В нашей стране подобные сплавы не производятся, а в работах иностранных авторов по одностадийному синтезу композиционных сплавов сообщается о возможности получения сплавов при температуре расплава не менее 1000°С с объемным содержанием карбидной фазы 7-8%, что приблизительно соответствует 15 масс.%. В связи с этим термодинамические расчеты и экспериментальные исследования в рамках дашюй работы проводились, исходя из условий синтеза композиционного сплава А1-15%Т1С при температурах расплава 900 и 1000°С.

Состав па основе порошков ПТХ6-1 иЛ-701. При начальной температуре расплава 900°С в образцах без флюса реакция не наблюдалась, излом был вязкий, с крупными агломератами непрореа-гировавшей шихты. Несмотря на то, что изломы образцов, полученных при температуре расплава 900°С с флюсами не содержали темных включений, в них отмечено самое низкое усвоение порошков, что, видимо, связано с низкой исходной температурой расплава.

Увеличение начальной температуры расплава до 1000°С приводит к сокращению времени задержки реакции более чем в два раза и к одновременному увеличению максимальной температуры, что свидетельствует о полном прохождении СВС-реакции (рисунок 9).

Изломы образцов, полученных с флюсами при 1000'С, отличались темно-серым цветом. В отсутствие флюса также были обна-

ружены темные включения, по-видимому, остатки непрорсагиро-вавших порошков или неусвоившегося продукта синтеза.

а)

б)

50 40 30 20 10 0

25 "Г

9 » ■

1 1

0,1% ир, 0,1%Мос.

о 900 с ■ 1000 с

□ 900 с ■ 1000 с

Рис. 9. Зависимость СВС-параметров образцов композиционного сплава Л1-15%Т1С (ПТХб-1, П-701) от начальной температуры расплава, а также от вида и наличия флюса

Рентгенофазовый анализ (РФА) показал во всех образцах, полученных при начальной температуре расплава 1000°С, наличие двух фаз -А1 и Г/С. Отличие наблюдалось только в интенсивности линий ТЮ, что свидетельствовало о разном количестве фаз и соответствовало относительным данным спектрального анализа.

Наиболее высокая полнота СВС-реакции отмечена в плавках с флюсами: с криолитом - 10,6%Г/; 2,4%С, с №СОЬОКШ- 10,0%7>"; 2,5%С. ЛРСА также подтверди, что синтезированные частицы, представляют собой карбид титана (рисунок 10).

а) б) в)

щШ шшш 1 М * '-г'"' '0* и-*л;

Рис. 10. Структура образцов композиционного сплава А1-15 %Т1С (ПТХ6-1, П-701), полученных при начальной температуре 1000°С, х400: а) с флюсом (0,1% криолит); б) с флюсом (0,1% Л'ОСОЮК™),

в) без флюса

Также был определен параметр решетки карбидной фазы в образцах, полученных с флюсами криолит и А'ОСОЬОК™ и по нему определено соотношение СУП: в первом случае оно равно 0,8, во втором ~ 0,9, т.е. можно говорить о получении карбида стехиомет-рического состава.

Состав на основе порошков ПТМ. П-701. В случае применения мелкодисперсного порошка титана марки ПТМ наблюдается относительно небольшой перегрев выше начальной температуры расплава, время задержки реакции также значительно ниже (рисунок 11). При начальной температуре расплава 900°С только с флюсом криолит наблюдается чистый излом, хотя содержание компонентов шихты в нем ничтожно мало. При начальной температуре 1000°С чистые изломы наблюдаются в обоих образцах с фпюсамн. Проведенный ЛРСА синтезированной фазы показал, что в обоих образцах весовое соотношение титана к углероду приблизительно соответствует стехиометрическому 4:1 а)

б)

20 -Ч

40 44 [сг

22 и N к:* ■А

9 1 ■

ш" 2 1 Ш •л л 1

0.1% кр. 0,1%Мос. б/ф

□ 900с ■ 1000 с

ш 900 с в 1000 с

Рис. 11. Зависимость СВС-параметров образцов композиционного сплава А1-15% Т1С (ПТМ, П-701) от начальной температуры расплава, а также от

вида и наличия флюса

Несмотря на то, что в образцах с флюсами при температуре расплава 1000°С получена однородная структура, содержащая карбидную фазу (рисунок 12), общее количество усвоенных порошков углерода и титана, по данным спектрального анализа, недостаточно для формирования композиционного сплава, поэтому результаты, полученные на составе (ПТМ, П-701) признаны неудовлетворительными. 18

#р1|

Рис. 12. Структура образцов композиционного сплаваЛ/-/? %77С(ПТМ, П-701), полученных при начальной температуре 1000°С, х400: а) с флюсом (0,1% криолит); б) с флюсом (О, I % ¡УОСОЬОК™),

в) без флюса

Состав на основе порошков 777/7-7. П-701. Предварительные эксперимешалыше исследования, проведенные на данном составе с целью получения композиционного сплава AJ-15%TiC, показали крайне низкое усвоение шихты, что связано, очевидно, с низкой дисперсностью порошка титана ТПП-7. Поэтому дальнейшие исследования проводились, исходя из условий синтеза композиционного сплава Al-iO масс. %TiC, что соответствует прнблизн-тельно 5,76 объем.%.

При использовании в составе шихты порошка титана марки ТПП-7, уже при начальной температуре расплава 900°С время задержки реакции очень мало, что свидетельствует об интенсивности СВС-реакции (рисунок 13).

При этом в образцах без применения флюса, несмотря на высокие температуры, также наблюдаются нерастворившиеся агломераты шихты. РФА, проведенный на образцах с флюсами, полученными при 900 и 1000°С, показал наличие в структуре фаз At и TiC, TiAl}. По показателям параметра решетки карбидной фазы сделан вывод, что отношение C/Ti в образцах, полученных при начальной температуре расплава 900°С ~ 0,7, а при температуре 1000°С ~ 0,91,0.

В отличие от предыдущих составов порошков, в данном случае в структуре образцов, полученных с обоими флюсами при обеих начальных температурах расплава, наблюдается фаза TiAt} игольчатой морфологии (рисунок 14).

а)

б)

и 30

Л 2Ь

£ 20

£ 15

$ 10

I а, 5

еч

0,1% пр. 0,1%Нос. б/ф

0 900 с и 1000 с

Рис. 13. Зависимость СВС-параметров образцов композиционного сплава Л1-10%77С (ТПП-7, П-701) от начальной температуры расплава, а также от

вида и наличия флюса

Рис. 14. Структура образцов композиционного сплава АМОУсЛЧС (ТПП-7, П-701), полненных при разных температурах расплава, х400: 900"С: 1000°С:

а) с флюсом (0,1% криолит); г) с флюсом (0,1% криолит);

б) с флюсом (0,1 %№СОЬОК™); д) с флюсом (0,1% ЯОСОЬОК™), в) без флюса е) без флюса

Спектральный анализ показал удовлетворительную степень усвоения компонентов шихты: в образцах с криолитом (7,9% ТУ; 1,8%С) при начальной температуре расплава 900°С и (8,0% Тг; 2,1 %С) при 1000°С; в образцах с ИОСОЬОК™ - (7,8%7Тг; 1,6%С) при 900°С и (7,8% Т[, 2,0%С) при 1000°С. ЛРСА подтверди, что образовавшаяся фаза содержит компоненты Л и С в соотношении, приблизительно соответствующем стехиометрическому 1:1.

