автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Физико-химические закономерности и технология получения методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза карбида из отсевов губчатого титана

Государственная металлургическая академия Украины

На правах рукописи

- 9 И1Л/1 Ш

ДРОЗДЕНКО Анна Викторовна

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТОДОМ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКО-

ТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА КАРБИДА ИЗ ОТСЕВОВ ГУБЧАТОГО ТИТАНА

Специальность 05.16.06 - порошковая металлургия и

композиционные материалы

Автореф ерат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск-1997

Диссертацией является рукопись

Работа выполнена в Московском государственном институте стали п сплавов (технологическом университете) и Запорожской государственной, инженерной академии

Научные руководители:

-доктор технических каук, профессор

В.С.Панов

-кандидат технических наук, профессор

Г.А.Колобов

Официальные оппоненты: -доктор технических наук, профессор

-кандидат технических наук, заведующий отделом

Ведущая организация: Институт проблем материаловедения Национальной академии наук Украины, г. Киев.

Защита диссертации состоится " 30 " 1-1-¡-ОйЯ 1997г. в <42, час на заседании специализированного ученого совета КОЗ.11.03 при Государственной металлургической академии Украины по адресу: 320635, г.Днепропетровск, пр. Гагарина, 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной металлургической академии Украины.

Автореферат разослан 1997г.

Ученый секретарь специализированного совета,

кандидат технических наук I_____

<зС1. ~ Ю.С.Паниотов

О.М.Шаповалова В.М.Анохин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В последние годы остро назрела сырьевая проблема в производстве карбида титана в связи с тенденцией к уменьшению диоксида титана и губчатого титана ТГ-ШМ.

В последние годы интенсивно велись научно-исследовательские работы по вовлечению в производство низкокачественного губчатого титана марки ТГ-Тв. При переработке ТГ-Тв образуются отсевы фр. -0,45мм и -0,18 мм, которые из-за высокого содержания примесей и отсутствия технологии нх удаления не могли использоваться в качестве сырья для производства карбида титана.

В связи с этим исследование физико-химических закономерностей процесса получения карбида из отсевов губчатого титана ТГ-Тв, направленное на создание технологии производства не только карбида титана, но и карбндосталей, актуально.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Обоснование, развитие и реализация физико-химических закономерностей получения из отсевов ТГ-Тв карбида титана, карбндосталей на его основе и разработка технологии их производства.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы определяется прежде всего тем, что процесс горения отсевов ТГ-Тв в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с образованием карбида' титана и получение карбидостали на его основе ранее практически не исследовались. Отметим лишь наиболее интересные результаты, обладающие научпой новизной. •

Впервые показана принципиальная возможность получения методом СВС карбида титана удовлетворительного качества из отсевов губчатого титана с повышенным содержанием примесей.

Установлены основные зависимости между качеством, выходом годного карбида и :

-физико-химическими свойствами используемых в качестве сырья отсевов ТГ-Тв;

-соотношением фракций отсевов -0,18+0,08мм к -0,45+0,08мм в составе шихты для производства карбида титана;

-конструктивными особенностями реактора, позволяющим!! осуществлять процесс СВС при давлении не выше 1,5*105 Па.

Термодинамический анализ процесса горения шихты титан-углерод показал, что при давлении не выше 1,5*105 Па и температуре 1800К снижается содержание газообразных примесей в конечном продукте и растет ныход годного карбида титана. Эти теоретические выводы подтверждены экспериментально в опытно-промышленных масштабах.

Предложен способ поверхностной обработки металла с целью снижения его пожаро-взрывоопасности, позволивший провести пневмоклассификацию отсевов, и повысить их качество за счет отделения высокодисперсной части, наиболее загрязненной примесями.

