СВС литых сплавов на основе интерметаллидов и функциональных композиционных материалов под центробежным воздействием тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

На правах рукописи

АНДРЕЕВ Дмитрий Евгеньевич

СВС ЛИТЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОД ЦЕНТРОБЕЖНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Специальность 01.04.17 - химическая физика, в том числе физика горения и взрыва

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003463438

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (ИСМАН)

Научный руководитель: доктор технических наук,

Санин Владимир Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, Филонов Михаил Рудольфович

доктор физико-математических наук, Жуков Сергей Анатольевич

Ведущая организация: Государственное образовательное

Защита состоится « 8 » апреля 2009 г. в 10:00 на заседании диссертационного совета Д 002.092.01 при Учреждении Российской академии наук Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН по адресу:

142432, Московская обл., Ногинский район, г. Черноголовка, ИСМАН С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСМАН

учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет»

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета к.ф.-м.н.

Гордополова И.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Создание новых материалов с высокими физико-химическими свойствами и технологий их получения определяет развитие промышленности. К таким материалам относятся композиционные многокомпонентные материалы на основе интерметаллидов, которые обладают уникальными свойствами (высокая прочность, износостойкость и коррозионная стойкость в агрессивной среде при высокой температуре и т.д.). В настоящее время в промышленности эти материалы и изделия из них получают в вакуумных печах при высокой температуре в течение длительного времени с большими затратами электроэнергии.

В 80-е годы в лаборатории "Жидкофазные СВС-процессы и литые материалы" ИСМАН была показана возможность автоволнового синтеза литых тугоплавких материалов в центробежных установках под воздействием перегрузки, используя смеси термитного типа. Последующее развитие этих исследований привели к созданию фундаментальных основ центробежной СВС-технологии литых тугоплавких неорганических материалов.

Данное диссертационное исследование направлено на разработку новых методов автоволнового центробежного синтеза, получение новых литых многокомпонентных сплавов на основе алюминидов титана, никеля и кобальта, получение высокоэффективных катализаторов и электродов для нанесения защитных покрытий методом электроискрового легирования.

Для решения этих задач проведены экспериментальные исследования на широком круге систем, направленные на управление процессом автоволнового синтеза, химическим и фазовым составами литых продуктов синтеза.

Цели работы.

• Разработать научные основы центробежной СВС-технологии литых сплавов на основе интерметаллидов и функциональных композиционных материалов.

• Разработать методы химического стимулирования процесса горения в элементных и оксидных системах с низким тепловым эффектом высокоэнергетическими добавками.

• Изучить влияние высокой гравитации (центробежного воздействия) на закономерности горения, формирование химического и фазового составов продуктов синтеза, их макро- и микроструктуру.

• Изучить закономерности синтеза многокомпонентных литых сплавов, выявить оптимальные составы и условия для решения прикладных задач и создания опытных центробежных СВС-технологий.

Экспериментальное оборудование и методы исследования.

Для решения поставленных задач были модифицированы центробежные установки, позволяющие осуществлять горение под перегрузкой в интервале от 1 до 1000^-. Разработаны методики проведения экспериментов и исследования закономерностей и механизмов автоволнового синтеза.

Для анализа конечных и промежуточных продуктов горения использовались методы динамической рентгенографии, локального рентге-носпектрального и рентгенофазового анализов, аналитической химии, металлографии и т д.

Научная новизна.

Новизна постановки диссертационного исследования состоит в разработке новых методов автоволнового центробежного синтеза, получении новых литых многокомпонентных сплавов на основе алюминидов титана, никеля и кобальта.

• Экспериментально показано, что высокоэкзотермическая добавка пероксида кальция с алюминием позволяет осуществлять горение в слабоэкзотермических элементных смесях и получать литые Л-А1, Ст-В и Сг-Т)-В в широком интервале соотношений компонентов и перегрузок. Установлено, что продукты горения высокоэкзотермической смеси не принимают участия в формировании металлической фазы, а участвуют лишь в теплообмене, повышая конечную температуру системы.

• Показано, что воздействие перегрузки и варьирование состава исходной смеси позволяет получать литые многокомпонентные сплавы на основе интерметаллидов никеля, кобальта и титана, управлять их химическим и фазовым составами, микроструктурой.

Практическая ценность работы.

На основе результатов фундаментальных исследований решен ряд прикладных задач и созданы опытные СВС-технологии:

• литых электродов из жаростойкого сплава на Со-основе для полу-

чения защитных покрытий,

• сплава Со-№-Мп-А1 для получения из него высокоактивного каталитического материала для нейтрализации продуктов горения.

Личный вклад.

Личный вклад состоит в постановке проблемы, создании новых методик, проведении и анализе результатов экспериментов, проведении термодинамического анализа и моделировании процесса горения, участии в решении прикладных задач.

Апробация работы.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих симпозиумах и конференциях: Молодежной международной школе-конференции но инновационному развитию науки и техники (Черноголовка 2005), III, IV, V и VI-ofi Всероссийских школах по структурной макрокинетике для молодых ученых (Черноголовка 2005, 2006, 2007 и 2008), Первой конференции по фильтрационному горению (Черноголовка, ИПХФ РАН, 2007), IX Международном симпозиуме по СВС (Дижон, Франция, 2007), Тринадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Ростов-на-Дону, Таганрог, 2007), 5-ой Курчатовской молодежной научной школе (Москва, 2007), VIII-ой Международной научно-технической Уральской школе-семинаре металловедов-молодых ученых (Екатеринбург, 2007), Всероссийской конференции с международным участием «Каталитические технологии защиты окружающей среды для промышленности и транспорта» (Санкт-Петербург. 2007), XII Российской конференции «Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов» (Екатеринбург, 2008), 59-ом международном космическом конгрессе (Глазго, Шотландия, 2008), XIV-ом Симпозиуме по горению и взрыву (Черноголовка, 2008), а также в ежегодных конкурсах научных работ Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН.

Новые СВС-технологии получения литых интерметаллндных сплавов, разработанные в данной диссертации, были представлены на грех выставках инновационной продукции. По результатам конкурса эти работы получили:

серебряную медаль на X Международном салоне промышленной собственности (Архимед-2007), Патент №2320744 «Способ получения литого сплава»;

золотую медаль на XI Международном салоне промышленной собственности (Архнмед-2008), Патент №2320744 «Способ получения литого сплава»;

серебряную медаль на VIII Международном салоне инноваций и инвестиций, Патент №2320744 «Способ получения литого сплава».

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 35 научных работ, в том числе 7 статей и 28 тезисов докладов на конференциях. Получено 2 патента РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложении. Работа изложена на 131 странице текста. включает 63 рисунка и J_8 таблиц. Список литературы содержит 146 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность рассматриваемых задач, определены цели, рассмотрена на-' учная новизна! и практическая значимость работы.

В первой главе представлен аналитический обзор литературы, в котором рассмотрены физико-химические основы теории горения и основные варианты самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Наиболее подробно проанализированы работы по СВС-металлургии, а также рассмотрены промышленные способы литых сплавов на основе интерметаллидов, их свойства и области использования.

Во второй главе приведено описание используемых в диссертационной работе исходных порошковых материалов, представлены иллюстрации и описание центробежных СВС-установок, используемых в проведении экспериментов, методик проведения экспериментов, анализа конечных продуктов и расчета экспериментальных характеристик.

Для исследования продуктов синтеза и процесса горения в работе были использованы химический, рентгенофазовый и динамический рент-генофазовый, локальный рентгеноспектральный методы анализа.

В третьей главе экспериментально и методами термодинамики изучена возможность стимулирования горения высокоэкзотермическими добавками низкокалорийных элементных систем, не способных к горению, влияние высокоэнергетической добавки (СаОг + AI) и перегрузки на горение Ti-Al и Ti-Cr-B, формирование состава и структуры продуктов синтеза. Введение высокоэнергетической добавки (СаОг + AI) в исходные смеси позволило существенно повысить температуру в волне горения и получить литые продукты в режиме горения. Для наиболее простой системы Ca02-Al-Ti проведено качественное моделирование процесса горения.

Предварительно был проведен термодинамический анализ с использованием программы "THERMO". На рис.1 представлены результаты анализа 'для системы на основе Ti-AI. С увеличением доли экзотермической добавки температура горения растет и при ее содержании (а > 0,2) продукты синтеза переходят в расплавленное состояние.

Экспериментальные исследования подтвердили результаты термодинамических расчетов. Смеси Ti + AI с добавкой более 20% (Са02 + AI) устойчиво горели, а продукты их горения имели литой вид.

