Закономерности и механизм СВС литых тугоплавких материалов и покрытий при атмосферном давлении в системах оксид-восстановитель-неметалл тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ структурной млкрокинетики

На правах рукописи СИЛЯКОВ Сергей Леонидович

Уч. № 1/95 Для служебного пользования

Экз. №

УДК 546

ЗАКОНОМЕРНОСТИ И МЕХАНИЗМ СВС ЛИТЫХ ТУГОПЛАВКИХ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ ПРИ АТМОСФЕРНОМ ДАВЛЕНИИ В СИСТЕМАХ ОКСИД—ВОССТАНОВИТЕЛЬ—НЕМЕТАЛЛ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Черноголовка 1995

Работа выполнена б Институте структурной макрокииетики РАН. '

Научный руководитель

доктор технических Шіук ІО.ХВИД В. И.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Жирков П. В., кандидат технических наук Кондаков С. Ф.

Ведущая организация

Московский государственный институт стали и сплавов (МИСиС) (Технологический университет)

Защита состоится < •» ^________199 «-Г** г. в ,^г час.

на заседании специализированного совета Д 003.80.01 при Институте структурной макрокииетики РАН по адресу: 142432, Мос-

ковская область, Ногинский район, Черноголовка, ИСМАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИСМАН.

V /О

Автореферат разослан «_£__» ____199.ГТГ

Ученый секретарь /Р//

специализированного совета

доктор '

физико-математических наук А. С Мукасьян

© Институт структурной макрокииетики РАІІ

• ■ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ . •

Актуальность проблемы. Одной из осйовикз задач розвитая техники язляется создашь нових матешалоз о уникальной СОВОКУПНОСТЬЮ свойств (емооксй тзердостьп, износсстоЛісостью,

жаропрочностью и т.д.), а также высокопроизводительных

маловноргопотреблямгсих способов их получения. К такім мотодям относится метод саморэспроотраняющегося високотємлор&тураоге синтеза (СБС), который аозволлег* скисезировять Юідксидуалькио сояддаенкя: карбкдц, силтшиди, бориди и т.д., а ты« о

ксгаэтпциокчи* моторпали на их осново в реюшэ гореняя из

лороизсевш. виет. Этот иотод ьозеоляот в горч-этл'ишх реакторах и . цвптрсояашх установках осуществлять процесс синтеза при русских температурах (ішяо тсчпоратуру пляялачия конечних продуктов

реакция) и получать литые неорганические Уетернядн, тдодия, покрытия.

’ Однекс. рзгрчботаипэя технология ’имеет ряд ограничений, связтшпиг о мэлнм рабочим объемом камери, ■ где ооушвотвляотйя процесс синтеза, з тшо> с затратам нп изготовление стих установок. В СВЯЗИ с ЗЇПМ, В ППСТОЯГ^ІІ робото ИГ'!]’«:!» " предпринято исследсвсттс по управлении синтесоы при ' кячолымх. атмос^ертых условиях на воздуго и разработшт практические прилегания отих исследований. ,

Для 9 тс го в работе прсводот» исследования закономерностей й меХЧННСМЭ СЕС СІГіГТЄЗ.'і !! его ОТОЛІТ С СПСТСГП* "СГ'СіІД .-росст^гіоритсль - неметалл" при отмосфррнсм давления. _

Слодует отметить, что синтез при атмосферном дзвлетеги лсследсгалм ргчо? р мєт&дгєгргшя пря подутсяля ферросплавов а лягптур. оглето, йпдпчи по егштазу в глтхич гороиия тугоплаыса

глрбвдоз, «сеордих опллвоп a 3t;r;iTiUi2 покрытой па их оспою»'•■со;-от-аыдаоь. . • ' •••..’■' .

Ооаойшаа npaiaíycocTBOisi предлагаемого процоссо шиясш ■

1) iipoowTa • твхиолоЛздеокогй процесса окптоза (не трсбуот-опоцнолыгого оборудования, нот суцосгвошшХ ограничений по. объему сг.;:госииг cata» с разиораы сздучасша одаткоа и

ЙЗДСЛЧЙ)! . . \ ■ ■’ . ■ . ■ ' ■'

2) кспользозрпиэ отаооптвлыю дтмсого. ощрьп - . охсдаз

ueíaiuiobj • ' ; ' ■ : •■...' .

3) ьщнкиальпио опергозатратт • ' ■ ■

В связи о &ткм постановки задачи да изучемго лрацасоо СБС

jt.ítuj: тугоплавки* ипторгшдоэ и покрытий при атмосферном двеясцп;:

. . »-г ’

па воздухе « создали» технология- в вт;:х уолошиис являетеп 'пктуальцой. • ’ ' , ■ ' '

*11<ЗЛЪ ptiGoT». , ' ■ ' . . ' .

i. разработать опытно-проунсл»гаа!& твагологот ' сгапеоо

т^гоцлаьтг лктчх ьт«раолоп и ншлаысл при атиосфоркоы довлошщ

№ 1ЮЗДУХ9. •

'¿. И<у;ле девять зэкоиомэрнаота и мохснкси горения, фззорзздояокия и Фср^грования х*тшчеокого соотава дпя okctous

lii0+'Jr203*-Ai, , Сг03+0г2'03+нй03+л1, ' ОгОЗ+ОгЗОЗШЮ, .