С использованием карбида титана различного состава получены образцы карбидостали 6Х6ВЗМФС+25% ТЮ удовлетворительного качества.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Совокупность результатов исследований и установленных закономерностей позволили разработать технологическую схему производства карбида титана методом СВС из предварительно подготовленных отсевов губчатого титана ТГ-Тв фр. -0,18мм и -0,45мм.

Полученный из отсевов карбид титана по составу и свойствам соответствует требованиям, предъявляемым к промышленному порошку карбида.

По разработанной технологии получена опытно-промышленная партия карбида титана, из которого изготовлены образцы карбндостали 6Х6ВЗМФС4-25%Т1С удовлетворительного качества. Карбидосталь этого состава прошла испытания в качестве полых волочильных оправок при протяжке медных труб. Износостойкость оправок из карбидостали 6Х6ВЗМФС+25%ТЮ в 11 раз выше, чем у оправок, изготовленных из стали 30 ХГСА.

Порошки карбида титана прошли испытания в качестве компонента изпосо- и коррозионносгойких покрытий на основе эпоксидной смолы.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

- теоретическое и экспериментальное обоснование метода получения карбида из предварительно обработанных отсевов губчатого титана ТГ-Тв с целью повышения качества и снижения их пожаро-взрывоопасгюсти;

- оптимизация свойств карбида в зависимости от качества отсевов губчатого титана, состава шихты и конструктивных особенностей реактора СВС;

- технологические параметры опытно-промышленных испытаний разработанной схемы производства карбида методом СВС из отсевов ТГ-Тв;

- результаты испытаний карбида титана в качестве основной составляющей при получении образцов карбидостали 6Х6ВЗМФС+25% TiC.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД в разработку научных положений и достижение практических результатов заключается в том, что автором предложены методики исследовании, подготовлены и проведены лабораторные эксперименты, обработка и обобщение полученных результатов; выявлены закономерности влияния физико-химических свойств отсевов ТГ-Тв, соотношения фракций в шихте, конструктивными особенностями реактора СВС на качество и выход годного карбида; проведен термодинамический анализ

возможности образования карбида титана при пониженных давлении и температуре синтеза; при непосредственном участии автора получена опытно-промышленная партия карбида титана, позволившая провести исследование его свойств.

МЕТОДЫ ' ИССЛЕДОВАНИЯ. Использованы тестированные способы отбора проб и испытания материалов, методы планирования экспериментов, микроструктурный анализ, в т.ч. электронный.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзной межвузовской научно-технической конференции "Порошкорая металлургия", Минск, 1991г., IV Всесоюзной научной конференции "Пожаро-взрывоопасность производственных процессов в металлургии", Москва, 1991г., 1-й Международной научно-технической конференции по титану стран СНГ "Наука, производство и применение титана в условиях конверсии", Москва, 1994г., VI Международной научно-технической конференции "Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий", Запорожье, 1995г., а также обсуждались на научных, семинарах кафедр редких металлов и порошковой металлургии МИСиС и металлургии цветных металлов ЗГИА.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 6 работ и подана заявка на получение патента Украины (Приоритетная справка №95041768 от 19.04.95 г.)

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 111 наименований и приложений на 8 стр., которые содержат сведения о практической реализации результатов исследований. Диссертация изложена на 108 стр. и содержит 13 рисунков и 20 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обосновывается актуальность и значение исследований в области создания технологии производства карбида титана, полученного из отсевов губчатого титана ТГ-Тв. Формируются цель, задачи работы и пути их достижения.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведены результаты исследований' по повышению качества и снижению пожаро-взрывоопасности отсевов ТГ-Тв фракций -0Д8мм и -0,45мм, которые образуются при переработке блока губчатого титана и имеют повышенное содержание примесей различного характера, что до последнего времени не позволяло использовать их в производстве карбида титана.

Повышение качества отсевов проводили путем отделения от основной массы металла его наиболее загрязненной части крупностью менее 0,08мм. Отделение фр.-0,08мм осуществляли в жидкой и газовой средах с использованием известных методов классификации: седиментации, флотации, обработкой на концентрационном столе, в "кипящем слое" и пневмоклассификацией.

