автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Формирование структуры и абразивная износостойкость композиционных материалов и наплавленных покрытий карбид титана - высокохромистый чугун

На правах рукописи

Полев Игорь Викторович

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И АБРАЗИВНАЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И НАПЛАВЛЕННЫХ ПОКРЫТИЙ КАРБИД ТИТАНА - ВЫСОКОХРОМИСТЫЙ ЧУГУН

Специальность 05.16.01 -металловедение и термическая обработка металлов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание

ученой степени кандидата технических наук

Томск -

2005

Работа выполнена в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН.

Научный руководитель: доктор технических наук,

доцент Прибытков Г.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

доцент Гнюсов С.Ф.

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Табаченко А.Н.

Ведущая организация: Новосибирский государственный технический университет.

Защита состоится 1 июля 2005 г. в 16.00 на заседании диссертационного совета Д003.038.01 в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН (634021, г. Томск, пр. Академический, 2/1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН.

Автореферат разослан » 2005 г.

с!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Одной из основных задач современного машиностроения является повышение надежности и долговечности деталей машин, отдельных узлов и механизмов. Задача эта решается на основе комплексного подхода, включающего как создание новых конструкционных и инструментальных материалов, так и разработку эффективных технологий их упрочнения. В настоящее время широкое применение в промышленности нашли композиционные материалы, обладающие высокими значениями временного сопротивления, предела усталости и модуля упругости, жаропрочностью, пониженной склонностью к трещинообразованию. Из композиционных материалов на металлической основе в промышленности широко применяются композиты с карбидной упрочняющей фазой, равномерно распределенной в вязкой металлической матрице. Это твердые сплавы и карбидостали, которые производятся жидкофазным спеканием смесей порошков карбида и металлов. Подобную же структуру имеют композиционные покрытия с карбидной упрочняющей фазой, которые чаще всего наносят на упрочняемые поверхности порошковым напылением или наплавкой. Уровень пластичности, прочности, твердости и износостойкости таких композитов определяется, с одной стороны, физико-механическими свойствами металлической связки и карбидной упрочняющей фазы, а с другой, их структурой.

В большинстве технологий получения композиционных материалов и покрытий на металлической основе происходит нагрев до температур, превышающих температуру плавления металлической связки. Ввиду высокой химической активности металлических расплавов на стадии получения композита неизбежна жидкометаллическая коррозия тугоплавких структурных составляющих композиции. Это может привести к уменьшению содержания упрочняющей карбидной фазы и, одновременно, к отклонению химического состава металлической связки от оптимального. Степень проявления растворения твердых фаз в металлическом расплаве - растворе на стадии получения композита зависит от диаграмм состояния контактирующих компонентов и температурно-временных технологических режимов. Поэтому выяснение общих закономерностей межфазного взаимодействия тугоплавких фаз с металлическим расплавом, исследование влияния этого взаимодействия на формирование структуры композитов, а через структуру - на прочность и износостойкость имеет большое научное и прикладное значение.

Известно, что композиционные материалы и покрытия карбид - металлическая матрица имеют рекордные значения износостойкости (в частности абразивной) среди композитов на металлической основе. К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал о влиянии харак-

теристик структуры композита (объемная доля и дисперсность карбидной фазы, состав и структура металлической связки) на абразивную износостойкость. Однако в литературе отсутствуют сравнительные исследования поведения композитов с различными характеристиками структуры в условиях воздействия на поверхность абразивных частиц, сильно различающихся такими характеристиками, как скорость и энергия. Результаты таких исследований, дополненные исследованиями изнашивания других металлических материалов, кроме более глубокого понимания механизмов абразивного разрушения позволят дать практические рекомендации о рациональном практическом использовании исследованных износостойких композитов карбид - металлическая матрица с конкретными структурными характеристиками.

Вышеуказанные проблемы были объектом исследований и технологических разработок, выполненных в данной работе.

Цель работы

Исследовать особенности формирования структуры композитов тугоплавкий карбид - металлическая связка при различных методах порошковой наплавки и выяснить влияние структуры на процессы изнашивания и абразивную износостойкость в условиях вариации скорости абразивных частиц относительно изнашиваемой поверхности.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Исследовать структуру и фазовый состав композиционных покрытий тугоплавкий карбид - металлическая матрица при различных методах порошковой наплавки и выявить основные факторы, ответственные за формирование структуры.

2. Исследовать влияние структуры композиционных материалов и покрытий на особенности изнашивания и износостойкость при методах испытаний, отличающихся скоростью абразивных частиц.

3. Провести сравнительное исследование электронно-лучевых покрытий, наплавленных композиционными порошками, полученными по различным технологическим вариантам (спекание, самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС). Отработать технологические режимы высокопроизводительного и экономичного получения методом СВС композиционных порошков для наплавки.

4. Провести сравнительный анализ альтернативных технологий получения износостойких композиционных материалов и покрытий тугоплавкий карбид - металлическая связка.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

1. Показана важная роль растворения в наплавочной ванне карбидной фазы порошковой шихты в формировании структуры и свойств покрытий при различных способах порошковой наплавки.

2. Обнаружен эффект сильного измельчения структуры спеченных и наплавленных композитов при введении дисперсного порошка карбида титана в смеси с высокохромистым чугуном доэвтектического состава.

3. Установлен характер влияния объемного содержания и дисперсности частиц карбидной фазы в металломатричных композитах на основе карбида титана на особенности абразивного разрушения в зависимости от скорости абразивных частиц.

Практическую ценность работы составляют:

1. Рекомендации по необходимому объемному содержанию, дисперсности и морфологии карбидной фазы в спеченных и наплавленных композитах карбид титана - металлическая связка для обеспечения высокой абразивной износостойкости.

2. Разработанные составы порошковых смесей карбид титана — высокохромистый чугун, высокопроизводительные технологические режимы СВ-синтеза композиционных порошков для наплавки. Наплавленные защитные покрытия из высокохромистого чугуна эвтектического состава обеспечили трехкратное увеличение стойкости деталей нефтехимического оборудования по сравнению с деталями, изготовленными из высоколегированной жаропрочной стали.

3. Результаты сравнительных исследований абразивной износостойкости композитов карбид титана - металлическая матрица на основе железа и нихрома при различных схемах абразивных испытаний.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Структура, фазовый состав, твердость и износостойкость наплавленных композиционных покрытий тугоплавкий карбид - металлическая связка целиком определяются растворимостью карбида в наплавочной ванне при температуре наплавки и временем сосуществования карбидной фазы и металлического расплава.

2. Износостойкость композиционных материалов и покрытий карбид титана - металлическая матрица вне зависимости от скорости абразивных частиц определяется, прежде всего, такими характеристиками структуры, как дисперсность и объемное содержание карбидной фазы.

3. Технологические варианты и рабочие режимы получения композиционных порошков карбид титана - связка из высокохромистого чугуна для электронно-лучевой наплавки покрытий.

Апробация работы и публикации

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на I, III и IV Конференциях молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов» (Томск, декабрь 1998, декабрь 2000, но-

ябрь 2001); на Международном семинаре «Функциональные градиентные материалы» (Киев, май 1998); на V Областной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, ТПУ, апрель 1999); на VI Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы материаловедения» (Новокузнецк, октябрь 1999); на II школе-семинаре молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии» (Томск, СФТИ, февраль 2001); на Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов (Томск, август 2004).

По результатам выполненных исследований опубликовано 16 работ, в том числе 7 статей в рецензируемых журналах.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы. Объем диссертации составляет 158 страниц машинописного текста, содержит 23 таблицы и 30 рисунков. Список литературы включает 127 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность, научная и практическая значимость проблемы, сформулированы цель работы и её научная новизна, изложены основные выносимые на защиту положения, приведена краткая характеристика работы.

Первый раздел «Обзор литературы» посвящен критическому анализу известных результатов по влиянию структуры композиционных материалов тугоплавкий карбид - металлическая матрица на их прочность и износостойкость и роли процессов межфазного взаимодействия на формирование структуры.

Во втором разделе «Постановка задачи, материалы и методы исследования» формулируется постановка задачи, описываются материалы, оборудование и экспериментальные методики, использованные в работе.

В качестве основных объектов исследований были выбраны спеченные композиционные материалы и наплавленные покрытия карбид титана -связка на никелевой или железной основе, при получении которых были использованы распыленные сплавы (стали Р6М5 и Г13, чугун ПГ-УС25, нихром ПХ20Н80, никелевые сплавы ПГ-ЮН-01, ПГ-12Н-01), а также композиционный порошок ВСНГН 88, мелкодисперсный карбид титана производства Донецкого завода химреактивов по ТУ 6-09-492-75 и крупнодисперсный карбид титана производства Закарпатского горно-металлургического комбината по ТУ 48-056003-89.

Испытания на абразивный износ проводили по ГОСТ 23.208-79. «Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы» и по ГОСТ 23.201-78. «Метод испытания материалов и покрытий на газоабразивное изнашивание с помощью центробежного ускорителя частиц». Твердость исследуемых образцов измеряли по Роквеллу (ГОСТ 9013-59), по Виккерсу (ГОСТ 2999-75) или на микротвердомере ГТМТ-3 (по ГОСТ 9450-76). Качественный и количественный металлографический анализ проводился на микроскопе МИМ-9. Пористость наплавленных покрытий определяли металлографически или методом гидростатического взвешивания.

Рентгенофазовый анализ композиционных порошков и наплавленных покрытий проводился на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3 с использованием кобальтового и железного излучения.

