автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Исследование закономерностей получения стабилизованного титаната алюминия в процессе горячего прессования

АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ 1НСТИТУТ НАДТБЕРДИХ МАТЕРШ1В (м. В. М.БАКУ M

На правах рухопиеу

РОМАНЧУК Ceprfl Анатоя!йович

УДК 621.762r669.0I8.95

Д0СЯ1ДЖШНЯ ЗАКОНСШРНОСТЕЙ ОДШАННЯ СТАБ1Л1ЭОВАНОГО ТИТАНАТУ АЛМ1Н1Ю В ПР0ЦЕС1 ГАРЯЧ010 ПРЕСУВАННЯ

CneularaHfoTb 05.02.01 - Матер»аяОзнаветво я

машшобулувана! (промиолоз1сть)

Автореферат дясертацИ на аяобуття HayKOBQro ступаял кандидата техя!чяих паук

КяТв 1992

Робота викована в 1нститут1 надтвердих матер(ал1в Ш.В.М.Бакугя Академ!! наук Укра!ни, м.Ки!в.

Наукивий кер!ваик Чяен-кореспонлент АН УкраТни,

доктор технИних наук.професор П.С.Киспий

0ф!ц!йя1 опоиенти

доктор техн!чних наук, професор ПЛ.Мельник

доктор ф!зико-математичних наук, отаоший науковий сп!вро<5!тннк Г.С.0л!йник

Пров(дна орган1зац1я Б!лоруське Респубя!каноьке науково-

виробнн^е об"влнання сорошково! ыеталургИ

Захист в!д<5удеться *»о&г>1HJ 1992 г.

о год. на зас!данн! спец(ав1зовано! вчвпо! рада

Д 016.10.01 при 1нститут1 надтвердих матер!ал!в (м.В.М.Бакуля АН Укра!нк за адресов:

254153, ы.Ки'в-153, вуя.Автозаводська, 2

3 дисертац!бю ыокна ознайомитись у б(бл(отец( 1нституту. В(дгуки, зас!дчен! печаткою, просимо направляти на адресу опвц!ал!зовано1 вчено! ради.

Автореферат pos ioланий "é£.9 I992 р.

Вченнй секретар сцед!ав!зовано! вчено! ради доктор техн1чних наук

А.Я.Майстренко

í

Актуального роботц. Розеиток матикобудування вшагае створеняя новях матер!ал1в э ваеонсю температурою плавления, нвзьким коеф!ц!внтом теплового розширеиня i вясокою термост!й-к!стг. До таккх матер !ал!в належать титаяат anraiHlE (тиал!т)-який мес температуру плавления I8P0°C i низьку граяя-цп Шцност! при згян! (5 - 10 Ша), Кр!м того, в зон! тпмлерз-тур 750-1250°С тиал!т розпалаетьея на вих!дн! окскди, m згшжус Лого ($i3!!vo-Mexanl4Ht влзстивост!. Незважаючи на велику к!ль-iticTb лослШв, пов"язаних з тптанатом алюм!я!ю, конкретн! пе-кохенлацН стосозно його змщнення та стай!и!зац(f в л!тэра -тур них джереяах в1дсутн1.

В1дом1 способ» зм!цненпя та стаб!л!зац!1 тиал!ту за лопомо-гою р1знах дом!иок, аяе цэ лрнзводить ло заияеная температура плавления i КТ? матэр!алу. Тому в робот! залропопована темного-г!я, яка дозволяс пол!п!ЕИТя М9хая!чн! властивост! ! стаб!л1зу-ватл складний оксид.

Робота лрисвячеяа досл)д*еяшо заколем )рностоГ} одерз-аняя стагНл!зованого тятаяэту алюм!н!п в процес! гарячого пресуванпя.

Вдета ооботи: Оде^яаиия стаб!л!зованого титанату алш!я!в з висскои чехан!чною мщн!стю для викорастаннл в якост! деталей констру:сц)й у металург!йн1й промлсловост! та двигунобудуваян!.

У в!длов1дност1 до поставлено! мети вир!иувались так! го-ловн! завдакня:

вивч-заня взасмодП в систем!

досл!д:*е1гяя впливу ретаМв гарячого прюувашм на утвереняя тяал!ту;

. досвтдосення впливу добавок ! режим !в синтезу на 'ciad! л Isa-

ц!я .QliTtO:\

визчеяня ф!зико-?!ехан!чнпх властивэстоЯ тиал!ту залежно в!д ретаи!в гарячого пресування; \

Бипробуваняя досл!дних зразк hr,' виготовленнх з тптанату влод1н!ю.

Рцттовп нов'/з^а. Показано прияципову кожлиз!сть створення матер!алíb на основ! титаиэту алюм!н1ю з виеокгмя $1зяко-кэхя-!? i'I.'lí'MH вгдагивоетямп.