Классификация отсевов фр.^0,18мм на виброситах позволяет уменьшить содержание фр.-0,08мм от 25 до 15% (масс.), седиментационная обработка -до 10% (масс.), на концентрационных столах -до 8% (масс.), флотационная обработка -до • 5% (масс.). Хорошего разделения по крупности не наблюдается: в основной массе металла (фр.-0,18+0,08мм) содержится от 5 до 14% (масс.) частиц крупнее 0,18мм и от 5,5 до 15% (масс.) -менее 0,08мм.

Учитывая, что отсевы ТГ-Тв пожаро-взрывоопасносны, перед пневмоклассификацией провели их обработку 5% -ным раствором хлоридов магния, натрия и калия (1:4:5) с последующей промывкой

и сушкой порошков. Такая обработка позволила повысить нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР) отсевов фр. -0,18мм со 100 г/м3 до 300 г/м3 , а отсевов фр. -0,45мм -с 200 г/м3 до 400 г/м3. При этом температура самовоспламенения отсевов фр. -0,18мм повысилась от 673К до 758К, а фр. -0,45мм-ог 803 К до 823К. Абсолютные величины НКПР и 1;с свидетельствуют о том, что обработанные отсевы практически пожаро-взрывобезопасны и могут подвергаться пневмоклассифпкации.

После пневмоклассифпкациоыной обработки отсевов фр. -0,18мм на ВЦК -9 содержание фр. -0,08мм снизилось от 25,0 до 7,5% (масс.), • а на нестандартном пневмоклассифпкаторе до 2,5% (масс.). Снизилась общая сумма прпмесей от 3,85% до 2,76% (масс.) при обработке на ВЦК-9 и до 2,5% (масс.) -на нестандартном пневмоклассифпкаторе.

Обработка отсевов фр. -0,45мм на нестандартном пневмоклассифпкаторе привела к тому, что содержание фр.-0,08мм снизилось от 15,0% до 3,0% (масс.), а общая сумма примесей с 2,37 до 1,5% (масс.).

Наряду с повышением качества отсевов происходит снижение их пожаро-взрывоопасности за счет удаления фр.-0,08мм.

Попутно происходила классификация отсевов на узкие фракции, что позволяло создавать шихту со специально заданными свойствами, которые повышали глубину реагирования компонентов смеси в процессе СВС и увеличивали выход годного продукта.

Изучены форма и размеры частиц отсевов фр. -0,18мм и -0,45 мм до и после пневмоклассифпкации, которые играют существенную роль при протекании СВ-синтеза. Чем более разветвлена структура частиц, тем большая поверхность контакта углерода и металла, что увеличивает глубину реагирования компонентов смеси и выход годного продукта. - . . >

Пневмокласснфнкацнонная обработка отсевов позволила удалить механические примеси металлического и неметаллического

характера (рис. 1) из основной массы металла и таким путем повысить качество отсевов. Этн частицы, попадая в карбид, а затем в изделие из карбидостали, приводили к образованию разного рода пор и дефектов.

Проведенные исследования позволили предложить принципиальную технологическую схему подготовки отсевов ТГ-Тв фр. -0,18мм и - 0,45мм для производства карбида титана (рпс. 2). Схема предполагает использование стандартного оборудования, широко применяемого в порошковой металлургии, и в качестве сырья для поверхностной обработки отсевов - дешевые, недефицитные, не загрязпяющие металл хлориды калия, натрия, магния пли отработанный электролит магниевого производства. В опытно - промышленных масштабах получена партия отсевов фр. -0,18+0,08мм н -0,45+0,08мм с содержанием примесей менее 2% (масс.) для производства карбида титана методом СВС.