В третьем разделе «Формирование структуры при наплавке композиционных покрытий на основе карбидов титана и вольфрама» представлены оригинальные результаты исследования структуры и фазового состава композиционных покрытий тугоплавкий карбид - металлическая матрица, формирующихся при различных методах порошковой наплавки. Исследовано влияние на структуру покрытия такой важной термодинамической характеристики системы как растворимость карбидной фазы в расплаве наплавочной ванны. Вариация растворимости тугоплавкой карбидной фазы в расплаве наплавочной ванны была задана использованием для наплавки различных карбидов (карбида титана и карбида вольфрама) в композициях с одними и теми же металлическими связками. Чтобы сохранить неизменными кинетические характеристики межфазного взаимодействия, также влияющие на структуру наплавленного покрытия (скорости нагрева и охлаждения и максимальная температура наплавочной ванны) применяли один и тот же метод наплавки - электронно-лучевой.

Влияние указанных выше кинетических характеристик на структуру покрытия исследовали с использованием двух различных методов порошковой наплавки: электронно-лучевой и электродуговой. При этом наплавляли порошковые композиции на основе карбида титана с одними и теми же составами металлической связки.

Для электронно-лучевых покрытий композиционными порошками на основе карбида титана характерно практически полное сохранение при наплавке шихтовой карбидной фазы (табл. 1). Для выяснения вопроса об универсальности ЭЛН технологии в смысле сохранения в неизменном количестве и виде упрочняющей карбидной фазы, содержащейся в наплавляемом присадочном порошке, далее исследовались ЭЛН покрытия, наплавленные механическими смесями порошков карбида вольфрама (сплав ВСНГН-88) и порошков некоторых сплавов на основе никеля и железа.

Таблица 1

Свойства композиционных ЭЛН-покрытий карбид титана - связки на основе железа

№ обр. Шихтовый состав, % вес. Твердость, НЯС Пористость, % Содержание ТЮ, % об.

шихта покрытие

134 ПГ-УС25 59 ±1 0,1 - -

127 50%"ПСк + ПГ-УС25 67 ±2 0,2 + 0,03 60,2 62+1,9

133 Г13 - 0,55 ±0,05 - -

129 50%Т1СК + Г13 58 ±2 0,35 ±0,15 61,3 59 ±1,2

132 35%ТЮК + Г13 55 + 2 0,4 ±0,1 46,0 45,4

125 Р6М5 60 0,15 ±0,02 - -

123 35%"ПСк + Р6М5 69 ±1 0,2 ±0,03 46,9 50 ±1,7

136 35%'ПСм + Р6М5 70 0,08 ±0,01 46,9 48 ±1,3

137 20%ИСМ + Р6М5 68 ±1 0,2 ± 0,08 32,5 -

Объемное содержание карбида вольфрама в покрытиях, определенное методом количественной металлографии, для всех составов металлической связки оказалось меньше шихтового (табл. 2). Это различие особенно велико для покрытий со связкой из высокохромистого чугуна (образец № 110).

Таблица 2

Свойства ЭЛН-покрытий на основе карбида вольфрама

№ обр. Шихтовой состав, % вес. Содержание \¥С, % об. \^ПОкр.Л¥ С шихта! % об. Пористость, % НУ

шихта покрытие

55 20%ВСНГН-88 + Р6М5 10,8 5,8 ± 2,5 54 0,5 700

56 30%ВСНГН-88 + Р6М5 16,2 8,9 ± 4,7 55 0,6 570

57 35%ВСНГН-88 + Р6М5 19,4 9,5 ± 2,5 49 0,7 640

59 50%ВСНГН-88 + Р6М5 29,9 13,5 ± 6,5 45 0,7 840

110 50%ВСНГН-88 + ПГ-УС25 26,3 9,0 ± 4,0 34 0,8 860

122 50%ВСНГН-88 + ПГ-10Н-01 31,6 27,5 ± 6,0 87 2,6 740

276 80%ВСНГН-88 + ПГ-10Н-04 59,3 27,5 ±7,0 46 2,0 670

278 80%ВСНГН-88 + ПХ20Н80 57,9 26,5 ± 5,5 46 0,3 620

- Р6М5 - - - 0,15 740

- ПГ-УС25 - - - 0,1 610

- ПГ-10Н-01 - - - 0,1 800

Средний размер и форма включений WC в образцах с большим (№ 276, 278), средним (№59, 110, 122) и малым (№55, 56, 57) содержанием WC в наплавляемой шихте значительно отличаются. В наплавках № 276, 278 включения WC разнообразных размеров, многие из них огранены (рис. 1, б).

В наплавках № 59 (рис. 1, я), 110, 122 и, особенно, в №55-57 зерна имеют в основном округлую форму, мелкие зерна немногочисленны. Мы объясняем это процессом растворения WC зерен в расплаве наплавочной ванны. Согласно известным диаграммам состояния растворимость карбида вольфрама в расплавах никеля и железа примерно втрое больше, чем растворимость карбида титана при близких температурах. Вследствие этого при

одинаковых температурно-временных условиях электронно-лучевой порошковой наплавки объем шихтовой карбидной фазы, растворившейся в расплаве наплавочной ванны, сильно отличается для композиций с карбидом вольфрама и с карбидом титана.

Рис 1 Микроструктура ЭЛН наплавок и переходной зоны (х 100) а-обр №59, б-обр №276, в-обр № 110 (подложка сверху) (Шихтовой состав образцов см втабл 2)

Рис 1 Микроструктура ЭЛН наплавок и переходной зоны (х 100) а-обр №59,5- обр №276, в - обр № 110 (подложка сверху) (Шихтовой состав образцов см в табл 2)

Чем меньше доля 'МС в наплавляемой порошковой смеси, тем интенсивнее идет его растворение в далеком от насыщения по вольфраму и углероду жидкометаллическом растворе. При большом содержании ^С в шихте расплав - раствор связки в процессе наплавки быстро достигает насыщения за счет преимущественного растворения мелких ^С частиц, а первоначальная форма и количество крупных частиц остаются практически неизменными.

Таким образом, в процессе электронно-лучевой наплавки композиционных порошков на основе карбида вольфрама, в отличие от композиционных порошков на основе карбида титана происходит интенсивное взаимодействие карбидной фазы с расплавом металлической связки. Один из результатов этого взаимодействия — растворение шихтового карбида вольфрама в расплаве связки с уменьшением содержания карбидной фазы в покрытии в среднем в два раза по сравнению с шихтовым.

При электродуговой наплавке порошковых композиций на основе карбида титана, содержание карбидной фазы в наплавленном покрытии резко уменьшается, в отличие от полного ее сохранения при электронно-лучевой наплавке порошковых композиций того же шихтового состава. Это следует из сравнения интенсивностей рентгеновских отражений от карбида титана и фаз металлической связки и подтверждаются результатами металлографического исследования наплавленных покрытий. При размере гранул наплавляемого композиционного порошка менее 1 мм происходит их диссоциация и полное растворение включений карбида титана в наплавочной ванне. В структуре наплавок присутствуют лишь немногочисленные ограненные частицы карбида титана, образовавшиеся кристаллизацией из расплава. Полное растворение шихтовой карбидной фазы при электродуговой

9

наплавке есть следствие того, что температура наплавочной ванны и капель электродного металла в неконтролируемых условиях дуговой наплавки значительно превышает температуру наплавочной ванны при электроннолучевой наплавке.

Таким образом, использование электронно-лучевого и других концентрированных источников нагрева с регулируемой мощностью при порошковой наплавке позволяет свести к минимуму изменение объемного содержания и дисперсности упрочняющей карбидной фазы в наплавленном покрытии по сравнению с шихтовым.

В четвертом разделе работы «Структура и абразивная износостойкость композитов карбид титана - высокохромистый чугун» приведены результаты исследования структуры спеченных материалов (керметов) и электронно-лучевых покрытий, наплавленных смесями порошков заэвтектического высокохромистого чугуна (марка ПГ-УС25), железа и карбида титана. Спеченные и наплавленные композиты были испытаны на абразивный износ, исследован характер поверхностного разрушения в зависимости от структуры и проведено обсуждение полученных результатов в совокупности с подобными результатами для композитов с металлическими связками другого состава. Были выполнены исследования на образцах, полученных спеканием и наплавкой порошковых смесей, по составу соответствующих доэвтектическому, эвтектическому и заэвтектическому высокохромистому чугуну. Доэвтектический и эвтектический состав готовили смешиванием порошков заэвтектического чугуна и железа. Композиционные порошки для наплавки получали спеканием в вакууме смесей порошков карбида титана, высокохромистого чугуна и железа.

Таблица 3

Свойства спеченных материалов и ЭЛН покрытий из высокохромистого чугуна

Технология Спекание при 1400°С(1350°С) Наплавка

Состав Доэвтект. Заэвтеет. Доэвтект. Эвтект. Заэвтект.

Пористость, % Твердость, НЯС 5,1 ±0,5 (27,3 ± 5,6) 44,2 ± 1 (не опр.) 5,7 ±1,3 (8,3 ±5,1) 43,8 ± 0,5 (не опр.) 0,41 ±0,31 45,4 ± 0,7 0,65 ± 0,47 55,3 ± 1,6 0,75 ± 0,43 53,1 ± 1,3

Попытки спекания чугунов из порошковых смесей оказались неудачными. Спекание порошковой смеси доэвтектического состава при 1350° С дало высокую пористость, очень низкую твердость (табл. 3) и неоднородную микроструктуру. При увеличении температуры спекания до 1400° С спекание переходит в жидкофазную область, что приводит к расплавлению прессовки с резким огрублением структуры по сравнению со структурой в исходном порошке заэвтектического чугуна. Это объясняется тем, что

скорости охлаждения расплава после спекания на несколько порядков меньше, чем скорость охлаждения капель, кристаллизующихся в порошинки чугуна при распылении расплава.

Все наплавленные покрытия из высокохромистого чугуна имеют низкую пористость (см. табл. 3).

Введение дисперсного карбида титана в порошковые смеси высокохромистого чугуна приводит к резкому измельчению структуры как при спекании, так и при наплавке (сравни рис. 2 и 3). Соответственно, сильно возрастает твердость (табл. 4).