Сравнительный анализ полученных результатов синтеза композиционных сплавов на всех составах порошков, показал необходимость использования флюсов, а также преимущество использования порошков титана ГГГХ6-1 и ТПП-7. В связи с тем, что промышленная марка титана ПТХб-1 в настоящее время не производится, для приготовления композиционного сплава Л1-Т1С рекомендован состав (ТПП-7, П-701) в сочетании с флюсом криолит (0,1% от массы плавки) при начальной температуре расплава 900°С.

В шестой главе приведена технологическая схсма приготовления сплавов на алюминиевой основе методом СВС в расплаве, а также расчеты технико-экономических показателей получения лигатур А1~5%Т~1-1%В, А1-5%Н и композиционного сплава А1-

ю%па

В седьмой главе представлены результаты исследования модифицирующей способности СВС-лнгатуры А1-5%7Ч-1%В на структуру сплава АК12. Показано, что добавление 0,1-0,15% лигатуры (по содержанию титана) приводит к значительному измельчению эвтектической составляющей, а также повышению прочностных и пластических характеристик модифицированного сплава.

Представлены результаты изучения механических свойств композиционного сплава А1-Т!С> изготовленного на основе состава порошков (ТПП-7, П-701), с различным содержанием карбидной фазы (от 0 до 20%). Показано, что оптимальное содержание фазы Т1С> при котором происходит двукратное увеличение прочностных характеристик с достаточным запасом характеристик пластичности, составляет 10%, что позволяет выбрать это количество в качестве оптимального на данном этапе исследований.

Кроме этого, приводятся результаты испытаний на растяжение, проведенные на образцах сплава А1~10%Т1С (ТПП-7, П-701), приготовленных с флюсами криолит и NOCOLOK™ при различных начальных температурах расплава. Отмечается, что при увеличении температуры расплава с 900 до 1000°С, предел прочности возраста-

er незначительно, а показатели пластичности уменьшаются более, чем в два раза, особенно в случае с флюсом NOCOLOKЩ. Результаты испытания механических свойств позволяют сделать вывод, что оптимальное сочетание прочности и пластичности соответствует технологии получения композиционного сплава с флюсом криолит при температуре расплава 900°С.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1.Теоретически показана возможность протекания СВ-синтеза в системах Al-5%Ti-^moc, Al-5%Ti-l %5-флюс, At-lS%(Ti+C)'флюс, а также возможность эффективного удаления оксидов компонентов шихты из расплава посредством применения флюсов криолит {NüjAIF^) и NOCÖLOK™1 (Kj.iAlF^) на основании проведенного термодинамического анализа; выбраны наиболее благоприятные температурные интервалы для реализации СВС-реакций.

2. Построена феноменологическая химическая модель стадийности взаимодействия неорганических флюсов криолит (NajAlF6) и J\OCOLOKiy\Ki.jA!F4.6) с оксидами компонентов шихты. Показано, что оксиды компонентов восстанавливаются продуктами распада флюсов.

3. Экспериментально изучен процесс протекания процесса СВС в расплаве алюминия, показано влияние контролируемых СВС- и технологических параметров процесса на структурообразование конечных сплавов. Выявлено, что для синтеза лигатур оптимальной является начальная температура расплава 900°С, для синтеза композиционных сплавов - 900-1000°С (в зависимости от компонент^ ного состава шихты).

4. На основании результатов рентгенофазового, локального рентгеноспектрального, химического, спектрального анализов показано, что в результате СВ-синтеза в расплаве алюминия были получены требуемые фазы TiAt3, TiB2, TIC состава, близкого к сте-хио метрическому.

5. Разработана низкотемпературная технология получения композиционного сплава Al—TiC методом СВС в расплаве алюминия.

6. Определена высокая модифицирующая способность СВС-лигатуры Al-5%Ti-l%B (применительно к сплаву АК12) и показаны удовлетворительные характеристики (предел прочности, отно-

сительное удлинение, сужение) механических свойств СВС-композиционного сплава Al-TiC.

Основное содеркание диссертации представлено в следующих работах:

1. Луц, А.Р. Изучение влияния флюсов на получение лигатуры Al-Ti-B методом СВС [Текст]/ А.Р. Луц, А.Г.Макаренко // XXVIII Гагарииекие чтения :тез. докл.Междунар .мол од .научн.ко н ф УМ.: МАТИ.- Москва, 2002.- 5-9 апреля.- с. 151.

2. Луц, А.Р. Получение композиционного сплава TiC методом СВС при низких температурах [Текст]/ А.РЛуц, А.Г.Макаренко, А.П.Амосов, Е.Г Кацдалова, В.И.Никитин // Высокие технологии в машиностроении: мат. Между! тр.иаучно-тех1 гич .ко 11ф УСамара: СамГТУ.- Самара, 2002.-19-21 ноября,- с.142-144.

3. Луц, А.Р. Применение СВС для получения композиционного сплава Al-TiC [Текст]/ А.РЛуц, А.Г.Макарепко, Л.В.Журавель, Е.Г Кандалова, В.И.Никитин, П.М. Бертасов// Прогрессивные литейные технологии: мат. Междупар.шучпо-техтм. koi i ф УМ. :МИСиС. -Москва, 2002,- 19-21 ноября.- с.138.

4. Luts, A.R. Effect of fluxes on structure formation of SHS Al-Ti-B grain refiner [Text]/ A.R. Luts, Li Peijie, E.G. Kandalova, A.G. Makarenko, V.I. Nikitin, Zhang Yanfei // Materials Letters: scientific journal / 2003.- №57. - p.3694-3698.

5. Luts, A.R, Preparation of Al-TiC composites by self-propagating high-temperature synthesis [Text]/ A.R. Luts, Li Peijie, E.G. Kandalova, A.G. Makarenko, V.I. Nikitin, Zhang Yanfei // Scripta materilia: scientific journal / 2003,- №49. - p.699-703.

6. Luts, A.R. SHS process and structure formation of Al-Ti-B grain refiner made with the use of fluxes [Text]/ A.R. Luts, Li Peijie, E.G. Kandalova, A.G. Makarenko, V.I. Nikitin, Zhang Yanfei // Materials Letters: scientific journal / 2004,- №58. -p.1861-1864.

7. Луц, A.P. Влияние механической активации исходных порошковых шихт на процесс синтеза литейного композиционного сплава Al-TiC [Текст]/ А.РЛуц, А.Г.Макарепко, А.В. Орлов, А.В. Гринев // Высокие технологии в машиностроении: мат. Между-нар.научно-технич.кмгфУСамара: СамГТУ.- Самара, 2005.-21-23 октября.- с.190-192.

8. Луц, А.Р. Исследоваш1е процесса получения композиционного материала Al-TiC методом СВС в расплаве алюминия [Текст]/ А.РЛуц, А.В. Орлов // Наука.Технологии. Инновации: мат. Всерос.

¡59.

. Луц, А.Р. Термодинамический расчет влияния неор| (люсов на СВС в расплаве алюминия [Текст]/ А.Р.Л} енко, А.В. Орлов 11 Конструкции из композиционны: с межотрасл. научн.-техн. журнал/ М.: ФГУП "В] а, 2006,- №4.- с.202-205.

Автореферат отпечатан с разрешения диссертационного совета Д 212.217.01 (протокол № 46 от "12" октября 2006 года)

Тираж 100 экз. Заказ № 1600 Отпечатано на ризографе.

Самарский государственный технический университет Отдел типографии и оперативной полиграфии 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Главный корпус

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Луц, Альфия Расимовна

Введение.

1. Литературный обзор.

1.1 Модифицирующие лигатуры на алюминиевой основе.

1.2 Традиционные способы получения модифицирующих лигатур.

1.2.1 Прямое сплавление компонентов.

1.2.2 Алюмотермическое восстановление из солей и оксидов.

1.2.3 Электролизное восстановление.