ВО ВТОРОЙ .ГЛАВЕ приведены результаты исследовании процесса получения карбида титана методом СВС пз отсевов губчатого титана ТГ-Тв фракций -0,18мм и -0,45мм.

Проведено термодинамическое исследование возможности образования карбида титана в различных режимах протекания процесса СВС. Моделирование химических u фазовых равновесий проведено с использованием многоцелевого программного комплекса "Астра". В основе этого комплекса лежит универсальный термодинамический метод определения характеристик равновесия произвольных систем, основанный на фундаментальном принципе энтропип.

Исследование показало, что снижение давления и температуры процесса СВС ведет к уменьшению содержания в газовой фазе паров воды, хлора, диоксида углерода, метана и оксида титана. В конденсированной фазе свободный углерод отсутствует, но проведение процесса СВС в реальных условиях с учетом теплопотерь приводит к образованию Ссво6.

X 75 х 600

б)

Рис. 1. Общий вид механических примесей: а) металлического характера; б) неметаллического характера

При уменьшении давления до 1,5*105 Па и температуры СВС до 1600К уменьшается содержание в газовой фазе соединений, содержащих титан, а в конденсированной фазе отсутствуют соединения тнтана с кислородом, что свидетельствует об улучшении-качества карбида. Практические результаты исследований подтвердили полученные выводы.

Горение шихты на основе отсевов ТГ-Тв осуществляли в реакторе СВС-100 при давлении 1,5*105-р1,8*105 Па. Исследовали влияние условий сннтеза, качества отсевов, соотношения фракций в шихте, конструктивных особенностей реактора СВС-100 на свойства карбида титана.

Основное влияние на качество карбида титана оказывает содержание общих примесей в отсевах (табл.1). Высокое содержание общих примесей ведет к тому, -что горение протекает активно с большим выбросом газов в атмосферу и повышением давления в реакторе. При этом происходит нарушенне контакта между частицами шихты, снижается глубина реагирования компонентов, что уменьшает выход годного карбида и ухудшает его качество (рис.3).

Пневмоклассифнкацнонная обработка отсевов привела к уменьшению газовости шихты, улучшила условия синтеза, что повысило выход годного карбида п содержание связанного углерода. При этом содержание общих примесей в карбиде не превышало 2% (масс.).

Использование классифицированных отсевов фр.-0,18+0,08мм п -0,45+0,08мм в соотношении 1:1 (рис.4) привело к уменьшению влияния структурного фактора (внутренней неоднородности шихты) па ход процесса СВС. Губчатая разветвленная поверхность отсевов увеличивает контакт между частицами металла и углерода и повышает глубину превращения исходных реагентов в карбид титана. При этом содержание общих примесей в карбиде не превышает 2% (масс.), выход годного карбида составляет 97,8%, а содержание свободного углерода -менее 1 % (масс.).

Существенное влияние на качество карбида титана оказывают технологические факторы, связанные с конструкцией реактора СВС-100. Проведенные расчеты и опытно-промышленные испытания реактора позволили установить, что горение и длительное остывание большой массы шихты (100кг) ведет к снижению влияния кинетического фактора на ход процесса СВС. При этом повышается качество и выход годного карбида. На рис.5 видны частицы карбида титана с хорошо ограненными острыми режущими кромками, характерными для абразивных материалов.

19г -.1,5

и

го £

18

и

ш 17 х

13 *

а с; Ч О

и

16

15

- о^1,3

О 4

г г я X а и

£0.9

0,7 и

98

о4

И

ч

ю 86

О

* 94

92

90

3\

2 о

\ в/ч.

У»«

1 •х \ \

\

2 3 4

Примеси общие, % (масс.)

Рпс.З. Влияние количества общих дриыесей в отсевах ТГ-Тв на выход карбида титана, содержание в нем связанного и свободного углерода: 1-содержание свободного углерода, % (масс.); 2- содержание связанного углерода, % (масс.); 3-выход карбида титана, %

о4 100

и 19 о 10 г

ч1

.

