автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Инфильтрованные и обработанные давлением порошковые материалы на основе железа

На правах рукописи

РГБ ОД 1 3 ИЮН 2308

Ганшин Алексей Васильевич

ИНФИЛЬТРОВАННЫЕ И ОБРАБОТАННЫЕ ДАВЛЕНИЕМ ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

Специальность 05.16.06 - "Порошковая металлургия и композиционные материалы"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2000

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и технология материалов» Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники РФ.

доктор технических наук, профессор Дорофеев Ю.Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Вернигоров Ю.М., кандидат технических наук, доцент Егоров С.Н.

Ведущая организация: РостНИИТМ, г.Ростов-на-Дону

Защита состоится «30» июня 2000 г. в 10.00 часов на заседании диссертаци онного Совета К 063.30.10 в Южно-Российском государственном техниче ском университете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу 346428, г. Новочеркасск, Ростовской обл., ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮРГТУ(НПИ).

Автореферат разослан «??» мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, к.т.н., доцент

Горшков С.Л.

К391.032ь

ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальность темы. Научно-технический прогресс связан с созданием материалов с заранее заданными свойствами, к которым в первую очередь относятся композиционные материалы (КМ) - композиты. Все большее место при получении КМ занимает метод инфильтрации. Повышенный интерес к этому методу связан с тем, что он позволяет изготавливать композиции, получение которых другими методами либо невозможно, либо нерационально. Основные его преимущества перед твердофазными методами состоят в возможности получения изделий сложной формы и повышенной производительности процесса.

В настоящее время в промышленности развитых стран широко используют псевдосплавы сталь-медь. У инфильтрованных .медью сталей возрастает прочность, вязкость и износостойкость. Получение таких материалов возможно в результате обоснованного выбора состава, концентрационной неоднородности и режима термической обработки материала.

Высказанные соображения обуславливают необходимость расширения возможностей технологий инфильтрации за счет создания новых способов, оптимизации.параметров ранее разработанных вариантов, дальнейшего повышения характеристик инфильтрованных материалов и изделий путем использования дополнительной обработки давлением. Особую роль в этом отношении должен играть метод, базирующийся на использовании биметаллических заготовок, представляющих собой холоднопрессованную основу из порошка железа с напрессованным на нее слоем инфильтрата. Более глубокого изучения заслуживает метод пропитки порошковых железных заготовок на ограниченную глубину.

Специальные исследования, актуальность проведения которых следует из проведенного анализа, были осуществлены на кафедре «Материаловедение и технология материалов» ЮРГТУ(НПИ). Работа была выполнена в соответствии с заданиями Межвузовской научно-технической программы «Перспективные материалы» (тема 95/17Ф); госбюджетной темы 49.94 «Фундаментальные исследования в области формирования структуры и свойств порошковых материалов, а также их деформирования при горячей обработке давлением»; программы 002 «Научные исследования высшей школы в области новых материалов» на 2000 год. раздел «Функциональные порошковые материалы» (проект 04.01.09).

Дели и задачи исследования. Цслыо работы является повышение качества инфильтрованных порошковых материалов (ИПМ) и эффективности технологии их получения при использовании биметаллических порошковых заготовок и инфильтрации на контролируемую глубину.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Исследовать влияние технологических фактором на процессы уплот-

нения при формовании биметаллических заготовок: спекании, совмещенном с инфильтрацией; холодной и горячей деформации; а также кинетику пропитки с контролируемой глубиной.

2. Изучить зависимости структуры, механических и эксплуатационных' свойств ИПМ «железо-медь», «железо-латунь», «железо-бронза» от значений технологических факторов и осуществить их оптимизацию.

3. Исследовать качество поверхностей изделий из ИПМ на разных этапах их производства.

4. Разработать опытную технологию получения фреононепроницае-мых головок цилиндров компрессора.

Научная новизна.

1. Раскрыт механизм явлений, контролирующих процесс формования порошковой биметаллической заготовки с напрессованным на железную основу слоем инфильтрата:

- обнаруженное отсутствие влияния давления подпрессовки основы

р1 на её плотность после завершения холодного прессования заготовки

давлением связано с упругим последействием основы после снятия р1 ■ представлением остаточных деформаций при уплотнении в виде чередующихся актов упрочнения, разрушения комбинаций уплотняемых частиц и повторного достижения устойчивых комбинаций на более высоком уровне прочности и плотности, что и наблюдается после засыпки слоя инфильтрата и приложения давления /70, т.е. дальнейшее уплотнение основы может происходить только при > р^;

- увеличение давления уплотнения порошковой основы из-за необходимости преодоления потерь на внешнее трение слоя засыпанного инфильтрата компенсируется снижением потерь давления на поперечное перераспределение частиц прессуемой биметаллической заготовки, о чем свидетельствует прогиб межслойных разделительных прослоек, обнаруживаемый после извлечения биметаллических заготовок из пресс-форм.

2. На основе допущений о возможности использования правила аддитивности при анализе сопротивления деформации частиц двухфазных систем в процессе их уплотнения и эквивалентности текущей пористости этих фаз и пористости уплотняемой системы разработаны:

- силовые и энергетические уравнения уплотнения заготовок ИПМ при холодной и горячей обработке давлением;

- методика и расчетная формула для определения количества жидко-фазного инфильтрата на момент горячей допрессовки заготовки ИПМ.

3. Определены константы скорости пропитки железной основы расплавом хромистого чугуна на контролируемую глубину, влияние на них времени пропитки и пористости заготовки; показано, что при описании

кинетики кратковременной пропитки необходимо учитывать инкубационный период, связанный с необходимостью разрушения оксидных плёнок на смачиваемых поверхностях, установления адгезиогшых связей с расплавом и его натеканием на них.

4. Предложено гипотетическое объяснение обнаруженного при инфильтрации и обработке давлением ИПМ одновременного повышения их прочности и пластичности, основывающееся на дифференцированном вза-имнокомпенсирующем влиянии на эти свойства трех факторов: упрочнение (наклеп) металлической матрицы, приводящее к уменьшению пластичности; уплотнение материала и повышение качества межчастичных контактов.

Практическая ценность. Оптимизированы значения технологических факторов получения низкопористых и высокопрочных спеченных ИПМ: Fe-Cu, Fe-JI63, Ре-БрОЮС1,5ЦФ, Ре-(дисперсионнотвердеющая бронза системы Cu-Sn-Ni-Mn-Fe); холодно- и горячештампованных ИПМ Fe-Cu.

Разработан способ изготовления низкопористых ИПМ при утилизации стружки цветных металлов, включающий формование двухслойной пористой порошковой заготовки путем засыпки в пресс-форму порошка подложки и его подпрессовки давлением 50 — 400 МПа с последующей засыпкой легкоплавкого материала 15 - 25 % от массы подложки и окончательного прессования, ее спекание, совмещенное с инфильтрацией, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого материала поверхностного слоя двухслойной заготовки используют стружковые отходы цветных сплавов на основе меди, а давление окончательного прессования двухслойной заготовки составляет 600... 800 МПа

Определены параметры технологии изготовления отфильтрованных медью фреононепроницаемых материалов и изделий из них - головок цилиндра компрессора.

Реализация результатов работы. Разработанные ИПМ успешно прошли производственные испытания на ОАО «Холодмаш» (г. Черкесск).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) и на международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии на рубеже веков», г. Пенза, 2000 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в их числе 1 заявка на изобретение.

О бьем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и приложения, содержит 189 страниц текста, 50 рисунков, 35 таблиц и список использованных источников из 102 наименований.

Автор выражает благодарность к.т.н., с.н.с. C.IL Сергеснко за предоставленные программы статистических расчетоп, а также за консультации и помощь при работе над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражены основные направления, объекты и актуальность исследования.

В первом разделе проведен штор опубликованных робот по теме диссертации. Рассмотрены способы и технологии получения ИПМ, закономерности инфильтрации металлического каркаса, закономерности уплотнения при пропгакс и исследующей обработке давлением, структура и свойства ИПМ, атакже обласгафтшшения ИПМ

В результате анализа научно-технической литературы сделаны елгцующие выводы:

- при поучении инфильтрованных порошковых композиционных материалов разработаны способы включающие в различных сочетаниях операции ({юрмования основы, се спекания, пропитку и послсдукмей обработки давлением.

- выявдаю, что наиболее перспективными технологиями получения высококачественных ИПМ являются; инфильтрация в процессе спекания биметаллических заготовок, обесшчиваюшзя использование низкопфиешх порошковых основ; прогвггка спеченной основы на Ю1 пратируемую глубину расшива при незначительной разнице температур плавления их материалов; холодная и горячая обработка давлением ИПМ Однако, данные технологии мало изучены Для снижения затрат при получении расплава инфильтрата ш-гешюутогбриклъ1 бронзовой стружки;

- процесс шфшырании мшшо условно раздать га три стадии

I) смачивание и растекание, сопровождающиеся образованием физического контакта меисгу фазами, затшнение пф основы инфильтратом, ффмированием межчасгачных связей на границе раздела; П) даффузионное или химическое взатодакдвие между твердой и жидкими фазами, сюпроваждающкся офазованием твердых растворов или созди-неншг, Ш) кристаллизацияжвдкой фазы, фиксирующая структурное состояние ИПМ;

- под жштыкм кшиллярных СИЛ ПРОИСХОДИТ Са\!ОПрОИШШЫШ ПрОПИТКа, БрИВО-ДЯП0Я к швышению плотности и закрытию поверхностной пористости Взатвдействш менаду твердой и жвдкой фазами в процессе инфильтрации или спекания, оовмещенного с инфильтрацией, приводит к изменению плотности (уплотнению или разуплотнению);

- величина усадки в процессе инфильтрации определяется давлением ффмования заготовки, химическим составом материала основы и инфильтрата, температурой и даи-тельностью термического восдайсшия;

- инфильтрация обеспечивает получение вькхжооегарованной медью порошковой сгалц которая после диффузионного огжига и диверсионного твердения обладает повышенными механическим свойствами.

На основании проведенного анализа сфэрмулированы дать и задачи иссэдования. Во втором разделе дана харокгершгака матершлов, используемых при юшговленшт образцов; описаны технологии получения ИПМ и методики проведения ^следований, компьютерного моделирования и анализа экспериментальных данных.

Дтя гоготовления деталей и образцов в качэстве мзтфшла инфтиьтрага шпшьэова-ли порошок меда ПМС-1 (ГОСТ 4960-75) и фонзы Бр010С1,5ЦФ (ГУ 48 АзССР 18-32). В качестве легирующих компонентов материала инфилырша использовали порошки никеля ПНК-0Т1 (ГОСТ 9722-97), и ферролирганвд ФМн-1,5 (ГОСТ 4755-91), получаемого предварительным измельчением тисков в стЕциалыюй ступе на модаге и окончательным дроблением в кошеной инфционной дробилке КИД-60.