Рис. 2. Микроструктура ЭЛН покрытий из высокохромистого чугуна (х 500): а - доэвтектиче-ский; б- эвтектический; в - заэвтектический

Рис. 3. Микроструктура ЭЛН композиционных покрытий карбид титана + чугунная связка. (х500): а - 44,90% "ПС об. + доэвтектический чугун; 6 - 44,55% НС об. + эвтектический чугун; в - 43,66% 'ПС об. + заэвтектический чугун

Таблица 4

Свойства керметов и ЭЛН композиционных покрытий состава 35% вес. TiC + чугунная связка

Модифицирующее действие порошка карбида титана на структуру чугуна наиболее ярко проявляется на ЭЛН покрытии со связкой из доэвтек-тического чугуна (сравни рис. 2, а и 3, а). Эффект измельчения структуры закристаллизовавшейся наплавочной ванны объясняется многократным увеличением числа зародышей кристаллизации на дисперсных частицах карбида титана, которые составляют около половины объема наплавляемой порошковой смеси, и как отмечено выше, сохраняются в том же количестве в течение всего процесса наплавки. Однако для наплавок с заэвтектической связкой эффект модифицирования мал. Грубые кристаллы первичного карбида (Бе, Сг)7С3 сохраняются, и заметного измельчения структуры при наплавке не происходит. Причина этого - высокая скорость анизотропного роста кристаллов первичных карбидов, вследствие которой первые зародыши с благоприятной для роста ориентацией успевают вырасти в крупные кристаллы до начала эвтектической кристаллизации.

Обоснованием нашего предположения можно считать эффект захвата движущимся фронтом кристаллизации мелких частиц карбида титана, которые рассеяны внутри крупных кристаллов карбида (Бе, Сг)7С3 (рис. 5, в), и, как оказалось, не являются препятствием для роста кристаллов первичного карбида. Частицы карбида титана, оказавшиеся внутри кристаллов (Бе, Сг)7С3, уже не играют роли упрочняющей фазы для металлической матрицы, и по этой причине твердость покрытия со связкой из заэвтектическо-го чугуна оказывается ниже, чем можно было ожидать, если бы весь карбид титана находился в объеме металлической матрицы.

При кристаллизации наплавочной ванны в композиционных ЭЛН покрытиях со связкой из доэвтектического чугуна первичной фазой является твердый раствор на основе железа, имеющий кристаллическую структуру с высокой симметрией, для которой нехарактерна анизотропия роста. Поэтому рост первичных кристаллов происходит только в тех направлениях, где отсутствуют препятствия в виде карбидных частиц.

Для исследования влияния морфологических особенностей структуры композитов тугоплавкий карбид - металлическая матрица на характер поверхностного абразивного разрушения и износостойкость были выбраны два метода испытаний, существенно отличающихся скоростью абразивных частиц.

При испытании по ГОСТ 23.208-79 «Метод испытания материалов на износостойкость при трении о нежестко закрепленные абразивные частицы» скорость абразивных частиц относительно изнашиваемой поверхности составляет около 0,15 м/с. В другом из использованных нами методов испытаний по ГОСТ 23.201-78. «Метод испытания материалов и покрытий на газоабразивное изнашивание с помощью центробежного ускорителя частиц» скорость абразивных частиц составляет 38-76 м/с, то есть в 250-500 раз больше, чем в испытаниях по ГОСТ 23.208-79.

Механизм износа абразивными частицами, имеющими малую скорость относительно изнашиваемой поверхности (испытания по ГОСТ 23.208-79), по данным РЭМ заключается в ускоренном износе прослоек металлической связки и вырывании карбидных частиц с ослабленной связью с поверхностью. В процессе изнашивания формируется стационарный рельеф из выступающих над поверхностью карбидных частиц, которые при достаточном (более 50% об.) их содержании эффективно защищают межкарбидные прослойки связки от изнашивания. В результате относительная (эталон -сталь 45) износостойкость композитов с карбидной упрочняющей фазой равна 6,1-16,6 в зависимости от состава связки и объемной доли карбидной фазы, что значительно выше износостойкости других испытанных материалов и покрытий, не содержащих карбида титана в качестве упрочняющей фазы (рис. 4).

/ - 45% Т]Ск + чугун (ЭЛН);

2 - 47% "ПСм + Р6М5 (ЭЛН);

3 - 47% ТЮк + Р6М5 (ЭЛН);

4- 71% ТЮм + нихром (спек); 5 - 46% ТЮк + Г13 (ЭЛН);

6- 52% "ПСм + нихром (спек);

7-чугун (ЭЛН);

5-ПГ-10Н-01 (ЭЛН);

9-ПГ-12Н-01 (ЭЛН);

10- 29% "ПСм + нихром (спек);

11 - Р6М5 (ЭЛН);

12 - Ст. 45 (прокат, отжиг); /3-Г13 (ЭЛН)

10 20 30 40 50 60 70 Твердость, ШС

Рис. 4. Относительная износостойкость спеченных композитов и наплавленных покрытий.

(Испытания по ГОСТ 23.208-79)

При изнашивании поверхности высокоскоростной струей кварцевого песка (испытания по ГОСТ 23.201-78) керметы и ЭЛН композиционные покрытия не имеют такого впечатляющего преимущества перед другими материалами, как при испытаниях по ГОСТ 23.208-79. Более того, при нормальном падении струи их износостойкость близка к износостойкости эталона - отожженной углеродистой стали (рис. 5).

Среди спеченных композитов на основе карбида титана наибольшую износостойкость в высокоскоростной абразивной струе имеют керметы со связкой из доэвтектического чугуна. У керметов с нихромовой связкой износостойкость падает по мере увеличения содержания карбидной фазы при одновременном огрублении структуры и росте твердости. Для композитов

15 -

с грубодисперсной карбидной фазой решающее значение для износостойкости в абразивной струе имеет трещиностойкость карбида. При близкой дисперсности карбидов TiC в кермете 71% ИСм + нихром и (Сг, Ре^Сз в заэвтектическом чугуне кермет 71% ТЮм + нихром имеет аномально низкую износостойкость в абразивной струе. Причина - более легкое разрушение под ударами абразивных частиц зерен карбида титана, имеющего минимальную трещиностойкость среди металлических карбидов.

На основе совокупности результатов исследования микроструктуры и результатов испытаний на газоабразивный износ (рис. 5) можно утверждать о решающем влиянии масштабного фактора на абразивную износостойкость исследованных композитов, а именно - соотношения размеров абразивного зерна и структурных элементов композиции.

Рис. 5. Результаты испытаний на газоабразивный износ по ГОСТ 23.201-78 (скорость вращения ротора - 3000 об./мин, расход кварцевого песка - 0,43 кг/мин)

В композитах с мелкодисперсной упрочняющей фазой (рис. 6, а) размер абразивных частиц на порядок и более превышает размер частиц карбидной упрочняющей фазы. В этом случае динамическое воздействие абразивной частицы при любом соударении распространяется на область композита, включающую несколько мелких карбидных частиц. В композитах с грубодисперсной карбидной фазой (рис. 6, б) размер абразивных частиц соизмерим с размером карбидных включений и часть ударов (пропорциональная объемному содержанию карбидной фазы) приходится непосредственно на карбидные включения, выходящие на поверхность.

а 6

Рис. 6. Иллюстрация влияния на износостойкость относительных размеров абразивных частиц и частиц упрочняющей фазы в композитах с металлической матрицей

Таким образом, можно утверждать, что при динамическом воздействии абразивных частиц износостойкость композита в первом случае определяется трещиностойкостью композита в целом, а во втором случае - трещи-ностойкостью карбида. Низкая трещиностойкость карбидной фазы для композитов с крупными карбидными частицами или карбидным каркасом, является, по нашему мнению, основным фактором, определяющим быстрый износ в высокоскоростной абразивной струе.

В пятом разделе работы «Технологические проблемы получения износостойких композиционных материалов и покрытий тугоплавкий карбид -металлическая матрица» описаны результаты сравнительных исследований композиционных ЭЛН покрытий, наплавленных композиционными порошками карбид титана - высокохромистый чугун. Композиционные порошки были получены по двум технологическим вариантам: СВ-синтез и вакуумное спекание. Относительная эффективность этих технологических вариантов оценивалась по показателям качества наплавляемого порошка (пористость и твердость покрытий), экономической эффективности (трудо- и энергозатраты) и технологичности (дробимость пористых спеков и выход годной для наплавки порошковой фракции).

По производительности и экономичности на стадии получения спеков СВС технология многократно превосходит технологию вакуумного спекания. При этом качество покрытий (твердость и пористость), наплавленных СВС порошками, в большинстве случаев мало уступает покрытиям, наплавленным композиционными порошками, полученными вакуумным спеканием порошковых смесей карбида титана и металлической связки. Варьируя содержание инертной в тепловом отношении металлической связки в реакционной смеси удается изменять дисперсность частиц синтезируемого карбида титана в СВС продукте и далее - в электронно-лучевом покрытии, полученном наплавкой СВС композиционного порошка. Чем больше содержание металлической связки, тем мельче карбидные включения в наплавленном композите (рис. 7).

Рис 7. Микроструктура элн покрытий, наплавленных композиционными с вс порошками (х 250) а - TiCcbc+20%пг-ус25 + 20%Fe, б - TiCcbc + 15%пг-ус25 +15%Fe, в - TiCcbc + 10%пг-ус25 + 10%Fe, г - TiCcbc + 32,5%Fe + 32,5%пг-ус25

Этот эффект уменьшения дисперсности объясняется понижением температуры горения в реакционных смесях с большим содержанием инертной металлической связки. Чем ниже температура горения, тем меньше время нахождения спека при высоких температурах, при которых возможен рост карбидного зерна. Если к наплавляемому СВС композиционному порошку добавить металлические порошки в пропорции, соответствующей составу металлической связки в СВС продукте, то дисперсность карбида титана в наплавленном покрытии не изменяется (сравни рис. 7, в и 7, г). Это разбавление приводит к увеличению объемной доли связки в покрытии и распаду некоторых конгломератов из карбидных зерен.