Уперло доол!дте.чо законоч1рносг! формуванля структура I вгаотивост! гчрячим пресуминям, розроблеяо техно-

лог 1ю гарячого яресугания, яка попа";ляс зб!лыглтп грпяигда м1п-чоот! 1?!»р.глИяого м-»,т«р 1алу яря эг«ш! хо Я<50 '•'Пз,

Вивчено механ!зм розпаду титанату авсм1н!ю в ¡нтервал! температур 750-1250°С. Взтановяоно, шо роэпад проходить б!жып |нтансазно в зразках з б!льшою к!льк1стю вих!дяих оксид!в,як! не прореагували, з утворепням пром!жно! фаза.

Уперпе досл!дшзао заксном!рност1 утворонля сгай1лькоТ структура, отраманоГ методом ступ1нчастого гарячого пресуваяня. Показано доц!яьн!сть використання цього методу для стаб1л!зацП тиав!ту. Внвчено вплив режим!в ступ!нчастого гарячого пресувзн-яя на параметра кристально! гратка '<■ та його ф!зико-мвхан1чн! влаативост!.

1. Доц1лън!сть влг.ористашш ыатар!ал!в на основ! титанату алш!н!в для виготов/х/шя в«роб!в, цо драцгшть при високих температурах.

2. Встановлен! захономгр.чост! взаскод!! в енотом г оксид алш<н1и - оксид титану при гарпчому пресувании

3. Встановлен! законошриостI взасмодН, стабШзацИ ! садктуроутБоренкя в .енотом! оксид аяш!н!ю - оксид титану при ступ!«частому горячему прееуванн!.

4. Результата дозл1дженъ ф!зихо-махая!чяих влаотивостой роэроблекого кераи Иного матер¡алу.

5. Результата дооя!дяень оптячнях ввастввсствЗ титанату аяш1н!ю при зм!к! стих1ометр!Т сполуга 1 режиЫв гарячого пресуваяня.

б.опрацьован! уквпешля про моявив! шляхи появления власти-востей стаб!в1зованоге титанату алш!н1д.

Розробленай матер {ал на основ! титанату авшШю мояа ус-п!ено працрЕати пря тишер&турах до 1500°С, в уловах перепаду тешератур, при яких потр!бна васока терм0ст!йк1сть. Випробу-вання п!дкладок для са!капня сотовях структур, ваготовленах з тизв1ту, проводили у Ки1вському варобничому обяедначн! "Елехтроприхад". Терыоот!йк!сть а!дкладок з титанату алка!и!и перевкцувала термос?!й;;!сп> н!д1:мадок !з стаб!л!зованою оксиду циркон ¡!з в 15-20 раз!в.

/.яо'^щ.гя.ао^г.тп., Основа! погояаяяя дисертац!йно! робота донов¡далися ! обговорюьалися на Х1У, ХУ, ХУ1 рйс;1убл!какськпх коц}ера;щ{ях иогодах учвнах "Получгиаз, свойства и првивнвиво свег.хгьврдых материалов" (м.Ки!в, 1965, 1990, 1991).

Структура та обсяг роботи. ДисеотаиЧ^ла робота ск/адаеть-ся !з вступу, п"яти глав ! загапъних впсяовк!в. Зм!ст викладечо на 121 стор!нц! машинописного тексту, робота мае 40 прнсуня!в, 14 таблиць, 2 долаткя. Список л!таратури в.ч!щус 51 дозрело.

0СН0ВЧИЛ 3MICT Р0Б0ТИ

подано оглдд п)тературяих дани* подо ватга-ристачия р!зяих матор!ал!в у толлових енергетичних установках, як! працкогь в у швах л !дпэдоних температур. Оста/ш!м часом широкого розповеглження набули жаром!ця! стал! i сплави, леяк! вили керг.м!ки. Але зсаром!цн! стал! забезпечують робота тепловзх маоия до Ю50°С. П!дви:ценяя робочих температур, ККД пов"язують з впкорветаяням керсм!ки. Матер!аля, розроблея! головяем чином на основ! SLC, .Sc,^, , не завяли заловольняоть