OS 1.0

а(СиО,+Л1)

Рис.1. Влияние доли экзотермической добавки (а) на равновесный состав продуктов и температуру горения (Тг) в системе (Ti + Al) + a (CaO? + Al)

Система Ti-Cr-B приобретает способность к горению при а > 0,12 %, a при содержании добавки (Са02 + А1) более 30 % продукты горения имеют литой вид. Для обеих систем процесс горения сопровождался интенсивным газовыделением, вызывая диспергирование (потери) продуктов горения.

Воздействие перегрузки уменьшает диспергирование и увеличивает выход металлической фазы в слиток (рис.2). Слитки, полученные при перегрузке a/g > 300, имели беспористую структуру, металлический и оксидный слои четко разделялись.

Литые Про- Г|| % Пг %

дукты горения смесей (xTi + уА1) + а(ЗСа02 + 2А1), металлический и оксидный слои анализировали методами классического химического и рентге-нофазового анализов. Из анализа следует, что химический и фазовый состав ли- Рис-2- Влияние перегрузки на глубину дисперги-тых алюминидов ти- рования (tii) и выход металлической фазы в слиток тана можно менять в (П2>

широких пределах, варьируя соотношение Ti и А1 в исходной смеси. Были получены практически все известные интерметаллиды Ti3Al, TiAl и TiAl; (таблица 1).

Таблица 1. Влияние изменения состава элементной смеси на химический и фазовый составы алюминидов гитана. Исходная смесь: (х"П + уА1) + 30%

(ЗСаО: + 2А1), а = 300^, т = 500 г

Исходная элементная смесь Место пробы Фазовый состав Химический состав, % масс

"П, А1

зт; + А1 верх Т13А1 83,2 15,2

середина - - -

низ Т13А1 82,7 15,5

Т1 + Л1 верх "ПА1, ТЬА1 (следы) 62,9 34,8

середина "ПА1, Т13А1 (следы) 62,3 35,2

низ "ПА1, "П3А1 (следы) 63,2 35,4

"Л + ЗА1 верх ИА13 36,5 61,7

середина - - -

низ "ПА13 36,8 61,4

Из таблицы следует, что химический состав слитков однороден по объему. Причиной этого является конвективное перемешивание расплава за фронтом горения, за счет взаимного движения фаз под воздействием высокой гравитации (перегрузки), которое приводит к гомогенизации химического и фазового составов по объему слитков "П-А1.

Оксид кальция, образующийся в составе продуктов горения, приводит к снижению плотности и вязкости оксидной (шлаковой) фазы, и, по этой причине, способствует практически полному выходу целевых компонент в металлический слиток.

При горении системы Са02-А1-Т1 пероксид кальция участвует лишь в процессе энерговыделения, восстанавливаясь до СаО, который не вступает в химическое взаимодействие с целе-

Бр. В О А1 Т1 Сг 7Ыа1

1 20,45 - 0,31 2,34 76,95 100

2 19,07 - 0,65 2,79 77,48 100

3 38,72 - - 20,12 41,15 100

Рис.З. Микроструктура и локальный химический анализ целевой фазы на основе "П-Сг В

выми продуктами "П Л1. Напротив, для композиций (СаО: Л1 Т1 Сг В), при синтезе в установке открытого сжигания в составе продуктов горения образуется заметное количество СаВ,,. Однако при синтезе под центробежным воздействием были иолу.чены литые интерметаллиды, свободные от кальция (рис.3). На основе экспериментальных результатов для системы Са02-А1-Г|' была предложена модель горения, в которой в волне г орения но мере повышения температуры в локальном объеме смеси последовательно происходят следующие процессы:

• разложение пероксида кальция с выделение свободного кислорода,

• плавление А1 и "Л, а затем окисных пленок на их поверхностях,

• воспламенение и горение А1 и "П в атмосфере кислорода.

В четвертой главе рассмотрена возможность получения методом СВС-металлургии различных многокомпонентных сплавов на основе ин-терметаллидов Со, № и "П, имеющих промышленное применение. Основное внимание уделено изучению закономерностей формирования фазового состава, макро- н микроструктуры сплава в условиях воздействия высокой гравитации, поиску оптимальных параметров синтеза.

Схема синтеза. В общем виде химическую схему для получения многокомпонентных сплавов методом СВС-металлургии можно представить как:

(Л//+Л/:+А/!+...Л/„)+(А'/+Л'7+...Л'„)+Л'—»[Многокомпонентный сплав] + А12о3+а

где М„ - оскнды Сг, №, Со, ЫЬ, V/, Мо, "П и т.д.;

/V,, - металлы и неметаллы Г?с, С, Б!, В и т.д.; Я - металл восстановитель (А1).

Синтез ставов. Тепловыделения (С)) в результате протекания алю-мотсрмических реакций восстановления металлов из окислов и СВС-реакций образования интерметаллидов приводят к формированию расплава продуктов синтеза. Вследствие высоких температур горения, сам процесс синтеза очень кратковременный и, как правило, занимает несколько десятков секунд. Короткие времена синтеза и зашита верхней поверхности слитка оксидным расплавом (ЛЬ03) от окисления позволяют проводить синтез в условиях атмосферы, что невозможно осуществить в рамках современных промышленных методов (методы вакуумной электрометаллургии) получения таких сплавов. Воздействие высокой гравитации, создаваемой в центробежных установках, подавляет разброс продуктов горения в процессе синтеза, интенсифицирует фазоразделение металлической (сплав) и оксидной фаз.

Автоволновой синтез ставов ¡га основе Со- А1. Многокомпонентные жаростойкие сплавы, как правило, применяют для нанесения защитных покрытий на детали газотурбинных двигателей и установок (ГТД и ГТУ). Возможность получения таких сплавов методами СВС-металлургии

7

была изучена на примере получения жаропрочного сплава на Со-основе (СВС-Ц). Для получения методом СВС-металлургии данного сплава были подобраны исходные компоненты (металлы и их оксиды, в качестве восстановителя А1) и их соотношения. Термодинамический расчет показал, что адиабатическая температура горения такой системы составляет 2800 -2900 °С и существенно превышает температуру плавления всех конечных продуктов.

Анализ результатов химических исследований состава целевого сплава для образцов, сгоревших в различных гравитационных условиях, выявил наличие расхождения между расчетным и полученным составами (таблица 2). Так, содержание хрома, ниобия и углерода отличалось более чем на 20%. Это является результатом недостаточно полного протекания процесса экзотермического восстановления окислов до металлов. Очевидно, что для получения заданного состава необходимо скорректировать исходные смеси с учетом полноты протекания экзотермических реакций восстановления.

Таблица 2. Сопоставление экспериментального и расчетного состава

сплава СВС-Ц

Компоненты сплава Содержание элементов в сплаве, % ^асс.

расчет эксперимент

Со остальное остальное

Сг 20,0 15,4

№ 16,0 12,7

Мо 2,0 1,9

А1 1,0 2,0

3,0 2,9

Яе 2,0 1,9

С 2,0 1,6

Отмечено, что воздействие перегрузки в интервале от 50 до Ю00§ приводит к увеличению полноты выхода всех целевых элементов (таблица 3). Варьирование состава смеси и величины перегрузки позволяет получить сплавы заданного химического состава. Воздействие перегрузки позволяет влиять на процесс структурообразования и формировать уникальную структуру сплавов. Фотографии микроструктуры сплава ХТН-61, полученного промышленным методом (а) и его аналога СВС-Ц, полученного методом СВС в центробежной установке (б), представлены на рис.4. Промышленный сплав ХТН-61 (рис.4 а) имеет крупные (до 100 мкм) включения упрочняющих фаз (карбидов М>, Сг и интерметаллидов). Напротив, его аналог - сплав СВС-Ц (рис.4 б) имеет тонко распределенные структурные компоненты, т.е. не имеет ликваций и неоднородностей, а размер структурных составляющих уменьшился более чем в 10 раз.

Таблица 3. Влияние перегрузки на химический состав сплава СВС-Ц

...................-^Перегрузка, гJg Компонент 1 200 400 600 800 1000

Сг 15,4 16,2 17,5 18,0 18,6 18,9

N5 12,7 14 15,1 ¡5,4 15,5 15,5

Мо 1,9 1,95 2,0 2,0 2,0 2,0

А1 2,0 1,1 1,0 0,9 0,86 0,85

V/ 2,9 3,0 3,0 3,1 3,1 3,1

Яе 1,9 1,9 1,95 1,95 1,95 1,95

С 1,6 1,8 1,8 1,85 1,9 1,9

(а) (б)

Рис.4. Микроструктура сплавов ХТН-61, полученного промышленным методом (а) и его аналога (СВС-Ц), полученного методом центробежного СВС-литья (б)

Рост перегрузки приводит к интенсификации гравитационного конвективного движения расплава, которое обеспечивает выравнивание химического состава расплава и ускоряет процесс его охлаждения. Быстрое охлаждение приводит к формированию мелкозернистой структуры.