руСНОггОЗ+АЛр. . <-

3- Провести иеел*дс1!вши> фпзояото состава, миггроотруктурц а и^ягипт-'кн* cncfiO'i'B продуктов СПС:х;:ти1 ди-^орида хрома, карбида хро«;;, «•■''ШпзкционпсГо оксидного материал», ¡шхромя п литих покштиЯ т omti") хтлип, ' . . ' •

i. Иоолегппать оооЯониости оЬтФчгтдоння от дольных этяпоь ТОЛЮЛОГЯЧСГ/КОГ'О nj.«Í4*»<¡n& . 11а ЛоЛЬШИТ. »'ЧОСПХ. . '

Научная іювизтіп. метане изучены закопом^рисети гореісія» (ЇПУОрЗЗЛіЗЛРЗП'Я,' *ІОР!ЛТРОИ{ІШ1Я ХЛЖЧУСКОГО и розового ССОТЯВЭ УСН'.''!!Ш7. продуктов ОІЇЇГГЄСЗ В C!ÎOT>?MClJÎ СгОЗ «-01*203 + Б20?*-» .11. Mi0-t0î'203+Al, 0r0.H0rtû.34Ai+0, ?<.-0-t-Ör203J-A.l-lC’ npü

ДП'іЛЄІГ.Гі! ЧЭ Бездухо.

Показано, что оснсї'нич прі'г'м-.'м прсг*і?зеі«ід еккїезй при отмосіерксм даедешп: h'» '¿оздух?, неяголпэтгим трп-кчсг'л

всвнучіодгСпиа ре'тм горения із о’?«т»нярк!ій. Hf'.'ir-i'jvrn 1;с:«и:.":чнг.К1 T“Wnc-p3T.Vptl ropomü! СШУ.Т. КОТЛрсч' ДОСТКГйеТСЯ

ИСПОЛЬТОДОШвІІ ОКСИГОВ ? рГЗГЛ.І’ШЬЛ! Т-ЯМ;*«« L«îîl'?îriCM •

poc'ÇTnn^t.i-’mm. •’РаОочуД" пнтергал температур ос стапднз?

с500-2іХ'-0’Г.. Г*ор!яруп соотле к vacey находн^ ¡::лття М'"но поплїь

огк:1'! {щ-Сї.цЛ СОСТЭГ' ”'.’ruz КСЖ»ЧТ:н* проду’-..’ОЗ, *5 ТГ.Т'Г'? :г/. ОІЧЇЧТГ’і В •.••"р<!!<і,Д !1Г‘ЇЛ-?Л0Х.

Для с;::о Т'.\; пг-'- t'ViW«; и?'?лидог.,»япл т-:гп1-»;л?ур

р.'Лг.і’.'":!'.!::, п.’:тяя:тл г:’Г"’:іссл"ї ;;п г '\г:їг?-н',;г- . ^ :г

'■líiwzcr ':¡f їг.-.ї^ nrvtV'C’C рп”пг:-?’ггг'!сгс'г! '!';•■ •>• -.і гі ¡-¡о Лру V* ~

Ги пг’” ?д°.":'іг"’Л'Т г;л>- ’<:■ ”, ris'i-'Ti .\:уч :: лг-лсгі’.'

«П КГ0Д’’Л!,' П IWHîiJV I'V'5Cro:>5-V,',};-.r'i. Голу!-->;о КТЬЧ'ГЕІНіїО': ПСД':й'».'ГТЛ'>ЧЯ? УПСТІІЛ Гр*>{-»ТЙ і*

кпь"л;кзпи,!і» по 'íí р. -• :’п ct'i.vîu rere;-*«*!:!. .

Лр^ктпч^г^пя. ; 1V Г'іг-р''?'-7'-'т гг1;';:!’:-1

"’К’ т-' ґ'.\ ;■ л ■ '■ ;■ t - - р ^ : ^ 3 '> t‘ 1 ■ : ■ vr ‘О.

,-іГ,р<,г.„.г .ГГї ,л.ГиГ..^ля зо 'О-лі) іу л пг'Ш'лгсї: чп 7 д-уисЦ rtc* їм. . '

r-T.TT.y- :-:ня "■->:ч0Л'ЛПП‘'е.,")Л г’нлтрV; т.\ч Н'і пр':~елгн::-'' . СВС

гтг:т я г,*.'''Ь%Г‘!''М :'>у.гяи'.^’ rn r,— .’:'/—' і Tí!'

* ч

1-201.-91. "Канвоекие износостойкой наплавки СБС-Л г»а воздухе").

Апробация работы. Результаты исследований догладывались но сессиях научного советь ІКНТ СССР по проблеме "Теория и'практика СЗС-процессови в '984, !987гг.: на Первом международной

- * симпозиуме СЕС 1991г.; на конференциях ИСМ РАН.

Публикации. По результатам работы имеется 16 публикаций, '( авторских свидетельств.

. Обьаи рабсти. Диссертация обьемом /ГЛ печатных страниц состоит из введения, девяти глав, выводов и включает рисунок, /£> таблиц. Список литературы содержит ■ £ & наименований , отечественных и збрубезешх авторов. .

СОЛШЇАНИЕ РАБОТЫ.

Парная глава посвящено обзору научных публикаций по существу талы и перспективным С ВС-технологиям. Наибольшее взимание уделбно СЬС-моталлургии, а таюк^ металлотермия, и, в частности,

«

адкшшотормии, как наиболее близким направлениям к СЕС-«еталлургая при атмосфирном давления не воздухе. Приведены ооиопние закономерности синтеза тугоплавких продуктов. ‘

Но второй глаьй отгознц методики • екопврименталышх исследований, а танке методу изучения продуктов синтезе.

В экспериментах в качестве негодного сырья для синтеза использовали „пороокв оксидов железа, хрома, бора, га к гкшчЗденп; • порсиги иота.плсв никеля, колоза и алюминия (в качестве металла ьосогчіновитоля) / полидасперсный графит, а такке фториды натрия, к&лы&и, тетряборпый натрий, борную кислоту.