Для получения инфицированных ПМ также тшользовалась элементная стружка 11 • латуни марки Л63, образующаяся при точении. При получении железной порошковой ос-швы использовали ПЖР 2.200.28, ПЖВ 3.160.28, ПЖВ 2.160.26 (ГОСТ 9849-56). Д:ш о. ^ раний спекания биметаллических заготовок, совмещенного с инфильтрацией жеяезнои юрткгой основы (в дальнейшем будем использовал, термин - инфильтрация) и нагрева ИПМ, перед горячей штамповкой в качестве защшно-восстановигельной газоюй срсда применялся диссоциированный аммиак с температурой точки росы 233К Его выбор обусловлен меньшей стоимостью и большей взрывобезопаеностью го сравнению с водородом.

При инфильтрации железной основы латунью, в шихту материала поверхностного

слоя на основе стружки Л63 вводили хлористый аммоний . Использовались и

другие материалы, шторке характеризуются при опжании сослветспзугощих экспериментов.

Варианты юткхюгаи получения гсслолуемых ИПМ, параметры их операций и используемые материалы приведены в таблице.

Пропишу на контролируемую глубину исслздовали, гапользуя в качестве основы формовки из железного горошка с шнтролируемой пористостью; в качэсгве инфильтрата - расплав хромистого чугуна, имеющий сравнительно невькокую тсмлершуру плавления (1403-1453 К) и обзепечивающий за счет наличия хрома сравнительно высокий эффект упрочнения: Состав чугуна был близок к эвтскгачесюму (% мае.): С - 4;Сг - 5; Ре - остальное. В качестве параметра оптишвации применяли толщину пропитанного сдоя, а в

качестве независимых факторов: время нагрева перед пропитой (.ТН,С );врсмя пропитки {Тпр,С) и пористость (Д%). Формование биметаллической заготовки и холсануго

нпамшвку ИПМ проведали га гидравлическом прессе 2ПГ-125 в лабораторной пресс-форме. Инфильтрацию железной основы проведали в камерной электропечи с силиговы-ми нагревателями.

Шероховатость ИПМ после кратковременного нагрева, спекания и холодной штамповки иеследовали на приборе «Тау!ог-НоЬ50п». Предел прочности на тпй &изг ,

МПа и угол загиба ОС определяли на шпытатеяьной машине УМЭ-10ТМ. Пртвматиче-ские образны испытывали по схеме трехтоючного гогата ш ГОСТ 18228-85 и ГОСТ 14019-80. Твердость по Роквелу (НИВ) (ГОСТ 9013-59) определяли на трюоре ТР 5006. Металлографические гсследования мшфострутауры ИПМ проводили на микроскопе Кеор1ю(-21. Оценку шероховатости проводили путем вычисления среднего арифметического опелонения профиля Ка в соответствии с Т'ОСГ 2789-73. Механические «»¡ою

горячедефорлтированных ИПМ оценивали ю предел прочности на срез Тс , МПа в

специальном устройстве на испытательной машине УМЭ-10ТМ Для осуществления математического моделирования и построения графиков бьтло использовано программное обеспечение ЯаШса \'.5. Исследование ИПМ проводили, используя раппабеяь-ньк планы второго порядка

ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ИССЛЕДУЕМЫХ ИПМ

НАИМЕНОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ ВАРИАНТЫ ТЕХНОЛОГИИ

СПЕКАНИЕ (СИ) | СП + ХШ | СИ + ГШ

Материал инфильтрата

Fe-Cu Fe- (Л-йЗ) 1<е-Бр Fc-Cu Fe-Cu Ге-Бр Fe-Cu

1 2 3 4 5 6 7

1. Материал инфильтрата ПМС-1 Стружка Л-63 Порошок БрОЮС1,5ЦФ ПМС-1 ПМС-1 ФМн - 1,5 - 6% мае., ПНК-ОТ1 - 5,8% мае., порошок БрО10С1,5ЦФ -остальное ПМС-1

2. Подготовка исходных материалов и приготовление шихты инфильтрата - в ручном смесителе х- 1200 с, с добавкой NH 4С1 1% мае. Довосстанов-яенне в ДА, /--753 К, г=3600 с - - в ручном смесителе т=1200 с -

3. Формование биметаллической зато гонки Рх , МПа до 336,4 200 100 200 50-332,8 50 100

М ицф ', % М11С. 2-22,2 2,24,6 2-24,6 2-22,2 . 20 до 28,28 1,99-24,43

Рг, МПа 100-77.2,8 300-865,6 300-865,6 100-772 332,8-615,6 100-665,6 200-704,6

Кратковременный нагрев, совмещенный с инфильтрацией порошковой железной основы - - - - /=1453 К, г=600 с - /-¡453 К, т= 1200 с

5. Спекание, совмещенное с инфильтрацией порошковой железной основм /=1453 К, т=7200 с /=1453 К, т=7200 с / = 1453 К, т=7200 с /-1453 К, т=7200 с /=1453 К, т=7200с /=1453 К, х-7200 с -

6. Холодная штамповка - - - Рхт ДО 1004,6 МПа Рх,,," 400, 800 МПа />,,„-300-500 МПа

7. Горячая штамповка - - - - - - №=37,4-200,S МДт/м1

Я. Термическая обработка - - - - закалка в воду /=1123К, Г=600с; старение (-750 К, Т=3600 с. -

В третьем разделе проведен агалго энергетических и силовых затрат на уплотнение ИПМ; исследованы закономерности уплотнения при получении заготовок из ИПМ и их обработке давлением; установлены закономерности пропитки на ограниченную поташу жежзной основы расплавом хромистого чугуш.

Одним из основополагающих процессов формирования порошковых материалов пракпнески любого клаоса является уплотнение. Главной особешюстью ИПМ является наличие на определенных стадиях получения и обработки двух фаз, как правило, резко отличающихся го свойствам. Особенности уплотнения ИПМ должны проявляться на всех этапах их получения, связанных с термомеханическим воздействием на обрабатываемый материал, т.е. при получении холод! юпрсссоваш гых заготовок, инфильтрации, хатодной или горячей обработке давлением ИПМ При этом необходимо учитывать, что их горячая обработка мснет прогпвол^пъся при включениях инфильтрата, находящихся как в твердом, так и в жидком состоянии.

Обработка даатснием отфильтрованных гкрошковых заготовок сопровождается их уплотнением только при наличии остаточной пористости либо во воем объеме, либо в его части. Наличие существенных отличий деформируемости материала основы и включений инфильтрата определяют шлссообра я юегь проведения специалыюго анализа и иоавдо-ваний Особого внимания заслуживает случай, юта включения инфильтрата находятся в жидком состоянии.

Энергия, зшрачиваемая на ушюшешю ИПМ или, проще, композита у'у'к , может бьпь определена, основываясь на правиле аддитивности и считая её равной сумме энергий, затрачиваемых на уплотнение материала основы №ос и инфильтрата М>и .

Применительно ко всем этим величинам обоснованным представляется использование их приведенных значений, т.е. отнесенных к единице объема материала в компактом состоянии С учетом этих соображений будем имсть

(1)

где £ц - объемная доля содержания инфильтрата в ИПМ

Используя энергетические уравнения уплотнения в шлитрошиеской ферме; шлу-

чим

(2)

где , , 0ос, {0() )ос, ви, (в0 \. пх, пи - максимальные приведенные работы уплотнения, т.е. затрачиваемые на протяжении всего процесса от начатьшй шютносш до беспсрисгого состояния, дтя материала основы и инфильтрата; текущие и начальные значения относительной плотности; показатели степени, соответственно. По аналогии ниже приводятся индексы соотвсгств}1ошл\ величин для ИПМ

Уравненж (2) значшельно упростится, если пренебречь значениями (Од ) и

($0 Уи" . Они оказываются существенно меньшими, чем соотаетсгвуюпое текшие значения таких величин, еслина конечных ептиях процессаунлопюшя 0ОС » {0Г) ) ;

ви » {вС) . Тогда, исходя из (2),

получим

Щ =

(3)

Анализ уравнения (3) показывает, то его использование не представлялся возможным ватсдсгвие 1юопределснноаи зна'кний 0ос и ди . Такой нсощхяеленносги можно

избежать, рассмотрев механизм поведения материалов основы и инфильтрата при уплотнении. Как тог, так и другой, до|юрмпруясь при твердофазном уплотнении, заштняюг ос-тавшжея посте прогалки поры основы; объем которых определяется огноашяьной

плотностью ИПМ или композита 6К. Считая, что условия их загшнения материалом

обоих компонентов одинаковы и изменяются в зависимости от изменения величины в, для расчета процесса можно принять

<9 к в * в . (4)

ос и к у '

Значения показателей степени п уравнений (1X3) в широком ингерваж температур оказываются почта шгоменными и практически одинаковыми для железа (6,53 - 7,74) и меди (7,70 - 8,52). Можно принять, что при ГШ ИПМ, находящихся в твердофазном состоянии

ПосКПи*Пк- <5>

С учетом приведенных соображений уравнение (3) можно привести к слэдующму

воду

=0£*[*>„„ (1-с„)+ м>ти •£„ ■ (б)

Энфгегижскж затраты при уплотагшш ИПМ до бешорисшго состояния (0К = 1 )сосгавяг

™тк ^»„С1-*«)*^ С7)

В случае, если инфильтрат при ГШ находится в жидком состоянии, его сопротивлением уплотнению можно пренебречь. Приняв, что влияние расплава инфильтрата на процесс уплошения ИПМ годобю влиянию пор, увеличивая (условно) его пористость, которая в пределе стремится к пористости основы, т.е. Ои получим(>»» =0)

. (8) В этом случае при наличии жидкой (]кглы, 0ОС изменялся от величины

Холодная объемная штамповка ИПМ, как и большинства других материалов, чаще всего производится на прессовом оборудовании, основной харшсгфисгикой которого является развиваемое усилие.

Для анализа его уплотнения в качестве исходного испатьзуем наиболее простое уравнение подтропического вида. Применительно к ИПМ, используя обоснования и индексы, ююльзованные выше при анализе энергетических затрат на уплотнение, можно

записать аналогичные силовье уравнения уплотнения

Рк = Рос О ~ £и ) + Ри ' £и О)

Рк~Рт

Р,=^[ртос(\-£н)+рти -£и

£и: (Км

(11)

Ртк =Ртос(]-£и)+Рти (12)

где т - показатель сгепенп силовых уравнений уплотнения, имеющий д ля ИПМ и его компонентов соответствующие индексы и связанный с показателем степени энергетических сравнений зависимостью т=п-1.

Как травило, при обработке давлением ИПМ, платность которого достаточно велика, степень уплотнения незначительна и величинами начальной плогаосга заготовки пренебрегать нельзя. В этом случае использование уравнений (2) и (10) предлааляегся возможным при использовании компонентов ИПМ с близкими по величинам свойствами материалов основы и инфильтрата ЩусТогда из

зпк уравнений определятся достигаемые значения оптоапельной плотности Ок при заданных затратах энергии и давления уплотнения, а также известных характеристиках ураввешшиначальныхутаовияхпроцеоса

м>.