и

0

1 17

с. о Ч О

и 16

151-

«1.5

га

.1,3

и

о

I1'1

о.

о

ч о

и 0,9

0,7 Ь

к Ч

I

\0 у

ч о х л

- Ш 53

97

95

2 ,-^сГ

з —X

\

25 50 75

Содержание фр. -0,18 +0,03 мм в шихте, %

Рис.4. Влияние количества фр. -0,18 +0,08 мм б отсевах фр. -0,45 +0,08 мм на выход карбпда титана, содержания в нем связанного и свободного углерода: 1-содержание свободного углерода, % (масс.); 2-содержанне связанного углерода, % (масс.); 3-выход карбида титана, %

Таблица 1

Влияние качества отссвов ТГ-Тв па свойства карбида титана фракции -0,25 мм

Наименование материала Отсевы ТГ-Тв Карбид титана Выход годного карбида, %

массовая доля примесей, % содержание компонентов, % (масс.)

железо хлор азот водород кислород примеси общие Ссвоб. Ссаяз. кислород примеси общие

Отсевы фракции -0,18 мм дй пнеемоклассификации (содержание фр. +0,18 мм - 10%, фр. -0,08 мм - 25%) 1.80 0,12 0,20 0,90 0,45 3,85 1,40 17,00 0,80 2,82 91,0

То же, после пневмокласси-фикации (содержание фр. +0,18 мм - 2,5%, фр. -0,08 мм - 7,5%) 1,30 0,09 0,12 0,65 0,40 2,76 1,20 18,00 0,42 1,98 94,5

Отсевы фракции -0,45 мм до пневмоклассификации (содержание фр. +0,45 - 10% фр. -0,08 мм - 15%) 1,00 0,10 0,12 0,60 0,35 2,37 1,15 17,60 0,60 2,08 93,5

То же, после пневмоклассификации (содержание фр. +0,45 мм - 0,5%, фр. -0,08 мм - 3,0%) 0,65 0,08 0,12 0,40 0,30 1,55 1,05 18,25 0,40 1,65 95,6

Классифицированные отсевы фракций -0,18 мм и -0,45 мм в соотношении 1:1 0,90 0,08 0,10 0,40 0,35 2,05 0,85 18,40 0,38 1,80 97,8

х150

Рис. 5 Общий вид частиц карбида титана, полученного из классифицированных отсевов фр. -0,18 мм и -0,45 мм в соотношении 1:1

Разработанная технологическая схема производства карбида титана пз классифицированных отсевов ТГ-Тв (рпс.6) прошла проверку в опытно-промышленных условиях на Закарпатском государственном металлургическом заводе. Получена партия карбида, по составу и свойствам соответствующая требованиям, предъявляемым к промышленному порошку карбида титана.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена исследованию технологии и свойств карбидосталей, основой которых является карбид титана, полученный пз отсевов ТГ-Тв по разработанной технологии.

Физико-химические свойства карбидостали состава 6Х6ВЗМФС+25%ТЮ зависят от качества исходного сырья, режимов смешения, прессования, спекания и термической обработки.

Качество карбидосталн 6Х6ВЗМФС+25% TiC представлено в табл. 2.

Как видно, карбидосталь на основе карбида титана, полученного пз классифицированных отсевов ТГ-Тв, обладает достаточно высоким уровнем физико-механических свойств. При этом заготовка из карбидостали содержит минимальное количество пор, которые оказывают существенное влияние на ее свойства.