Лвтоволиовой ските> сплавов № Со - Мп А1. Известно, что никель Ренея, полученный выщелачиванием алюминия из алюминидов никеля с высоким содержанием /\1,' обладает каталитическими свойствами и может быть использован в практике. В данном разделе изложены результаты исследования, направленные на создание новой группы каталитических материалов на основе полиметаллической системы (N1 А1 Со Мп) со структурой металла Ренея. Создание таких катализаторов решается в два этапа: 1 этан - автоволновои синтез многокомпонентных ингерметаллидов на основе никеля с высоким содержанием А1; 2 этан удаление А1 из сплава и создание высокоактивной скелетной структуры, исследование каталитической активности и определение оптимального соотношения компонентов в катализаторе, обеспечивающего наивысшую эффективность в нейтрализации продуктов сгорания. Первый этап совместных исследований проведен соискателем с коллегами. Второй этап осуществили Е.В. Пугачева и В.Н. Борщ [1]. Для синтеза сплавов М-А1-Со-Мп с высоким содержанием алюминия использовали смеси алюминия с оксидами никеля, кобальта и марганца. Смеси подбирали на основе базовых двухкомпонент-ных систем, с высокой температурой горения. В эти смеси вводили избыток алюминия и определяли его влияние на закономерности синтеза, пределы горения и фазоразделения.

Рис.5. Влияние избытка Д(А1) в исходной смеси (NiO-Соз04-Мп02-А1) на скорость горения (и) и потерю массы (r|i). а = lg, гп = 30 г

I. Борщ В Н., Пугачева Е.В., Жук С.Я., Андреев Д.Е., Санин В.II., Юхвид В.И. Многокомпонентные металлические катализаторы глубокого окисления СО и углеводородов // Доклады Академии Наук, раздел «Физическая химия». 2008. т. 419, -V» 6, с. 775-777.

К)

В основной серии экспериментов использовали смесь:

[х (ЗЫЮ + 2А1) 4- у (ЗСо304 + 8А1)+г (ЗМпО: + 4А1)| * А Л1, расчетным целевым продуктом горения которой является сплав [85 % № + 10 % Со + 5% Мп] + А А1, где х. у, г и Д массовые доли базовых смесей и компонент.

Предварительная серия экспериментов, проведенная в условиях нормальной гравитации (а = I», Р = 0,1 МПа) показала, что при избытке алюминия (ДА1) в смеси более 0,3 горение сопровождается интенсивным разбросом, а продукты горения имеют слабое разделение оксидной и металлической фаз, что делает невозможным получение слитков многокомпонентных сплавов с более высоким содержанием А1 (более 0,4) (рис.5).

Известно, что воздействие высокой перегрузки благоприятно влияет на процессы горения и фазоразделения. Процесс горения характеризуется ускорением фронта волны горения за счет сил .гидростатического давления. Проведение синтеза в поле массовых сил для системы [№0/А1+Соз04/А1+Мп(>>/А1] + А А1 показало, что с ростом величины перегрузки (при а = 500») потери массы (ф) при горении существенно снижаются (с 70 до 8 %), при этом скорость горения (и) и полнота выхода металлической фазы возрастают, а пределы горения (при а = * Ап = 0,58; при а = 1000^ - Ац = 0,79) и фазоразделения (при а = А| = 0,48; при а = 1000^' - А| = 0,74) по содержанию избытка А (А1) в исходной смеси расширяются. Продукты горения смеси [Ы10/А1+С0з04/А1+Мп0:/А1] + 0,58 А1, полученные при перегрузке а = 500« и Р = 0,1 МПа, имели литой вид, металлическая и оксидная фазы хорошо разделялись. Из результатов локального ренггеноспектрального анализа металла следует, что содержание А1 в сплаве достигает 56 % масс., при этом содержание других целевых элементов составляет: N1 - 30,2; Со - 9,6; Мп 3,8 % масс. Целевые компоненты равномерно распределены в слигке, за исключением структурных составляющих, в которых локализованы Мп и А1 (красные выделения, рис.6). Из сопоставления результатов локального рентгеноспек-грального и рентгенофазового (рис.7) анализов можно сделать вывод, что металлический слиток содержит в основном фазы (№, Со)АЬ, (N1, Со^АЬ, следы А1 и А18Мп5.

Co Ni

Рис.6. Структура и распределение элементов в сплаве №-Со-Мп-А1

После удаления алюминия путем щелочного травления сплавы имели развитую структуру с высокой удельной поверхностью (8«, = 10-20 м2/г).

20

Рис.7. Фазовый состав сплава Ni-Co-Mn-Al - Ab(Ni, Со), -Al3(Ni, Со)2, -А1, -А18Мп5

С ВС легких сплавов на основе Л-А1-ИЬ-У-Сг. Для создания нового поколения ГТД наиболее перспективными являются материалы на основе алюминидов титана. Они обладают уникальным комплексом свойств: малым удельным весом, высокой коррозионной стойкостью, жаропрочностью и жаростойкостью. Все это делает их привлекательным для использования в авиационной технике и в энергетике. Несмотря на вышеуказанные преимущества, алюминиды титана до сих пор не нашли массового промышленного применения. Обусловлено это в первую очередь тем, что алюминиды титана имеют низкую пластичность при нормальных температурах, недостаточно хорошие усталостные свойства, сравнительно высокую скорость роста трещин и высокие затраты при их получении. Наиболее вероятным решением этой проблемы является легирование и модифицирование такими добавками как №>, Сг, V и др. в сочетании с разработкой новых передовых технологий.

Основная проблема в получении литых сплавов на основе "Л методами СВС-металлургии является низкая экзотермичность реакции алюмотермиче-ского восстановления оксида "П. Поэтому для синтеза сплавов на основе алюминидов титана был использован подход высокоэнергетического химического стимулирования добавкой на основе пероксида кальции и алюминия (СаОг + А1). Разработанный подход был использован для синтеза литых сплавов на основе алюминидов титана, перспективных к применению в авиационном двигателестроении, среди них "П-А1-МЬ и "П-А1-У-Сг. После экспериментального подбора оптимального количества весовой доли (а) энергетической добавки, которая составила а = 0,3, и уровня создаваемой гравитации (350g), было получено несколько слитков массой 80 г и диаметром 40 мм, где выход металлической фазы был более 96% от расчетного значения.

При переходе на более крупные массы для минимизации химического взаимодействия активного расплава и материала формы (графита) была отработана методика ламинирования поверхности форм путем нанесения суспензии, состоящей из частиц твердого раствора (АЬОз-СггОз) на основе корунда и органического связующего, с последующей прокалкой. Такой подход позволил получить слитки массой до 1кг с минимальным содержанием примесей, при этом надо отметить, что извлечение продуктов горения из формы также облегчилось. Внешний вид целевого продукта горения (сплава) после извлечения из формы представлен на рис.8. Химический анализ слитков показал четкое соответствие требуемому составу (Т - основа, ЫЬ = 29,1 - 29,6 и А1 = 17,3 - 18,2 % вес.), а исследование микроструктуры (рис.9) выявило высокую гомогенность распределения целевых элементов по объему слитка.

Рис.8. Внешний вид ме- Рис.9. Микрофотографии структуры синтези-

таллического слитка рованных сплавов

(П А1-ЫЬ) (а) - "П -А1 -ЫЬ, (б) - Л А1- У-Сг

В заключительной, пятой главе изложены материалы практической реализации проведенных исследований.

Опытная центробежная СВС-технология получения .питых дисковых и стержневых электродов из сплава на основе Со- А! для получения защитных покрытий. В данном разделе представлены результаты разработки основ одностадийной СВС-технологии получения изделий (литых электродов) для нанесения защитных покрытий на детали машин, предназначенных для работы в экстремальных условиях.

Отработана методика получения тонких литых электродов в керамических высокотемпературных формах (рис.10). Показана возможность получения электродов d = 2 мм (рис. 11) из сплава на Со-основе с их последующим применением в технологическом цикле при изготовлении изделий ГТД.

Совместные исследования, проведенные с Центром СВС в МИСиС, показали перспективность СВС-электродов для нанесения защитных покрытий методом электроискрового легирования на детали авиационных двигателей, обеспечивающих повышение физико-химических характеристик и ресурса деталей по сравнению с промышленными материалами и методами [2].