(13)

с = 1к-+(воУ:к ■ <и>

Ртос

Порошковая основа заготовок ИПМ подвергается даукратному силоюму вадакл-вию в процессе формования: та стадии подпрессовки даатаисм р^ и на стадии совмест-

тюго прессоюния со слоем инфильтрата посте его засыпки в лреос-фсрму давлением р2 ■

Сняше даакния псдпрессовки перед засыпкой на поверхность основы слоя горошка-инфильтрата дате без извлечения формовки из пресс-формы приводит к частичной релаксации в ней внутренних напряжений и уменьшению пшшхш. Высказанньв соображения полностью подтверждаются экспериментальными результатами. Во всех случаях

после снятия даатсния предварительного прессования р^ гористость формовки возрастала на 2-3% и дальнейшее их уплотнение практически не происходило до тех пер, пока давление повторного прессования р2 бьиэ меньше, чем р^. Оно начиналось только

при р~, > р^ на довольно значительную величину. При исследовании влияния напрессованного медного слоя на уплотнение железной основы после предварительного прессования основы давлением р^ =50 МПа на поверхность укладывалась разделительная

фольга, засыпался медный порошок из расчета обеспечения относительной высот / — ОД 1 ;0Д2и 0,44 и щюизводшюсь повторное прессование давление 200; 400; 600 и 800 МПа Посте извлечения формовки ш пресс-фсрмы отдоилась основа и определялась ее плотность.

Анализ экспергокяпальных результатов свидетельствует о разуплепняющем

влиянии медного слоя на плотность основы при небольших значениях р2. По мере его

увеличения, этот эффект исчезает. Уменьшение пштноста основы при напрессовывании на нее слсн инфильтрата объясняется потерями на трение о поверхность инструмента. Однако существуют такие факторы, роль которых свсдигся к уменьшению величин давлений, затрачиваемых на преодоление влияния различного рода дополнительных сопротивлений уплотнению. В нашем случае таким сопротивлением могли бы бьпь «сверхдавлс-ния», возникающие при уплотнении невьюоких формовок, связанньс с неравномерностью распределения платности материала и необходимостью его перетекания в поперечном направлении из переуплотненных зон в менее плотью. Наличие под медным сюем значительного объема перистой уплотняемой основы исключает необходимость в таком энергоемком перераспределении материала, а неравномерность платности компенсируется неравномерностью деформации в направлении прессования, связанной с меньшими силовыми и зхкргеппескими затратами. Тагос положение гвдгЕерадзется наличием прогиба центральной зоны разделительной фольга и верхней поверхности основы направления прессования.

Объемную деформацию Су композиционного материала при его инфильтрации

определяли по формуле: = (уии / — 1) ■ 100 ,%, где Уц;<, - объемы

инфильтрованного материала и бимсталли'кской холоднопрессованной заготовки, соответственно. Эффективность уплотнения в процессе инфильтрации оценивали с помощью

коэффициента К = Оин / 0сп , где 0и/1 , Эс„ - относительные тклносга инфильтрованного медью композиционного материала на основе железа и спеченного железного порошкового материала

В результате статистической обработки экегкримекгальных данных получены уравнения регрессии (15X17), адекватно описывающие влияние технологических факторов на

пористость инфицированных материалов Пи ,%; объемную деформацию Су, % заготовки при инфильтрации; коэффициент эффективности уплотнения 1С

Пи =1458-6,6-^ -3,4 9-х, +0,81-я? -1.14-(15) = -2,65 + 0,853 ■ х1 - 4,12 • х3 -1,29 • х32; (16) ^ = 1,02-0,028 5-х1 + 0,0407-лг3 +0,0215- х? + 0,012-.с32; (17)

где Л^, - кодированные значашятехнологаческих факторов р0, МСи . Увеличение давления холодного прессования приводит (рие. 1) к снижению пористости для всех исследуемых значений содержания меди. При увеличении МСи до 6 %

мае. таблюдаегся незначительное изменение пористости. Дальнейшее увеличение оодер-

жанет мвди вызывает ее снижение. При ЬА менее гршического М ( -а , нераство-

рившажя в жетззном каркзое мель удерживается в дефектных (тупиковые поры, шероховатости и др.) приповерхностных слоях юнгагаирующих железных частиц, а при %

М г;, более А4(2 мед^ находящаяся в жидком состоянии, через сообщающиеся поры и весформировавдшеся в начальный период спекания поверхности срапщвания меяцу порошинками инфилыруегся в горы железшй основы .

Содержание-меди МС /, % мае.

Рисунок 1. ~ Пористость инфшгыпроваиюголютераата в зависимости от содер-

жатамедипри р2, Ша 150(1), 3000,450(3), 600(4), 750(5) Увеличение давления холодного прессования от 300 до 750 МГТа приводи к повышению М(2и от 4 до 10 % маа (рис. 1). При значениях М £и <К4^Х1 заготовки практически не уплотняются. Увеличение содсржшия меди боже Меи ПР1ШОД1,Т к уплотнению материала в процессе инфильтрации, совмещенной со спеканием.

С целью определения области эффективного использования процесса инфильтрации железной основы бронзой, го сравнению с традиционной технолошей (приготовление шихгы порошков-компонентов, формование заготовки с последующим ее спеканием), исследовали влияние давления холодного прессования биметаллической заготовки ,

МПа и содержания бронзы Бр010С1,5ЦФ М £р ,% мае. на значение пористости ИПМ «жежзофоюа» П . Сравнение проводили с пористостью спеченного материала

Псп , голученного по традиционной технологии при одинаковых давлениях прессования и температурах отекания. Для оценки эффективности уплотнения опредоляли

лп = псп - пи ,%

Анализ экспериментальных закономерностей уплогтения показывает, что при давлениях 500-900 МПа и содержании бронзы до ~ 7% мае. целесообразно использотшь традиционную технологию прессования - спекания Кривая 2 (рис. 2), разделяющая зоны эф-

фекгивного использования сравниваемых технологии отбывается уравнением знажний Кр1П1!ЧССКОГО СОДСрЖ1НИЯ брОНЗЫ М Бп

73 ,2

М 1Р = 13 ,3 -

0,46 +13 ■ рг, ГПа

,% мае.

(18)

Содержание бронзы М ы, % мае.

Рисунок 2. - Изолинии экстримаопашюй функции

АП = /(р2, МБр ) ,%-5(1); 0(2); 5(3); 10(4); 15(5); 20(6); 25(7)

В качестве инфильтрата использовалась также порошковая шихта брошы системы Си-Бп-Ш-Мп-Ре, которая обеспечивает эффективное дисперсионное твердение. В результате реализации ротатабельного плана второго порядка и обработав экакрямешальных данных получено уравнение регрессии (19), адеквапю описываюпсе влиянш

^ ДТБр я }И ОТ10Сита1ЬНУю плотность ИПМ

в = 0,84 + 0,091 • + 0,045 • х2 (19)

гдо Х^,Х2 - кодированные значения технологических (¡ыкторов р2 и М дт£р > соответственно.

В качестве инфильтрата применялась также латунь Л63. На основе результатов экспериментов было получено уравнение регрессии, адекватно описывающх влияние содержания лагуни М л, % мае. и р2, МПа на юрилоегь Пи,% ИПМ «зиэюзо-лагунь».

Пи = 11,1 - 3,34 - 5,65 х2 - 1,5 -х,2 + 1,28 - х\ \ (20)

гдо Х^, Х2 -кодированные значения технологических факторов М и р2, соответственно.

Анализ уравнений (19) и (20) показывает, что увеличение М л и приводит

к снижению гористости ИПМ для воех исследуемых значгний р2, максимальная эффективность уплошения в процхсе шфгтътршдшлзту'ныо я бронзой обеспечивается при наибольших значениях Мл и р2. Полученные закономерности также сохла-

суются с ранее описанными результатам ткхпедогашшИПМ Ре — Си .

При исследовании закономерностей деформации уплшпегага при холодной иггампопкс (XIII) заготовок го ИПМ суммарную объемную деформацию £v при спекании, совмещенном с инфильтрацией, и холодной штамповке инфилыровашого материла определяли по формуле:

«V = ¡У „ - О-100 ,% > (21)

где Ухп,Ухш - объем биметалли'шчой и холоднодефюрмированной иифильтро

ваншй заготовок, ахлвегепзенш.

В результате стапсгической обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии (21), (22) адрквапю отсываюише влияние технодопмеских факторов на пористость холэдаопшмпешанной заготовки //» %; суммарную объемную деформацию

ву ,% заготовки при спекании и халатной штамповке.

Я=Ц 1-1,8^ -5.86х2 -2,11х3 -ОМ; + Ц]х\ +0,88&^ + 0,54с,2; (22)

=-14,5-2,38л( +4,66хг -3,87х, -1,3бт,г -1,65.г22 + 2,2&хг.хг; (23) где Х^,Х2> Х3 - иодированные значашятехнотоптческих факторов. Авалю результатов исследования пок^щ, что с увеличением РШ1 от 0 до 1000 МПа,Л^. от2дэ22%мас.и р2 от 100 до 500 МПа снижается пористость Пи хадод-

годеформированных инфильтрованных материалов. Повышенгв р свыше 500 МПа приводит к изменению характера уплотнения в процессе холодной штамповки: ш первом этапе при увеличении рш1 от 0 до 500 МПа уменьшается пористость материала Пи; та вгером зташ при рхш равном 500 - 900 МПа значение пористости стабилизируется; при

дальнейшем увеличении рх (на третьем зташ) наблюдается разуплотнение материала При давхнш холодной шгамговки 500 МПа минимальная пористость обеспечивается при максимальных значениях А^ и р2.

При холодей штамшвке путем пластической деформации шмшкшого материала, окружающего пору, наряду с процессом уплотнения пористого инфильтрованного материала, происходит частичное разрушение материала за счет разрыва межчастичных связей, сформировавшихся при спекании. Кроме этого, при увеличении Рхш ДО 1000 МПа

возможно увеличение плотности дислокаций и формирование дефектной структуры

Представляет иггтсрес сравнение экспериментальных данных по влиянию давления холодной штамювки на плотность заготовок, содержащих разное количестю инфильтрата (меда) и полученных при одинаковом давлении холодного прессования 436 МПа (рнс.З) с расчетными результатами на основе агалтеа уравденийуплопения:

Давление холодной штамповки Рхш, МПа

Рисунок 3.-Зависимость О — ,!\РХш ) пРи Р'/^Зб МПа и разном содержании

медив ИПМ, %об.:1,1*-1,76;2,2*-б,17;3,3*-10,7;4,4*-15,0;5,5*-19,4. Кривые 1-5 -расчетные результаты; 1 *-5*-экспериментальные данные Анализ показывает (рж. 3), что расчетные и экспериментальные данные достаточно

удовлетворительно совпадают при увеличении давления ХШ до достижения некоторых *

предельных значений Рхш ■ Это можно объяснил, упрочнешем материала компонентов

*

Косвенным подтверждением этого положения служит смещение значений Рт1 вегоро-

ну больших РШ1 при увеличении содержания инфильтрата (меди), боже пластичного,

чем основа (жегкэо). Можно также считать, что полученные результаты сввдяельсгвуюг о достоверности вьшешненного анализа энергетических и силовых затрат на уплотнен® ИПМ при холодной обработке давлением.