1.2.4 Состояние вопроса по получению модифицирующих лигатур на сегодняшний день, перспективы развития.

1.3 Литейные композиционные сплавы на алюминиевой основе. Упрочняющие фазы, вводимые в алюминиевую матрицу.

1.3.1 Способы получения литейных композиционных сплавов на алюминиевой матрице.

1.3.2 Традиционные способы получения порошков для упрочнения литейных композиционных сплавов.

1.3.2.1 Печной синтез.

1.3.2.2 Плазмохимический синтез.

1.3.2.3 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез.

1.3.3 Состояние вопроса по получению литейных композиционных сплавов на сегодняшний день, перспективы развития.

1.4 Использование флюсов в традиционных технологиях получения лигатур и композиционных алюминиевых сплавов.

1.5 Выводы по главе. Постановка цели и задач исследования.

2. Термодинамический анализ СВС-реакций, протекающих в расплаве алюминия.

2.1 Термодинамический анализ процессов горения с применением метода минимизации термодинамического потенциала (энергии Гиббса).

2.2 Результаты расчета и рекомендации по проведению экспериментальных исследований.

2.2.1 Термодинамический анализ синтеза лигатур Al-Ti, Al-Ti-B и композиционного сплава Al-TiC с применением флюса криолит Na3AlF6.

2.2.2 Термодинамический анализ синтеза лигатур Al-Ti, Al-Ti-B и композиционного сплава А1 - TiC с применением флюса NOCOLOK™.

2.3 Выводы по главе.

3. Феноменологическая химическая модель стадийности взаимодействия флюсов криолит (Na3AIF6) и NOCOLOK™ (K,.3AIF4.6) с оксидами компонентов шихты.

3.1 Химическая стадийность взаимодействия флюса криолит (Na3AlF6) с оксидами.

3.2 Химическая стадийность взаимодействия флюса NOCOLOK™ (K|.3A1F4.6) с оксидами.

4. Методика получения модифицирующих лигатур и литейных композиционных сплавов с использованием процесса СВС.

4.1 Характеристика исходных компонентов.

4.2 Методика подготовки шихты.

4.3 Методика проведения экспериментальных плавок. Приемы введения шихты в расплав алюминия.

4.4 Методы отбора проб и металлографического исследования образцов лигатур и литейных композиционных сплавов.

4.5 Методики рентгенофазового и рентгеноспектрального анализа образцов модифицирующих лигатур и композиционных сплавов.

4.6 Методики определения механических свойств модифицированного сплава АК12 и композиционного сплава Al-TiC.

5. Экспериментальные исследования получения модифицирующих лигатур и литейных композиционных сплавов с использованием процесса СВС непосредственно в расплаве алюминия.

5.1 Результаты экспериментальных исследований процесса получения модифицирующих лигатур, режимы проведения плавок.

5.1.1 Влияние добавок флюсов на характеристики модифицирующих

С ВС-лигатур.

5.1.2 Влияние начальной температуры расплава на свойства получаемых лигатур.

5.1.3 Влияние дисперсности порошка титана и его марки на характеристики СВС-лигатур.

5.1.4 Выводы по разделу 5.1.

5.2. Результаты экспериментальных исследований процесса получения упрочненных алюминиевых сплавов, режимы проведения плавок.

5.2.1 Влияние добавок флюсов на характеристики литейного композиционного сплава Al-TiC.

5.2.2 Влияние начальной температуры расплава на свойства композиционного сплава Al-TiC.

5.2.3 Влияние составу исходной СВС-шихты на характеристики композиционного сплава Al-TiC.

5.2.4 Выводы по разделу 5.2.

6. Технология получения модифицирующих лигатур и литейного композиционного сплава с использованием процесса СВС.

6.1 Технологическая схема получения модифицирующих лигатур с использованием процесса СВС.

6.2 Оборудование и материалы для получения модифицирующих СВС-лигатур.

6.3 Технико-экономические показатели технологии получения модифицирующих СВС-лигатур.

6.4 Технологическая схема получения композиционного сплава Al-TiC с использованием процесса СВС.

6.5 Оборудование и материалы для получения композиционного сплава Al-TiC.

6.6 Технико-экономические показатели технологии получения композиционного сплава Al-TiC.

7. Результаты апробации СВС-лигатуры Al-5%Ti-l%B и СВС-композиционного сплава Al-TiC.

7.1 Исследование модифицирующей способности СВС-лигатуры Al-5%Ti-l%B на структуру сплава АК12.

7.2 Исследование механических свойств композиционного сплава Al-TiC.

Введение диссертация по физике, на тему "Самораспространяющийся высокотемпературный синтез модифицирующих лигатур и композиционных сплавов в расплаве алюминия с применением флюсов"

Один из путей решения данной проблемы - модифицирование, т.е. измельчение зерна структуры сплава, для осуществления которого применяются, в основном, лигатуры, причем более 70% применяемых лигатур в качестве модифицирующей добавки содержат титан. Наиболее востребованными, ввиду высокой эффективности и относительно небольшой стоимости, являются лигатуры Al-Ti и Al-Ti-B. В результате многочисленных исследований их структуры установлено, что для получения максимального модифицирующего эффекта частицы TiA^ и TiB2 должны быть, по возможности, сферическими и иметь размер: первые не более 150 мкм, а вторые 1-2 мкм. Для избавления от вредных примесей в лигатуры также зачастую добавляют многокомпонентные флюсы различных составов в количестве до 0,3%, которые в качестве одного из компонентов содержат натриевый криолит. Помимо этого, во всех традиционных технологиях получения модифицирующих лигатур, кроме проблемы высоких энерго- и трудозатрат, остро стоит вопрос интенсивного газонасыщения, что приводит к огрублению структуры первичных интерметаллидов.

В 1967 г. академиком А.Г. Мержановым и его коллегами был открыт новый способ получения тугоплавких соединений, который получил название самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). В 90-е г.г. в Самарском государственном техническом университете были проведены первые экспериментальные исследования по СВ-синтезу модифицирующих лигатур Al-Ti и Al-Ti-B непосредственно в расплаве алюминия. Была показана принципиальная возможность получения лигатур с достаточно высокой степенью усвоения вводимых компонентов (в виде экзотермической шихты). Однако закономерности протекания процесса СВС в расплаве алюминия, а также влияние на синтез неорганических флюсов и различных составов исходной шихты требуют дальнейшего изучения. Выявление этих закономерностей является весьма актуальной задачей, так как открывает возможность синтеза лигатур с мелкокристаллической структурой и, как следствие, с повышенной модифицирующей способностью.

Для работы современной техники необходимы принципиально новые конструкционные и функциональные материалы. Перспективность для этих целей композиционных материалов на базе алюминиевых сплавов, упрочненных высокопрочными тугоплавкими частицами керамики, подтверждается отечественным и зарубежным опытом опробования металлических композиционных материалов. Параметры решетки частиц карбидов переходных металлов, особенно TiC, в наибольшей степени близки к параметру решетки твердого раствора алюминия. Проблема состоит в способе ввода керамической фазы в расплав. Поэтому исследование и разработка одностадийной технологии получения композиционного сплава Al-TiC, который при небольшой массе будет обладать высокими показателями прочности, износостойкости, термостойкости, жесткости и т.д., является актуальной проблемой и имеет большую практическую ценность.

Работа была выполнена в Инженерном центре СВС Самарского государственного технического университета.

Исследования выполнялись в рамках Научно-технической программы "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники 2001-2003 г.г.", Государственного контракта № 02.467.11.2003 от 30.10.2005 г. с Федеральным агентством по науке и инновациям на выполнение комплексного проекта ИН-КП.3/001 по Федеральной целевой научно-технической программе "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы, гранта Ученого совета ГОУВПО СамГТУ 2006г. и гранта областного Конкурса Министерства образования и науки Самарской области для студентов, аспирантов и молодых ученых 2006 г. (62 Т 3.5 К).