Н качестве реадциогпшх сосудов ’использовали кварцевые, гг<л£лтовнч стякснп диаметром 1—120 ш. высотой 70-1(.'00«м и толииней стенок 2-Амі. . Эксперименты о горизонтальним

ненравлением распространения фронте горокил бнла проводе«« и . футерованной графттем формэ в виде капало о размером анузраяиеД • части ЗОСйгёОхЗОмм, лицевая сторона которой вшюлнено из сменного '

' - . • V

:<28рЦОВОГО стекла. Опытно-технологические окспориывнты Сили _ ітровадеїш либо в грзфктогш. стокакех, либо в Футерованных • графітом разборных формах. Эксперименты пс ншитвк? бкш осуществлены в рз з борной- форме, футерованной гранітом, на мотаддіїчеекие подлежа иг СтЗ размером 70x50x1Омм. Смепрпие. компонентов, шихты бата проведеш- в планетарне« смесителе илк в универсальной установка парових мэлынщ. Зо всох вксіїйркментгх

^ ’ * плотность засипки юпстн составляла р=0,о- 1.2г/еіг. йяиінировзнио исходной шахты оеупествля.ад с помощью вольфрамової стирали. яли • высокочастотной влектряческсй дуги, а сем процесс горепгся проводили прт атмоофзрном давлении на воздухе. Поело егоргхля иихтк и оетш.’шня конечные продукти с;інтпзз в вило сліглез извлекали іі подвергала зпалпсйм. ’ ■

Прт щюведоіппі экспериментов фиксировали: скорость гергапнг (II). полноту выхода (пц). глуб’лну рпзброса (пр). Длл плхт со ' скоростям горения 0,г<игч0,5 см/с время тсрйсія <£ич::т(х>вилось о ' по.чоїзьк оекуяяомйрэ. В олучаэ бистрогорлшгх елхт ' егсрсегь.

ГОрОПНЛ ФІПССІГРОЕОЛОСЬ С ПСМОІЬЯ ІШСГ.ЗДЗ ^¿'('„ТЛОДОВ О ПОСЛі'ДУГЛеЛ

регистраций сигналов ка оп«”олуч'?псм кештлоке* КІ?1.

Полноту ВИГОДО М5ТПД.Т.ГЇ9ЄКСЙ фГ.ЗІІ СГГрпДвЛЯЛП ОТНСГіОНЯЄ?! в«еп цел^гого продукта (!.! ), почучтгого п экенер;:ментэг. весу исходной гнхтн я г»г - М^,/ М Ю0%

Релігпгпу потури чоосі; п пропоссз синтеза рассчитывали по у* т г <м - м \ ] игл *

‘ *" •" “ Р ' ' 'П к' • ' »

г'".'-. М , - г-с :тігд!к-п "’""т!; і пт''.т.'ггтсч готехптя. '

Пролук'гц горения исолвдовали о помощью гикичвского, Р;)і-п'і!і-:>і';:>оього, м е талл о гт-афич о с кого и локального

Г^.-їі-іНопіоктрйЛ'ькаго анализов. .

Хиаучсолий анали? продуктов синтеза проводили по трпдкцйспк'нш мотодккэм и методикам, разработанным в лаборатории .їяничоского ан&.’шз» 1КЗДН.

Гїчііт^исФвусві/й анализ лровзден о помощью дифрактометре

■ "ЛУчН-й4. ■

Лаколкннй рентгеноспектральний ЯИЭЛИЬ выполнен со шлифов ко р?;тч>Ш-оі!*Кїршіьно\і . електронно-зонлоьоы микроаи&лкзаторо

■ |/0£А--*?3> •Тчіриі,ргоЬаи {и = -20кУ* і е 10 А-®). Измерялись

Ьдличипы К-фактора для каждого из элементов соединония шш твердого сплавь. ■

Оиредздбниа относительного изнооэ выполнено на образцах о

* р лледадмо поверхности наплавки .1 см іїо шлифовальной шкурко на

*

катррчатой основа моргаг 14А12Ш750 ГОСТ 5009-75 на машине трония Кгоігегі:". '

Излирекпв мікротвердосте выполнено на мшсротвэрдоморэ 1ШТ-3 ■ ирп нагрузках 50г и 100г. .

Мвталдаграфтоскио исследования проводаны ко

металлографическом комплексе "ШЖКЕ-ЗО''. Микроструктуру ' материала покритім в подлогам виявляли лгмлчеекпм травлением образца 2Й-ішм раствором ШіО^ в отиловом сішрт<? в точении '0- 15с с послвдуюавві нагревсаг до 500сС я оулаздеішем на металлической плито. ‘

Еля \определения прочности зерна .порошков лійгировашшх корунлов. кспйльзооался метод статического рзирукения р?рзн ггсройкгі при одноосном с^атта. ■ иьморгшіп прочности зорон

выполнено на 100 эеравх каждой из исследуежых фргкиий о последующей обработкой результатов прочностных иоотгадай о использованием статистики Е.Вейоулла. , _

Третья гдана содержит результаты терыодшшшпеекогс расчета температур горения, состава продуктов реакции я експеримэитальнсго исследования закономерностей И МС'ХЙ1Г/оМП процессов горения, фазоразделения и диспергирования, о тйкке особенностей осуществления тегнологичзсксго процесса при атмосферном давлении. в системах оксид - пссстяяо&итсль -

неметалл -на примере следующих смесей: Шо+Сггоз+А!,

СгСЗК:г203+В2СЗ+А1, ОгОЗ-КВДЗЗ+АИ-С. Го0ч0гй03-‘-А1и1. '

Осношшм препятствием для проведения сштезо тугоплавких продуктов при атмосферном давлении является существование взрывоподобного резэт.ча при геретгпи ряда шит, сопрсвоздаюгиегосл разбросом реагентов и продуктов реакции. С целью перевода

взрьгксподобного режима а стационарный • в работе бил прнмегсоп ггрлем пои?кения тешерптурн горегагя за. счет совместного

использования в ишете оксидов с различнш тэплоет вф$<?ктея восстановления. Чьсть шихты, ссдортайэя оксидя с вольта;» тепловым эффектом песстановлекшл, в работе названа- ’’горячей" ШОШ. СГ03+В203+А1, СгОЗ+АК-С, Ре0+А1), другая "холодной" (Сг203+А1, Сг203+В£03+А1, Сг20?1ЛИС, 0г203АА1ИП.