Основными факторами, влияющими иа уилопкаше ИПМ при горячат обработке давлением порошковых заготовок (ГОДПЗ), являются энергия процесса, пористость инфильтроватшых заготовок; определяемая давлением холодного прессования порошковой биметаллической заготовки /?2 иобъемноесодержаниеинфильтрата £Си .В

результате статистической обработки экспериментальных данных получено уравнение регреосии (24), адеквалю описывающие алияние технологических факторов на гористость Л,%

П ,% = 41 ,4 - 9,87 • р2 - 20 ,75 • еСи -5,92 • 1п * (24) Величина П(^8Си ) определяется влиянием двух групп фактсров. С одной стороны, увеличение массы инфильтрата приводит к увеличению объема заполненных им пер, а с датой - к снижению сопротивления пластической деформац ии в процессе ПП ИПМ улучшая условия деформирования частиц и заполнения металлом пор формовки. Определенное влияние на процесс уплотнения может оказывал, также то обстоятельство, что не весь инфильтрат при прессовании находится в мигом состоянии, когда он не оказывает (условно) сопротивления уплотнению. Часть его может кристаллизоваться до его оконча-

ния, а другая - раствориться в материале основы Такое определите возможно осуществил, расчетным путем

В качестве исходного ияюльзуегся уравнение (2). Обозначив объемные доли инфильтрата, находящегося как в жидком Сж, так и в твердом 8тв состоянии, соответственно и пошжив, что уплотнению не препятствует только часть инфильтрата, находящаяся в жидком состоянии, а твердая фаза при использованных вьюоких температурах ведет себя подобно материалу основы, увеличивая его объемную долю, голучим

еи = ¿ж + £,пв; ™тж = 0; = м'тРе;

вос=вк~£ж? °0ос =9йк-6ж. (25)

При предельном уплотнении НИМ, то есть в бсагорисгом его состоянии

вк=1;м;к=м>тк;вос=(1-£ж). (26)

Учитывая эти соображения , преобразовав (2), получим

™тк = ^ • (1 ~ ?>э,с )" ■ (27)

Огаюда

1

V W mFe J

Л + t

(28)

В результате анализа расчетных значений можно констатировать, что они подтверждают наличие жвдкой фазы инфильтрата ИПМ при ГШ с температуры инфильтрации, что существенно снижает энергетические затраты на уплотнение Так, при увеличении 6qu с 1,76 дэ 21,54 % об. величина WmK отшилась с 374 до 180 МДк/м3, то есть более, чем в два роза Количество жидкой фазы монотонно возрастает с увеличением Gqu , при1 см соотношение между количествами инфильтрата в твердой и жидкой фазах

оставалось примерно на одном уровш ~ 1,5.

На основании исследований кратковременной протшки на ограниченную шбину определены констант скорости пропилеи К жслезшй основы расплавом хромистого чугуна Усташвдено влияние продолжительности пропитки и пористости формовок на

значения К . В формулу Б Б. Деряпша введена константа , фермалыю независящая

от пористости ияфильтруемой фермовки, названная условно «струтаурно-незавжимой константой пропитки». Произведенный анализ экспериментальных результатов не подтвердил галичш такой (ЯСНВЮйЮСП».

Показано, что при описании кинетики пропитки необходимо учитывал, время задержки инфильтрации, связанюе с разргушеншм оксщдаых пленок та смачиваемых поверхностях, установлением адгезионных связей с расплавом и его натеканием на них. Произведет дифференциация поверхностей заготовки, взаимедакпвующих с расплавом, на внешнюю поверхность формовки, контактную межчастичнуто поверхность и поверхность пер, соотношения между которыми изменяются в проиеосе формование оказывая влияние на их качество и кинетику пропитки.

В чешстш глш>с представлены результаты исследований струюуры и свойств спеченных, холодно- и юрячсипамгованных ИПМ на основе железа. В результате сташ-сгаческой обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии (29),

отсьшающие влияние техдалогаческих факторов на <Уизг ,МПп спеченных {-ЮМ

Ре-Си

ст цзг — 605 ,13 + 196 ,65 -X! + 154 ,5 • х3; (29)

где -кодированныезначаща р2 ,соответственно.

Монотонное возрастание прочности ИПМ с увеличением значашй р2 иМСи в

ихждованном интервале можно связать с одновременным влиявшем двух групп факторов: снижением пористости и упрочненим материала за счет взаимодействия компонентов, улучшения качества межчастичных контактов и др.

В общгм ввдг уравнение для определения прочности спеченною ИПМ Ре-Си может быть представлено следующим образом

ст«, -О + я-^а,)-!! Ь П

(30)

где <7^ - предел прочности на толю компакпюй основы ИПМ; а -коэффицц-

енг, учитывающий влияние меди на предел прочности на изгиб компакгаого ИПМ; Ь -коэффициент, учитывающий упрочгоние ИПМ при уменьшении гористости: Результаты проведенного исследования подтверждают априерное предположение о том, что при инфильтрации железной основы расплавом меди упрочнение ИПМ осуществляется прс-имущзственно за счст,снижсния пфисгосш ИПМ, а также за счет легированш железной основы медло и улучшения кнзлва ее межчастичных контактов.

Оценку эффективности упрочнения железной основы в процессе се инфильтрации,

совмещенной со спеканием, проводили с гюмошдо каэффициеша К

К = (31)

У _ Л

Яшг

Ре

где Оизг, 0~изг - предел прочности на изгго ИПМ и железного спеченною материала, полученных три од инаковых значениях давления холодного прессования, температуры и 1родолжикшьносш спекания.

В результате анализа влияния и р2 на коэффициент упрочюния Ку

(рис. 4) мож1Ю выделить зону значений технологических факторов (сграва от кривой 2 рж. 4), обеспечивающих повышсыс прочности ИПМ более чем в два раза.

Содержание меди

Рисунок 4. - Иэшати экспериментальной функции К v — ■> ^Си )

1(1); 2(2); 3(3); 4(4); 5(5)

Наибальшш значения К достигаются при максимальном содержании меди и

значениях /?2, обеспечивающих объем пор. достаточный для размещения инфильтрата

Влияние технологических ({акторов на твердость нкв спеченных ИПМ Fe-Cu прея-ставлено в виде уровнениярегросаш

HRB = 63 + 16 ,3 • Xj + 11,6 ■ х3 -11,9 ■ xf - 8 ■ х22 - 7,5 • x¡, (32)

где .Xj, Х2, Х^ - кодированные значения технологических факторов

р2, Р\, МСи' соответственно. Максимальные значения твердости (BRB батее 73)

десгатаюгся при давлении холодного прессования биметалличешж заготовки 573,4 МПа и содержании меди 16,7% кос.

О

Оценку пластических характеристик ИПМ проводили по величине утла загиба ОС, Наибольшей пластичностью обладают спеченные ИПМ Fe-Cu, полученные три максимальных значениях' давления холодного прсссоютлм биметаллической заготовки и содержания меда (Р2 =772,8 МПа, Mq =22,2% мае.). При увеличении р 2 от 300 до 80С

МПа и Mqu от 2 до 10 % мае. утол загиба возрастает от 10 до 20°. При содержании мсг»

ботее 10% мае. увеличение /Л иЛ^ тршодтп-к повышению ¿У, .

С целыо определения области рационального использования спеченных ИПМ Fe Cu, для которой утол запш ИПМ превышает угол запюа спеченного железного материа

о

ла (Хре, , полученного при равных значениях давления холодного прессования, темпе ратуры и продолжительности спекания, вычисляли коэффициент К

а

Кг

(33)

а

Fe

При повышении МСи до 21-22% мае. коэффициент Ка повышается до 1 да;/

всех исследуемых значений р2 ■

По сравнению с ИГМ железо-медь при инфильтрации броню» Бр010С1,5ЦФ максимальные значения Сизг обеспечиваются три меньшем содержании инфильтрата

(рис.5). Выявленные закономерности можно объяснить следующим: введение олова в ИПМ железо-медь приводит к повышению растворимости железа в жвдкой фазе и скорости массопереноса железа; скорость диффузии меди в железо убывает. При содержании олова более оптимального 1 -1,4% мае. прочность ИПМ железо-бронза снижается вследствие охрупчившшя,вьгзывашогоуватшешшсодфжшшявьщеяеш1Й С -фазы.

а

Рисунок 5. -Rumaie р2 и Mqu на СУизг спеченных ИПМжагезо-бро/аа

Применение латунной стружки Л63 позволяет снизить затраты на получение ИПМ и швыс1пь монкурештЗспособносгь спеченных ИПМ железо-латунь. В результате статистической обработки эксперимешальных данных влияния М и р2 па механические свойства ИПМ получены уравнения регрессии

аизг = 664 ,3 + 122 ,2 • х, + 196 ,7 • х2 - 61,9 ■ х\ ; (34) а = 15,2 + 7,1- х2, (35)

где X], Х2 - кодированные значения технологических факторов Мл, % мае. и

р2, МПа, соответственно.

Анализ полученных закономерностей (34>(35) показывает, что увеличение Мд и

р2 в исследуемых интервалах варьирования приводит к повышению СУизг , МПа Выявленные закономерности аналогичны закономерностям формирования механических свойств ИПМ железо-медь.

Механические свойства холодноштампованных ИПМ Fe-Cu описываются уравнениями регрессшт влияния технологических факторов на предел прочности <Уизг , МПа и уголзагаба ОС, °

атг = 668 ,8 + 108 ,64 • хк + 195 ,7 • х2 +75 -х}; (36)

а = 12,73+ 7,16-х, +8,62-х2 +2,77-х12 +7,43-х1 * х, - ^7) -2,63-х, ■х3 +2,79-^2 ~2,7-л2 где , Х2, -кодированные значения МСи , />2 > Рхш ■ Увеличение р хш , р7 и Мприводит к повышению предала прочности на изгиб. При М, равном 2.. .12% мае. увеличение рхш приводит к росту не только прочностных характеристик, но и повышению пластических - утла загиба <2,

При повышении содержания меди более 12 % мае. и (или) давления холодного прессования более 500 МПа ИПМ три холодной обработке давлением ведет себя аналогично

компакпюму - повышение рхш приводит к увеличению прочностных и снижению

пластических характеристик

Анализ результатов экспериментов исследований ИПМ Ре-ДГБр показывает, что максимальной твердостью и прочностью (рис. 6) при минимальной неоднородности распределения твердости обладают ИПМ полученные при значениях /?2 ~ 650 МПа и

МБр =28% мае.