Цель работы. Установить закономерности протекания процесса СВС в расплаве алюминия и влияние неорганических флюсов на процесс получения модифицирующих лигатур и композиционных сплавов. Для достижения поставленной цели в работе решали следующие задачи:

1. Проведение термодинамического анализа систем А1-5%Тьфлюс, Al-5%Ti-1%В-флюс, А1-15%СП+С)-флюс для:

- определения фазового состава продуктов СВС-реакций;

- выбора начальной температуры расплава алюминия для получения максимального выхода целевых фаз.

2. Построение феноменологической химической модели стадийности взаимодействия неорганических флюсов криолит (Na3AlF6) и NOCOLOK™ (Ki.3A1F4.6) с оксидами компонентов шихты.

3. Исследование закономерностей протекания СВС в расплаве алюминия в системах Al-Ti, Al-Ti-B, Al-Ti-C и установление влияния контролируемых СВС- и технологических параметров процесса на структурообразование целевых фаз лигатур и композиционного сплава.

4. Разработка технологии получения композиционного сплава Al-TiC с применением процесса СВС в расплаве алюминия.

5. Исследование влияния модифицирующей способности СВС-лигатуры А1-5%Ti-l%B на структуру сплава АК12, а также основных механических характеристик СВС-композиционного сплава Al-TiC.

Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследования выбраны модифицирующие лигатуры и композиционные сплавы на основе алюминия

Термодинамические расчеты температуры и равновесного состава продуктов горения проводились с использованием комплекса программ «THERMO», разработанного в Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН и основанного на методе минимизации термодинамического потенциала (энергии Гиббса). Экспериментальные исследования процесса СВС проводились с помощью плавильной печи ПП20/12, термопар ХА, ПР, а также цифрового милливольтметра постоянного тока Щ1516. Для анализа продуктов горения применялись методы металлографического, рентгенофазового, химического, спектрального и микрорентгеноспектралыюго анализов.

Научная новизна работы.

1. Впервые методами термодинамического анализа показана возможность протекания СВ-синтеза в системах А1-5%Т1-флюс, А1-5%ТМ%В-флюс, А1-15%(Т1+С)-флюс, а также рассчитаны наиболее благоприятные температурные интервалы для реализации СВС-реакций.

2. Построена феноменологическая химическая модель стадийности взаимодействия неорганических флюсов криолит (Na3AlF6) и NOCOLOK™ (K].3A1F4.6) с оксидами компонентов шихты.

3. Впервые установлены основные закономерности протекания процесса СВС в расплаве алюминия, определено влияние контролируемых СВС- и технологических параметров процесса на структурообразование конечного сплава.

4. В полученных в различных условиях сплавах Al-5%Ti, Al-5%Ti-l%B, Al-TiC, приготовленных методом СВС, впервые определен химический состав и размер частиц образующихся фаз.

Научная ценность работы заключается в том, что полученные в ней результаты расширяют и углубляют физические представления о процессе СВС в расплаве алюминия, а также о физико-механических свойствах модифицирующих лигатур и композиционных сплавов.

Практическая значимость.

1. Разработан низкотемпературный метод приготовления композиционного сплава Al-TiC в одну стадию с применением процесса СВС в расплаве, обеспечивающего образование целевой фазы упрочнителя TiC.

2. Отработаны технологии приготовления модифицирующих лигатур Al-5%Ti, Al-5%Ti-l%B и композиционного сплава Al-TiC с использованием процесса СВС в расплаве, позволяющего значительно снизить энерго- и трудозатраты по сравнению с существующими технологиями.

3. Изготовлена опытная партия композиционного сплава Al-TiC и получены результаты исследования его механических свойств.

Практическая значимость работы подтверждена актами внедрения.

На защиту выносятся следующие положения:

2. Феноменологическая химическая модель стадийности взаимодействия флюсов криолит (Na3AlF6) и NOCOLOK™ (K|.3A1F4.6) с оксидами компонентов шихты.

3. Метод получения композиционного сплава Al-TiC с применением метода СВС в расплаве.

4. Технология получения композиционного сплава Al-TiC.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и получили одобрение на конференциях: Международная молодежная конференция «XXVIII и ХХХ11 Гагаринские чтения» (Москва, 2002 г., 2006 г.); Международная научно-техническая конференция «Высокие технологии в машиностроении» (Самара, 2002 г., 2005 г.); Международная научно-техническая конференция «Прогрессивные литейные технологии» (Москва, 2002 г.); Всероссийская научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 2005 г.); Международная научно-техническая конференция «Новые порошковые и композиционные материалы, технологии, свойства» (Пермь, 2006 г.); Всероссийская научно-техническая Интернет-конференция с международным участием (Самара, 2006 г.).

Личный вклад автора. Автором самостоятельно выполнены следующие работы:

1. Термодинамические расчеты исследуемых систем.

Основное содержание диссертации представлено в следующих работах:

1. Луц, А.Р. Изучение влияния флюсов на получение лигатуры Al-Ti-B методом СВС [Текст] / А.Р. Луц, А.Г. Макаренко // XXVIII Гагаринские чтения: тез. докл. Междунар.молод.научн.конф./М.: МАТИ.- Москва, 2002.- 5-9 апреля,- с.151.

2. Луц, А.Р. Получение композиционного сплава TiC методом СВС при низких температурах [Текст]/ А.Р.Луц, А.Г.Макаренко, А.П.Амосов, Е.Г Кандалова, В.И.Никитин // Высокие технологии в машиностроении: мат. Междунар.научно-технич.конф./Самара: СамГТУ.- Самара, 2002.-19-21 ноября,- с. 142-144.

3. Луц, А.Р, Применение СВС для получения композиционного сплава Al-TiC [Текст]/ А.Р.Луц, А.Г.Макаренко, Л.В.Журавель, Е.Г Кандалова, В.И.Никитин, П.М. Бертасов// Прогрессивные литейные технологии: мат. Междунар.научно-технич. конф./М.:МИСиС.-Москва, 2002.- 19-21 ноября.-с. 138.

5. Luts, A.R. Preparation of Al-TiC composites by self-propagating high-temperature synthesis [Text]/ A.R. Luts, Li Peijie, E.G. Kandalova, A.G. Makarenko, V.I. Nikitin, Zhang Yanfei // Scripta materilia: scientific journal / 2003.- №49. - p.699-703.

7. Луц, A.P. Влияние механической активации исходных порошковых шихт на процесс синтеза литейного композиционного сплава Al-TiC [Текст]/ А.Р.Луц, А.Г.Макаренко, А.В. Орлов, А.В. Гринев // Высокие технологии в машиностроении: мат. Междунар.паучно-технич.конф./Самара: СамГТУ.- Самара, 2005.-21-23 октября.- с. 190-192.

8. Луц, А.Р. Исследование процесса получения композиционного материала Al-TiC методом СВС в расплаве алюминия [Текст]/ А.Р.Луц, А.В. Орлов // Наука.Технологии. Инновации: мат. Всерос. научн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых/ Новосибирск: НГТУ,- Новосибирск, 2005.-8-11 декабря. - с.128-129.

9. Луц, А.Р. Влияние флюсов на синтез модифицирующих лигатур и композиционных сплавов методом СВС в расплаве [Текст]/ А.Р.Луц, А.Г. Макаренко, Е.Г. Кандалова, А.В. Орлов// Современные наукоемкие технологии: научн.-технич.журнал/ М.:АКАДЕМИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.-Москва, 2005. -№11.-с.45-46.-ISSN 1812-7320.