2 Левашов H.A.. Замулаева H.H.. Кудряшов А.Н.. Вакасв ПН. Свиридова T.A.. Пегржнк М,И Процессы формирования и свойства электроискровых покрытии на титановой подложке. полученных с использованием капп и микроструктурных электродов WC Со Известия ВУЗов. Цветная металлургия 2006. jVv 5. с. 109-1IX.

I

0

Рис.10. Внешний вид керамических Рис.11. Внешний вид диско-

форм для получения стержневых вых и стержневых литых

электродов в режиме СВС СВС-элекгродов для ЭИЛ

Опытная центробежная СВС-технология каталитических материалов и создание каталитических фильтров. В главе 4 диссертации было показано, что полиметаллические сплавы №-Со-Мп-А1 являются перспективными для каталитического окисления СО и углеводородов. В данном разделе изложены результаты прикладных исследований, включающих модернизацию универсальной центробежной СВС-установки, отработку технологии синтеза, поиск оптимальных условий синтеза, исследование влияние массы сжигаемой смеси на формирование сплавов (масштабный фактор), наработку опытной партии, разработку каталитического фильтра для очистки выхлопных газов автономных дизель-генераторных установок. Разработка каталитических материалов и конструкции фильтра каталитической очистки выхлопных газов (ФКО) проводилась при участии автора диссертационного исследования, в составе коллектива под руководством д.т.н. В.Н. Санина и к.т.н. В.Н. Борща.

Основная часть экспериментальных и технологических исследований по синтезу сплава проведена диссертантом. Для отработки технологии получения полиметаллического сплава была использована опытно-промышленная центробежная СВС- Рис. 12. Общий вид опытно-промышленной установка, позволяю- центробежной СВС-установки щая производить одновременное сжигание смеси до 15 кг (рис.12).

Первые эксперименты на центробежной установке в тугоплавких графитовых формах показали, что укрупнение массы получаемого слитка приводит к трудностям извлечения их из формы, после кристаллизации и охлаждения. Это вызвано тем, что по мере увеличения исходных масс, величины столба расплава, формируемого за фронтом горения, и действия перегрузки растет давление расплава на стенки формы, вызывая частичную (поверхностную) пропитку и химическое взаимодействие материала формы с расплавом. Для минимизации выявленных негативных эффектов были разработаны технологические приемы защиты внутренней поверхности, включающие нанесение на поверхность формы химически инертного и жаростойкого покрытия, предотвращающего контакт графита с расплавом.

(а) (б) (в) (г)

Рис.13. Внешний вид синтезированных слитков №-А1-Со-Мп сплава после отделения оксидной фазы, (а) - слиток т = 4 кг, (б) - слиток ш ~ 3,2 кг, (в) - слиток ш = 2,4 кг, (г) - слиток ш ~ 0,7 кг

Полученные металлические слитки подвергали дроблению с последующей классификацией до нужной фракции 1 - 3 мм (рис.13). В качестве методики классификации порошковой фракции использовали ситовый анализ. Выбор данной фракции определялся конструкцией фильтра каталитической очистки (ФКО) и условиями его эксплуатации.

На следующем этапе классифицированные частицы сплава передавали для проведения химической обработки (щелочное травление).

Финальным этапом выполненных НИОКР было конструирование и изготовление опытных образцов ФКО (2 шт.) для очистки отходящих газов, выделяемых при работе дизель-генератора в реальных условиях. На рис.14 а, б приведена схема и внешний вид изготовленного ФКО. Каталитический материал засыпали во внутренний объем фильтра (ФКО).

В настоящее время в г. Москве ООО "Электромодуль" проводит работы по монтажу стационарной энергоустановки на основе дизель-

генератора мощностью 275 кВт. Впервые в конструкции таких установок будет применен ФКО на основе полученных СВС-сплавов. В случае успешных испытаний разработанных конструкций ФКО рассматривается вопрос о создании совместного предприятия по их промышленному выпуску.

(б)

Рис.14. Общий вид (а) и схема (б) фильтра каталитической очистки (ФКО) 1 - корпус фильтра, 2 - слой катализатора в проницаемой оболочке, 3 - рассекатель газов, 4 - входная труба, 5 - выходная труба

Выводы

1. Разработаны научные основы опытной центробежной СВС-технологии литых сплавов на основе интерметаллидов и функциональных композиционных материалов.

2. Показано, что высокоэкзотермическая добавка пероксида кальция с алюминием позволяет осуществлять горение в слабоэкзотермических элементных смесях и получать литые Т1—А1, Сг-В и Ст-Тл-В в широком интервале соотношений компонентов и перегрузок. Установлено, что продукты горения высокоэкзотермической смеси не принимают участия в формировании металлической фазы, а участвуют лишь в теплообмене, повышая конечную температуру системы.

3. Экспериментально и методами термодинамики изучены закономерности автоволнового синтеза в многокомпонентных системах термитного типа. Показано, что воздействие перегрузки и варьирование компонентов исходной смеси позволяет получать литые многокомпонентные сплавы на основе интерметаллидов никеля, кобальта и титана, управлять их химическим, фазовым составом и микроструктурой, реализовывать оптимальные области получения состава и свойств, требуемых для решения ряда прикладных задач.

4. На основе результатов фундаментальных исследований решен ряд прикладных задач и созданы опытные СВС-технологии:

• литых электродов из жаростойкого сплава СВС-Ц для получения защитных покрытий,

• сплава Co-Ni-Mn-Al для получения из него высокоактивного каталитического материала для нейтрализации продуктов горения.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Andreev D.E., Sanin V.N., Yukhvid V.l. SHS Metallurgy of titanium aluminides. Int. J. of SHS, 2005, Vol. 14, No.3, pp. 219-234.

2. Борщ B.H., Пугачева p.B., Жук С.Я., Андреев Д.Е., Санин В.Н., Юхвид В.И. Доклады Академии Наук, раздел «Физическая химия». Многокомпонентные металлические катализаторы глубокого окисления СО и углеводородов. Том 419, № 6, с. 775-777. 2008 г.

3. Андреев Д.Е. Синтез в режиме горения полиметаллических сплавов и получение из них катализаторов глубокого окисления СО. Перспективные материалы. Металлургия и металловедение, № 5, с. 628 632, 2008 г.

4. Андреев Д.Е. Центробежная СВС-металлургия литых сплавов на основе титана. Перспективные материалы. Металлургия и металловедение, № 5, с. 521-526, 2008 г.

5. D.E. Andreev, V.N. Sanin, V.l. Yukhvid and A.E. Sytschev. Reactive sintering of Ti-Al and Ti-Al-Nb consolidated elemental blocks for use as consumable electrodes in vacuum arc melting. Int. J. of SHS, 2008, Vol. 17, No.2, pp. 136-143.

6. 3-я Всероссийская школа по структурной макрокинетике для молодых ученых, Черноголовка, 23 - 25 ноября 2005 г. Д.Е.Андреев, В.Н. Санин, В.И. Юхвид (ИСМАН, Черноголовка). Высокоэнергетическое химическое стимулирование СВС-процсссов литых алюминидов титана, с. 3840.

7. 4-я Всероссийская школа но структурной макрокинетике для молодых ученых, Черноголовка, 22 - 24 ноября 2006 г. Андреев Д.Е., Санин В Н., Юхвид В.И. Ширяева М.Ю., Борщ В.Н., Пугачева Е.В.

СВС литых интерметаллидов как перспективных материалов для катализа, с. 45.

8. V.N. Sanin, D.E. Andreev and V.f. Yukhvid. High energy chemical stimulation of SHS reaction in low caloric systems. Abstract of IX International Symposium on Self-Propagating High-Temperature Synthesis (SHS-2007), p. 191., July 1 -5, 2007, Dijon, France.

9. Всероссийская конференция с международным участием «Каталитические технологии защиты окружающей среды для промышленности и транспорта» 11-14 декабря 2007 года, Санкт-Петербург. Пугачева Е.В., Борщ В.Н., Жук С.Я., Санин В.Н., Андреев Д.Е. Полиметаллические катализаторы глубокого окисления СО и углеводородов, с. 88-90.

10.E.V. Pugacheva, V.N. Borshch, S.Ya. Zhuk, V.N. Sanin, D.E. Andreev. Po-lymetallic catalysts of deep oxidation of CO and hydrocarbons for purification of waste gases. 13-18 July 2008, 14-th International Congress on Catalysis, Seoul. Korea, p. 472.

11.Д.Е. Андреев, B.H. Санин, В.И. Юхвид. Закономерности горения и фа-зоразделения при получении литых алюминндов титана в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Труды XII Российской конференции "Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов". 22 - 26 сентября 2008, г. Екатеринбург, с. 26-28.