Выполненные экспериментальные исследования качества поверхности образцов ИПМ, оцениваемого шероховатосшо, показали, "что непосредственно посте шфильтращш по-.

верхность характеризуется большими значениями Ка =20 - 40 мкм. Меньшие значения в этом интервале обеспечиваются при максимальном давлении подпрессовки железкой основы /7] ~ 600 МПа Применение спекания и(или) холодной штамповки приво-дат к дальнейшему снижению Яа, становящемуся соизмеримым с шероховатосшо горяченпамдаванных ИПМ (Яа =1^25 мкм) и формующей поверхности пуансона (7? =1.25 мкм).

Рисунок6. -Влияние р^МПаи Мд , %мас на (Тш ИПМгюспе ХШ-закачки-старения

Микроструктура верхних слоев исследуемых спеченных и ттодгошгамтювашшг' ИПМ характеризуется: отсутствием дезинтеграции частиц железной основы и меньшим содержанием меда го сравнению с нижними слоями ИПМ Выявленные закономерности объясняются пониженной пшгностью нижних и средник слоев железной основы по сравнению с верхними.

Максимальная прочность на cpcs Тср гфячзшампованшго ИПМ Fe-Cu обеспечи-

юеяся1риштнт!аш1нь1хзгажшихгор10осп{и\1акзйшьш\1 Mqu =24%мас.

В ronoii главе предлавжно кражос обсуждение полученных результатов и их практическая реализация. Выполненное исследование влияния технологических факторов на формирование инфильтрованных материалов при использовании биметаллических заготовок го порошковой железной основы с напреосованным на неё слоем инфильтрата (меда) показало наличие непосредственной связи медузу изменениями одного из основных показателей процесса - плотности - на всех этапах технологии. Особенно явственно такая <<наслвдственность>> проявляется при анализе результатов технологии, включающей: под-

прессовку порции железного порошка в преос-форме давлением р^; засыпку в ней порции медного порошка и фермование биметаллической заготовит давлением р21 инфильтрацию, совмещенную со спеканием железной основы; холодную щтагповку давлением рхш , кли горячую шгамговкухгршедащойэгкршейушотюнши:

Использование методики исследования кинетики пропитки железных пористых заготовок расплавом хромистого чугуна на ограниченную глубину позволил исключить влияние побочных факторов на этот процесс и установил, наличие инкубационного периода при инфильтрации, связанного с необходимостью разрушения оксидных пленок на смачиваемых поверхностях, установлением адгезионных связей с расплавом и его натека-нием на них При проведении пропшки, совмещенной со спеканием биметаллической заготовки, являющейся сравнительно дтпельньм процессом, роль инкубационного периода невелика, и его влиянием на кинетику гропигки можно пренебречь.

Формирование свойств ИПМ, определяющих области их применения, в свою очередь, зависит от практически всех факторов, влияющих на плотность конечного ipctuyioa, качество межчастичных контактов основы, характер взаимодействия юмпошнгав материалов основы и инфильтрата

Анализируя результаты экспериментов, можно когклатировать, что все использованные технологические приемы позволяют полуппъ ИПМ с примерно одинаковым уровнем свойств. При этом влияние большинства значимых факторов является взаимозаменяемым: уменьшение значений параметров одного из них можно комгошировать увеличением параметров других ([гисторов или введением дополнительной обработки. Так уменьшив содержание меда в ИПМ с 18,2 да ¡3,2% мае., можно добиться дажЕ увеличения твердости с 69 до 100 HRB, введя дополнительную операцию ГШ. Важной также предоавлжгся чстко прослеживаемая возможность использования взамен сравнительно дорогих горошков меда и бронзы порошка, полученного из латунной стружки. Даже без использования дополнительной обработки (XIII или ГШ) при. практически одинаковом давлении холодного прессования /?-> и лишь незначительно

увеличенном содержании инфильтрата (на 2-3 % .мае.) ИПМ железо-латунь имел свойства на уровне других исследованных материалов.

Необходимо однако заметать, что отмечаемая незначительность влияния дополнительной обработки давлением на свойства ИПМ ни в какой мере не умаляет её роди в повышении качества изделий го этих материалов. При её использовании резко уменьшается шероховатость поверхностей, на которые напрессовывался инфильтрат и освободившиеся после его расплавления, происходит шлифовка изделия и повышение точности его размеров, при необходимости может завершиться формообразование изделия.

Ел® одной особенностью формирования свойств ИПМ является повышение одновременно и пластичности, и прочности в результате обработки приводящей к уменьшению пористости материала, тогда как упрочнение ко.\(тпктгого материала в большинстве случаев сопрово/ютегся снижением пластичности. Понять причину такого «феномена» можно, рассмотрев влиянте отдельных струтаурных характеристик науказанные свойства

Пластическая де<|юрмация компактного материала приводит к структурным изменениям в его зернах, повышению дефектности, упрочнению и однозначному снижению пластичности Для гористого ИПМ одновременно с этим происходит уплоп снис и улучшение качества межчасгачных контактов, приводящие к повышению и прочности, и пда-стичносги. Влиянтте последних факторов, по-видимому, претшируег, что объясняет полученные зависимости.

На основе подученных результатов разработана технология производства фреогода-пронивдемых инфильтрованных голоюк цилйщцюв компрессор;! с равномерным распределением порошкового материала, включающая: предварительное формование железной основы давлением 400 МПа; засыпку порошка меда в количестве 23% от маосы железной основы; формование биметаллической заготовки давлением 600 МПа; инфильтрацию при температуре 1423 К в течение 7200 с, холодную штамповку давлением 400 МПа

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показаны особенности и возможности технологии получения инфильтрованных порошковых материалов при использовании биметаллических порошковых заготовок с напрессованным на железную основу слоем порошкового или стружкового инфильтрата. Разработаны вариант технологии производства ИПМ и их дальнейшей холодной или горячей обработки давлением, определены оптимальные их параметры, обеспечивающие -наиболее высокие свойства материалов и изделий из них

2. Обнаружено отсутствие влиятгия давления подпресшвки основы ю оё плошостъ при его величине, меньшей, чем давление прессования биметаллической зюговки ¡,, :

раскрыты механизмы этого явления, а также влияния на уплстгашие основы напрессовываемого стоя инфильтрата, сводящегося к увеличению затрат давления- на преодоление трения о стенки прессч]юрмы и уменьшению - та поперечное перераспределение материала

3. Предложены силовые и энергетические уравнения уплотнения при холодной и горячат обработке давлением ИПМ, полученные при суммировании '5при на уплотение каждой из фаз материала и условия, что текущие значения пористости эпк (¡из эквиваленты пористости системы. При ГШ выше температуры плавления ш (фильтрата:

-учет влияния жидкой фазы осуществляется уменьшением расчетом относительной

плотности ИПМ на величину объемной дали жидкой фазы;

- количество жидкой ([ты мскксг бьпъ определено с использованием оригинальной методики и предложенной расчетной формулы.

4. Патуг!сны уравтошя регрсссиц аде>®пко опт!Съшающ;<е аткяииедаахии р2 и содержания инфильтрата Шшф на пористость РПТМ, обьемцую деффмацию заготовки при инфильтрации и коэффициент эффективности уплотнения:

- увеличена , вызывая уплотнение основы однозначно приводи к снижению гористости ИПМ;

- увеличение Минф Х> тфигаческого значения не приводт к уплотнению ИПМ,

поскольку, ахредештшважь в поверхностном слое, инфильтрат приводит к его «разбуханию», что компенсирует уплотнение за счет заюлнения пор;

- увеличение МШ1ф выше критческого значения приводит к распространению инфильтрата по объем}7 основы и уплотнение ИПМ

5. Установлено, что уплотнение при холодной штамповке ИПМ, происходящее только

при достаточной их гористости, интенсифицируется при увеличении Рхш до *

Рхш МПа, не происходит три Рхш = 500-900 МПа, сменяется разуплотнением

при более высоких Рхш ю-за увеличения дефекшосга структуры; полуют силовое

уравнение уплотнения, учитывающее влияние начальной плотности ИПМ, содержание и ч *

своткггва инфильтрата, шдп5фждас\юс зкст1фпме5гшьно до достижешгя р^,,.

6. Определены конлашы скорости кратковременной прошггки железной основы расплавом хромистого чугуна на контролируемую глубину; влияние на них пористости основы и продолжительности процесса; наличие инкубационного периода при инфильтрации, обусловленного необходимостью разрушения оксидных пленок на смачиваемых говфх-ностях, установления адгезионных связей с расплавом и его кагекашюм на них; произведена дифференциация поверхностей основы, взаттадействуюпцк с раашвом

7. Показано, что все использованные технологические приемы позволяют поучать ИПМ с примерно одинаковым уровнем свойств, которые возрастают с увеличением пюг-носги, улучшением качества межчасшчных контактов и повышением свойств матрицы материала; формирование свойств ИПМ происходит на этапах технологии, приводящих к указанным изменениям; основными факторами, влияющими на свойства ИПМ, являются

давление р2, содержание инфильтрата, давление холодной или приведенная энергия уплотнения горячей штамповки; уменьшение значений параметров одного ж этих факторов можно компенсировать увеличением датах, т.е. они являются в определенной мере взаимозаменяемыми; затраты на изготовление возможно уменьшил», используя взамен горошков меди или бронзы более дешевую лагунную стружку.

8. Отмечена незначительность влияния дополнительной обработки давлением на свойства ИПМ, если изменение пористости незначительно, и ее существегшый вклад в новы-

шгние качества изделий ш этих материалов в связи с уменьшением шероховатости по-верхтюстей, на которые шпрессовыва.хя инфильтрат, говьтшенттем точности размеров изделий, возможности завершения их формообразования.

9. Обнаружеш одновре.тснтюс повышайте прочности при изпйе и пласпнкхли (угол изгиба) в результате обработки, приводящей к уменьшению пористости ИПМ, обьяснжмое превалирующим влиянием уплощения и улучшения качества межчасшчных контактов, вызывающих повышение прочности и пластичности, а также компенсирующих снижение последней 1ри упрочнении (наклепе) металла.

10. Определены огаимальные параметры всех вариангев процессов получения ИПМ при штюльэоватши в кместве инфильтрата порошков меди, двух видов бронзы и стружки латуни, что предопредели® возможности промышленной реализации результатов исследований; разработана технология, сконлруирована и изготовлена инструментальная оснастка, изготовлена опытная партия деталей холодильного оборудования с повышенной фреошш-проницаемоегью, прошедших успешные иепытания т ОАО «Холодмаш» (г. Черкесск) и ренмецдованшжкраезшренюму внедрению.