10. Луц, А.Р. Технология получения композита Al-TiC из порошковых экзотермических смесей непосредственно в расплаве алюминия [Текст]/ А.Р.Луц, А.Г. Макаренко, Е.Г. Кандалова, А.В. Орлов// Заготовительные производства в машиностроении: научн.-технич. и производств/журнал/ М.:Машиностроение.-Москва, 2005.-№ 11.- с.47-51. - ISSN 1684-1107.

11. Луц, А.Р. Получение композиционного материала Al-TiC методом СВС в расплаве алюминия [Текст]/ А.Р. Луц, А.В. Орлов, А.В. Гринев // XXXII Гагаринские чтения: тез.докл. Междунар.молод.научн.конф./М.:МАТИ.- Москва, 2006.-5-8 апреля.- с.151.

12. Луц, А.Р. Получение композиционного сплава Al-TiC методом СВС в расплаве на разных составах порошковых шихт [Текст]/ А.Р.Луц, А.Г.Макаренко// Высокие технологии в машиностроении: мат.Всерос.научно-технич.интернет-конф.с междунар.участием /Самара: СамГТУ.- Самара, 2006.-10-20 сентября,- с.347-352.

13. Луц, А.Р. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез модифицирующей лигатуры Al-5%Ti-l%B в расплаве алюминия с использованием различных порошковых составов [Текст]/ А.Р.Луц, А.Г.Макаренко, А.В. Орлов // Высокие технологии в машиностроении: мат.Всерос.научно-технич.интернет-конф.с междунар.участием/Самара: СамГТУ.- Самара, 2006.-10-20 сентября.- с.353-359.

14. Луц, А.Р. Термодинамический расчет влияния неорганических флюсов на СВС в расплаве алюминия [Текст]/ А.Р.Луц, А.Г. Макаренко, А.В. Орлов // Конструкции из композиционных материалов: межотрасл. научн.-техн. журнал/ М.: ФГУП "ВИМИ".-Москва, 2006.- №4.- с.202-205.

Заключение диссертации по теме "Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва"

5.2.4 Выводы по разделу 5.2

Проведенные экспериментальные исследования по получению композиционного сплава Al-TiC методом СВС в расплаве на различных составах порошков (ПТХ6-1, П-701), (ПТМ, П-701), (ТПП-7, П-701) показали:

1. Использование флюсов криолит и NOCOLOK.1 м в составе СВС-шихты позволяет: а) активизировать реакцию и получить чистый излом; б) улучшить смачиваемость синтезированной карбидной фазы алюминиевым расплавом, что приводит к повышению ее концентрации.

2. Сравнение степени усвоения вводимой шихты в образцах, полученных с применением флюсов криолит и NOCOLOK.|М, не показало явного преимущества ни одного из флюсов. С точки зрения экономической целесообразности к использованию рекомендован флюс криолит.

3. Определены оптимальные температурные интервалы (900-1000°С в зависимости от компонентного состава шихты) для получения композиционного сплава Al-TiC, вполне согласующиеся с данными термодинамических расчетов.

4. Определены оптимальные технологические режимы на каждом порошковом составе, при которых возможно наиболее полное образование фазы TiC.

5. Сравнительный анализ качества образцов с учетом стоимости исходных порошковых компонентов позволил вывести следующие рекомендации по получению композиционного сплава Al-TiC: порошковый титан марки ТПП-7 в сочетании с углеродом техническим марки П-701 и флюсом криолит в количестве 0,1% при температуре расплава 900°С.

6. Применение метода предварительной механической активации шихты привело к значительному повышению температуры реакции, увеличению газовыделеиия (вплоть до выброса экзотермической шихты и металла из тигля) и уменьшению количества целевой фазы TiC.

6. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ЛИГАТУР и ЛИТЕЙНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО СПЛАВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ПРОЦЕССА СВС

6.1 Технологическая схема получения модифицирующих лигатур с использованием процесса СВС

Технологическая схема получения мелкокристаллических лигатур приведена на рисунке 6.1.

Рисуиок 6.1

- Общая схема приготовления лигатур методом СВС в расплаве

6.2 Оборудование и материалы для получения модифицирующих СВС-лигатур

Оборудование и материалы, необходимые для выплавки лигатур в опытно-промышленных условиях по рекомендуемым технологиям, приведены в таблице 6.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках диссертационной работы показана возможность синтеза целевых фаз с благоприятными структурными характеристиками из порошковых компонентов непосредственно в расплаве алюминия с применением метода СВС.

1.Проведен обзор литературы по теме диссертации, который показал, что существующие методы получения модифицирующих лигатур и композиционных сплавов на алюминиевой основе являются дорогими и низкопроизводительными. Использование метода СВС в расплаве открывает возможности для простого и экономичного решения вопросов синтеза лигатур Al-5%Ti, Al-5%Ti-l%B и композиционного сплава А1-(10-15)масс. %TiC.

2.Теоретически показана возможность протекания СВ-синтеза в системах А1-5%Т1-флюс, А1-50/оП-1%В-флюс, А1-15%(Т1+С)-флюс, а также возможность эффективного удаления оксидов компонентов шихты из расплава посредством применения флюсов криолит (Na3AlF6) и NOCOLOK™ (K1.3AIF4.6) на основании проведенного термодинамического анализа; выбраны наиболее благоприятные температурные интервалы для реализации СВС-реакций.

2. Построена феноменологическая химическая модель стадийности взаимодействия неорганических флюсов криолит (Na3AlF6) и NOCOLOK™ (K1.3AIF4.6) с оксидами компонентов шихты. Показано, что оксиды компонентов восстанавливаются продуктами распада флюсов.

4. На основании результатов рентгенофазового, локального рентгеноспектралыюго, химического, спектрального анализов показано, что в результате СВ-синтеза в расплаве алюминия были получены требуемые фазы TiAl3, Т1В2, TiC состава, близкого к стехиометрическому.

5. Разработана низкотемпературная технология получения композиционного сплава Al-TiC методом СВС в расплаве алюминия.

6. Определена высокая модифицирующая способность СВС-лигатуры А1-5%Ti-l%B (применительно к сплаву АК12) и показаны удовлетворительные характеристики (предел прочности, твердость, относительное удлинение, сужение) механических свойств СВС-композиционного сплава Al-TiC.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Луц, Альфия Расимовна, Самара

1. Иванченко, Д.В. Модифицирование алюминиевых и магниевых сплавов оксидом и фторидом циркония Текст. / Д.В. Иванченко // Литейное производство. -2004.- .№9. с.21. ISSN 0024-449Х.

2. Напалков, В.И. Лигатуры для производства А1 и Mg-cплaвoвTeкcт. /В.И.Напалков, Б.И.Бондарев, В.И. Тарарышкин и [др.] М.: Металлургия. 1983.- с. 159,- ил.:21 см.- Библиогр.: с.153-157.-1000 экз.

3. Строганов, Г.Б. Высокопрочные литейные А1-сплавы Текст. /Г.Б. Строганов и [др.] М.: Металлургия. 1985.- с.216.-Библиогр.: с.215-216.

4. Альтман, М.В. Плавка и литье легких сплавов Текст./М.В. Альтман, А.А. Лебедев, М.В. Чухров. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1969. - с. 680. -4500 экз.

5. Курдюмов, А.В. Литейное производство цветных и редких металлов Текст.: учеб. пособие для вузов/ А.В. Курдюмов, М.В. Пикунов В.М. Чурсин. М.: Металлургия, 1972. - с.496. - 7200 экз.