Дополнительную сложность оказшает узкий температурный даагазои "ра^очхз." тегямратур (2300-30СЮвО. который ' ограничен

сн»р>у температурой затеняя елдо компонентов ппатч, э* снизу температурой пл&.,5лет1я кочв'ших продуктов синтеза, рис.1.

‘ Впгуяльное наблюдете з& Фронтом горепкя похзголо, что горение ксслелуемух систем протекает в стационарном рослою. В

большинство случаев скорость горения с увеличением доли "горячей* ооотаьйящей шихты возрастает. Исключением является •¿йшашость для системы Сг03Юг203+В20ЭьА1, в которой скорооть горсяид проходит через'минимум. .

Глуоша . разброса. При горении исслэдуешіх сиотеи с увеличением доли "горячей" составляющей возрастает. . Такая зависимость обусловлена, как показали проведенные термодинамически» расчеты, увеличением суммарной доли газообразных продуктов, которые из-за малой растворимости выходят иэ расплава, вынося часть целевого продукта.

Зависимость полноты выхода от доли .’'горячей" составляющей смеси имеет сложный характер. В общем случае полнота выхода проходит чор<?з ш.кеиыум. рис.2. Следует отметить, что для каздой системы имеется своя оптимальная область максимального выхода целевого продукта, ' ■ ■

Елпянио флюсовых добавок на повышение выгода целевого продукта исследовалось нз системе: ИіС+Сг203+А1. Било показало, что использование в шихте ряда флюсов (CaP20 NaP, CaO, и др.) сбеспечиъаот- увеличение выхода металлической -Фазы в среднем на 40;5 вес. Максимальное» поыиеиио выхода до 80;ї вое., что

составляет 9ь% от теоретически возыокного, получено пр:: вводекип 10-1^вес. ОіР2. . . , .

Влияние грсгіетрпчзских размеров реакционного обьеиа на полноту выхода исследовалось на ‘системе UrO3+0r2O3^Al<-C. Было показано, что при отнесении высоты реакционной формы к ео динмитру >.иоМ' пяти происходит достаточно полное {аяораздолсиие t в tumieft части реакционного овьема формируется неяьлтчоякпя Фязд, Ь' -оксидная - поверх нее. -Яря изменении

величины отношения высоты Лорик к диаметру от 5 до 15 наблюдается образование оксидной пробка, пт этом общий кергидя ' фазоразделенпя но меняется. При НЛ1> 15 образуемся чопколькс*

. , «*

пробок. При этом нормального фазсраздвлэнмя не йвблшдо тем: -

металлическая Фаза распределяется на оксидных п*<о<Зк»г_, :ш внутренней поверхности фоимы и минимальное количество В ВИЛНеЗ части реакционного объема,

В результате проведенных експорименталншх иеслелогзндй биле выявлено, что изменением доли, '’горячей" составляющей авихтч можно б широком интервале влиять на ¿имичеекяй СОСТВЙ НеНё'ЛПГГ. продуктов синтеза. При этом в продуктах наблюдается др^пшт относительно расчетного неметаллических ’продуктов - углерода, бора и присутствие примесного алшиния. Увеличение содержания углерода в конечных продуктах синтеза возможно путем использования з исходной шихте графита с определенном размером зерна. Билс найдено, что ептжвлытй- еттерпал размерен зерна графита, при котором обеспечивается максимальное содержапяе углерода в продуктах синтеза, резон. 160/90 мкм. .. '

С целью определения зон взаимодейстгпл исходного угле рода с ’ продуктями синтеза, была проведена серия окспоргментся со. слоены** расположением пда.ти па системе Сг03*Сгг03+А1*С, в которой слой графита 4»хм располагался на различном удолешш от дна форки. Сиявнениэ химического состава продуктов горпття слоеьцу систем и поренеадгашх позволил качественно гнлгмть, что около половины грг'глта участвует в ртаювт чпроидмзрнпя тхо фрснтс горения, а остаетзяся часть -- на стадии дорешир^пгипя при кстглытки чэрез слой .тядкпх продуктов синтеза.

На системе РеСМСг203-Ш.4 0 бил: проведена иссл°довапля по

олрелелеюто температур зажигания в зависимости от доли •’горячей" ОООТвВЛЯМЦеА ШИХТЫ В Е1Щ1ШИЧЗСКСЛС режиме. Для иоолаяуйыой системы температура зскчгяняя »^меняется в янт&рвало 9'0- ¡150°С.

Провеленм доследования сс изучении закономерностей горения и харчктеря распространения фронта горения пс двухслойной вахте НрК рЯЗЛИЧНОМ КЬИМОраСИОЛСЗМНКИ "горячего“ и "холодного" . слоев шихты (скорости горедая етак шихт составляют 1,8 и 0,18 см/с соответственно). В Пересам случае, когда "горячая” составляющая шихты располагается поверх "холс/ской", фронт горения имеет ступзкчвтий ерд с наклоном в сторону распространения Фронта, при этом скорость итаизй шати зозрастсет. Во втором случае, когда "•горячая" составляющая дахты располагается внизу, наклон фроита ГОрЭНИЯ 1фОТ1!ВОПОЛСКОН, гтря этом происходят изменение скоростей горения как "горячей", ток и "холодной" составляющий ^вгахтн. 'В-элгетну уступа фронта гороняя можно регулировать изменяя плотность ’верхней шхтк. Следует отметить, что в упдовивх слоевого рэсполоагошя шахта скорость горения обоих слоев стличяетоя от иьдивадувлыа«. скоростей. •