Оаюв11ькпат(мипмд1к«!ртгшви1и1}йшпсова1п>1 в сладуговдк работах:

1. Дорофеев ЮГ, Сергеенко СН, Коломыцев В.Н, Ганшин АВ. Инфильтрованнью мздго юмгеивдшныг материалы та оовве железаЖзакуюа СЬверо-Ктвказскййрегаон Тетшмеские щуки. -1999.-№2 - С3640.

2. Инфилырованныг медью в процоэсе отекания и обработанные давлением композиционные магергалы на основе железа / ЮГ. Дсрофеев, АВ. Ганшин, СН Сергеенко, ВИ "Чумаков// Ангафрикционные материалы спгщшы юга тшначения: Сб. шуч тр. //Юж-Рос. гос. техн ун-т. Новочеркасск: ЮНГУ, 1999, С. 123-124.

3. Заявка на изобретение №9911262002 (012862) от 16.05.99. Способ тгаоговления киз-гапористых порошшвьтетфиалюв/ЮГ. Дорофеев, СН Сергеенко, АВ. Ганшин

4. Ганшин АВ. Уплопение заготовок го итфялыровашых порошковых материал» при холодной штамповке // Современные проблемы тепловой энергетики и машиностроения: Сб.научлр. /Юж-Рос.гоатехнун-т. Швочерктс ЮРГТУ, 2000, С. 115-118.

5. Уплсгпсние при гсрятаобрабопс давлением заготовок из инфильтрованнькпорош-ковыхшкрщлов/ЮГ. Дорофеев^ ВЮ. Дорофеев* АВ. Ганшин и др. // Софеменныг проблемы тепловой эжргегики и машшххлроения: Сбтаучлр. / Юис-Росгослеттун-т. Новочеркасск ЮРГГУ, 2000, С. 80-84.

6. Анализ энергетических и силовых затрат на уплотнение инфильтрсванных порошковых материалов / ЮГДорофеов, ВЮДсрофоед АВГаншин, СНСфгеенго // Современные проблемы тепдовой энерплиш и машиностроения: Сбнаучтр. / Юж-Росгос.техиун-т. Новочеркаоск ЮРГТУ, 2000, С. 97-102.

7. Дорофеев ЮГ, Сергеенко СН, Ганшин АВ. Горячая обработка давлением инфильтрсванных медао композиционных матеркатов на основе жшкза // Порошковые и композиционные магсрдалы и изделия: Сб.научтрУ Юж-Ростослехнун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000, С. 44-48.

8. Негагорье особенности прогонит тигретых хсжщютрххованньк формовок / ЮГДорофесв, ВЮ. Дорофеев, АВГаншин и до. // Порошковые и номпэзшцюнные маге-риалыикдага: ШюучтрУЮж-Рос.гослехнун-т. Новочеркасск ЮРГТУ,2000, С. 49-56.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ способов и технологий получения инфильтрованных композиционных материалов.

1.2. Закономерности инфильтрации металлического каркаса легкоплавкими металлами и сплавами.

1.3. Закономерности уплотнения при пропитке и последующей обработке давлением.

1.4. Структура и свойства инфильтрованных порошковых материалов (ИПМ).

1.5. Области применения ИКМ.

1.6. Выводы, постановка цели и задач исследований.

2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.1.:.

2.1. Материалы, используемые при изготовлении образцов.

2.2. Технологии получения инфильтрованных порошковых материалов.

2.2.1. Спеченные ИПМ железо-медь.

2.2.2. Спеченные ИПМ железо - БрОЮС1,5ЦФ.

2.2.3. Спеченные ИПМ железо-латунь.

2.2.4. Холодноштампованные ИПМ железо-медь.

2.2.5. ИПМ железо - дисперсионнотвердеющая бронза.

2.2.6. Горячештампованные ИПМ железо-медь.

2.2.7. Технология пропитки на контролируемую глубину.

2.2.8. Оборудование и аппаратура.

2.3. Методика проведения исследований.

2.4. Методика компьютерного моделирования и анализа экспериментальных данных.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ ИНФИЛЬТРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ.

3.1. Анализ энергетических и силовых затрат на уплотнение ИПМ.

3.2. Получение заготовок из ИПМ.

3.2.1. Уплотнение порошковой основы при формовании биметаллических заготовок ИПМ.

3.2.2. Уплотнение при инфильтрации заготовок ИПМ.

3.3. Деформация и уплотнение при обработке давлением заготовок из ИПМ на железной основе, пропитанных медью.

3.3.1. Холодная штамповка заготовок из ИПМ.

3.3.2. Горячая обработка давлением ИПМ.

3.4. Закономерности пропитки на ограниченную глубину железной основы расплавом хромистого чугуна.

3.5. Выводы.

4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, ИНФИЛЬТРОВАННЫХ МЕДЬЮ И ЕЁ СПЛАВАМИ В ПРОЦЕССЕ СПЕКАНИЯ И ОБРАБОТАННЫХ ДАВЛЕНИЕМ.

4.1. Спеченные ИПМ.

4.1.1. ИПМ железо-медь.

4.1.2. Спеченные ИПМ железо-бронза.

4.1.3. Спеченные ИПМ железо-латунь.

4.2. Холодноштампованные ИПМ.

4.2.1. ИПМ железо-медь.

4.2.2. ИПМ железо-бронза системы Cu-Sn-Mn-Ni-Fe.

4.2.3. Шероховатость поверхности ИПМ.

4.3. Горячештампованные ИПМ Fe-Cu.

4.4. Выводы.

5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.

5.1. Эволюция плотности ИПМ при их получении и обработке.

5.2. Формирование свойств ИПМ и изделий из них.

5.3. Разработка опытной технологии изготовления головок цилиндров компрессоров холодильных установок.

Научно-технический прогресс связан с созданием материалов с заранее заданными свойствами, к которым в первую очередь относятся композиционные материалы (КМ) - композиты. В КМ реализуется возможность программирования свойств создаваемых материалов на основе свойств исходных компонентов, их доли, геометрической формы, расположения и размеров /1/.

Несмотря на существенные успехи в области материаловедения КМ, имеется много проблем, которые еще ждут своего решения. Среди них наиболее актуальны вопросы выбора оптимальных технологических процессов получения КМ. Неудачный выбор методов и режимов изготовления приводит к тому, что характеристики композиционного материала, предсказываемые теорией, остаются нереализованными 121.

Для получения КМ используют методы обработки давлением, сварки, порошковой металлургии, литья. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Не существует универсальных методов, пригодных для получения любого КМ. Выбор метода получения диктуется структурой и свойствами исходных компонентов, а также требованиями, предъявляемыми к работе материала в конкретной конструкции.

Все большее место при получении КМ занимает метод пропитки. Повышенный интерес к этому методу связан с тем, что он позволяет изготавливать композиции, получение которых другими методами либо невозможно, либо нерационально. Основные его преимущества перед твердофазными методами состоят в возможности получения изделий сложной формы, повышенной производительности процесса, меньшем силовом воздействии на хрупкие компоненты, возможности использования жгутовых и тканевых армирующих материалов, автоматизации и реализации непрерывных технологических процессов. Недостаткй метода - более высокие температуры, необходимость строгого регулирования степени взаимодействия в ходе технологического цикла из-за большой скорости протекания диффузионных и химических процессов на фанице раздела фаз, ограниченность круга компонентов в связи с требованиями обеспечения смачивания и большой разницей в температурах плавления.

Пропитанные материалы широко применяют для изготовления электрических контактов, подшипников скольжения, конструктивных элементов с повышенными демпфирующими свойствами, в качестве высокопрочных, термостойких, жаропрочных, окалиностойких материалов и др. Их применение в технике с каждым годом расширяется, появляются новые системы с неизвестными ранее свойствами.

В настоящее время в промышленности развитых стран широко используют псевдосплавы сталь-медь /3/. У инфильтрованных медью сталей возрастает прочность, вязкость и износостойкость за счет создания структуры с большой долей метастабильного аустенита. Получение такой структуры возможно в результате обоснованного выбора состава, концентрационной неоднородности и режима термической обработки материала. В работах /4-6/ также показано, что одним из наиболее эффективных путей повышения физических и механических свойств порошковых сталей является их пропитка сплавами на основе меди.

Высказанные соображения обуславливают необходимость расширения возможностей технологий пропитки за счет создания новых ее способов, оптимизации параметров уже разработанных их вариантов, дальнейшего повышения характеристик инфильтрованных материалов и изделий путем использования дополнительной обработки давлением. Особую роль в этом отношении должен играть метод, базирующийся на использовании биметаллических заготовок, представляющих собой холоднопрессованную основу из порошка железа с напрессованным на нее слоем инфильтрата из порошка меди или сплава на ее основе /7/. Более глубокого изучения заслуживает метод пропитки порошковых железных заготовок на ограниченную глубину. При получении износостойких изделий в качестве инфильтрата целесообразно использовать хромистый чугун эвтектического состава /8/.

Специальные исследования, актуальность проведения которых явствует из описанной ситуации, были осуществлены на кафедре «Материаловедение и 6 технология материалов» Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института), а также в лабораториях Карачаево-Черкесского государственного технологического института. Работа была выполнена в соответствии с заданиями Межвузовской научно-технической программы «Перспективные материалы» (тема 95/17Ф), госбюджетной темы 49.94 «Фундаментальные исследования в области формирования структуры и свойств порошковых материалов, а также их деформировании при горячей обработке давлением», программы 002 «Научные исследования высшей школы в области новых материалов» на 2000 год, раздел «Функциональные порошковые материалы», проект 04.01.09 «Горячедеформированные дис-персноупрочненные порошковые композиционные материалы».

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показаны особенности и возможности технологии получения инфильт-рованных порошковых материалов при использовании биметаллических порошковых материалов с напрессованным на железную основу слоя порошкового или стружкового инфильтрата. Разработаны варианты технологии производства ИПМ и их дальнейшей холодной или горячей обработки давлением, определены оптимальные их параметры, обеспечивающие наиболее высокие свойства материалов и изделий из них.

2. Обнаружено отсутствие влияния давления подпрессовки основы на её плотность при его величине, меньшей, чем давление прессования биметаллической заготовки р2; раскрыты механизмы этого явления, а также влияния на уплотнение основы напрессовываемого слоя инфильтрата, сводящегося к увеличению затрат давления на преодоление трения о стенки пресс-формы и уменьшению - на поперечное перераспределение материала.

3. Предложены силовые и энергетические уравнения уплотнения при холодной и горячей обработке давлением ИПМ, полученные при суммировании затрат на уплотнение каждой из фаз материала и условия, что текущие значения пористости этих фаз эквивалентны пористости системы. При ГШ выше температуры плавления инфильтрата:

- учет влияния жидкой фазы осуществляется уменьшением расчетной относительной плотности ИПМ на величину объемной доли жидкой фазы;

- количество жилкой фазы может быть определено с использованием оригинальной методики и предложенной расчетной формулы.