6. Пат. 2.172.197 Франция, МПК С22с21/00. Исходный сплав Al-Ti-B, способствующий образованию мелкозернистых структур Текст./заявитель и патентообладатель фирма «NIPPON LIGHT METAL RESEARCH LABORATORY LTD.»; заявл. 14.02.73; опубл. 28.09.73.-10 с.

7. Чеглаков, В.В. Влияние технологических параметров получения Al-Ti-B лигатуры на степень усвоения бора Текст./ В.В. Чеглаков, В.И. Шпаков, Л.И. Мамина //Литейное производство.- 2003.- №2, с. 15-16. ISSN 0024-449Х.

8. Пат. 2266746 Франция, МПК С 22 С 21/00,1/10. Исходный сплав алюминий -титан- бор и способ его получения Текст./заявитель и патентообладатель фирма «Алюминьон Пешиней»; заявл. 3.04.74; опубл.31.10.75.-8с.

9. Тимофеев, Г.И. Экономичное легирование алюминиевых сплавов титаном / Г.И. Тимофеев, О.И. Чеберяк //Литейное производство.- 2000.- №7.- с.29-30. ISSN 0024-449Х.

10. Чеглаков, В.В. Влияние условий приготовления лигатуры Al-Ti-B на степень перехода бора из его солей Текст./ В.В. Чеглаков, В.И. Шпаков, Л.И. Мамина //Литейное производство.- 2001.- №1, с.20. ISSN 0024-449Х.

11. Колесов, М.С. Технология производства модифицирующих лигатур Текст./ М.С. Колесов, В.А. Дегтярь, А.Ф. Припаев, В.Е. Морец //Литейное производство.-1995.- №8.- с.79. ISSN 0024-449Х.

12. Циммерман, Р. Металлургия и материаловедение Текст./ справ, изд. под ред. Р. Циммермана, К. Гюнтера (в пер. с нем.).- М.: Металлургия.- 1982.- с. 479.-ил.:27 см.- Библиогр.: с.466-469.- 16000 экз.

13. Галдин Н.М. Цветное литье Текст./ справ, изд. под ред. Н.М. Галдина, Д.Ф. Чернега.- М.: Металлургия.-1989.- с.527.- ил.- Библиогр.: с.515-518.

14. Яровая, Е.И. Насыщение А1-сплавов тугоплавкими элементами Текст./ Е.И. Яровая //Технология металлов/ учред-ль ООО «Наука и технология».-2005.-№1.- с.47. RUSSCI.

15. Сысоев, А.В. Некоторые вопросы применения новых материалов в электрометаллургии алюминия Текст./ А.В. Сысоев, А.Р. Бекетов, А.Г. Бисеров, Ю.Л. Зайков // Цветные металлы.-1998.- №6.- с.37-40. ISSN 0372-2929.

16. Макаров, Г.С. Современное состояние и направления совершенствования производства слитков алюминиевых сплавов Текст./ Г.С. Макаров, В.Б. Гогин //Литейное производство.-2001.- №5-6.- с. 17. ISSN 0024-449Х.

17. Балашов, Б.А. Получение модифицирующего лигатурного сплава алюминий-титан Текст./Б.А. Балашов, Г.Г. Крушенко, B.C. Биронт, В.И. Аникина, З.А. Василенко// //Литейное производство.-1990.- №11.- с.56. ISSN 0024-449Х.

18. Тимофеев, Г.И. Самоорганизующиеся процессы при растворении псевдолигатур Текст./ Г.И. Тимофеев, О.И. Чеберяк, А.Б. Павлов// Литейное производство.- 2001.- №8.- с. 19-20. ISSN 0024-449Х.

19. А.с. 2087574 Российская Федерация, МПК7 С22 С 1/04. Способ приготовления алюминиево-титановой лигатуры для алюминиевых сплавов Текст./

20. Г.И. Тимофеев, О.И. Чеберяк; заявитель и патентообладатель

21. Нижегород.гос.техн.ун-т.-№ 95118096/02; заявл. 20.10.95; опубл. 20.08.97, Бюл. № 23.-2 е.: ил.

22. Osamu, Odawara. Combustion Synthesis of Ti-Al System Text./ Osamu, Odawara, Yuichi Momoi / Journal of American Ceramic Society. 1989.- № 24.-p.509.

23. Знаменский, J1. Подготовка лигатур в электроимпульсном поле Текст./ Л. Знаменский, О. Ивочкина // Технический альманах.- 2005.- №4.- с.82-84.

24. Шуварикова, Е.П. Новые разработки в технологии производства лигатуры алюминий-титан-бор Текст./ Е.П. Шуварикова// Литейное производство,-1999.-№11.- с.24-26.

25. Venkateswarlu, R. Effect of hot rolling and heat treatment of Al-5Ti-B master alloy on the grain refining of aluminum Text./ R. Venkateswarlu, B.S.Murty, M. Chakraborty // Material science and engineering.- 2001.- A301.- p. 180-186.

26. А.с. 2110597 Российская Федерация, МПК7 6 С22С1/03. Способ получения прутковой лигатуры алюминий-титан-бор Текст./ В.И. Шпаков, B.C. Севрюков,

27. JI.B. Галиева, А.И. Нощик, JI.П. Трифоненков, Н.В. Иванова, B.C. Разумкин, В.М. Никитин; заявитель и патентообладатель АО «Красноярский металлургич.завод».-№ 96112349/02; заявл. 17.06.96; опубл. 10.05.98, Бюл. №13-2 с.:ил.

28. Никитин, В.И. Структурная наследственность интерметаллида Al3Ti в алюминии Текст./ В.И. Никитин, А.И. Хмелевских, Л.Б. Скиба, А.П. Амосов// IV обл. межотрасл. научн.-техн.семинар «Наследственность в литых сплавах»:тез.докл./ Куйбышев.- 1990.- с.22-24.

29. Хмелевских, А.И. О возможности получения СВС-лигатуры Al-Zr // Наследственность в литых сплавах Текст./ А.И. Хмелевских, В.И. Никитин, А.П. Амосов, А.Г. Мержанов// V научн.-техн. конференция: тез.докл./ Самара, СамГТУ.-Самара.- 1993.-с. 141-143.

30. Никитин, В.И. Особенности получения лигатуры Al-Ti Текст./В.И. Никитин, А.И. Хмелевских, А.П. Амосов, А.Г. Мержанов //V научн.-техн. конф. «Наследственность в литых сплавах»: тез.докл./ Самара, СамГТУ.- Самара.- 1993.-с.143-145.

31. Никитин, В.И. Влияние СВС-лигатуры AlCuTi на свойства сплава АК6М2 Текст./ В.И. Никитин, А.И. Хмелевских// V научн.-техн. конф. «Наследственность в литых сплавах»: тез.докл./ Самара, СамГТУ.- Самара.- 1993.-е. 145-147.

32. Кандалова Е.Г. Критерии качества модифицирующей лигатуры на основе алюминия Текст./Е.Г. Кандалова, В.И. Никитин, А.Г. Тюкилин// Литейное производство.-1999.-№1.- с.25-27. ISSN 0024-449Х.

33. Кандалова Е.Г. Разработка технологии получения модифицирующих лигатур Al-Ti и Al-Ti-B на основе процесса СВС Текст./ Диссертация на соиск. уч. степени кандидата наук,- Самара.- 2000.- с. 190.

34. Портной, К.И. Дисперсноупрочненные материалы Текст./ К.И. Портной, Б.Н. Бабич.- М: Металлургия.-1974.- с. 199. Библ. 189-199.- 4300 экз.