. Ч^п-иггля глада посвядоиз исследованию закономерностей синтеза литого нихроме. Игмеконко соотношения "горячей” ОИ0»-А1) п "у.слодноЯ1’ (Сг20?Щ) ' составлякшх вахт» }ПОН!г2С)ЗШ

Яссг.плтт системгрооогь литуо лра:/г,{цтвлввне оглави, ь которые содергтп»? никеля ¡1 хрома мокот изменяться в широких пределах

_ 9

(<Сг-'.507- вое.. к 50<Н.К35Я! ьво.л, рие.З. НоиСоаее цорслоктианвм является мгторивл, содесямтаЯ Сг""?.0% и Р,5Ш, коюрий

СООТВЕТСТВУЕТ ТПЮИЧ31Г>еНИОМ.У сплину мари! Х20/Й0. '

, .Пчт5Я_глаоа_ иосв'-.нпно носледоначш» ?пкоко:/«рпсст^й скнт&зя л.!г и ?. «зоридсв хрома,'г. том числе лито«;/ диоориду хрома, Для

систсни Сг03-*-Сг20?+В203+А1 были проведена термояинамигеескар '

расчеты температур горения, суммарной концентрации гавообрамшд ■

продуктов, расчетного состава продуктов рпакции. Сопос-гавлозив ■ t

результатов показало совпадение расчетных и вкоперцмелтальнцх -данных. . . ' . •

В екслериментах, варьируя есотнотенЕе компонентов, удается изменять содержание Сера в литых боридах от 16 до 30,2# нес. >гри етом содержание примеек (в основном А1) составляет <1,5:5 еоо.-Била определена область получения литого диборада хррмв о содерхониеи ярнмэсей кепее 1,5' !£вэо. Найдено, что ошедате содержания примесного алшштал обеСпочИЕзется 15$ вес. недостатком ого Б исходной шихте, рис.4..

Шестая т*лааа посвящена исследовании закономерностей синтеза лятнх карбидов хроме я системе Сг03+Сг203+А1+С. . Изменена* соотношения компонентов исходной гокты позволило синтезировать глие карбиды хром* о • оодерсаачпем углерода до 11,6$ воо., при содерзаньч! щчшесного злямпутд от 3 до Ц,Ъ% вес. Такое подерлашю углерода свидетельствует о невойиояностя С!гптеаа высшего карбида хро»а СгЗСР. В псследусмоЯ системе-’ сиитоэиреван яракт>ггосю1 одпефазкий. литой карбид грома 0г703. Сшисакне садертюшы? хтршееного али.пппш п слягкэ достигается прз . создайте! 2С£ недостатка алклтия в исходной ,ср.кто.

в сегт-мо?: глппа проведено исслэдлрпгаго закономерностей сшггсуа п сго^стп абразивного кгмлотгдиошого материала на основе оксида хроиа, злгмппнл и с?ора. _

В результате кеследовггшл сяотсм! 'ОгОЗ+Сг?.ОЭ-*-В2СЗ*А1 обнаружена мирская область получения литых оютдоз по содерготпто СгОЗ о иехсдиоЯ плита. Наиболее детально псо.недоЕалсн оксиднй

материал с составом Or03:A1203:B203=45:45:10 % вео., который ■Зор^руетоя на основе двух фаз Ср203хА1203, 0г203хА1203хВ203 и

г.рл'кч-и CrBS.

Последован процесс рззыоле лшого оксидного материала,

/ ' '

ив у ч ¿она морфология ззрен измельченного продукта. Нрсводека оиелка upowoTH 2 абразивной способности зерен "узких" фракций а их ''pí'.üL'tifl'.«? с ^нелогичными характеристиками гтромум.-;нного бнлг'го нлччтрокорунда ыорки 24А, ?абЛ1гцы 1,2. .

ri}v.-‘íJ-o;v."b yetiHa исолвдуэыого оксидного материале. в дийпь.'лнг; г.азиероп 315-125мкм орашшма о прочностью зерна соотрй'гогнуидай Фракция белого электрокорунда и прокипает о о в области i>:-.vuí'poh >315мкм. Абразивная способность литого tóüTrtpíí.'í.iíi для болышнсгиа сравниваемых Фракций превышает ввряаийнуи ог:особнооть белого олоктрокорундь по отношении к Стокяу КЙ. • ■

i?" .JTíiifyL • В дайной главе показана ьсзмолгость

ОСУСфСТВЛСгШЯ CLC- НеЛЛИЬХИ при ПТКООф-ЗрЛОМ ДвВЛОНИИ Н£1 ЬОЗДУХО.

• Иселрдотни закономерности синтеза материала ийплашя, приводен ь^т'эллогр&^грский .ашишз покрытия и иет&л;з!чоокоп подложки, опр'долики «икре- и ышсротпердости (рис. 5) хсракторинт участков покрытия. Проь^сно иослодопшшо износостойкости синтезированных покрытии. Покгк^по, что карбиднио наплпвкп гс.'вют износостойкость ип угори».* прсшгмонноро сгсшю "СормоЛт". Кзрбидо- бериллия >:?!П.::ьчка с сог.о^г.чпюъ: Сора 3«ЬЙ.вес. и 3.3а' r¡oc. угл^родо нмоот ид:;’.-- бллг го у и кзпосоотоЛкиеп- tío cp&Buwjn со силовом "Сорчпйт",

- ' ДрЖт?^ Л-11’1 роаднияцш: в практика иселедовша:й.

1:з.-( >2 глепчх li l-vur, били создглш '•'íiutho .- прсугсл-.чпшо

ї';ЛЛ!!Ціі 1.

Значения харяктвриг'так нрочнсо’і'к (Р^ и одно^уйк/оти (п)

ДЛЯ ГТрОДУКГСВ ЯтЮЛЬ'/ЗДИЯ ОИНТОНИрЛВЧПКОҐО KOMJIO."HUtfолиоло СВС окпиджто vureриала « електр.ч,-.Ю7Ндч білого ч-лрч'і 2ИА.