Далее нами были отработаны порошковые составы и технологические режимы получения композиционных порошков карбид титана - высокохромистый чугун с применением СВ-синтеза и последующего дробления синтезированного продукта. Установлены составы чугунной металлической связки, для которых высокие технологические свойства СВС-спеков сочетаются с заданной дисперсностью частиц карбида титана и хорошей наплавляемостью композиционного порошка.

Выводы

1. Степень проявления процесса растворения карбида при наплавке порошковых композиций тугоплавкий карбид - металлическая матрица определяется температурой и временем нахождения шихтовой карбидной фазы в расплаве наплавочной ванны и растворимостью карбида в расплаве при температуре наплавки. Наилучшие условия для сохранения исходного шихтового содержания карбидной фазы в наплавленном покрытии обеспечивает использование концентрированных источников нагрева и композиций с минимальной растворимостью карбида в расплаве наплавочной ванны. При электродуговой наплавке композиционных порошков с размером гранул менее 1 мм происходит полная диссоциация шихтовой карбидной фазы вне зависимости от ее содержания в шихте.

2. При жидкофазном спекании и электронно-лучевой наплавке порошковых композиций карбид титана - доэвтектический чугун происходит сильное измельчение структуры по сравнению с составами, не содержащими карбида титана. Это измельчение структуры приводит к повышению твердости и абразивной износостойкости спеченных и наплавленных композитов.

3. Для композитов тугоплавкий карбид - металлическая связка в условиях изнашивания кварцевым песком с вариацией скорости абразивных частиц ключевое значение для абразивной износостойкости имеют такие характеристики структуры, как объемное содержание и дисперсность упрочняющей карбидной фазы. При малой скорости и малой силе воздействия абразивных частиц на изнашиваемую поверхность абразивная износостойкость тем выше, чем больше объемное содержание карбидной фазы в композите. При воздействии на поверхность высокоскоростных абразивных частиц важное значение приобретает дисперсность карбидной фазы. В этом случае наличие в структуре композита крупных карбидных зерен или карбидного каркаса резко понижает износостойкость.

4. Из результатов нашей работы и опубликованных данных других авторов можно утверждать, что для композитов карбид - металлическая связка наиболее универсальной в отношении высокой износостойкости при любых силовых и энергетических характеристиках мелкого (200-300 мкм) абразива является структура с мелкодисперсной упрочняющей фазой объемным содержанием более 50-75%. При интенсивном силовом (закрепленное абразивное зерно) или импульсном (высокоскоростной поток абразива) воздействии абразивных частиц первостепенное значение имеет трещино-стойкость упрочняющей карбидной фазы (но не композита в целом), в особенности, если упрочняющая фаза крупнозернистая.

5. На примере системы карбид титана - высокохромистый чугун, показано, что самораспространяющийся высокотемпературный синтез с предварительным подогревом в вакууме реакционной порошковой смеси является наиболее производительным и экономичным методом получения дос-

таточно качественных порошков для наплавки. Отработаны составы и технологические режимы СВ-синтеза композиционных порошков, дающих при электронно-лучевой наплавке покрытия с заданным размером и объемным содержанием частиц карбида титана в чугунной матрице.

Список основных публикаций по теме диссертации

1. Панин В.Е., Дураков ВТ., Прибытков Г.А., ПолевИ.В., БелюкС.И. Электроннолучевая наплавка карбидосталей // Физика и химия обработки материалов. 1998. № 6. С. 53-59.

2. Panin V.E., Pribytkov G.A., Durakov V.G., BeljukS.L, PolevI.V. Electron beam facing of graded coatings. Nove kierunki technologii i badan materialowych. Warszava.Redakcja naukova. 1999. С 373-379. (Матер. Междунар. сем. «Функциональные градиентные материалы», Киев, 19-22 мая 1998).

3. Полев КВ., Коржова В.В., Вагнер М.И. Исследование и разработка методов получения композиционных порошков для наплавки покрытий // Тез. докл. конф. молодых ученых. «Физическая мезомеханика материалов». Томск: ИФПМ СО РАН, 1-3 декабря 1998. С. 65-66.

4. ПолевИ.В., ГлинскихЕ.Б. Электронно-лучевая наплавка износостойких покрытий на основе высокохромистого чугуна. «Современные техника и технологии» // Тр. 5-й обл. научн.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск: ТПИ, 1999. С.341-342.

5. Панин В.Е., Дураков ВТ., Прибытков Г.А., Белюк СИ., Полев И.В. Электроннолучевая технология наплавки износостойких и градиентных покрытий. «Актуальные проблемы материаловедения» // Матер. 6-й Междунар. научн.-техн. конф. Новокузнецк, октябрь 1999. С. 176.

6. Прибытков Г. А., Дураков ВТ, ПолевИ.В., Вагнер М.И. Структура и абразивная износостойкость керметов на основе карбида титана. «Актуальные проблемы материаловедения» // Матер. 6-й Междунар. научн.-техн. конф. Новокузнецк, октябрь 1999. С. 65.

7. Сараев Ю.Н., Полное ВТ, Прибытков Г. А., Макарова Л. И, ПолевИ.В., Вагнер М.И., Кириллова Н.В. Структура и свойства электродуговых порошковых покрытий на основе карбида титана. «Актуальные проблемы материаловедения» // Матер. 6-й Ме-ждунар. научн.-техн. конф. Новокузнецк, октябрь 1999. С. 68.

8. Сараев Ю.Н., Полное ВТ, Прибытков Г. А., Макарова Л. И, ПолевИ.В., Вагнер М.И., Кириллова Н.В. Особенности формирования структуры и свойства порошковых покрытий, содержащих карбид титана, при дуговой наплавке // Сварочное производство. 1999. № 8. С. 19-23.

9. Прибытков Г.А., Дураков ВТ, Полев И.В., Вагнер М.И. Структура и абразивная износостойкость керметов на основе карбида титана, полученных спеканием и электроннолучевой наплавкой // Трение и износ. 1999. Т. 20. № 4. С. 393-399.

10. Saraev Yu.K, Polnov V.G., PribytkovG.A., MakarovaL.I., PolevI.V., VagnerM.L, Kirilova N. V. Special features of the formation of structure and properties of powder coatings, containing titanium carbides in arc surfacing // Welding International. 2000. № 14. P. 151-154.

11. ПолевИ.В., Черных КВ., Дураков ВТ. Структурообразование при наплавке и спекании порошковых композитов на основе высокохромистого чугуна. «Физическая мезоме-ханика материалов» // Тез. докл. 3-й Всеросс. конф. молодых ученых. Томск, 12-14 декабря 2000. С. 129-130.

12. Прибытков Г. А., ПолевИ.В., Дураков ВТ, Коржова В.В. Структурообразование и свойства электронно-лучевых покрытий карбид вольфрама - металлическая связка // Физика и химия обработки материалов. 2001. № 1. С. 61-66.

12. Прибытков ГЛ., Попев И.В., Дураков В.Г., Коржова В.В. Структурообразование и свойства электронно-лучевых покрытий карбид вольфрама - металлическая связка // Физика и химия обработки материалов. 2001. № 1. С. 61-66.

13. Полев И.В., Черных К.В. Структура и абразивная износостойкость спеченных и наплавленных композитов на основе высокохромистого чугуна // Сб. докл. 2-й школы-семинара молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии». СФТИ, г. Томск, 5-7 февраля 2001. С. 53-57.

14. Прибытков Г.А., Полев, И.В., Дураков В.Г. Структурообразование при наплавке композиционных покрытий тугоплавкий карбид - металлическая матрица. «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных конденсированных сред. Композиционные и порошковые металлические материалы» // Тр. 2-й Междунар. научн.-техн. конф. Барнаул, 3-4 октября 2001. С. 179-184.

15. Прибытков Г.А., Полев КВ., Дураков В.Г. Керметы и электронно-лучевые покрытия системы карбид титана - связка из высокохромистого чугуна. Перспективные материа-лы.-2002 г. - № 1. С 70-76.

16. Прибытков Г.А., Полев И.В., Батаев В.А., Иванов М.Б. Структура и абразивная износостойкость композитов тугоплавкий карбид - металлическая матрица // Физическая мёзомеханика. 2004. Т. 7. Спецвыпуск. Ч. 1. С. 419-422.

Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 9.

Тираж отпечатан в типографии ИОА СО РАН. 634055, Томск, пр. Академический, 1. Тел. 49-10-93.

15 m ш

/ \ * гт*а#»1131дл, J

í Pi 1

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1. Структура, прочность и износостойкость композиционных материалов тугоплавкий карбид - металлическая матрица.

1.2. Физико-химические процессы формирования структуры в системах твердый металл (соединение) - металлический расплав при жидкофазном спекании и порошковой наплавке.

1.3. Композиционные порошки для наплавки и напыления.

2. Постановка задачи, материалы и методы исследования.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Объекты исследования и использованные материалы.

2.3. Оборудование и методики исследований.'.

3. Формирование структуры при наплавке композиционных покрытий на основе карбидов титана и вольфрама.

3.1. Электронно-лучевые покрытия карбид вольфрама - сплавы на основе никеля и железа.

3.2. Электродуговые покрытия карбид титана - сплавы на основе никеля и железа.

Актуальность проблемы.