4. Получены уравнения регрессии, адекватно описывающие влияние давления р2 и содержания инфильтрата Минф на пористость ИПМ, объемную деформацию заготовки при инфильтрации и коэффициент эффективности уплотнения:

- увеличение р2, вызывая уплотнение основы однозначно приводит к снижению пористости ИПМ;

- увеличение Мшф до критического значения не приводит к уплотнению

ИПМ, поскольку, сосредоточиваясь в поверхностном слое, инфильтрат приводит к его «разбуханию», что компенсирует уплотнение за счет заполнения пор;

- увеличение Минф сверх критического значения приводит к распространению инфильтрата по объему основы и уплотнение ИПМ.

5. Установлено, что уплотнение при холодной штамповке ИПМ, происходящее только при достаточной их пористости, интенсифицируется при увеличении рхш до ¿=500 МПа, не происходит при рхш= 500-900 МПа, сменяется разуплотнением при более высоких рхш из-за увеличения дефектности структуры; получено силовое уравнение уплотнения, учитывающее влияние начальной плотности ИПМ, содержание и свойства инфильтрата, подтверждаемое экспериментально до достижения р*хш.

6. Определены константы скорости кратковременной пропитки железной основы расплавом хромистого чугуна на контролируемую глубину; влияние на них пористости основы и продолжительности процесса; наличие инкубационного периода при инфильтрации, обусловленного необходимостью разрушения оксидных пленок на смачиваемых поверхностях, установления адгезионных связей с расплавом и его натеканием на них произведена; дифференциация поверхностей основы, взаимодействующих с расплавом.

7. Показано, что все использованные технологические приемы позволяют получать ИПМ с примерно одинаковым уровнем свойств, которые возрастают с увеличением плотности, улучшением качества межчастичных контактов и повышением свойств матрицы материала; формирование свойств ИПМ происходит на этапах технологии, приводящих к указанным изменениям; основными факторами, влияющими на свойства ИПМ, являются давление р2, содержание инфильтрата, давление холодной или приведенная энергия уплотнения горячей штамповки; уменьшение значений параметров одного из этих факторов можно компенсировать увеличением других, т.е. они являются в определенной мере взаимозаменяемыми; затраты на изготовление возможно уменьшить, используя взамен порошков меди или бронзы более дешевую латунную стружку.

178

8. Отмечена незначительность влияния дополнительной обработки давлением на свойства ИПМ, если изменение пористости незначительно, и её существенный вклад в повышение качества изделий из этих материалов в связи с уменьшением шероховатости поверхностей, на которые напрессовывался инфильтрат, повышением точности размеров изделий, возможности завершения их формообразования.

9. Обнаружено одновременное повышение прочности при изгибе и пластичности (угол изгиба) в результате обработки, приводящей к уменьшению пористости ИПМ, объясняемое превалирующим влиянием уплотнения и улучшения качества межчастичных контактов, вызывающих повышение прочности и пластичности, а также компенсирующих снижение последней при упрочнении (наклепе) металла.

10. Определены оптимальные параметры всех вариантов процессов получения ИПМ при использовании в качестве инфильтрата порошков меди, двух видов бронзы и стружки латуни, что предопределило возможности промышленной реализации результатов исследований; разработана технология, сконструирована и изготовлена инструментальная оснастка, изготовлена опытная партия деталей холодильного оборудования с повышенной фреононепроницаемо-стью, прошедших успешные испытания на ОАО «Холодмаш» (г. Черкесск) и рекомендованных к расширенному внедрению.

1. Композиционные материалы в машиностроении / Ю.Л.Пилиповский, Т.В.Грудина, А.В.Сапожникова и др. Киев: Тэхника, 1990. - 141 с.

2. Тучинский Л.И. Композиционные материалы, получаемые методом пропитки. М.: Металлургия, 1986. - 208 с.

3. Смышляева Т.В., Шацов А.А. Изотермический распад переохлажденного аустенита в псевдосплавах хромоникелевая сталь медь // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2000. - № 1. - С. 11-14.

4. Медь в черных металлах / И.Ле Мэй, Л.М.-Д. Шетки. М.: Металлургия, 1988.-312 с.

5. Kelley W.R., Zhou Н. The influence of heat treatment and copper infiltration on the mechanical properties of powder metal parts // European conference on advances in structural PM component production. Munich, Germany (15-17 October), 1987. -P.183- 190.

6. Berry D.F., Svilar M., Klar E. High impact and tensely strength PM boron steel by copper infiltration // Int. Conf. Powder Met. London (2-6 July. PM 90). V.2, 1990.-P.255 -258.

7. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко C.H. Способ получения фреононепрони-цаемых порошковых деталей с переходами по высоте // Порошковая металлургия. 1995. -№5/6. - С. 31-34.

8. Дорофеев В. Ю., Лозовой В.И. Поверхностнолегированные горячеш-тампованные порошковые материалы / Порошковая металлургия. 1989. - №4. - С.11 - 15.

9. Заболоцкий А.А., Чубаров В.М. Металлические композиционные материалы, получаемые методами жидкофазной технологии // Новые материалы, технологии- их производства и обработки. М.:ВИНИТИ, 1990. - Вып. 12. -59 с.

10. Порошковая металлургия. Материалы, технологии, свойства, области применения / И.М. Федорченко, И.Н. Францевич, И.Д. Радомысельский и др.

11. Киев: Наук, думка, 1985. 624 с.

12. Федорченко И.М., Пугина Л И. Композиционные спеченные антифрикционные материалы. Киев: Наук, думка, 1980. - 403 с.

13. Заявка 61-21281 Япония, МКИ3 B22F 3/26. Способ обработки изделий с закрытыми порами. Опубл. 26.05.86.

14. Пат. 1403485 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ получения покрытий на пористых спеченных изделиях / С.В. Синькеев, Т.Г. Степанова, A.A. Канаев. -Опубл. 20.12.96.

15. Пат. 2096132 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ пропитки пористых спеченных изделий / С.И. Богодухов, Е.С. Козик. Опубл. 20.11.97.

16. Пат. 2082558 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ изготовления износостойких деталей из сталей со структурой метастабильного аустенита / В.Н. Анциферов, A.A. Шацов, Т.В. Смышляева и др. Опубл. 27.06.97.

17. Заявка 93031304/02, МПК6 B22F 3/26. Способ изготовления самосмазывающихся металлофторопластовых подшипников скольжения из бронзовой стружки / В.В. Иваненко. Опубл. 20.11.96.

18. Пат. 02115512 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ получения композиционных материалов каркасного типа // В.А. Гулевский, И.А. Соловьев. Опубл. 20.07.98.

19. Радомысельский И.Д., Ясь Д.С., Павленко В.И. Производство и использование порошковых деталей в легкой промышленности. Киев: Техника, 1982.- 175 с.

20. Применение металлопластмассовых антифрикционных материалов в легкой промышленности. Киев: УкрНИИНТИ, 1971. - 28 с.

21. Применение металлофторопластовых подшипников скольжения в легком и текстильном машиностроении. М. ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1974. -66 с.

22. Семенов А.П., Савинский Ю.Э. Металлофторопластовые подшипники. М.: Машиностроение, 1976. - 192 с.

23. Радомысельский И.Д., Щербань Н.И. Применение стекла в порошковой металлургии // Порошковая металлургия. 1965. - №12. - С.83-91.

24. Власюк Р.З., Радомысельский И.Д., Щербань Н.И., Яременко З.А. О взаимодействии стекла с металлической фазой при спекании металлостек-лянных материалов // Укр.хим.журн. 1972. - Т. 38, №9. - С.878-880.

25. Пат. 2037381 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ изготовления порошковых изделий/ В.Ю. Горохов. Опубл. 19.06.95.

26. Петтибоун P.JI. Получение металлокерамических материалов железо-медь методом пропитки и свойства пропитанных изделий // Новое в порошковой металлургии. М.: Металлургия, 1970. - С.35-60.

27. Пат. РФ 2052322, МКИЭ B22F 3/26. Способ изготовления газонепроницаемых низкопористых порошковых материалов / Ю.Г. Дорофеев, С.Н. Сер-геенко. Опубл. 20.01.93.

28. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Коломыцев В.Н., Ганшин А.В. Ин-фильтрованные медью композиционные материалы на основе железа //Изв.вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 1999. - №2. -С.36-40.

29. Пат. РФ 2066597, МПК6 B22F 3/26. Способ изготовления низкопористых трубчатых порошковых материалов / Ю.Г. Дорофеев, С.Н. Сергеенко, В.А. Червоный. Опубл. 30.09.96.

30. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Червоный В.А. Разработка способа получения инфильтрованных низкопористых трубчатых порошковых изделий // Порошковая металлургия. 1998. -№9/10. — С.110—113.

31. Lhang Lhu. Cast Reinforced Metal Composites//Proc. Int. Symp.Adv. in Cast Reinforced Metal Composites, Sept. 24-30, 1988, Chicago, Illinois, USA, 1989,- P. 93-99.

32. Заболоцкий А.А. Композиционные материалы с металлической матрицей // Итоги науки и техники. Сер. Композиционные материалы. Т.З М.: ВИНИТИ, 1988.- 106 с.

33. Радомысельский И.Д., Теодорович O.K., Крушинский А.Н. Методы производства металлокерамических конструкционных деталей повышенной прочности и сложности формы // Электротехнические и металлокерамические изделия. М.: ЦИНТИЭЛЕКТРОПРОМ. - С.201-207.

34. Черниенко В.В., Машков A.K. Способ получения объемнобориро-ванных материалов//Порошковая металлургия. 1977. - №11. - С.26-29.

35. Структура и свойства пористой стали ЖГр1Г1, пропитанной бронзой / Т.А. Шевченко, Ю.М. Панин, В.А. Давыденков и др. // Порошковая металлургия. 1988. - №2. - С.11-13.

36. Мамлеев Р.Ф., Анциферов В.Н. Структура и свойства инфильтрован-ного карбидотитанового твердого сплава // Порошковая металлургия. 1990. -№2. - С.72-77.

37. Пономарев В.А., Шмелев JI.C., Хозиков B.C. Освоение производства лент из молибдено-медных псевдосплавов прокаткой порошка // Порошковая металлургия. 1981. - №3. - С.101-103.

38. Таран Ю.Н., Фруль В.А., Тимченко А.Ф. Особенности пропитки сплавами, плавящимися в интервале температур // Порошковая металлургия. -1989.-№5.-С.62-66.

39. Россошинский A.A. Вопросы образования паянного соединения // Припои для пайки современных материалов. Киев: Ин-т электросварки АН УССР, 1985.-С.З-12.

40. Найдич Ю.В. Контактные явления металлических расплавов. Киев.: Наук.думка, 1972. - 196 с.