Фракам ИСі'ЛЗДУ ЄМ>іЯ Otfp.TJ Уц Зм'чтргпсорумд

. , . _. * Р_Ео / jiä_- л íj _ Д4Л

мкм ро.^І,га ?o.*2pvc ш

і ш/і í-Ь ■~>Л) T.* 1 U. 42 ~ 7Т

¿00/160 0.?ó -1.0 0.54 2. і

¿50/?.<Ю 0.74 -л Л J »і- - -

316/250 0.37 3. і и. 74 3-Я

400/315 і.1 1.6/3.7 -

500/400 ' ':Л 3. ! 1.00 2.7

630/500 ¿.63 3.3 1.74

300/610 . 4.57 3.2 ;

. Гчллиі;і j.

іііїя 'іЛрвг-’киг:с ¿t 'МіС'^-'.'5чоп"И ітер'.ч’Ж'.'іі r*.r. t ,•т гт р оі-* : ■ с у 11 л ‘ j

•ІХ « ?УНТЄГ.И(Х'БЯНН0',0 К1.ЧПЛ.!1'|1ИО."И>'ГО ОЙ'! ГЧ"-ИIfVf't'O ЧРТ-;

оЧҐІЧ». М'ірК.ІЇ ■ рп.па.

/І-ПІГОТ-'^ТІ'

мгм

М.''

і/

.ІЛ- І’ТК.І'ОрУЧ.’’,

ичрсі' ЛІ/,

_________<л2.............

''v.1 <0 0. j ЗО 1 '. ■'! 1' •

’’. ' і і1 ; і , 11.1 : ■

J 7 :';1Л

____IVJ_____________________

О. <45

о *1 1

0.'' VI

' . V 1 Í І

'' п

технологии Шілучония слитков тугоплавких натеривло« ¿часи до 2Скг ja нашткки "толстых" (до 2,5 см) покритий на отальние летали ваоом до 50кг. . .

. Уеедлчение наооы гаяти во' bssx случаях приводі;? к увеличена выхода VfiJiOpVX продуктов И улучшению ХИМЦЧ0ОКОГО сэотаьа литих материалов и эксплуатационных свойств - покритий, таблица 3.

Технология открытого ошгашя бала использована лад наплавлення лопаток смесигвлой огиеупорвоа масс« (Запорожский сі~од), переработки стальной отрузкки я окалини прокатного производства (НПО "Чаралетмвіашізсцкя" Днепропетровск). Совместно с 5ИАМ разработаны новы* композиции ка никелевой основе для получения лопаток турбин газотурбиннюс двигателей (Сї-8/9.5! 'a-0,13/Q,2; Al-5,1/6« Ti-2/2,9; !io-1,2/2,4i W-9,5/10,5;

Nb-0,6/1,Cj N1 -ост.).

ВЫВОДЫ

1.Разработаны научные основи CRC литых тугоплавких неорганических материалов, изделий и покритий на их основе при атмосферном давленій.

г.ВперБио разработаны ковиэ методики, позволяющие получать.

• \ .

СЛИТКИ тугоплавких игОДІШННИЛ ВЭСОМ до 20кг л осуществлять яяплепку но длинномерные изделия ДЛИНОЙ ДС 1м. '

3.Ьвпвлош расшгше гезомн распространения фронта горэутия по двухслойной пихте з длинномерном канала ' в зависимости от

оісзотермичіюота и'расположения слоев такта. -

t

4.Е;іоі)Вцо показане сильное влияние на г.рсцосе фазерчгделешя в

эгйг/у^пз'шу. продуктах горения соотношения диаметра и висота Р'.ткшонниго оОьеиа. ' .

5.Показано, 4VO при атмосферном лавлэкип термодинамическое рзтасвоси» в продуктах синтеза кврбядосодэргипт материалов устанатишваэтся при значительной де^кците углерода. Смещение еодеркапкл угле род ч н область существования однофазній карбидов достигаетол за ечс? оптамязчцки размера честиц углерода и изOurочного эго содержания.

6.Иг.учоны эояопомярнооти синтеза л;тых нихрсмп, карбидоч к бор-.гдоБ хрома, кслпсзгздедшсго оноилиого мотэриаля. кайдоин оитготып» условия получеіптя целевых ігродуктов с падапишя зштческим и <?33cdwi оостованя с максимальним вызодсм.

7.Сіагг»?зііропан литой і«п<г;оз;піиошшЯ материал, обладчкжгтЯ рксогссй

абразивной опособиосїья зо очот виоокоЯ мш:ротзердоотн оіссида алшитшя и глэоч:;остьп, яовшпеняой за счет окоіушсй иятринн А1.?03 * Сг203 *■ В203. '

0.Кзученн вокоікліярнооти СВС-нэплавк/» ігри атмосфорнсм дзвлйккп: показана возиолжоегь получения датах покритій ns ооногк» карбидов и борідаз хрома из нязкскглоріїйші* іяіхт о рсякме гбьегл<ого шзсіровп осьорц, ког’да тогіпп:* изплапкя п Ъэтялличе'зкоЯ

ПОДЛОЖЯ 1'0ИЗЬ'4рД?.Г^.

ОСПОЫШе рбЗуЛЬТЛТ^ Я!ООврТЯ1!ЯОИЧОЧ psCo?u спуслттеш* Р едпдуппих рчботпх:

1.Яга'ЯКЯГ» ДПВЛСКЧЯ на ЛКОІГа.'СЧЯЮСТІЇ ГОр°1ШЯ Т:Л2ГЯГ.Д*ЄЯ

гетсрогрш;.чх спотом■ Ь’.!Г., f/sp-rancn Д.Г,, Бороьп/гсг.т

И.П., Моуяч С.C., №пкп А.Г., О-'ллоояч 2.Р.. Поотгг.гсз ГІ.Г»., Б»гр:.мян А.Р., Сплчксп С.Л. Притаї*? О’ТаС АП ССС.\ УУЇг, 1^с. ДОП. ■ р .