12.V.N. Sanin, D.E. Andreev, V.I. Yukhvid. SHS metallurgy of superalloys, from high gravity to microgravity. Proceedings of 59th International Astro-nautical Congress (29 September-3 October, Glasgow, Scotland), pp. 86-91.

13.6-я Всероссийская школа по структурной макрокинетике для молодых ученых, Черноголовка, 26 - 28 ноября 2008г. Андреев Д.Е. Санин В.Н., Юхвид В.И., Ковалев Д.Ю. СВС литых Cr-Ti-B, с. 112.

14.Международный форум по нанотехнологиям. 3-5 декабря 2008, Москва, Россия. Андреев Д.Е., Санин В.Н., Юхвид В.И. Автоволновой синтез литого жаропрочного сплава на кобальтовой основе, с. 160-161.

Патенты:

1. Саннн В.Н., Юхвид В.П., Андреев Д.Е. Способ получения литого сплава на основе алюминида титана. Патент № 2320744 от 27 марта 2008 г.

2. Санин В.Н., Юхвид В.И., Андреев Д.Е. Способ получения литого сплава на основе кобальта в режиме горения. Положительное решение о выдаче Патента РФ от 18.08.2008 г. (Заявка № 2007142716/02(046782)).

Андреев Дмитрий Евгеньевич

СВС ЛИТЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОД ЦЕНТРОБЕЖНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Сдано в печать 25.02.09. Подписано в печать 27.02.09. Формат 60x90 1/16. Гарнитура «Тайме». Объем 1,25 п.л. Заказ 57. Тираж 100.

Отпечатано в типографии ИПХФ РАН. 142432. г. Черноголовка. Моск. обл.. пр-т академика Семенова, 5. Тел.: (8-49652) 2-19-38

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Литературный обзор

1.1. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез 6 (СВС):,теория и практика

1.2. СВС-металлургия: фундаментальные и прикладные задачи

1.3. Интерметаллиды, бориды, сплавы и композиционные 19 материалы

1.4. Научные задачи исследования

ГЛАВА II. Методики проведения экспериментов и анализа 27 продуктов синтеза

2.1. Исходные компоненты и смеси

2.2. Экспериментальные установки и методики проведения 29 экспериментов

2.3. Методики анализа продуктов синтеза

ГЛАВА III. Высокоэнергетическое химическое стимулирование 35 автоволнового синтеза в слабоэкзотермических элементных системах

3.1. Система Ti - А1 / Са02 - А

3.2. Система Ti - Сг - В / Са02 - А

3.3. Моделирование автоволнового синтеза в гибридных системах

ГЛАВА IV. Закономерности СВС литых многокомпонентных 67 сплавов

4.1. Автоволновой синтез сплавов на основе Со - А

4.2. Автоволновой синтез сплавов Ni - Со - Мп - А

4.3. СВС легких сплавов на основе Ti - А1 - Nb - V - Сг

ГЛАВА V. Разработка приложений для решения практических задач

5.1. Опытная центробежная СВС-технология получения литых дисковых и стержневых электродов из сплава на основе Со-А1 для получения защитных покрытий

5.2. Опытная центробежная СВС-технология каталитических материалов и создание каталитических фильтров

ВЫВОДЫ

Композиционные многокомпонентные материалы на основе интерметаллидов никеля и кобальта обладают уникальными свойствами (высокая прочность, износостойкость и коррозионная стойкость в агрессивной среде при высокой температуре и т.д.) и находят широкое применение в науке и практике. Большие перспективы для решения практических задач в будущем имеют легкие прочные материалы на основе интерметаллидов, карбидов и боридов титана. В настоящее время в промышленности эти материалы и изделия из них получают в вакуумных печах при высокой температуре в течение длительного времени с большими затратами электроэнергии.

В 80-е годы в лаборатории "Жидкофазные СВС-процессы и литые материалы" ИСМАН была показана возможность автоволнового синтеза литых тугоплавких материалов в центробежных установках под воздействием перегрузки, используя смеси термитного типа. Последующее развитие этих исследований привело к созданию фундаментальных основ центробежной СВС-технологии литых тугоплавких неорганических материалов.

Диссертационная работа является продолжением этих исследований. Новизна постановки диссертационного исследования состоит в разработке новых методов автоволнового центробежного синтеза, получении новых литых многокомпонентных сплавов на основе алюминидов титана, никеля и кобальта, решении ряда прикладных задач, таких как создание материалов и основ опытных технологий для получения защитных покрытий, материалов для получения высокоэффективных катализаторов.

Для решения этих задач проведены экспериментальные исследования на широком круге систем, направленные на управление процессом автоволнового синтеза, химическим и фазовым составом литых сплавов на основе интерметаллидов и функциональных композиционных материалов.

1. Литературный обзор

Исследования процессов горения газовых смесей, проведенные Н.Н. Семеновым, Я.Б. Зельдовичем, Д.А. Франк-Каменецким и др. [1-4], заложили фундаментальные основы управления процессом горения. Важным этапом в исследовании горения стали работы А.Ф. Беляева, К.К. Андреева, П.Ф. Похила, Э.И. Максимова [5-9] по изучению горения газифицирующихся конденсированных систем (взрывчатых веществ, порохов, ракетных топлив), t где было выявлено влияние плавления, испарения, диспергирования, и др. на формирование многозонной структуры волны горения, механизмы и закономерности горения.

В 1967 году российские ученые А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская и В.М. Шкиро показали, что химическое превращение в высокоэкзотермических смесях порошкообразных металлов и неметаллов можно осуществлять в режиме фронтального горения [10]. Отличительной особенностью этих процессов является то, что реакция образования конечного продукта протекает в конденсированной фазе без участия газообразных продуктов (безгазовое горение). На этой основе была разработана технология синтеза тугоплавких соединений, получившая название "Самораспространяющийся высокотемпературный синтез" (СВС) [11-24].

В создании теории и в практике СВС-процессов более чем за 40 лет приняли участие научные школы России (А.Г. Мержанов, И.П. Боровинская В.М. Шкиро, Ю.Е. Володин, А.Н. Питюлин, С.С. Мамян, А.К. Филоненко, В.Н. Блошенко, В.М. Мартыненко, Б.И. Хайкин, А.П. Алдушин, М.Д. Нерсесян, В.М. Маслов, А.П. Амосов, A.M. Столин, Ю.М. Максимов, А.С. Рогачев, Е.А. Левашов и др.), США (J. Holt, Z. Munir, В. Matkowsky, L. Murr, A. Mukas'yan, A. Varma и др.), Японии (M. Koizumi, Y. Miyamoto, О. Odawara и др.) и др.

выводы

1. Разработаны научные основы опытной центробежной СВС-технологии литых сплавов на основе интерметаллидов и функциональных композиционных материалов.

2. Показано, что высокоэкзотермическая добавка пероксида кальция с алюминием позволяет осуществлять горение в слабоэкзотермических элементных смесях и получать литые Ti-Al, Cr-В и Cr-Ti-B в широком интервале соотношений компонентов и перегрузок. Установлено, что продукты горения высокоэкзотермической смеси не' принимают участия в формировании металлической фазы, а участвуют лишь в теплообмене, повышая конечную температуру системы.

3. Экспериментально и методами термодинамики изучены закономерности автоволнового синтеза в многокомпонентных системах термитного типа. Показано, что воздействие перегрузки и варьирование компонентов исходной смеси позволяет получать литые многокомпонентные сплавы на основе интерметаллидов никеля, кобальта и титана, управлять их химическим, фазовым составом и микроструктурой, реализовывать оптимальные области получения состава и свойств, требуемых для решения ряда прикладных задач.

4. На основе результатов фундаментальных исследований решен ряд прикладных задач и созданы опытные СВС-технологии:

• литых электродов из жаростойкого сплава СВС-Ц для получения защитных покрытий,

• сплава Co-Ni-Mn-Al для получения из него высокоактивного каталитического материала для нейтрализации продуктов горения.

1. Семенов Н.Н. Тепловая теория горения и взрыва. Успехи физ. наук. 1940. Т. 23. №3, с. 251.

2. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов. М.: Издательство АН СССР. 1944.

3. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. Москва, Издательство Наука, 1980, 478 с.

4. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука. 1967, 491 с.

5. Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ. М.: Оборонгиз. 1960. 595 с.

6. Бахман Н.Н., Беляев А.Ф. Горение гетерогенных конденсированных систем. М.: Наука. 1967, 226 с.

7. Беляев А.Ф., Боболев В.К., Коротков А.И., Сулимов А.А., Чуйко СВ. Переход горения конденсированных систем во взрыв. М.: Наука. 1973. 291 с. М., "Металлургия", 1978, с. 1-21.