5% РАСТВОР МгС1,:№0:КСМ:4:5 ОТСЕВЫ (ИЛИ ОТРАБОТАННОГО ЭЛЕКТРОЛИТА ОТСЕВЫ фр. -0,45 мм МАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА) фр. -0,18 мч

ОТСЕВЫ »р. -0.45 411,08 «« ОТСКВМ фр. -0,1! 40,08 к*

НА ПРОИЗВОДСТВО КАРБИДА ТИТАНА

Рис.2.Технологическая схсма подююики отсспои ТГ-Тв фракций -0,45 мм и -0,18 мм для проичволстна карбида титана

КАРБИД ТИТАНА фр. -0,25 мм

' КАРБИД ТИТАИА

Рис.б.Тишологичсская схема производства карбида титана из отсевов ТГ-Тв фракций -0,45 +0,08 мм и -0,18 +0,08 мм

5 Таблица 2

Основные свойства карбидосталеи 6Х6ВЗМФС+25% TiC

Наименование порошка, производитель Относительная плотность, % Твердость, HRC Прочность при изгибе, ^мзг» Н/мм2 Красностойкость, Т, К

спекание закалка отпуск

Карбид титана, полученный из отсевов ТГ-Тв, ЗГМЗ 98,5 50 70 68 1800 943

Серийный карбид титана КПТ-0,08, полученный из порошков титана, ЗГМЗ 97,0 48 69 66 1600 933

Серийный карбид титана КТ-СВС-1п, полученный из порошков титана, ОЗПМ, г.Баку 97,0 48 68 66 1650 923

i Добиться такого результата удалось за счет повышения качества I карбида титана, полученного методом СВС из классифицированных ; отсевов ТГ-Тв, выбора оптимальных режимов измельчения, прессова-I ния, спекания и термической обработки, а также за счет легирования

: твердых растворов поверхностно- и межфазноактивными элементами.

i

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ проведено ориентировочное технико-экономическое сравнение способов получения карбида титана и рассчитана его себестоимость. Расчет приведен в ценах, действующих до 1.01.91г.

Карбид титана, полученный из отсевов ТГ-Тв методом СВС, ; имеет себестоимость в 2 раза меньшую, чем карбид, полученный j "печным" способом при условии строительства промышленного участка производительностью 94 т в год карбида титана.

ВЫВОДЫ

1. Разработана и внедрена на Закарпатском государственном металлургическом заводе технологическая схема производства карбида титана методом СВС из отсевов ТГ-Тв фр. -0,18мм и -0,45мм, прошедших специальную обработку с целью повышения качества и снижения их пол{аро-взрывоопасности.

Повышение качества отсевов осуществляли путем отделения от фракций -0,18мм и -0,45мм частиц менее 0,08мм, имеющих, как показали исследования, наибольшее содержание примесей разного происхождения. Процесс отделения фр. -0,08мм осуществляли в жидкой (с использованием седиментации, мокрого рассева на снтах, флотации и обработкой порошков на концентрационном столе) и газовой (с использованием "кипящего" слоя и пневмоклассификацип на нестандартном классификаторе и на воздушно-центробежном классификаторе ВЦК-9) средах.

Снижение пожаро-взрывоопасности отсевов осуществляли путем их поверхностной обработки 5-10% -нымн растворами хлоридов магния, натрия, калия в соотношении 1:4:5 пли отработанного электролита магниевого производства.

Достигнуто увеличение НКПР в 2-3 раза, а температура самовоспламенения повысилась на 20-80К, что позволило провести пнев-мокласспфпкацшо отсевов ТГ-Тв.

2. Проведен термодинамический анализ возможности образования карбида титана при пониженных давлении и температуре СВ-синтеза.

Показано, что при уменьшении давления от 2*106Па до 1,5*105Па и температуры от 2500К до 1600К в газовой фазе уменьшилось содержание оксида углерода, кислорода, метана и соединений, содержащих титан, что в реальных условиях приведет к увели-

чению выхода годного карбида. В конденсированной фазе отсутствуют соединения титана с кислородом, что свидетельствует о повышении качества карбида.