Одной из основных задач современного машиностроения является повышение надежности и долговечности деталей машин, отдельных узлов и механизмов. Задача эта решается на основе комплексного подхода, включающего как создание новых конструкционных и инструментальных материалов, так и разработку эффективных технологий их упрочнения. В настоящее время широкое применение в промышленности нашли композиционные материалы, обладающие высокими значениями временного сопротивления, предела усталости и модуля упругости, жаропрочностью, пониженной склонностью к трещинообразованию. Из композиционных материалов на металлической основе в промышленности широко применяются композиты с карбидной упрочняющей фазой, равномерно распределенной в вязкой металлической матрице. Это твердые сплавы и карбидо-стали, которые производятся жидкофазным спеканием смесей порошков карбида и металлов. Подобную же структуру имеют композиционные покрытия с карбидной упрочняющей фазой, которые чаще всего наносят на упрочняемые поверхности порошковым напылением или наплавкой. Уровень пластичности, прочности, твердости и износостойкости таких композитов определяется, с одной стороны, физико-механическими свойствами металлической связки и карбидной упрочняющей фазы, а с другой, их структурой. Наиболее важные характеристики структуры композитов с точки зрения их физико-механических свойств это дисперсность и объемное содержание карбидной фазы.

В большинстве технологий получения композиционных материалов и покрытий на металлической основе происходит нагрев до температур, превышающих температуру плавления металлической связки. Ввиду высокой химической активности металлических расплавов на стадии получения композита неизбежна жидкометаллическая коррозия тугоплавких структурных составляющих композиции. Это может привести к уменьшению содержания упрочняющей карбидной фазы и, одновременно, к отклонению химического состава металлической связки от оптимального. Степень проявления растворения твердых фаз в металлическом расплаве - растворе на стадии получения композита зависит от диаграмм состояния контактирующих компонентов и температурно-временных технологических режимов. Поэтому выяснение общих закономерностей межфазного взаимодействия тугоплавких фаз с металлическим расплавом, исследование влияния этого взаимодействия на формирование структуры композитов, а через структуру - на прочность и износостойкость имеет большое научное и прикладное значение.

Известно, что композиционные материалы и покрытия карбид — металлическая матрица имеют рекордные значения износостойкости (в частности абразивной) среди композитов на металлической основе. К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал о влиянии характеристик структуры композита (объемная доля и дисперсность карбидной фазы, состав и структура металлической связки) на абразивную износостойкость. Однако в литературе отсутствуют сравнительные исследования поведения композитов с различными характеристиками структуры в условиях воздействия на поверхность абразивных частиц, сильно различающихся такими характеристиками, как скорость и энергия. Результаты таких исследований, дополненные исследованиями изнашивания других металлических материалов кроме более глубокого понимания механизмов абразивного разрушения позволят дать практические рекомендации о рациональном практическом использовании исследованных износостойких композитов карбид - металлическая матрица с конкретными структурными характеристиками.

Вышеуказанные проблемы были объектом исследований и технологических разработок, выполненных в данной работе.

Цель работы.

Исследовать особенности формирования структуры композитов тугоплавкий карбид - металлическая связка при различных методах порошковой наплавки и выяснить влияние структуры на процессы изнашивания и абразивную износостойкость в условиях вариации скорости абразивных частиц относительно изнашиваемой поверхности.

Научная новизна.

1. Показана важная роль растворения в наплавочной ванне карбидной фазы порошковой шихты в формировании структуры и свойств покрытий при различных способах порошковой наплавки;

2. Обнаружен эффект сильного измельчения структуры спеченных и наплавленных композитов при введении дисперсного порошка карбида титана в смеси с высокохромистым чугуном доэвтектического состава;

3. Установлен характер влияния объемного содержания и дисперсности частиц карбидной фазы в металломатричных композитах на основе карбида титана на особенности абразивного разрушения в зависимости от скорости абразивных частиц.

Практическая ценность. Практическую ценность работы составляют:

1. Рекомендации по объемному содержанию, дисперсности и морфологии карбидной фазы в спеченных и наплавленных композитах карбид титана - металлическая связка для обеспечения высокой абразивной износостойкости.

2. Разработанные составы порошковых смесей карбид титана — высокохромистый чугун, высокопроизводительные технологические режимы СВ-синтеза композиционных порошков для наплавки. Наплавленные защитные покрытия из высокохромистого чугуна эвтектического состава обеспечили трехкратное увеличение стойкости деталей нефтехимического оборудования, по сравнению с деталями, изготовленными из высоколегированной жаропрочной стали. 3. Результаты сравнительных исследований абразивной износостойкости композитов карбид титана — металлическая матрица на основе железа и нихрома при различных схемах абразивных испытаний. Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Структура, фазовый состав, твердость и износостойкость наплавленных композиционных покрытий тугоплавкий карбид - металлическая связка целиком определяются растворимостью карбида в наплавочной ванне при температуре наплавки и временем сосуществования карбидной фазы и металлического расплава.

2. Износостойкость композиционных материалов и покрытий карбид титана - металлическая матрица вне зависимости от скорости абразивных частиц определяется, прежде всего, такими характеристиками структуры, как дисперсность и объемное содержание карбидной фазы.

3. Технологические варианты и рабочие режимы получения композиционных порошков карбид титана — связка из высокохромистого чугуна для электронно-лучевой наплавки покрытий.

Работа выполнялась в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН в соответствиями с планами НИР, программой «Сибирь», межотраслевой программой Миннауки РФ и РАО ЕС России «Живучесть ТЭС», Федеральной целевой научно-технической программой (подпрограмма «Новые материалы»).

Апробация работы и публикации.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Первой, третьей и четвертой Конференциях молодых ученых "Физическая мезомеханика материалов" (Томск, декабрь 1998 г., декабрь 2000 г., ноябрь 2001г.);

Международном семинаре "Функциональные градиентные материалы" (Киев, май 1998г.);

5-ой Областной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Современные техника и технологии' (Томск, ТПУ, апрель 1999г.);

6-ой Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы материаловедения" (Новокузнецк, октябрь 1999г.);

2-ой школе - семинаре молодых ученых "Современные проблемы физики и технологии" (Томск, СФТИ, февраль 2001г.);

Международная конференция по физической мезомеханике, компьютерному конструироваию и разработке новых материалов.(Томск 23-28 августа 2004г.).

По результатам выполненных исследований опубликовано 16 работ, в том числе 7 статей в рецензируемых журналах.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы. Объем диссертации составляет 158 страниц, она содержит 23 таблицы и 30 рисунков. Список литературы включает 127 наименований.

141 Выводы

1. Степень проявления процесса растворения карбида при наплавке порошковых композиций тугоплавкий карбид — металлическая матрица определяется температурой и временем нахождения шихтовой карбидной фазы в расплаве наплавочной ванны и растворимостью карбида в расплаве при температуре наплавки. Наилучшие условия для сохранения исходного шихтового содержания карбидной фазы в наплавленном покрытии обеспечивает использование концентрированных источников нагрева и композиций с минимальной растворимостью карбида в расплаве наплавочной ванны. При электродуговой наплавке композиционных порошков с размером гранул менее 1 мм. происходит полная диссоциация шихтовой карбидной фазы вне зависимости от ее содержания в шихте.

2. При жидкофазном спекании и электронно-лучевой наплавке порошковых композиций карбид титана - доэвтектический чугун происходит сильное измельчение структуры по сравнению с составами, не содержащими карбида титана. Это измельчение структуры приводит к повышению твердости и абразивной износостойкости спеченных и наплавленных композитов.

3. Для композитов тугоплавкий карбид - металлическая связка в условиях изнашивания кварцевым песком с вариацией скорости абразивных частиц ключевое значение для абразивной износостойкости имеют такие характеристики структуры, как объемное содержание и дисперсность упрочняющей карбидной фазы. При малой скорости и малой силе воздействия абразивных частиц на изнашиваемую поверхность абразивная износостойкость тем выше, чем больше объемное содержание карбидной фазы в композите. При воздействии на поверхность высокоскоростных абразивных частиц важное значение приобретает дисперсность карбидной фазы. В этом случае наличие в структуре композита крупных карбидных зерен или карбидного каркаса резко понижает износостойкость.

4. Из результатов нашей работы и опубликованных данных других авторов можно утверждать, что для композитов карбид - металлическая связка наиболее универсальной в отношении высокой износостойкости при любых силовых и энергетических характеристиках мелкого (200 -300 мкм.) абразива является структура с мелкодисперсной упрочняющей фазой объемным содержанием более 50 - 75%. При интенсивном силовом (закрепленное абразивное зерно) или импульсном (высокоскоростной поток абразива) воздействии абразивных частиц первостепенное значение имеет трещиностойкость упрочняющей фазы (но не композита в целом), в особенности, если упрочняющая фаза крупнозернистая.

5. На примере системы карбид титана - высокохромистый чугун, показано, что самораспространяющийся высокотемпературный синтез с предварительным подогревом в вакууме реакционной порошковой смеси является наиболее производительным и экономичным методом получения достаточно качественных порошков для наплавки. Отработаны составы и технологические режимы СВ синтеза композиционных порошков, дающих при электронно-лучевой наплавке покрытия с заданным размером и объемным содержанием частиц карбида титана в чугунной матрице.

143

3.3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАЗДЕЛУ 3

Результаты экспериментальных исследований, представленные в разделе 3, дают основание считать растворение шихтовой карбидной фазы в расплаве металлической связки основным процессом при формирования структуры в технологиях порошковой наплавки композиционных покрытий тугоплавкий карбид - металлическая матрица.