8. Похил П.Ф. О механизме горения бездымных порохов. — Физика взрыва, сб. № 2 М., изд. АН СССР, 1953.

9. Э.И. Максимов, А.Г. Мержанов. Об одной модели горения нелетучих взрывчатых веществ. Докл. АН СССР, 1964, Т. 157, с. 412.

10. Мержанов А.Г., Шкиро В.М., Боровинская И.П.Способ синтеза тугоплавких неорганических соединений. Авт. свид. №255221, 1967.

11. Мержанов А.Г., Боровинская И.П. Самораспространяющийся высокотемпера-турный синтез тугоплавких неорганических соединений. Докл. АН СССР, 1972, Т. 204, № 2,стр. 366-369.

12. А.Г. Мержанов, И.П. Боровннская, Ю.Е. Володин.О механизме горения пористых металлических образцов в азоте."Докл. АН СССР", 1972, 206, №4.

13. A.G. Merzhanov, "Self-propagating high temperature synthesis: Twenty years of search and findings," Combustion and Plasma Synthesis of High-Temperature Materials, edited by Z.A. Munir and J.B. Holt, et al., p. 1-53, New York: VCH, 1990.

14. A.G. Merzhanov "Worldwide Evolution and Present Status of SHS as a Branch of Modern R&D ( on the 30lh Anniversary of SHS )".

15. Мержанов А.Г., Филоненко A.K., Боровинская И.П.Новые явления при горении конденсированных систем. Докл. АН СССР, 1973, 208, № 4, с. 892-894.

16. Алдушин А.П., Мартемьянова Т.М., Мержанов А.Г. и др. Автоколебательное распространение фронта горения в гетерогенных конденсированных средах. ФГВ. 1973. Т. 9. № 5. с. 613-626.

17. Мержанов А.Г. Процессы горения и синтез материалов. Черноголовка, Издательство ИСМАН, 1998, с. 511.

18. Мержанов А.Г. Твердопламенное горение, Издательство ИСМАН, 2000, с. 238.

19. Боровинская И.П., Лорян В.Э., Мукасьян А.С. Газостатическая технология керамических изделий. В сб.: Технология. Оборудование, материалы, процессы. 1988. Вып. 1. с. 16-20.

20. Итин В.И., Найбороденко Ю.С Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений. Томск. Изд. Томского Унив-та. 1989. 210 с.

21. Мукасьян А.С, Мержанов А.Г., Мартыненко В.М., Боровинская И.П., Блинов М.Ю. О механизме и закономерностях горения кремния в азоте. ФГВ. 1986. №5. с. 43-49.

22. Питюлин A.M. СВС-прессование. В сб.: Технология. Оборудование, материалы, процессы. 1988. Вып. 1. с. 34-44.

23. Столин A.M. О методе СВС-экструзии. В сб.: Технология. Оборудование, материалы, процессы. 1988. Вып. 1. с. 50-57.

24. Штессель Э.А., Курылев М.В., Мержанов А.Г. Газотранспортные СВС-покрытия. ДАН. 1986. Т. 238. № 5. с. 55-61.

25. Мержанов А.Г. Теория стационарного гомогенного горения конденсированных веществ. — препринт ИОХФ АН СССР, Черноголовка, 1974, 25 с.

26. Мержанов А.Г., Юхвид В.И., Боровинская И.П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез литых тугоплавких неорганических, соединений. Докл. АН СССР, 1980,Т. 255, № 1, с. 120-124.

27. Мержанов А.Г., Боровинская И.П., Юхвид В.И., Ратников В.И. Новые методы получения высокотемпературных материалов, основанные на горении. В сб.: "Научные основы материаловедения". М.: Наука, 1981, с. 193-206.

28. Odawara О. Composites by a thermite process induced in a centrifuge. Ann. Rep. Gov. Ind. Techn. Res. Inst., Tohoku, 1980, V.l 1, p.53-55.

29. S. Wojcicki. Aplication of combustion synthesis to cutting tool material production.In proc. Of the first US-Japanese workshop on combustion synthesis, Tokyo, Japan, 1990, p. 181-188.

30. Zhang S.G., Zhou X.X. The research, application and manufacturing of steel -ceramic composite pipe produced by SHS reaction in China. // In proc.4th International symposium on SHS, Toledo, Spain, 1997, p. 63.

31. Н.П. Лякишев, IO.JI. Плинер, Г.Ф. Игнатенко, С.И. JIanno. Алюминотермия. М., Металлургия, 1978.

32. А.Г. Мержанов, В.И. Юхвид. СВС-процессы получения высокотемпературных расплавов и литых материалов. Аналитический обзор, Москва, ГКНТ СССР, 1989, с. 1-102.

33. Юхвид В.И. Структурная динамика систем окисел металла-алюминий -углерод в процессах горения и химического превращения. В сб. "Проблемы структурной макрокинетики", АН СССР.ИСМАН.Черноголовка. 1991. с. 108-123.

34. Yukhvid V.I. Modification of SHS processes. Pure and Appl.Chem., 1992, V. 64, № 7, p. 977-988.

35. E.A. Левашов, A.C. Рогачев, В.И. Юхвид, И.П. Боровинская. Физико-химические и технологические основы Самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, Москва, ЗАО "Издательство БИНОМ", 1999, с. 1-173

36. Yukhvid V.I., Vishnyakova G.A., Silyakov S.L., Sanin V.N. and A.R. Kachin. Structural Macrokinetics of Alumothermic SHS Processes.Int. J.S.H.S.1996, V. 1, № l,p. 93-105.

37. Юхвид В.И. Жидкофазные СВС-процессы и литые материалы. В Сб. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез и литые материалы. Черноголовка, территория, 2001, с. 252-276.

38. Юхвид В.И. Высокотемпературные жидкофазные СВС-процессы: новые напрвления и задачи. Цветная металлургия, №5, 2006, с. 62-78.

39. Юхвид В .И.СВС литых тугоплавких неорганических материалов и изделий. Докт. дис, Черноголовка, 1990.

40. Юхвид В.И., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Влияние давления на закономерности горения плавящихся гетерогенных систем. ФГВ, 1983, 3, с. 30.

41. Юхвид В.И. Закономерности фазоразделения в металлотермических процессах. Изв. АН СССР, "Металлы", № 6, 1980, с. 61-64.

42. Баринов Ю.Н., Юхвид В.И., Трубников И.Б., Яшин В.А., Григорович C.JL, Качин А.Р., Махонин Н.С., Попов JI.C. Особенности анализа газовой фазы при получении сложного титано-хромового карбида методом СВС -Препринт, ИСМАН, Черноголовка 1988.

43. Баграмян А.Р., Юхвид В.И., Мержанов А.Г., Боровинская И.П. Закономерности самораспространяющегося высокотемпературного синтеза литого карбида хрома. Препринт, Черноголовка, 1979, с. 1-23.

44. Качин А.Р., Юхвид В.И., Вишнякова Г.А. Закономерности формирования состава и микроструктуры литого твердого сплава на основе сложного титано-хромового карбида в СВС-процессах. В сб.: "Проблемы технологического горения", 2, Черноголовка, 1981, с. 22-25.

45. Горшков В.А. СВС литых материалов на основе тугоплавких соединений хрома и титана в перемешанных и слоевых системах. Канд. дис, Черноголовка, 1989.

46. Баграмян А.Р., Мамян С.С., Юхвид В.И., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Исследование возможности образования бинарных карбидов в системе титан-хром-углерод. Препринт, ОИХФ АН СССР, Черноголовка, 1980, с. 1-16.

47. Околович E.B. Горение гетерогенных систем с плавящимися негазифицирующимися компонентами. Канд. дис, Черноголовка, 1981.

48. Баграмян А.Р., Юхвид В.И., Боровинская И.П. Закономерности синтеза литых боридов хрома в режиме горения. Препринт, ОИХФ АН СССР, Черноголовка, 1980.

49. Гедеванишвили Ш.В. СВС тугоплавких соединений и сплавов Мо-С, Сг-Ti-B, Mn-Si-Fe, Mo-Fe из рудного сырья и исследование их свойств. Канд. дис, Черноголовка, 1990.

50. Булаев A.M., Гальченко Ю.А., Юхвид В.И., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Исследование литых покрытий на основе титано-хромового карбида. -Изв. АН СССР, "Металлы", 5, 1986, с. 172-182.

51. Юхвид В.И. Динамическое взаимодействие высокотемпературного многофазного расплава с металлической основой. Изв. АН СССР, "Металлы", 6, 1988.