35. Kim, C.W. Combustion Synthesis and Densification of the ТЮ-А120з-А1 Composites Text./C.W. Kim, C.S.Kim, S.C. Koh, D.K.Kim// International Jornal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis.-1996.- Vol.5.-№2.-p. 159-167.

36. Лахтин, Ю.М. Материаловедение Текст./ Ю.М.Лахтин, В.П. Леонтьева ,-М. Машиностроение.- 1980.-с.493.-ил.-Библиогр.: с.485-486.- 120000 экз.

37. Ко, S.H. In-situ production and microstructures of iron aluminid/TiC composites Text./ S.H. Ко, S.Hanada // Intermetallics.-1999.- №7.- p. 947-955.

38. Albiter, A. Microstructure and heat-treatment response of Al-2024/TiC composites Text./A. Albiter, C.A. Leon, R.A.L. Drew, E. Bedolla//Materials Science and Engineering. 2000. - Vol.289A. - p. 109-115.

39. Kennedy, A.R. Reaction in Al-TiC metal matrix composites Text./ A.R. Kennedy, D.P. Weston, M.I. Jones // Materials Science and Engineering.- 2001.-Vol.316A.-p.32-38.

40. Padney, A.B. Effect of isothermal heat treatment on the creep behavior of an Al-TiCp composite Text./ A.B. Padney, R.S. Mishra, Y.R. Mahajan // Materials Science and Engineering.-1996.- Vol.206A.- p.270-278.

41. Jiang, W.H. Synthesis of TiC/Al composites in liquid aluminum Text./ W.H. Jiang, G.H. Song, X.L. Han, C.L. He, H.C. Ru // Materials Letters.-1997.-Vol.32-p.63-65.

42. Yang, Bin. Effect of Ti/C additions on the formation of Al3Ti of in situ TiC/Al composites Text. /Bin Yang, Guoxiang Chen, Jishan Zhang//Materials & Design.-2001.-Vol.22.- p.645-650.

43. Yun, J. Preparation of Titanium Carbide Fiber-Reinforced Alumina Ceramic Matrix Composites by Self-Propagating High-Temperature Synthesis Text./J. Yun,

44. H.Bang.// International Jornal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 1998. -Vol.7.-№ 3. - p. 377-385.

45. Tong, X.C. Al-TiC Composites In Situ-Processed by Ingot Metallurgy and Rapid Solidification Technology Text./ X.C. Tong, Fang H.S.//Metallurgical and Materials Transactions. 1998. - Vol.29A. - p.875-902.

46. Karantzalis, A.E. The mechanical properties of Al-TiC metal matrix composites fabricated by a flux-casting technique Text./A.E. Karantzalis, S. Wyatt, A.R. Kennedy // Materials Science and Engineering.- 1997.- Vol.237A.- p.200-206.

47. Шумихин, B.C. Композиционные сплавы на основе алюминия Текст./В.С. Шумихин, А.К. Билецкий //Литейное производство.- №9.-1992.- с. 13-14. ISSN 0024-449Х.

48. Liaw, Р.К. Mikrostruktural Characteriziation of SiC Wiskers reinforced 2124 Aluminium Metal Matrix Composites Text./ P.K. Liaw, I. G. Greddi //Iournal of Materials Science.- 1987.-Vol. 5.- p. 1613

49. Самсонов, Г.В. Сплавы на основе тугоплавких соединений Текст./ Г.В. Самсонов, Г.И. Портной/ М.: Оборонгиз.- 1961.- с.304.-ил.: 22 см. Библиогр.:с.292-299.- 4550 экз.

50. Королев, Е.А. Плазмохимические процессы в цветной металлургии за рубежом Текст./ справ.изд. под ред. JI.C.Поллака/ М.: Машиностроение.- 1970.-с.352.

51. Епифанов, В.Г. Плазмохимический синтез получения ультрадисперсных (нано-)порошков оксидов металлов и перспективные направления их применения Текст. / В.Г. Епифанов //Цветная металлургия.- 2003.-№5.- С.59.

52. Горовой, А.П., Плазмохимический синтез нитрида титана и гидрида титана Текст./ А.П. Горовой, Т.М. Гаврина// мат-лы.сб.науч.трудов.- Киев: ИПМ АН УССР.-1988.-С.148.

53. Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов Текст./ сб.науч.трудов.- М.: Наука.- 1973,- с.258.

54. Попов, JI.C. Технология СВС порошков Текст./ JI.C. Попов//сб.тр. «Оборудование, материалы, процессы», вып. 1.-М.:ВИНИТИ.- 1988.-с.3-16.

55. Хиби, Н. Химия синтеза сжиганием Текст./ Н.Хиби //сб. под ред. Коидзуми.- М.:Мир.- 1998.- с.345.

56. Долматов, А.В. Карбидообразование при кавитационном воздействии на расплавы Al-Ti для получения композитов Текст./ А.В. Долматов, Э.А.Пастухов, Н.А. Ватолин, Э.А. Попова, JI.E. Бодрова, А.В. Киселев// Технология металлов.-2004,- №10,- с.24-26.

57. Lu, L. In situ synthesis of TiC composite for structural application Text./ L. Lu, Lai M.O., Yeo J.L.//Composite Structures.- 1999,- Vol.47.- p.613-618.

58. Напалков, В.И. Легирование и модифицирование алюминия и магния Текст./В.И. Напалков, С.В. Махов // М.: МИСИС.- 2002.- с.375.- Библ.:367-375,-1000 экз. ISBN 5-87623-100-2.

59. Xiangfa, Liu. The relationship between microstructure and refining performance of Al-Ti-C master alloys Text./ Liu Xiangfa, Wang Zhenqing, Zhang Zuogui, Bian Xiufang// Materials Science and Engineering.- 2002.- Vol.332A.- p.70-74.

60. Premkumar, M.K. Al-TiC particulate composite produced by a liquid state in situ process Text./ M.K. Premkumar, M.G. Chu // Materials Science and Engineering. -1995. Vol.202A. p.172-178.

61. Sahoo, P. Microstructure-property relationships of in situ reacted TiC/Al-Cu metal matrix composites Text./ P. Sahoo, M.J.Koczak // Materials Science and Engineering. 1991. - Vol.F131. - p. 69-76.

62. Nakata, H. Fabrication and mechanical properties of in situ formed carbide particulate reinforced aluminum composite Text./ H. Nakata, T. Chon, N. Kanetake // Journal of Materials Science. -1995. Vol.30. - p. 1719-1727.

63. Fu, Z.Y. Structure and Structure Formation of SHS A1 Metal Matrix Composites Text./ Z.Y. Fu, R.Z. Yuan, A.Z. Munir // International Jornal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis.-1993.-Vol. 2.- №3.- p. 262-268.

64. Brinkman, H.J. Use of Reactive Diluent in the Synthesis of Metal Matrix Composites Text./ H.J. Brinkman, J. Duszczyk, L. Katgerman //International Jornal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis.-1998,-Vol.7.- № 3.- p. 343-347.

65. Yuan, R.Z. Composite Materials and Compositing Process by SHS Technology Text./ R.Z. Yuan // International Jornal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. -1997. Vol.6.- № 3.- p. 265-275.

66. Коротков, В.Г. Рафинирование литейных алюминиевых сплавов Текст./ В.Г. Короткое //М.: Машгиз.-1963.-с. 126.-3000 экз.

67. Немепенок, Б.М. Получение плотных отливок из модифицированных силуминов Текст./ Б.М. Немененок, С.П. Задруцкий, A.M. Галушко, А.П. Бежок, И.И. Баешко// Литейное производство.-2006. №3.- с. 17-19. ISSN 0024-449Х.