3. Установлены основные зависимости между качеством, выходом годного карбида и:

-физико-химическими свойствами отсевов ТГ-Тв; ■ -соотношением фракций -0,18+0,08мм и -0,45+0,08мм в составе

шихты для производства карбида титана; -конструктивными особенностями реактора, позволяющими осуществлять СВ-синтез при давлении не выше 1,5*105 Па. Снижение количества общих примесей от 3,85 до 2,76% (масс.) в отсевах фр. -0,18мм, обработанных на ВЦК -9, привело к повышению качества и выхода годного карбида: содержание свободного углерода в карбиде уменьшилось от 1,4 до 1,2% (масс.), общих примесей - от 2,82 до 1,98% (масс.),.а выход годного карбида увеличился от 91,0 до 94,5%.

Обработка отсевов фр.-0,45мм на нестандартном пневмокласси-фикаторе снизила количество общих примесей от 2,37 до 1,55% (масс.). При этом в карбиде уменьшилось содержание свободного углерода от 1,20 до 1,15% (масс.), а выход годного увеличился от-93,5 до 95,6%.

В обоих случаях после использования классифицированных отсевов в карбиде уменьшается содержание кислорода в 1,5-2 раза за счет удаления из отсевов фр.-0,08мм.

Лучшие результаты достигнуты при использовании в составе шихты отсевов фракций -0,18+0,08мм и -0,45+0,08мм в соотношении 1:1 за счет уменьшения влияния структурного фактора (внутренней неоднородности шихты) на ход СВ-синтеза. Губчатая разветвленная поверхность отсевов увеличивает контакт металла с частицами углерода и повышает глубину превращения исходных реагентов. Достигнуто

I

снижение содержания в карбиде Ссвоб. до 0,85% (масс.), кислорода-до 0,38% (масс.), а выход годного карбида максимален -97,8%

(Приоритетная справка №95041768 на получение патента Украины "Способ получения карбида титана" от 19.04.95г.).

Проведен расчет оптимального диаметра трубопровода отвода реакционных газов, при котором давление в реакторе не превышало 1,5*105Па. Испытание реактора в опытно-промышленных условиях подтвердило правильность расчетов и рабочую способность конструкции реактора СВС-100.

4. В опытно-промышленных условиях получена партия карбида титана, который по составу и свойствам соответствовал требованиям, предъявляемым к промышленному порошку карбида титана, % (масс.): Ссвяз.-18,40; Сспоб. -0,85; кислород-0,38; водород-0,003; азот-0,03, остальное - титан.

5. Получены опытные образцы карбидосталей 6Х6ВЗМФС+25%ТЮ с использованием карбида титана,.полученного методом СВС из предварительно подготовленных отсевов губчатого титана ТГ-Тв фракций -0,18 +0,08 мм и -0,45 +0,08 мм.

Показано, что карбпдосталь состава 6Х6ВЗМФС+25%ТЮ обладает высоким уровнем физико-механических свойств, минимальным количеством пор и отсутствием дефектов, связанных с наличхшм оксидных пленок.

Износостойкость полых волочильных оправок, изготовленных из карбидосталп 6Х6ВЗМФС+25%ТЮ, в 11 раз выше, чем у оправок, изготовленных из стали ЗОХГСА.

6. Проведены испытания карбида титана, полученного из отсевов ТГ-Тв, в качестве компонента износо- и коррозионностопкпх покрытий на основе эпоксидной смолы, а также при получении металлокерамики для агропромышленного комплекса. Порошки карбида рекомендуются к промышленному внедрению.

7. Сравнительные технико-экономические расчеты показали, что карбид титана, полученный из отсевов ТГ-Тв, имеет себестоимость в 2 раза меньшую, чем карбид, полученный "печным" спосо-

бом, при условии строительства промышленного участка производительностью 94т.в год карбида титана.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Дрозденко A.B., Колобов Г.А., Середа Б.П.Исследование свойств порошков титана в процессе пневмоклассификации // Технология и оборудование производства цветных и черных металлов и сплавов: Сб. научн. трудов/ Киев: УМК Во', 1991. - С.27-33.