52. Ивлева Т.П., Шкадинский К.Г., Юхвид В.И. Гравитационное фазоразделение и теплообмен в системе высокотемпературный расплав-металлическая основа. Препринт, ИСМАН СССР, Черноголовка. 1988.

53. Yukhvid V.I. Combustion processes forming high temperature melts. Joint meetings of the combustion Institute, Tacchi-Editore, Pisa, Italy, 1990. p. 4.3.1 -4.3.4

54. Шкадинский К.Г., Чернецова B.B., Юхвид В.И. Математическое моделирование горения трехкомпонентных СВС-систем. Инж-физ.ж.1993, Т. 65, № 4, с. 45-46.

55. В.И. Юхвид. Процессы горения и фазоразделения в СВС-металлургии. Препринт, Черноголовка 1989, с. 22.

56. V.I. Yukhvid, S.V. Maklakov, P.V. Zhirkov, V.A. Gorshkov, N.N. Timokhin, A.Y. Dovzhenko. Combushion synthesis and structure formation in a model Cr-Cr03 self-propogating high temperature synthesis system. J. Mater. Sci., 32, 1997, 1915-1924.

57. Юхвид В.И., Ратников В.И. Технологические варианты и оборудование в СВС-металлургии. Препринт, ИСМ АН СССР, Черноголовка. 1989. с. 23.

58. Yukhvid V.I. SHS surfacing technology, structure and properties.In proceeding of the second East-West Symposium on Materials and Processes, Helsinki, 1991, p. 212.

59. Silyakov S.L., Pesotskaya N.S. and Yukhvid V.I. Corundum-Based Abrazive Composites:Synthesis and Properties.Int.J.SHS.1994, V. 3, №> 4. p. 99-107.

60. Мержанов А.Г., Боровинская И.П., Юхвид В.И., Качин А.Р., Тимохин Н.Н. Способ получения окисного материала. А.С 1028017, 3. 3328215 от 05.08.81г.

61. Тараканов А.Ю., Ширяев А.А., Юхвид В.И.Фазовые превращения в высококалорийных гетерогенных системах окисел восстановитель -неметалл. ФГВ.1991, № 3, с. 68.

62. Санин В.Н., Силяков C.JL, Юхвид В.И.Распространение фронта горения по длинномерному каналу. ФГВ.-1991, № 6. с. 29-33.

63. A.I. Trofimov, V.I. Yukhvid and I.P. Borovinskaya. Combustion in condensed systems in electromagnetic field. Int. J. SHS.1992,V. 1, № 1, p. 67-71.

64. A.I. Trofimov and V.I. Yukhvid.SHS surfacing in an rlektromagnetic field.Int.J.SHS. V. 2, № 4, p. 343 348, 1993.

65. Ponomarev V.I., Khomenko I.O., Merzhanov A.G. "A Laboratory methods of time resolved x-ray diffraction", Crystallography, 1995, № 1, p. 14-17.

66. А. В. Симонян, В.А. Горшков, В.И. Юхвид. Горение системы NiO А1 под давлением газа. ФГВ, Т. 33, № 5, с. 20-24.

67. Юхвид В.И., Тимохин Н.Н., Ляшенко Л.П., Мамян С.С., Пересада А.Г., Рогачев А.С., Булаев А. М., Щербакова Л.Г., Боровинская И.П. СВС литых полупроводниковых материалов и исследование их свойств. Препринт ОИХФ АН СССР, Черноголовка, 1987, 18 с.

68. Юхвид В.И., Тимохин Н.Н., Яшин В.А. Закономерностии механизм горения модельной системы СЮз-Сг. Препринт ОИХФ АН СССР, Черноголовка. 1985, 19 с.

69. Силяков С.Л., Песоцкая Н.С., Юхвид В.И. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез и свойства абразивного композиционного материала на основе корунда. Неорганические материалы. 1995, Т. 31, № 3, с. 351-357.

70. Каратасков С.А., Юхвид В.И., Мержанов А.Г. Закономерности и механизм горения плавящихся гетерогенных систем в поле массовых сил. ФГВ, 1985, № 6, с 41-43.

71. Санин В.Н. Влияние массовых сил на автоволновые процессы и создание центробежных СВС-технологий. Докт. дис, Черноголовка, 2007.

72. A.G. Merzhanov and V.I. Yukhvid.The self-propogating high temperature synthesis in the field of centrifugal forces.Proc.First US-Japanese Workshop on combustion Synthesis, Tokyo, Japan, p. 1-22, 1990.

73. Yukhvid V.I., Kachin A.R. and Zakharov G.V. Centrifugal SHS surfacing of the Refractory Inorganic Materials.Int.J.SHS. 1994, V. 3, № 4, p. 321-332.

74. A.G. Merzhanov,V.I. Ratnikov, A.S. Rogachev, A.E. Sytchev, V.A. Scherbakov, V.I. Yukhvid. Particular features of SHS under microgravity. In abstracs Joint Xth European and Russian Symposium on Physical sciences in microgravity, 1997, p. 190-193.

75. V.I. Yukhvid, S.L. Silyakov, V.N. Sanin, A.G. Merzhanov.The effect of gravity on SHS of foam materials. In abstracs Joint Xth European and Russian Symposium on Physical sciences in microgravity, 1997, p. 195-195.

76. V.I. Yukhvid. SHS under low and high artificial gravity.In book of abstracts 4International sympozium on SHS ,Toledo, Spain, 1997, p. 141.

77. V.I. Yukhvid, V.N. Sanin, M.D. Nersesyan, and D. Luss, "Self-propagating high temperature synthesis of oxide and composite materials under centrifugal forces", Int. J.SHS, V. 11, № 1, p. 65-79, 2002.

78. Качин А.Р. Исследование закономерностей СВС литых безвольфрамовых твердых сплавов. Канд. дис, Черноголовка, 1984.

79. Захаров Г.В. Получение материалов в системе Cr-Ti-Ni-C-АЬОз центробежной СВС-технологией, их структура и свойства. Канд. дис, Черноголовка, 1988.

80. В.Н. Санин, C.JI. Силяков, В.И. Юхвид. Горение термитных систем при ортогональной ориентации векторов перегрузки и скорости горения. ФГВ, т. 34, № 1,1998.

81. A.R. Kachin and V.I. Yukhvid. SHS of cast composite materials and pipes in the field of centrifugal forces.Int.J. SHS, V.I, №1, pp. 168-171, 1992.

82. Патент РФ RU2270877 (2006), заявка RU2004126277, 2004. Способ получения литого сплава в режиме горения. Санин В.Н., Деев В.В., Елисеев Ю.С., Мержанов А.Г., Оспенникова О.Г., Поклад В.А., Юхвид В.И.

83. Каратасков С.А., Качин А.Р., Юхвид В.И., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Способ получения труб из порошковых материалов.А.С1288998. 3. 3898438 от 14.05.85г.

84. G.S. Garibov, R.N. Sizova, Yu.A. Nozhnitski, M.Ye. Kolotnikov, L.S. Buslavski. Prospects of Production of Aerospace Materials and Techniques for Their Processing at the Beginning of the 21 Century, // Magazine "Technology of light alloys", №4, 2002.

85. Morris D., Naka S., P. Caron (Eds.), EUROMAT 99, Intermetallics and Superalloys: Materials Development and Processing, // Wily/VCH, Weinheim, Germany, 2000.

86. Белов С.П., Брун М.Я., Глазунов С.Г. и др. Титановые сплавы. Металлография титана и его сплавов. // М. Металлургия, 1992. 352 с.

87. J. Wayne Jones. The use of gamma titanium aluminides in high temperature systems. // Abstracts of 7th European Conference on Advanced Materials and Processes (EUROMAT 2001) 11-14 June 11, Milano, Italy. 2001.

88. Банных O.A., Поварова К.Б. Перспективы создания жаропрочных и жаростойких сплавов и интерметаллических соединений. Новые металлические материалы: Сб. науч. ст. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона. 1998. с. 29-33.

89. Наплавочные материалы. // Киев-Москва, Международ. Центр науч.-тех. информации. 1979, 617 с.

90. Superalloys II / Ed. by Chester Y. Sims, JOHN WILEY & SONS, New York, ISBN 0-471-01147-9.

91. Materials Properties Handbook: Titanium Alloys; ASM International, 1994

92. Банных О.А., Поварова К.Б., Браславская С.Б. Механические свойства литых сплавов y-TiAl. // Металловедение и термическая обработка металлов, 1996, № 4} с.11-14.