Интегральную массу растворившегося карбида можно представить в виде [38]: г

М= о где 5" — площадь межфазной границы карбид - расплав; г —длительность взаимодействия; - скорость растворения;

Скорость растворения линейно зависит от равновесной растворимости твердой фазы в жидкости и в гораздо меньшей степени от коэффициентов переноса в жидкости: молекулярной диффузии и вязкости. Ввиду экспоненциальной зависимости от температуры равновесной растворимости и коэффициентов переноса зависимость скорости растворения от температуры также экспоненциальная [38]. Поэтому в технологиях, где возможно регулирование температуры путем регулирования мощности и локальности нагрева (например, в электронно-лучевой), задача управления структурой композита через регулирование скорости растворения значительно облегчается. Однако и при электронно-лучевой наплавке растворения карбидной фазы не удается исключить полностью, если растворимость шихтовой карбидной фазы в расплаве наплавочной ванны при температурах наплавки достаточно велика.

В наибольшей степени растворение карбида проявляется при дуговой наплавке. Из-за высокой температуры капель электродного металла и сильного перегрева наплавочной ванны происходит полное растворение шихтовой карбидной фазы в металлическом расплаве, если размер гранул наплавляемого композиционного порошка не превышает 1 мм.

Преимущества электронно-лучевой наплавки над электродуговой в отношении сохранения шихтовой карбидной фазы дополнительно подтверждаются и иллюстрируются рис. 3.4, на котором представлены интенсивности рентгеновских отражений фаз, присутствующих в покрытиях, наплавленных композиционным порошком карбид титана — связка из быстрорежущей стали.

Рис. 3.4. Рентгенограммы с покрытий, наплавленных композиционным порошком ТтС+ 50% вес. Р6М5.(Фильтрованное Ре К«-излучение): а - электронно - лучевая наплавка; Ь - дуговая наплавка.

Карбидная фаза в наплавленных электродуговых покрытиях имеет полностью кристаллизационное происхождение. Несмотря на достаточно высокую дисперсность и равномерное распределение по объему наплавленного покрытия карбидная фаза не дает существенного повышения твердости и износостойкости из-за малого ее содержания (менее 15% об.). По этой же причине малоперспективны попытки получить износостойкие металломатричные композиты с карбидной упрочняющей фазой методами литья. И при наплавке и при литье количество кристаллизующейся из расплава — раствора карбидной фазы жестко определяется растворимостью карбидообразующих металлов и углерода в расплаве при температуре наплавки или при температуре изотермической выдержки перед разливкой. Как показывают наши результаты по дуговой наплавке и результаты работ по литью [98-101], объемное содержание частиц карбида титана, кристаллизующихся из расплавов на основе железа никогда не превышало 15% об. и, в большинстве случаев, было значительно меньше.

4. Структура и абразивная износостойкость композитов карбид титана — высокохромистый чугун

Композиционные материалы и покрытия карбид титана — связка из высокохромистого чугуна сильно отличаются от других композитов класса тугоплавкий дисперсный карбид - металлическая матрица. У большинства традиционных композитов этого класса (твердые сплавы, карбидостали) металлическая связка представляет собой пластичный малолегированный сплав на основе железа, кобальта или никеля. В структуре высокохромистых белых чугунов до 50 % объема занимают карбиды хрома-железа. Таким образом, высокохромистый чугун представляет собой естественный композит с упрочняющей фазой из карбидов хрома и железа и стальной связкой. Именно присутствие карбидов в литых высокохромистых чугунах обеспечивает их высокую абразивную износостойкость и применение для отливки деталей, работающих в условиях жесткого абразивного износа [31]. Среди простых и двойных карбидов, присутствующих на тройной диаграмме железо - хром - углерод, наиболее полезное влияние на износостойкость чугунов оказывает тригональный карбид (Сг, Ре)7Сз, имеющий достаточно большую твердость (НУ = 12-15 ГПа). К сожалению, из-за три-гональной решетки этого карбида возникает сильная анизоторпии роста при кристаллизации, вследствие которой кристаллы карбида (Сг, Ре)7Сз имеют форму сильно вытянутой шестигранной призмы. Особенно сильное огрубление структуры наблюдается в заэвтектических чугунах с крупными первичными кристаллами тригонального карбида. По этой причине наряду с высокой абразивной износостойкостью заэвтектические хромистые чугу-ны имеют повышенную хрупкость и склонность к появлению закалочных трещин.

Кроме хрома, как основного карбидообразующего элемента в белых чугунах очень перспективным считается титан. Как отмечалось ранее, в обзорной части работы, карбид титана среди других металлических карбидов отличается высокой твердостью (табл. 1.2), низким коэффициентом трения и относительно низкой стоимостью. Однако введение титана в чугун чисто металлургическими методами затруднено из-за его высокой химической активности по отношению к кислороду, азоту и футеровочным материалам. Вакуумная электронно-лучевая технология наплавки позволяет реализовать микрометаллургический процесс формирования покрытия, при котором удается исключить вышеназванные препятствия к применению титансодержащих лигатур. Из-за относительно низкой температуры плавления чугунов и хорошей жидкотекучести расплавов можно ожидать хорошего перемешивания и равномерного распределения дисперсных частиц карбида титана в чугунной наплавочной ванне.

В разделе 4.1 приведены результаты исследования структуры спеченных материалов (керметов) и электронно-лучевых покрытий, полученных из смесей порошков заэвтектического высокохромистого чугуна (марка ПГ-УС25), железа и карбида титана. Далее, в разделе 4.2 спеченные и наплавленные композиты были испытаны на абразивный износ, исследован характер поверхностного разрушения в зависимости от структуры и проведено обсуждение полученных результатов в совокупности с подобными результатами для композитов с металлическими связками другого состава.

4.1. Керметы и ЭЛН-покрытия карбид титана — высокохромистый чугун [102, 103, 121]

Целью данного раздела работы было подробное исследование спеченных материалов и электронно-лучевых покрытий карбид титана — связка из высокохромистого чугуна.

Так как систематических исследований спекания и электроннолучевой наплавки порошковых высокохромистых чугунов, по имеющимся у нас данным, ранее не проводилось, вначале были выполнены исследования на образцах, полученных спеканием и наплавкой порошковых смесей, по составу соответствующих доэвтектическому, эвтектическому и заэвтек-тическому высокохромистому чугуну. Доэвтектический и эвтектический состав готовили смешиванием порошков заэвтектического чугуна и железа. Во второй части работы исследованы композиционные спеченные материалы (керметы) и композиционные ЭЛН покрытия, содержащие 35% вес TiC. Композиционные порошки для наплавки получали спеканием в вакууме смесей порошков карбида титана, высокохромистого чугуна и железа. Состав металлической (чугунной) связки в керметах и композиционных покрытиях в точности соответствовал составам, исследованным в первой части работы.

Микроструктура спеченных материалов и ЭЛН покрытий приведена на рис. 4.1 и 4.2., а данные о пористости и твердости - в таблице 4.1.

1. Композиционные материалы. Справочник. К. Наукова думка. 1985г. 592с.

2. Третьяков В. И. Основы металловедения и технологии производства твердых сплавов. М: Металлургия, 1976г. 528с.

3. Чапорова И. Н., Чернявский К. С. Структура спеченных твердых сплавов. М: Металлургия, 1975г. 247с.

4. Свойства, получение, и применение тугоплавких соединений. Справ, изд./ Под ред. Косолаповой Т.Я.-М.: Металлургия, 1986.-928с.

5. Креймер Г. С. Прочность твердых сплавов. М: Металлургия, 1971г. 248с.

6. Чернявский К. С., Тавушкин Г. Г. Современные представления о связи структуры и прочности твердых сплавов WC-Co. Проблемы прочности, 1980 г, №4, с 11-19.

7. Ивенсен В.А., Эйдук О.Н. К вопросу о зависимости прочности сплавов WC-Co от величины зерна карбида. Твердые сплавы. Сб. трудов ВНИИТС, 1971г., №11,с.37-47.

8. Johannesson Т., Lehtinen В. On the plasticity of tungsten carbide. Report IM-910. Stockholm, Sweden 1972r.

9. Лошак M. Г. Прочность и долговечность твердых сплавов. Киев, Наукова думка, 1984г., 325с.

10. Humenik М., Parikh N. Fundamental concept related to microstructure and physical properties of cermet sistems. "J. Amer. Ceram. Soc. " 1956, №2 p 60-63.

11. Lee J.W., Jaffrey D., Browne J.D. Influence of process variables on sintering of WC 25%Co. Powder metallurgy 1980, №2, pp 57-64.

12. Humenik M., Parikh N. Wettability and microstructural studies in liquid phase sintering. "J. Amer. Ceram. Soc. " 1957, №9, p. 315-320.

13. Humenik M., Parikh N. Cermets: 3. Modes of fracture and slip in cemented carbides". J. Amer. Ceram. Soc. " 1957, №10, p. 335-339.

14. Самсонов Г. В., Дзодзиев Г.Т., Клячко Л.И., Витрянюк В. К. Влияние молибдена на свойства металлокерамических твердых сплавов TiC -Ni. "Порошковаяметаллургия" 1972 г. №4, с. 57-60.

15. Кащеев В.Н. Абразивное разрушение твердых тел. М: Наука, 1970 г, 247с.

16. Тенненбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию. М: Машиностроение, 1976 г. 271с.

17. Ууэмыйс К.К. Клейс И.Р., Туманов В.И. и др. Исследование абразивной эрозии спеченных вольфрамовых твердых сплавов. Порошковая металлургия. 1974, № 3, с. 98-101.

18. Кюбарсепп Я.П., Вальдма Л.Э., Аннука Х.И. Некоторые пути повышения износостойкости твердых сплавов TiC — сталь в абразивной струе. Трение и износ. 1985г., №4, с.698-703.

19. Каллас П.К., Пирсо Ю.Ю., Вальдма Л.Э. Особенности механизма гидроабразивного изнашивания карбидохромовых спеченных сплавов. // Труды Таллинского политехнического института. 1978г. № 455, с. 67-77.

20. В.И. Туманов, З.А. Гольдберг, Ю.Ф. Ильин и др. Влияние состава и структуры сплавов карбид вольфрама кобальт на износостойкость при абразивно - ударном истирании. Твердые сплавы. Труды ВНИИТС. М: Металлургия 1969 г., № 8, с. 177-186.