2л'.’л..'- ,? с .л., ?»г.пл В.И. Ичхияющсста обитого того

д'Яоридп лрс‘-<:» при vrvc?\ “рік •• д*івле:агв ::п sov.yxo. Иг.'Пртт.

Черниголоиха, 19аб, 1Чо. ДСП.

.3,СИЛЯК'.'% С.Л. , ЮХГ.'КД В.И. ЗПКОНСМЧРНОГТИ СШХТеЗЯ ЛИТОГО карбида

крема пгк атмосферной давлении ч на воэд'xd. Препршт. Черноголовка, 1986, 17с. ДСП.

4.СВС - H^iTj'ODKa заштнах покгатий при атмосферном давлении, их

ос-.!тар, микроструктур« i» свойства. Силяков С.Л.. Беликов» АЛ., 1*гсннякоБв Г.А., Юхзид В.И., Куотооа Я.В., Ь’ороеинекг.я И.Г1.,

Мержчнор Л.Г. Препринт, Черноголовка, 1986, 14е. ДСП.

5.Ис.-у!чдов0Нив химического состава, микроггтруктурн и прочности -?чрич литых .»зиЗоридэ хрома и легированного корунда. Силяков С.л, 'Беликов« А.Ф., Неооцкая Н.С., Смирнова К.Б., Ларкина А.П., Юхвкд

В.И., Ьишнягона Г.А., Кустова И.В. Препринт, Черноголовка, 1936, 17о. ДСП. .

6.0 химическом превращении в сиотемл Oj,03J-Cr2ö3-*-BL'03+Al ь волне горения. Силяков С.Л., Ширяев A.A., Мамян С.С., ЗПхзид В.И.

Прегригт, Черноголовка, (987, 13с. ДСП.

Т.Сяллкоп С.Л. г Юхвиа В.й. Синтез Ферросплавов из отходов

производств:!. Препринт, Чсряоголопка, 1990, !<:. ■

а. Санин Е.Н.,- Снлякор С.Л., ¡¡хм!Д В.И. Влияние масштабного Фактора нп пределы ф<з'?о^яудоллння. Препринт, Черноголовка, 1990, '7о. .

9.‘>пая D.H., Силпчоь С.Л., &хзид г.К. Распространение фронта г*Т!чь'ия по ллшдг'нерпему ‘/л;/. <Ш?, N 1991. с.¿9-У).

■ 10.СV ызнлпвча при Д'п-лен/и. Гиляков С.Л., . Качтяз

Г.И., Кустовс Л.Н., 'A-fj-.w '&.И. Прчтрккг, Чарноголсгкп, 19?2,

Ihö. ДОП. - ' '

11.C"inW - , ОТ.-ЯКО!' ''.Л., Юл-Г: Л 1«.М. Гмр'-ИЛ-'З МОДАЛЬНЫХ

hUCW-V.-ij' •JBti’Pir*. CC CVli-vП С-2 г.-: ЛИН . ПГ‘.*!:С«П1Т,

'iopnorojioBKa, 1992» 20e.

12.Sanin V.N., Silyakov S.L., Yukhvid V.I. Comtupticn of fuuiblt! heterogeneous Bystems in a lon£-sizi?d channel. AbMtruot Book First international symposium on S!1S. ■ ■ ■

13.Cqjoih B.H,, CiMHKOB C.Jl., 3&KM9B . C.E.' 0 Chxnrbini*!

EUC0iC0KaJi0p;u',.BUX ciicteu Ha c-ciiono okozzob mes.ezfi ji xpown. №2, N

4, 1993, c.46-48. • ' ‘

U.Siiyak’ov S.L., M.C.Ppeoteknyn. Yukhvid V.I. OopiM'Jnt-Based At»*aoive Composites 5 Synthesis and Properties. in'.errritioinl Journal oi Sflf-Froj’^itlnff High- Temppmiro. Eynthoulr, 7.3, 1994.. pp.99-107. • •

15.Eu.UuiV A.}/., S.iJynkov 0. L., Shlryev A.A. A:nly;'if! of the

Combustion Products in the Syet«m Aluminum- Chrcmlun and iiiokel OxcU'S. InteiTiftti otnl Journal oi Rel f tiris/ 1U "h-. I'f-mr^rtljrt

Synthesis, V3, U3, 1994, pp.t;;9-?7V. ‘

16.C..!i.O.?Mms, H.C.n>?ooaKflfl, B.H.hTnn. <>wop?crip''.c?pr!H<5i's"!ii!c’fl

niicOKOTeMnr-pot? f jiu’S ohhtoh ii :-i»rCrxrn '■.'Tt^MiPForo Kci«toyKmicHrK’rc HM .-r-H'.'i’t i-/'r 7;://!. Hrt.tr&swMrat"

t.!'iT'3p::^/:u. ■’B . '

1'i.A.C. rl'.:h'l i\\ COOP. FV'C'iH'Hrvuf 11.1!., f> A.

B.i!., Ctr.Titfco? C.Jl. Cnccoi* [to.ayi'-'Kirii MfwitvraiUrwc ¡r'iflo.T.i!, .1C!!,

¡f?. A.O. tl 7- V' ■ (Tnp, OnoC'".'? I’:3T OT'" HJ’PFl'i! fr*p.VTniC r'lrt'ipit HUiX

’iT'rc'(:;;?[Vri!' i!'! f.VM..'.h:-!? A.”,, P^p-'i-.i'ur'Ki'-T

O...?.. ''X-i.-l P. 11. '

I'j.A.C. *i :T') rj--

1 raw.in C..1.. ’<!}.> :v, >3.Is., I'-er-rAv««'!*:•>» 11.’’., A.T. ZC’-i.