2. Дрозденко A.B., Колобов Г.А., Бутенко Л.А. и др. Исследование пожаро-взрывоопасных свойств порошков металлов и разработка техники и технологии, обеспечивающих безопасные условия труда при обращении с порошками //Вопросы экологии и ресурсосбережения в переработке отходов цветной металлургии: Сб. научн. трудов/ Донецк: ВНИИвторцветмет, 1991. - С.11-17.

3. Дрозденко A.B., Колобов Г.А., Панов В.С.Повышение качества высокодисперсных порошков, получаемых из отсевов губчатого титана и используемых в производстве карбида и шихт на его основе //1-я- Международная научн.-техн. конференция по титану стран СНГ "Наука, производство и применение титана в условиях конверсии": Сб. трудов / М.:ВИЛС, 1994. - 4.1. - С.346-352.

4. Дрозденко A.B., Колобов Г.А., Панов B.C. Влияние пассива-ционной обработки порошков титана на его специальные и технологические характеристики //Всесоюзная межвузовская научн.-техн. конференция "Порошковая металлургия": Тезисы докладов. -Минск. - 1991. - С.78.

5. Дрозденко A.B., Колобов Г.А., Середа Б.П.Исследование по-жаро-взрывоопасности производственных процессов получения порошков титана //IV Всесоюзная научн. конф. "Пожаро-взрывоопасность производственных процессов в металлургии": Тезисы докладов. - М. - 1991. - С.57-59. ,

6. Дрозденко А.В., Колобов Г.А., Панов B.C. и др. Карбндосталь с карбидом титана улучшенного качества //VI Международная научи.-техн. конференция "Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки, для повышения надежности и долговечности изделий": Тезисы докл. - Запорожье. - 1995. - 4.2. - С.48.

7. Дрозденко А.В., Колобов Г.А., Панов B.C. и др. Способ получения карбида титана //Приоритетная справка №95041768 на получение патента Украины от 19.04.95г.

АНОТАЦШ

Дрозденко Г.В. <E>i3iiKO-xiMi4ni закономерности та технолопя одерлсання карбщу титану методом саморозповсюджуючого впеоко-температурного синтезу 13 вздывк1в губчатого титану.

Днсертащя на здобуття паукового ступени кандидата техшчних наук за спещальшстю 05.16.06 - порошком металурпя та компо-знцшш. матер1али. Державна металургпша академ1я Украши, Дшпропетровськ, 1997.

Захпщаються результата теоретичннх та експерименталышх досл1джень властпвостсй вщившв губчатого титану ТГ-Тв, складу шихтн, конструктнвних особлпвостеп реактору СВС та '¿х вплив на як1сть та вих1Д придатного карбщу.

Створена та впроваджеяа в досл1дно-продшсловнх умовах технолопя впробництва карб1ду титану io глдслеок губчатого титану ТГ-Тв, HKi пройшли спещальну обробку з метою п'двищення якост! та знп-жешш i'x пожежо-вибухонебезпекн.

ANNOTATION

Drozdenko A.V. Physicochemical characfcristics and technology of titanium carbide produced from titanium sponge screenings by the self-propagating high-temperature synthesis.

Thesis for competition for the degree of candidate of technical sciences by speciality 05.16.06 - powder metallurgy and composite materials. State Metallurgical Academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 1997.

Protected are the results of theoretical and experimental investigation of properties of TG-Tv titanium sponge screenings, charge composition, reactor design and its effect on the quality and yield of titanium carbide product.

The technology for the production of titanium carbide from TG-Tv titanium sponge screenings subjected to special treatment with a view to improve their quality and reduce fire and explosion risk has been developed and introduced in pilot production.

Ключевые слова: отсевы ТГ-Тв, пневмоклассификация, карбид титана, метод СВС, карбидосталь 6Х6ВЗМФС+25%ТЮ.