93. Huang S.C., Chesnutt J.C. Gamma TiAl and its alloys/ Intermetallic compounds. 1994, V. 2, p. 73-88.

94. L. Niewolak, V. Shemet, C. Thomas, P. Lersch, L. Singheiser and W. Quadakkers. Oxidation behaviour of Ag-containing TiAl-based intermetallics. // Intermetallics, Volume 12, Issues 12, 2004, p. 1387-1396.

95. G.L. Chen, J.G. Wang, X.D. Ni, J.P. Lin and Y.L. Wang. A new intermetallic compound in TiAl+Nb composition area of the Ti-Al-Nb ternary system. // Intermetallics, V. 13, Issues 3, 2005, p. 329-336.

96. M. Munoz-Morris, I. Gil, D. Morris. Effect of heat treatment on the microstructural of the intermetallic Ti-46Al-2W-0.5Si. // Abstracts of 7th European Conference on Advanced Materials and Processes (EUROMAT 2001) 11-14 June 11, Milano, Italy.2001.

97. Y. Wu and S. Hwang. The effect of yttrium on microstructure and dislocation behavior of elemental powder metallurgy processed TiAl-based intermetallics. // Materials Letters, V. 58, Issue 15, 2004. p. 2067-2072.

98. Kazuhisa S., Masaki K., Microstructure study of Ti-47.3at%A11.7at%Mn intermetallic compound fabricated reactive sintering. // Simitomo Light Metal Techn. Reports., 1991, V. 32, № 4, p. 221-227.

99. Итин В.И., Братчиков А.Д., Постникова JI.H. Использование энергии теплового взрыва для синтеза интерметаллических соединений и лигатур на их основе. Порошковая металлургия, 1980, № 5, с. 24-28.

100. Naiborodenko Yu.S., Itin V.I. Intermetallides formation at gasless combustion of metallic powders mixtures. // In Proc. of IV Conf. on Powder Metallurgy in Poland, Zakopane, 7-9.10.1975. czesc 3., 1975, p. 297-308.

101. Итин В. И., Братчиков А.Д., Мержанов А.Г., Маслов В.М. Закономерности самораспространяющегося высокотемпературногосинтеза соединений титана с элементами группы железа. // ФГВ, 1978, Т. 14, № 1, с. 149-151.

102. Yi Н., Petric A., Moore J. Synthesis of Ti-Al intermetallic compounds by combustion synthesis. // Solid-State Phenomena, 1992, V. 25-26, p. 225-232.

103. Найбороденко Ю.С., Лавренчук Г.В., Сафронов А.Б. и др. Получение порошков алюминида никеля на основе метода СВС // Материалы Всесоюзной конференции. Минск, 24 26 мая 1983. Ч. 1. Минск, 1984. с. 103-106.

104. Химия синтеза сжиганием. // Ред. М. Коидзуми. Пер. с японского/.- М.: 1998. ISBN 5-03-003107-3.

105. W.J. Zhang, B.V. Reddy, S.C. Deevi. Physical properties of TiAl-base alloys. // Scripta Materialia, 2001, V. 45, № 6, p. 645-651.

106. D. Horvitz, I. Gotman, E. Gutmanas and N. Claussen. In situ processing of dense АЬОз-Ti aluminide interpretating pathe composites, // J. of the European Ceramic Siciety, V. 22, Iss. 6, June 2002. p. 947-954.

107. E. Medda, F. Delogu, G. Cao. Combination of mechanochemical activation and self-propagating behaviour for the synthesis of Ti aluminides. // Materials Science and Engineering A361, (2003), p. 23-28.

108. K. Uenishi, T. Matsubara, M. Kambara, and K. Kobayashi. Nanostructured titanium-aluminides and theircomposites formed by combustion synthesis of mechanically alloyed powders. // Scripta materialia, № 44, 2001, p. 2093-2097.

109. K. Taguchi, M. Ayada, K. Ishihara and P. Shingu. Near-net shape processing of TiAl intermetallic compounds via pseudo HIP-SHS roure. // Intermetallic 3 (1995), p. 91-98.

110. R. Orru, G. Cao, and Z. Munir. Mechnistic investigation of the field-activated combustion synthesis (FACS) of titanium aluminides, // Chemical engineering Science, v.54, Iss 15-16, July 1999, p. 3349-3355.

111. Munir Z. A. The use of an electric field as a processing parameter in combustion synthesis of ceramic and composites. // Metallurgical and the Materials Transaction A, 1996, V. 27A, № 8, pp. 2080-2085.

112. Y. Gutmanas and I. Gotman. Dense high-temperature ceramics by thermal explosion under pressure. // J. of the European Ceramic Siciety, V. 19, Iss. 1314, October 1999. p. 2381-2393.

113. P. Киффер, Ф. Бенезовский. Твердые материалы. М. Металлургия 1968 г.

114. Р. Киффер, Ф. Бенезовский. Твердые сплавы. М. Металлургия 1971 г.

115. Котельников Р.Б. Автореферат канд. диссертации Минцветметзолота // Под рук. МеерсонаГ.А. и Самсонова Г.В.- М., 1956.

116. Меерсон Г.А., Самсонов Г.В., Котельников Р. Б. и др. //ЖНХ. 1958. -№ 3, - вып. 4. -с.858-962.

117. Жунковский Г.Л., Терещенко А.В., Евтушок Т.М. Исследование кинетики спекания и некоторых свойств двойного борида титана-хрома //Порошковая металлургия, № 8, 1979, с. 35-37.

118. Andreev D.E., Sanin V.N., Yukhvid V.I. SHS Metallurgy of Titanium Aluminides. Int. J. of SHS, 2005, Vol. 14, №.3, p. 219-234.

119. Санин B.H., Юхвид В.И., Андреев Д.Е. Способ получения литого сплава на основе алюминида титана. Патент № 2320744 от 27 марта 2008 г.

120. Г.В. Самсонов, Л.Я. Марковский, А.Ф. Жигач, М.Г. Валяшко. Бор, его соединения и сплавы. Изд., АН УССР, Киев, 1960, 590 с.

121. М.А. Маурах, Б.С. Митин. Жидкие тугоплавкие окислы. М., Металлургия, 1979 г., 288 с.

122. Р.А. Лидин, Л.Л. Андреева, В.А. Молочко. Константы неорганических веществ. Изд., Дрофа, Справочник. Москва 2006, 685 с.

123. Научно-технический отчет ИСМАН по госконтракту ФЦП-2007 г. №02.513.11.3106. «Разработка технологических основ процесса автоволнового синтеза жаростойких композиционных материалов и получения защитных покрытий на их основе»

124. Санин В.Н., Юхвид В.И., Андреев Д.Е. Способ получения литого сплава на основе кобальта в режиме горения. Положительное решение о выдаче Патента РФ от 18.08.2008 г. (Заявка № 2007142716/02(046782))

125. Григорян Э.А., Мержанов А.Г. Катализаторы XXI века. Наука производству, № 3, с 30-42, 1998 г.

126. Борщ В.Н., Пугачева Е.В., Жук С .Я., Андреев Д.Е., Санин В.Н., Юхвид В.И. Доклады Академии Наук, раздел «Физическая химия». Многокомпонентные металлические катализаторы глубокого окисления СО и углеводородов. Том 419, № 6, с.775-777, 2008 г. 134.

127. V. Sanin, V. Yukhvid, A. Sytschev, D. Andreev. Combustion synthesis of cast intermetallic Ti-Al-Nb alloys in a centrifugal machine. Kovove Materialy-Metallic Materials, Vol. 44, №. 1, 2006, p. 49-55.

128. Андреев Д.Е., Санин B.H., Юхвид В.И. СВС литых сплавов на Ti основе в поле массовых сил. 4-я Всероссийская школа по структурной макрокинетике для молодых ученых, Черноголовка, 22 24 ноября 2006 г, с. 42.

129. Патент РФ RU2231418 (2004). Способ получения литого оксидного материала. Мержанов А.Г., Боровинская И.П., Горшков В.А., Деев В.В., Елисеев Ю.С, Оспенникова О.Г., Поклад В.А., Юхвид В.И.

130. Андреев Д.Е. Центробежная СВС-металлургия литых сплавов на основе титана. Перспективные материалы. Металлургия и металловедение, № 5, с. 521-526, 2008 г.

131. V.N. Sanin, D.E. Andreev, V.I. Yukhvid. SHS metallurgy of superalloys, from high gravity to microgravity. Proceedings of 59-th International Astronautical Congress (29 September-3 October, Glasgow, Scotland).

132. Андреев Д.Е. Синтез в режиме горения полиметаллических сплавов и получение из них катализаторов глубокого окисления СО. Перспективные материалы. Металлургия и металловедение, № 5, с. 628 — 632, 2008 г.