21. Каллас П. К., Пирсо Ю. Ю. Влияние скорости абразивных частиц на механизм изнашивания карбидохромовых спеченных сплавов. // Труды Таллинского политехнического института. 1980 г. № 494, с. 25-31.

22. Вальдма Л.Э. Пирсо Ю.Ю. Характер изнашивания карбидохромовых спеченных сплавов в струе абразивных частиц. Порошковая металлургия. 1975, № 8, С. 83-88.

23. Самсонов Г. В., Дарькин А. А., Богомол И.В., Марков A.A. Аэроабразивная износостойкость керметов на основе карбида циркония. Порошковая металлургия. 1973г. №12, с. 75-80.

24. Каллас П. К., Вальдма Л. Э. Характер изнашивания спеченных твердых сплавов в струях гидроабразива и абразива.//7/?у<)ы Таллинского политехнического института, 1979г., №478, с.11-16.

25. Кюбарсеп Я. П., Вальдма Л. Э, Аннука X. И. Износостойкость карбидосталей в абразивной струе.//Труды Таллинского политехнического института, 1988г. № 665, с. 8-18.

26. Вальдма Л. Э., Кюбарсеп Я. П., Пост Т. Б. Износостойкость сплавов ПС-сталь в гидроабразивной струеУ/Труды Таллинского политехнического института, 1980г. № 494, с.41-48.

27. Самсонов Г. В., Нешпор В. С. "Физическое материаловедение карбидов". Киев, "Наукова думка" 1974г. 455с.

28. Пирсо Ю. Ю., Раук М. В., Каллас П. К. "Изнашивание материалов с гетерогенной структурой в струе абразивных частиц". Труды Талин-ского политехнического института, 1989г. №690, с.63-69.

29. Клейс И.Р. Исследование ударно-абразивного износа металлоке-рамических сплавов разной твердости. Труды Талинского политехнического института, 1965г. №219, с.11-16.

30. Дураков В.Г. Разработка технологии электронно-лучевой наплавки и исследование структуры и свойств композиционных покрытий «тугоплавкое соединение металлическая матрица». Кандидатская диссертация. Томск, 1999г., 142с.

31. Цыпин И.И. Белые износостойкие чугуны. Структура и свойства. М.: Машиностроение. 1983г., 176 с.

32. Самсонов Г.В., Орешкин В.Д., Серебрякова Т.И., Светлополян-ский В.И. Разработка композиционных сплавов на основе карбидов и бо-ридов с чугунной связкой. Технология и организация производства. 1975, №3, с. 56-59.

33. Гуревич Ю.Г., Нарва В.К., Фраге Н.В. Карбидостали. М: Металлургия, 1988. 143 с.

34. Самсонов Г. В., Панасюк JI. Д., Козина, Дьяконова JLB. Контактное взаимодействие тугоплавких соединений с жидкими металлами. 1. Взаимодействие карбидов металлов IVA подгруппы с металлами группы железа. Порошковая металлургия. 1972г., №7, с. 66-70.

35. Зюкин Н.С., Колесниченко Г.А. Смачивание карбида титана металлическими расплавами. Адгезия расплавов и пайка материалов. 1986г., вып. 16, с.22-25.

36. Кипарисов С.С., Нарва В. К. Новые износостойкие металлокера-мические материалы с использованием карбида титана.// Изд. "Цветме-тинформация". Москва. - 1972г. 59с.

37. Кипарисов С.С., Нарва В.К., Лошкарева Н.С. Взаимодействие карбида титана со сталью при спекании. Порошковая металлургия. — 1977. № 8, с. 34-38.

38. Никитин В.И. Физико-химические явления при воздействии жидких металлов на твердые. // М.: Металлургия, 1975.- 224 с.

39. Каршин В. П., Григорян В. А. Кинетика растворения пирографита в железоуглеродистом расплаве. Изв. вузов. Черная металлургия. 1970г. №11, с. 16-20.

40. Еременко В.Н., Чураков М.М. Кинетика растворения карбида титана в жидком кобальте. // ФХММ. 1970г.-№3, с. 62-67.

41. Томилов В.И., Гуревич Ю. Г., Фраге Н. Р., Булгакова Е.П. Кинетика растворения нитрида титана в сплавах Fe — Ni. Изв. вузов. Черная металлургия. 1971г. №3, с.81-85.

42. Гуревич Ю. Г., Томилов В.И., Фраге Н.Р. Кинетика растворения нитрида титана в расплавах железо углерод - кислород. Изв. вузов. Черная металлургия. 1973г. №3, с.47-49.

43. Скороход В.В., Рагуля A.B. Спекание с контролируемой скоростью как способ управления микроструктурой керамики и подобных спеченных материалов. Порошковая металлургия.- 1994.-№3, с. 1-10.

44. Панасюк А.Д., Кюбарсепп Я.П., Дзыкович И.В., Вальдма Л.Э. Контактное взаимодействие карбида титана со сплавами на основе железа. Порошковая металлургия.- 1981г.- № 4, с. 66-72.

45. Warren R., Waldron М.В. Microstructural development during the liquid-phase sintering of cemented carbides. Powder metallurgy.-1972.- Vol 15, №30, pp. 166-201.

46. Чапорова И.Н., Репина Э.И., Султанян T.A. Изменение микроструктуры сплава карбида титана со стальной связкой в процессе спекания.// В сб. Твердые сплавы. Научные труды ВНИИТС.- 1979г. №20, с. 1621.

47. Волкова Н.М. Дудорова Т.А., Гуревич Ю.Г. Влияние времени выдержки на рост карбидного зерна в сплавах TiC-Ni. Порошковая металлургия. 1989г. № 8.- с. 33.

48. Жиляев В.А., Петраков Е.И. Влияние способа получения сплава TiC-Ni-Mo на особенности формирования его состава и микроструктуры. Порошковая металлургия. 1989г. № 8, с. 47.

49. Fukuhara М., Mitani Н. Mechanics of grain growth in Ti(C,N) — Ni sintered alloys. Powder metallurgy, 1982, vol. 52, No.2, pp. 62-67.

50. Palmour I.I., Johnson D. R. Phenomenologikal model for rate — controlled sintering. Sintering and related phenomena New York. Gordon & Breach publishers,- 1967,- pp. 779-791.

51. Фрумин И. И. Автоматическая электродуговая наплавка. // Изд. "Метал лургиз дат". Харьков.- 1961 г.- 421с.

52. Каковкин О.С., Дарахвелидзе Ю.Д., Старченко Г.Г. Особенности легирования наплавленного металла карбидом титана при дуговой износостойкой наплавке // Сварочное производство. 1989г. №5, с. 41-42.

53. Stenberg Т. Н., Niemi К. J. Effects of powder manufacturing method, particle size and binder content on the properties TiC-Ni composite coatings. Proceedings of ITSC 95, Kobe (May 1995). pp 1145-1151.

54. S. Fuji, T. Tajiri, A. Ohmori. Wear properties of TiC-Ni composite coatings. Proceedings of ITSC-95 Kobe (May 1995), pp. 763-789.

55. Радченко M.B., Радченко В.Г. Комплексные фундаментальные исследования и разработка энерго- и ресурсосберегающей технологии для упрочнения и создания новых композиционных материалов. Труды Алтайского ГТУ.- 1993г.-Вып.1, с. 18-32.

56. Шевцов Ю.О. Разработка технологических основ износостойкой электронно-лучевой наплавки в вакууме самофлюсующихся порошковых материалов. Автореферат диссертации кандидата технических наук. Барнаул.-1994.-21с.

57. Панин В.Е., Дураков В.Г., Прибытков Г.А., Белюк С.И., Свитич Ю.В., Голобоков Н.Н., Дехонова С.3. Электронно-лучевая наплавка износостойких композиционных покрытий на основе карбида титана. Физика и химия обработки материалов,- 1997.-N 2, с. 54-58.

58. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М. Машиностроение 1981г. 191с.

59. Борисов Ю. С., Харламов Ю. А. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Справочник. Киев. Наукова думка. 1987г. 544с.

60. Кулик А.Я., Борисов Ю.С., Мнухин A.C., Никитин М.Д. Газотермическое напыление композиционных порошков. JI. Машиностроение 1985г. 190с.

61. Анциферов В.Н., Бобров Г.В., Дружинин JI.K. и др. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. Учебник для вузов. М. Металлургия. 1987г. 790с.

62. Жунковский Г. Л., Соломатина JI. Д. Материал для наплавки на основе двойного борида титана хрома. Адгезия расплавов и пайка материалов. 1980г. №6, с.96-98.

63. Добровольский А. Г., Лебедев В. П., Коваленко А. А. Исследование технологии газопорошковой наплавки карбидом бора. // Порошковая металлургия. 1974г. №10, с.42-47.

64. Муратов В. А. Механизированная электродуговая наплавка высокоизносостойкими композиционными сплавами. // Сварочное производство. 1974г. №5, с39-41.

65. Жудра А. П., Пащенко М. А. Ленточный материал для наплавки буровых долот. // Сварочное производство. 1977г. №2, с.16-18.

66. Виноградов В. А., Катрус О. А., Отрок А. И. Металлокерамиче-ские электродные ленты для механизированной наплавки. // Сварочное производство. 1971г. №7, с. 48-51.

67. Гринберг Н. А., Беликова Н. А. Свойства наплавочных материалов // Металловедение и термическая обработка материалов. 1972г. №8, с.62-72.

68. Теоретические и технологические основы наплавки. Вып №2. Наплавочные материалы. Киев. 1977г.

69. Износостойкие наплавочные материалы на основе тугоплавких соединений. //Киев. Наукова думка. 1977г.132с.