41. Авдеев Н.В. Металлирование. М.: Машиностроение, 1978. - 184 с.

42. Пат. 572335 РФ, МКИ3 B22F 3/26. Способ пропитки пористых спеченных заготовок легкоплавким металлом / Ю.Н. Желтов, С.И. Еремин, A.B. Скобло и др. Опубл. 15.09.77.

43. Пат. 5-21964 Япония, МКИ5 B22F 3/26. Материал электродов вакуумного прерывателя и способ его получения / К.К.Мэйденся. Опубл. 26.03.93.

44. Заявка 58-154543 Япония, MKHS B22F 3/26. Способ получения спеченных деталей / К.К. Мацуда. Опубл.26.03.93.г

45. Пат. 4-74407 Япония, МКИ5 B22F 3/26. Способ получения спеченного сплава на основе железа, пропитанного алюминием / К.К. Мацуда. Опубл. 26.11.92.

46. Пат. 301150 Германия, МКИ3 B22F 3/26. Способ получения псевдосплавов тугоплавких металлов. Опубл. 15.10.92.

47. Пат. 92/16325 РСТ, МКИ5 B22F 3/26. Способ изготовления композитных материалов керамика-металл, образование керамики и металлических порошков. Опубл. 01.01.92.

48. Пат. 4225530 Германия, МПК5 B22F 3/26. Способ и устройство для изготовления деталей. Опубл. 27.01.94.

49. Effect of hot isostatic pressing on the mechanical properties of copper-infiltrated low alloy steels /Pelletier Sylvain, Champagne Blaire, Campoux Lie // Int. J. Powder Met.- 1994 .- 30, № 3,- P. 293-299.

50. High impact strength copper infiltrated PM steel / Svilar M., Berry D., Klar E. MPR. Metal Powder Rept. 1987. - 42, № 4. - P. 278-282.

51. Пат. 1637141 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ получения материала из сплава на основе железа / JI.H. Дьячкова, Е.В. Звонарев, И.И. Краснякови др. -Опубл. 10.11.95.

52. Пат. 2048270 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ получения композиционных изделий на дисперсной матрице / В.Б. Алесковский, Е.П. Смирнов, Г.Г. Федотков и др. Опубл. 20.11.95.

53. Заявка 2043870 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ изготовления твердосплавного инструмента / В.М. Оробинский. Опубл. 20.09.95.

54. Пат. 1839480 РФ, МПК6 B22F 3/26. Шихта на основе меди для пропитки пористых порошковых заготовок из железных материалов / J1.H. Дьячкова, И.И. Красняков, Е.В. Звонарев и др. Опубл. 27.05.96.

55. Заявка 93040286/02 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ изготовления горлового кольца для стеклоформирующей машины / Б.Г. Абрамович, J1.H. Дьячкова, И.И. Красняков. Опубл. 27.09.96.

56. Пат. 2080210 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ получения деталей из порошковых материалов / В.Н. Анциферов, Т.В. Смышляева, А.А. Шацов. -Опубл. 27.05.97.

57. Пат. 2078748 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ получения композиционного материала / С.К. Гордеев, С.Г. Жуков, A.M. Кобзарь и др. Опубл. 10.05.97.

58. Пат. 2123911 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ изготовления спеченных изделий / Г.М. Котов, В.В. Цветков, А.И. Пальчиков и др. Опубл. 27.12.98.

59. Пат. 2123910 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ изготовления спеченных изделий / Г.М. Котов, В.В. Цветков, А.И. Пальчиков и др. Опубл. 27.12.98.

60. Пат. 2120352 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ соединения деталей из порошковых материалов / В.Н. Анциферов, A.B. Завертяев, JI.T. Рожкова и др. -Опубл. 20.10.98.

61. Заявка 96113755/02 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ изготовления композиционных материалов / Б.А. Калин, В.Т. Федотов, А.Е. Григорьев и др. -Опубл. 20.10.98.

62. Куприянов И.Л. Жидкофазное спекание при получении газотермических покрытий / Порошковая металлургия и металловедение специального назначения. Куйбышев: КуАИ, 1986. - С. 152-157.

63. Смачивание природного графита медными сплавами / Н.В. Кишко-паров, В.П. Ченцов, И.В. Фришберг и др. // Порошковая металлургия. 1984. -№11. - С.60-62.

64. Смачиваемость оксидными расплавами меди и серебра при изменении агрегатного состояния смачиваемой поверхности / Ю.В. Найдич, В.М. Пе-ревертайло, В.В. Полуянская и др. // Порошковая металлургия. 1987. - №8. -С.70-72.

65. Юпко В.Л., Гарбуз В.В., Крючкова Н.И. Смачивание молибдена расплавами Си-0 // Порошковая металлургия. 1991. - №10. - С.72-78.

66. Войтович Р.П., Найдич Ю.В., Колесниченко Г.А. Смачиваемость двухфазных композитов металлическими расплавами // Порошковая металлургия. 1992. - №6. - С.40-44.

67. Попель С.И., Павлов В.В., Захарова Т.В. Кинетические особенности растекания жидких металлов по поверхности твердых // Адгезия расплавов. -Киев: Наук, думка, 1974. С.7-11.

68. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Химия, 1976. - 232 с.

69. Белов C.B. Пористые материалы в машиностроении. М.: Машиностроение, 1981. 247 с.

70. Лыков A.B. Явление переноса в капиллярно-пористых телах. М.: Гостехиздат, 1954. - 296 с.

71. Исследование кинетики пропитки пористого титана магнием / И.Н. Францевич, Д.М. Карпенос, Л.И. Тучинский и др. // Порошковая металлургия. 1977. - №7.-С.51-55.

72. Кинетика пропитки пористого титана легкоплавкими металлами / В.Г. Еневич, Д.М. Карпинос, А.Б. Сапожникова и др. // Порошковая металлургия. 1984. - №7. - С.14-16.

73. Кинетические закономерности пропитки пористого титана расплавами свинца и индия / A.A. Курилко, Г.А. Куршев, В.А. Рудюк и др. // Порошковая металлургия. 1984. -№9. - С.35-38.

74. Сенотрусов С.К., Пережогина В.А. Методика определения кинетики пропитки капиллярно-пористых тел расплавами // Порошковая металлургия. -1986. №6. - С.28-31.

75. Найдич Ю.В., Волк Г.П., Лавриненко И.А. Пропитка металлизированных алмазных порошков металлическим расплавом // Порошковая металлургия. 1981. -№9. -С.22-25.

76. Попель С.И., Шестобитов М.А., Царевский Б.В. Определение скорости проникновения оксидных расплавов в капиллярно-пористые материалы // Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах. -Нальчик: 1965. С.550-557.

77. Порошковая металлургия. Спеченные и композиционные материалы / Под.ред. В.Шатта. М.: Металлургия, 1983. - 520 с.

78. Скороход В.В., Солонин С.М. Физико-металлургические основы спекания порошков. М.: Металлургия, 1984. - 159 с.

79. Савицкий А.П. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. - 184 с.

80. Петрищев В.Я. Чураков М.М., Костинецкая Л.И. Жидкофазное спекание псевдосплавов молибден-медь // Порошковая металлургия. 1988. - №5. - С.70-74.

81. Еременко В.Н., Петрищев В.Я., Натонсон Е.В. Применение дилатометрии в исследованиях кинетики взаимодествия твердых тел с расплавами // Адгезия расплавов и плавка материалов. 1976. - №1. - С. 57 - 63.

82. Левинский Ю.В., Попов В.А., Вершинина Е.В. Механизмы взаимодействия при инфильтрации меди в железный каркас // Порошковая металлургия. 1996. - №1/2. - С.50-54.

83. Kaysser W.A., Petzow G. Present state of liquid phase sintering // Powder met. 1985. - 28, №3 - P. 145-150.

84. Инфильтрация как способ получения пористых материалов с заданной поровой структурой / Ю.В. Левинский, Е.В. Вершинина, В.А. Попов и др.// Порошковая металлургия. 1996. -№5/6. - С.39-42.

85. Пат. 2010679 РФ, МПК5 B22F 3/26. Способ изготовления алмазного инструмента / Л.С. Хрящева, А.Н. Кормильчинков. Опубл. 15.04.94.

86. Пат. 2048271 РФ, МПК6 B22F 3/26. Установка для пропитки изделий / B.C. Белобородов, С.Ф. Яковлева, В.Н. Боровиков. Опубл. 20.11.95.

87. Пат. 2033900 РФ, МПК6 B22F 3/26. Смесь для пропитки порошковых антифрикционных материалов / В.Г. Мельников, Н.И. Замятина, В.В. Цветков и др. Опубл. 30.04.95.

88. Заявка 1790238 РФ, МПК6 B22F 3/26. Способ получения композиционных материалов с металлической матрицей / С.А. Прокофьев, В.Ф. Строганова, И.А. Заварзин и др. Опубл. 10.05.95.

89. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследованиитехнологических процессов. М.: Машиностроение, 1981. - 184 с.

90. Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессование пористых материалов. М.: Металлургия, 1968. - 122с.

91. Дорофеев Ю.Г. Состояние исследований и производства материалов, получаемых штамповкой пористых заготовок (ДТП) / Порошковая металлур-гия-77. Киев, 1977. - С.158 - 166.

92. Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессование в металлокерамике. М.: Металлургия, 1972. - 176с .

93. Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессование пористых порошковых заготовок. М.: Металлургия, 1977. -216с.

94. Еременко В.Н., Лесник Н.Д. Исследование кинетики пропитки пористых тел жидкими металлами // Поверхностные явления в металлах и сплавах и их роль в процессах порошковой металлургии. Киев: АН УССР, 1961-С.155-177.

95. Горохов В.М., Дорошкевич Е.А., Ефимов A.M. и др. Объемная штамповка порошковых материалов. Минск: Наука и техника, 1993. - 272 с.

96. Дорофеев Ю.Г., Мариненко Л.Г., Устименко В.И. Конструкционные порошковые материалы и изделия. М.: Металлургия, 1986. - 144 с.

97. Анциферов В.Н., Акименко В.Б., Гревнов П.М. Порошковые легированные стали. М.: Металлургия, 1991. - 318 с.

98. Конструкционные материалы / Под общ.ред. Б.Н. Арзамасова. М.: Машиностроение, 1990. - 688 с.

99. Настоящий акт составлен на основании результатов испытаний инфильтрованных медью порошковых головок цилиндров компрессора холодильных установок, содержащих 23,1 % мае. меди.

100. По результатам проведенных испытаний, материал, разработанный на кафедре «Материаловедение и технология материалов» Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) обладает фреононепроницаемостью.

101. Эффективность применения разработанного инфильтрованного медью материала, полученного по технологии порошковой металлургии, обеспечивается снижением трудоемкости механической обработки и повышением коэффициента использования материала.

102. Разработанная технология может быть рекомендована для изготовления деталей холодильных установок.