N 1 T u*- i , ^ ¡;ivr,' 'P-h0^;'* *’?r'r'r<r ' ’'? r ‘ I"

.v*'“'■*/ /‘v-Mt! ^.F., f.“« .

Борошнсквя И.П., Молоков А.Г. V др. ДСП.

¿1.4,С.- N1490871 СССР. Шии'а для пслучешя карбидш хрома. Силякси с.Л., К'хуад В.К., Бсровпнокал И.П., М^рианов Д.Г. ДСП. '¿'¿.Силмсов С.Л., »хтад В.И. Пс.чожителыю** рош^нне 10.10.91. Патент РФ по ЗЯЯИК8. Шихта для получения ферромолибдена. ДСП. гз.Сакин Н.Н.. Силяков С.Л., Юквид Б.И. Способ получения нзнлакочного материала. Патент РФ 2001141.

О 0,2 0,4 0.6 0,8 1.0 Рнс.Ї.Влмтше доли "горяча“" сострплнтощт üiiixtw ( ífr ) na расчетную температуру горі’ннн( Гг),

t ■ N;0 + 020} t- /М; 2 - 0203 +003 + 8201 + ЛЬ

3 ■ 0203 +G03 + Af + C; * - FeO 4 ОЮЗ + <\í + C¡

ns

Рис. 2. Влнпнме доні "гг.рячен''с:гігт;иілчі(мцсп ижхты ( аг ) * im пмход г«єт,.алнчсскоіі <{іішьг ( rjr ).

I . NiO + 020.У ■ Л; } - 0203 i 005 -* H20* t AÍ. і - 0203'- 005 + AJ ! ■ P,0 tCi¿05 + At + C;

0.9

0.6

0,3

• • ^п ' ы 1 • .

с

1 » , «=■*?-: ^* ' ■ 1 ■ ■■ Г»

а,.

0 0.2 0.4 0.6 0,8 1.0

• Сг203 + А1 в ви N10 + А!т . Ллияннс доли ( аг ) "горже»" смеси (МЮ+А1) П 1Ш1ХТС

МЮ+Сг203гА1 на химически« состав литых микслицоа хрома.

Рис 4. Влияние нгдпсг.тгка алю\чишп п игходчпн шихте Сг03+Сг203'ЬП2034Л^ !1й химн'ич кип сости.' диборпда хрича.

■ л Л1-0, СЮЗ:Сг20):Н203:Ак0.23:0.12:0.27:0.38.

C. AL.

_JAC

О 0,0165 0.033 0.0495 0.066 0.0825 '

Ряс.5. ОлПЯНПе ДОЛИ ГрлфнТй ( ДС) С КГТЛДй<'Й lIlHTTf C r > * f / 5 Т Л! f ( , яч ЗММ1»ч«КНЙ ОЛГТлЬ ЛЧТЬП 1СЛ'Л:)Д<‘В Гі-"-'.!.

ДСМ).С«ОИ'»2<)?:М -- 4.Kf о ;4'К;,’.Ч?

ríe - 160/^П «ги.

4 1

I

З І

И

і

1 !

I 2 3 4

Рнг.6. Влняо’с ж.<;! ( у ) (Ч’си **1 Л!' я пт»т<* Г>•(1 ’ Гі2( >ї * Л! ‘С ил írii.'t млті*|.«,ш it.mí.ihtn .

' 1-У 0.07-"»; 1) 0.íi$. З - 7 ---0.075; 4 - тг -0.1:

HRA

v._наплавка

.. \ Г Г

г

: JO-СЮО

— -------

і ~T ‘ ("Стіпль

H, т.

IM

0

5

10

15

20

7.Распределение макро-п'грдостп по иысогс напллики.

1 - с.ірбо-порігдчал нлплапкл; 2 - карбидтя нпнлаика

Г-íx-

Но;

!______________■?„

і Civrrr *

‘ h"ï-r«r

L/**!й _

. C/uT-ж f ’

! . !

’ C4tJ* •

К.-41Г.:. ►*.*! I

! » ч ii-i f.'r' {

; C'.îfv ЇІГОГГл і

'fcñ.':c. * -j-

, ‘•'і,. I

; v.', _______■.

I 4І I. . T

' юг*агі^?'*ї«*в'ч.я j

; • ги-.г'-'ч і і

t.'-..*. їм ; •

KJ Чї 'г.ч I

iJtt/TW *T j «V7TO 1 «з

■' »с/л'с'і*. І

i So: i Пол; «ora 1 r.T*t*»o j Х^г.г:зсккМ состой • • ■ . *

; спіт>л. 1 оззбрсСЭ, i продул7ei с.эчта^з, % ' . '

1 « l*i ' j C-« В O Al Ci Fo № Üw v*r ■ «K&A -

I i -U : i ' ! ■ c.:*M

;о :

*ї*> j”

‘ ______І

!

<fc» 1 -іЦ.

І 10 а ; 77

-j---------------J-----------------------

; 10.1 І тл

і

lä

ІЗ,? <ІЛ 1-2 ссг - - Э.П

І

'■іг;

U 0,0» - 0,05- ІД 5,3 ç;r 5,1

-t-

I 1,1 I - ІЗ

t I

! К I 45

И./0,05. . ■ 0,C5 1,5. >xr

.77-7*

I

I? Í ij 0.СІ - 0,05 1,7 l<u OÇT. d.C

41

2p est 25.1 ¿3,*

2.5 0,21 ~ 0,15 t.l 15.« OCT t>,3 -

2ДО.2ДО 55? -«4

< j О 0.Î4. Cr-8 1;Л}0,2;ТьЇ,1.^>1 J.\T-9.7;Cc9.Je í ' Nb-0.83 Kft>cct«o¿a