70. Шинко И. Н., Орешкин В. Д., Репкин Ю. Д. Современные наплавочные материалы на основе тугоплавких соединений. // Киев. Наукова думка. 1970г.

71. Борисов Ю. С. Современные достижения в области нанесения защитных и упрочняющих покрытий. Порошковая металлургия. №7 1993г. с.5-14.

72. Антонова Е. А., Синай JI. М. Структура и фазовый состав сплавов Ni-Cr-Si-B. В сб. Неорганические и алюмосиликатные покрытия.// JI. Наука 1975г. .С. 418-428.

73. Ощепков Н. П., Ощепкова Н. В. Металлографическое иследова-ние самофлюсующихся твердосплавных порошков. // Автоматическая сварка. 1976г. №11, с. 32-37.

74. Антонова Е. А., Синай JI. М., Негода Л.Г. Условия формирования и структура покрытий Ni-Cr-Si-B на стали. // Порошковая металлургия 1974г. №8, с.54-58.

75. Дорошенко Л. А., Борисова А. Л. Процесы плавления и кристаллизация покрытий из никелевых самофлюсующихся сплавов.// Автоматическая сварка.1990г. №10, с22-27.

76. Григоренко Г. М., Калинюк Н. Н. Исследование содержания газов в порошках и напыленных покрытиях из никелевых самофлюсующихся сплавов. // Автоматическая сварка. 1990г. №2, с.40-45.

77. Петров Г.Д., Соловьева Л.И., Красавчиков В.А. Влияние способа введения карбида ванадия на структуру и свойства наплавленного материала. // Сварочное производство. 1977г. №4, с.9-11.

78. Борисов Ю. С., Калиновский В. Р. Технология получения композиционных порошков для газотермического напыления с применением связующих веществ. Минск . Бел НИИНТИ 1989г. 32с.

79. Клинская-Руденская Н. А., Копысов В. А. Взаимодействие покрытий Ni-Cr-Si-B со сталью в процесе оплавления. // Сварочное производство. 1991г. №4, с.32-34.

80. Клинская-Руденская Н. А., Кузьмин Б. П. О влиянии тугоплавких добавок на структуру и свойства покрытий из самофлюсующихся сплавов. // Физика и химия обработки материалов. 1996г. №1, с.55-63.

81. Клинская-Руденская Н. А., Копысов В. А. Особенности композиционных покрытий на основе Ni-Cr-Si-B сплавов. Исследование износостойкости покрытий. // Физика и химия обработки материалов. 1994г. №6, с.52-57.

82. Боровинская И. П., Вишнякова Г. А., и др. О возможности получения композиционных материалов в режиме горения. // В сб. Процессы горения в химической технологии и металлургии. Черноголовка 1975г. с.141-149.

83. Вайцехович С.М., Мишулин A.A. Опыт изготовления твердосплавного инструмента методом СВС // Порошковая металлургия. 1992. -№ 3, с. 92-97.

84. Панин В.Е., Дураков В.Г.,Прибытков Г.А., Полев И.В., Белюк С.И. Электронно-лучевая наплавка карбидосталей. Физика и химия обработки материалов. 1998г.-№6, с. 53-59.

85. Прибытков Г.А., Полев И.В., Дураков В.Г., Коржова В.В. Струк-турообразование и свойства электронно-лучевых покрытий карбид вольфрама — металлическая связка. Физика и химия обработки материалов. — 2001,-№1, С. 61-66.

86. Гнюсов С.Ф. Фазовый состав и формирование механических свойств твердых сплавов карбид вольфрама — структурнонеустойчивая связка». Автореф. дисс. канд. техн. наук. Томск. ИФПМ СО РАН. 1991. 190с.

87. Сараев Ю.Н., Полнов В.Г., Прибытков Г.А., Макарова Л.И., По-лев И.В., Вагнер М.И., Кириллова Н.В. Особенности формирования структуры и свойства электродуговых порошковых покрытий, содержащих карбид титана. Сварочное производство. -1999, № 8, с. 19-23.

88. Каковкин O.C., Дарахвелидзе Ю.Д., Старченко Г.Г. Особенности легирования наплавленного металла карбидом титана при дуговой износостойкой наплавке // Сварочное производство. 1989. №5, с. 41-42.

89. Самотрясов М.С., Скориков О.П., Борцух В .Я. Определение температуры капель на торце ленточного электрода. Автоматическая сварка 1975, № 12, с. 20-22.

90. Маликин B.JL, Фрумин И.И. Средняя температура сварочной ванны при наплавке ленточным электродом под флюсом. Автоматическая сварка 1977, № 6, с. 25-28.

91. Сараев Ю Н. Импульсные технологические процессы сварки и наплавки. Новосибирск.: Наука, 1994г. 108 с.

92. C.C. Degnan, Р.Н. Shipway, J.V. Wood. Elevated temperature sliding behaviour of TiC-reinforcement steel matrix composites. Wear 251 (2001) pp. 1444-1451. •

93. C.C. Degnan, P.H. Shipway. A comparison of the reciprocating sliding wear behaviour of steel baced metallmatrix composites processed from self-propagating high-temperature synthesised Fe-TiC and Fe-TiB2 masteralloys. Wear 252 (2002) pp.832-841.

94. Dogan O. N., Hawk G. A., Tylczak J. H. Wear of cast chromium steels with TiC reinforcement. Wear, 250,(2001), pp 462-469.

95. M.M.Arican, H.Cimenoglu, E.S.Kayali. The effect of titanium on the abrasion resistance of 15 Cr-3Mo white cast iron. Wear 247 (2001) pp. 231-235.

96. Прибытков Г.А., Дураков В.Г., Полев И.В., Вагнер М. И. Структура и абразивная износостойкость керметов на основе карбида титана, полученных спеканием и электронно-лучевой наплавкой. Трение и износ. -1999, Том 20, № 4, с. 393-399.

97. Прибытков Г.А., Полев И.В., Батаев В.А., Иванов М.Б. Структура и абразивная износостойкость композитов тугоплавкий карбид — металлическая матрица. Физическая мезомеханика- 2004, т.7, Спецвыпуск, часть 1, с. 419-422.

98. Прокудина В.К., Ратников В.И., Маслов В.М., Боровинская И.П., Мержанов А.Г., Дубовицкий Ф.И. Технология карбидов титана. / В сб. Процессы горения в химической технологии и металлургии. Черноголовка, 1975г. с. 136-149.

99. Епишин K.JL, Питюлин А.Н. Влияние процесса смешения на закономерности горения шихтовых составов // Физика горения и взрыва -1986.-№ 1, с.29-33.

100. Дзодзиев Г.Т., Граков В.Е., Кальков A.A., Клячко Л.И., Алексеев С.А. Смешивание порошков в вакууме II Порошковая металлургия.- 1973.-№9, с.86-90.

101. Асламазашвили З.Г., Питюлин А.Н., Ониашвили Г.Ш. О закономерностях горения системы Ti-Cr-C-сталь. / Сообщения АН ГССР.-1986г.-т. 124.-№3.- с.581-584.

102. Боровинская И.П., Вишнякова Г.А., Маслов В.М., Мержанов А.Г. Возможность получения композиционных материалов в режиме горения / В сб. Процессы горения в химической технологии и металлургии .Черноголовка, 1975г. с. 141-149.

103. ИЗ. Тавгень В.В., Шинкарева Е.В., Карпинчик Е.В., Зонов Ю.Г. Окисление порошкообразного титана при нагреве в воздушной среде. // Порошковая металлургия.- 1992г. №3, с.1-5.

104. Прибытков Г.А. Межфазный массоперенос на границе металлов и тугоплавких соединений с металлическими расплавами и его роль вформировании структуры композиционных материалов и покрытий. Докторская диссертация. 2002г., г. Томск, 388с.

105. Блошенко В.Н., Бокий В.А., Боровинская И.П. О растворении окисной пленки металла в процессе синтеза карбида титана. // Физика горения и взрыва 1984г.- № 6, с.87-90.

106. Рогачев А.С., Шкиро В.М., Чаусская И.Д., Швецов М.В. Безгазовое горение в системе титан — углерод никель. // Физика горения и взрыва. 1988г. № 6, с.86-93.

107. Мержанов А.Г., Рогачев А.С., Нерсесян JI.C., Хусид Б.М. Макрокинетика структурных превращений при безгазовом горении смесей порошков Ti и С. // Физика горения и взрыва. 1990г. №1, с. 104-114.

108. Лысак Л.И., Николин Б.И. Физические основы термической обработки стали. Киев: Техника 1975 г.

109. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электроннооптический анализ. М: Металлургия, 1970 г. 368с. с приложениями.

110. Прибытков Г.А., Полев И.В., Дураков В.Г. Керметы и электронно-лучевые покрытия системы карбид титана — связка из высокохромистого чугуна. Перспективные материалы. 2002, №1, С. 70-75.

111. O.N.Dogan, J.A.Hawk, J.H.Tylczak, R.D. Wilson, R.D. Govier. Wear of titanium carbide reinforced metal matrix. Wear 225-229 (1999) pp 758769.

112. I. Hussainova. Effect of microstructure on the erosive wear of titanium carbide-based cermets. Wear 255 (2003) pp. 121-128

113. J. Kubarsepp, H. Klaassen, J. Pirso. Behaviour of TiC-bace cermets in different wear conditions. Wear 249 (2001) pp.229-234.

114. H. Engqvist, N. Axen, S. Hogmark. Resistance of a binderless cemented carbide to abrasion and particle erosion. Tribology letters. Vol.4, 1998 pp. 251-258.

115. Hans Berns, Birgit Wewers. Development of an abrasion resistant steel composite with in situ TiC particles. Wear, vol. 251 (2001) pp. 1386-1395.

116. H. Berns. Comparison of wear resistant MMC and white cast iron. Wear, vol. 254 (2003) pp. 47-54.