68. Немененок, Б.М. Современные подходы к безопасной обработке алюминиевых сплавов Текст./ Б.М. Немененок, С.П. Задруцкий, С.П. Королев, В.М. Михайловский, А.Г. Шешко// Литейное производство.-2006. №3.- с. 12-14. ISSN 0024-449Х.

69. Якимов, В.И. Особенности обработки дегазирующей таблеткой «Эвтектика» алюминиевого сплава АМ4,5Кд Текст./В.И. Якимов, Г.Е. Паниван, В.А. Косицын, В.И. Муравьев, М.А. Заплетин, В.В. Иванов // Литейное производство.-2004. №8.-с. 10-11. ISSN 0024-449Х.

70. Ивлев, В.А. Отечественные А1-сплавы, применяемы для изготовления отливок автомобилей «Жигули» Текст./ В.А. Ивлев// Литейное производство,-1999.- №2.- с. 15-16. ISSN 0024-449Х.

71. Селянин, И.Ф. Комплексное влияние термовременной обработки и флюсования на свойства сплава АК7ч Текст./ И.Ф. Селянин, В.Б. Деев, А.П. Войтков, Н.В. Башмакова// Литейное производство.-2005.- №11.-с.6-7. ISSN 0024-449Х.

72. А.с. 19519515 Германия. Solvay Fluor and Derivate GmbH Текст./ Belt Heinz-Joachim, Borinski Alfred, Sander Riidiger, Rudolph Werner. 1996. - 5 p.

73. Амосов, А.П. Формирование спаев при пайке алюминиевых сплавов с некоррозийными флюсами Текст./А.П. Амосов, B.C. Муратов //сб. «Известия ВУЗов. Машиностроение».-2000.-№4.-с.55-61. ISSN 0536-1044.

74. Итин, В.И. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений Текст./ В.И. Итин, Ю.С. Найбороденко// Томск: Томский ун-т, 1989.- с.212.-500 экз.

75. Алемасов, В.Е. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов Текст./ В.Е. Алемасов, А.Ф. Дрегалин, А.П. Тишин, В.А. Худяков. Т.1. Методы расчета// М.: ВИНИТИ, 1971.- с.243.

76. Морачевский, А.Г. Физико-химические свойства молекулярных неорганических соединений (Экспериментальные данные и методы расчета) Текст./ А.Г. Морачевский, И.В. Сладков //Л.: Химия.- 1987. с. 192.

77. Ширяев, А.В. Инструкция по программе "THERMO" Текст./ инструкция по применению/ А.В.Ширяев, Е.А. Петрова// М.: ИСМРАН.-1995. с.36.

78. Макаренко, А.Г. Термодинамический анализ процесса СВС при получении композиционных алюминиевых сплавов Текст./ А.Г. Макаренко, В.И. Никитин, Е.Г. Кандалова //Литейное производство. 1999. - №1.- с.38-39. ISSN 0024-449Х.

79. В. AltShuller Aluminum brazing handbook Text./B. AltShuller, P.B.Diskerson, R.L. Heflin// Washington: Aluminum Association. 1990. - p. 84.

80. Вашуль, X. Практическая металлография. Методы изготовления образцов Текст./ X. Вашуль// М.: Металлургия.- 1988.- с. 319.

81. Коваленко, B.C. Металлографические реактивы Текст./ справ.изд. под ред. B.C. Коваленко// М.: Металлургия,- 1970.- с. 134.

82. Таран, Ю.Н. Силумины. Атлас микроструктур и фрактограмм Текст./ справ.изд. под ред. Ю.Н. Тарана, B.C. Золоторевского//М.: МИСИС. 1996.-174 с.-800 экз.- ISBN 5-87623-034-0.

83. Беккерт, М.Справочник по металлографическому травлению Текст./ М. Беккерт, X. Клемм,- Пер. с нем. Н.И. Туркиной, Е.Я Капуткина, Н.А. Коноваловой.-М.: Металлургия. 1979.- 336 е.: ил.- Библиогр.: с.303-334.- 1 1200 экз.

84. Салтыков, С.А. Стереометрическая металлография Текст./ С.А. Салтыков.-М, Металлургия.-1976.- 272 с.-ил.- Библиогр.с.270-271.- 8500 экз.

85. Большее, JI.H. Таблицы математической статистики Текст./Л.Н. Большее, Н.В. Смирнов.- М.: Наука.- 1965. с.474.

86. Уманский, Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия Текст./ Я.С. Умапский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, Л.Н. Расторгуев,-М.: Металлургия.-1982.- с.631.

87. Костин, П.П. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических материалов Текст. / П.П. Костин.-М.:Машиностроение.-1990.- 256 е.: ил. Библиогр.: с.254.- 14400 экз. - ISBN 5-217-00830-Х.

88. Zarrinfar, N. Carbide stoichimetry in TiCx and Cu-TiCx produced by self-propagating high-temperature synthesis Text./ N. Zarrinfar, P.H. Shipway, A.R. Kennedy, A. Saidi // Scripta Materialia. Vol.46. - 2002. - p. 121-126.

89. Storms, E.K. The refractory carbides Text./ E.K. Storms// London (UK). -Academic Press. -1967. p.230.1867 7

90. Никитин, В.И. СВС-лигатуры "для „алюминиевых сплавов Текст. / В.И.р с*

91. Никитин, Г.С. Лукьянов, Е.Г. Кандалова, А.Г.Макаренко// справ.изд. «Науч.-технич. разработки в области СВС».- Черноголовка: ИСМАН,- 1999.- с.73-75.

92. Nikitin, V.I. Preparation of Al-Ti-B grain refiner by SHS technology Text./V.I. Nikitin, Jie Wanqi, E.G. Kandalova, A.G. Makarenko, Li Yong. // Scripta Materialia.2000.- №.42,- p.561-566.

93. Kandalova, E.G. In situ synthesis of Al/TiC in aluminum melt Text./ E.G.Kandalova, Li Peijie, Nikitin V.I. // Materials Letters.-2003. p. 1434-1436.

94. Майнкен, Д. Воспламенение металлической частицы и неустойчивость оксидного слоя Текст./Д. Майнкен //Физика горения и взрыва.-2006.-№2.-с.39.

95. Ермилов, А.Г. Влияние предварительной механической активации на теплотворную способность шихты титан-углерод Текст./ А.Г. Ермилов, В.В. Сафонов, А.В. Колякин, Л.Ф. Дорошко // Известия ВУЗов. Цветная металлургия.2001.-№1.- с.48-52.

96. Вольпе, Б.М. Особенности СВС в сложной системе на основе титана Текст. / Б.М. Вольпе, В.В. Евстигнеев // Физика горения и взрыва.-1993.-№4.- с.37-41. ISSN0430-6228.

97. Юдкин, B.C. Технологические основы процессов литья цветных металлов Текст. / B.C. Юдкин // сб. «Производство и литье сплавов цветных металлов»,- т.2,-М.:Металлургия.-1971 .-с.424.-ил.- Библиогр.: с. 421 -424,- 4800 экз.

98. Альтман, М.Б. К вопросу о модифицировании силуминов Текст. /М.Б. Альтман, Г.В. Самсонов [и др.] II сб. науч. трудов «Структура и свойства легких сплавов»: М.: Наука.- 1971.- с.260.

99. Кимстач, Г.М. О физико-механическом механизме модифицирования Al-Si -сплавов Текст. / Г.М. Кимстач // МиТОМ. 1999. - №3.-с.22-24.

100. Семушкин, О.Г. Механические испытания металлов Текст. / О.Г. Семушкин //уч. пособ.- М.:Высшая школа.-1972.-е. -304.-ил.-18000 экз.

101. Результаты термодинамических расчетов СВС-реакций, протекающих в расплаве алюминия