вимоги тер.'.'.ост ЬЧкост!. Перспоктивяигл у цьому в !дfjomean i е тита-нат алю.ч!я1п, яки!! was поп висок!й температур! плавлена f яазь-кому КТР високу теркост!Пк!сть. Влкористаяня тнал!ту як кояструк-ц!йного матер!алу ускваднявться у зв"язку з невисокою м!ця!стю ! схнльн!стп до розкяаду в !ктервал! температур 750-1250°С. Для розум!яня процос!в, 50 в!дбуваэться при угвореяя! складного оксиду, необх!дно вявчити взасмод!» Mint вих(днями компонентама.Утво-рошга тиал!ту присвоено багато роб!т, ало едино! думки з цього питания не досчгяуто. Б!льш!сть науковц!в ситезують титанат а;;к?.1!н1ю твердофазяам сп!каняям з порошк!в, подр!бненях мехян!ч-ними Способами. В!дрма !нфоркац!я про р!зя! температуря початку-синтезу в!д 925 до 1450°С. Р!знкця d параметрах синтезу лоясгоэ-еться р!зн;:г.-.и розм!рами I способами виготовлеяяя.вих!дних порош-к1в. В л1торатур! в!дсутя! в!домост! про синтез тиал!ту методом гарячого пресуваняя. Т!лька в одя!й робот! зэзяачабтьоя, шо зразкл, отр7.мзн! гарячам преуванням попередньо сиятезованого порошку nizTtOs , мали границ» м!цност! при згин! 40 Ща. Значке п! движения бзг у пор!вяяая! !з звичайним сп!каняяы св!дчить про пврс1активя!сть такого методу синтезу тиал!ту.

Питаниям розпаду титанату апюм!н!ю прясвячепо яеба'гато роб!т. ЗдесЯльшого автор л сходиться яа тому, що fenye те?лперэ-туряо поле етаб!яы;ост! вгще 1Э00°С ! нитче 750°С, а такозс вка-зуи?ь на р!г;я! швадкост! розлалу пра р!зтах теотерптурэх. В!до->.;остi про взаскод!» в систем! HLiO^-TiOz достатяьо су-перэтляМ, з лрирола роззагу нч э'ясовэчз. На оечов! провехчиого пчгЫзу р'Уогч?.*>ога''о гавлаипя езукопзх ддог!я:Г!!'Ь.

Лрута глава присвячена об'ектам I методам досл!джень. Дгя одержання титанату алюм!н]ю використовували cyuiiEl, заготовлен! з оксиду алш!и!ю OCT IMT 72-1-82 и оксиду гитану ГОСТ 9807-86 корундно! та анатазно! модкф1кац1Й в!дпов!дно. Пгтома поверхяя fíi2Ой складала 5,09 г/аГ, Ti02 - 6,89r/csr. Гарячз пресування проводили на прес! конструкц!Г IHM АН Украина з !ндукц!йнпм нагр!вом. Описано методики, що внкэристовувались для досл!джень ф!зико-меха|;!чних властиаостей Í структура мате-р!ол1в.

У тоет!й глав! вакладело результата гарячого пресуваяня оуы1шей оксид алгапн!» - оксид титану р!зних кокцентрац!й за-лежно в!д температура, таску i часу.

Досл!джено взаемод!ю вюМдних оксид(в гри нагр!ьанн!. Показано, що вона починаеться при температурах вище за 1400°С, що п1дтверджуеться ендотврм!чшши ефектами на крпвих ДТА ! рентгенофазовим анал1зом. Досп1джжо 115н1 процеси на меж! фаз fí¿2 О} - 77 02 . Визначено реками гарячого пресування, як i дозволяють отрамати ыакснмагьну ширину реакц!йноТ зони 1 пера -метри дафузИ д!д час синтезу fíL¿T¡ Cs. Показано, що зСЬьшення шару титачату алш!н!с п !дпорядковуеться папабол Иному закону 8 доступам коеф!ц!ентом швадкости К = I0"1' ^«г/с при 1400°С.

Досв!джено вплив дасперсност! вих1дних поротк!в на костяку гарячого пресування сум!шей . Доказало, шо оптв-мальннм вар!антом п1дготовки порошх!в с помел у планетарному млин! протягом I годанм, При цьои;у досягаетъся величина питсмоТ поверхн! £ = 5-10 г/сьг. Вавчено вилшя концентрацИ вах1даих дороак1в на синтез тиав!ту. Показано, що максимальный emíct tito лагу алкм!н1ю (70£) досягаеться при склад! сум!ш! 56? /11г0} f 44í TiO¿ . Досл1джено вплив температуря, тиску ! часу гарячого пресування на синтез тиал!?у. Бстановлено оптамалън! параметра для сум! шей указаного складу: Т = I600-I650°C, Р = 20-25Ша, t - 10-15 хв. 3! зсНлышшям температура f часу нагр!ву збЬьшуються розШри sepei;, при знаженн! температура, таску ! часу нагрity спостер(гасться знижешш вд!сту тиал!ту в отрима-Hix зрааках.

Kepauhia з ДLiTiOs , одержала герячим присуваннш при цих pemiax, «jas приблизно píbhobích! зерна роам!рад до 4 иш, »sou was транокрвстая1тииЙ характер. Це е причиною б!лыв високоГ в сор?внянн! з зразками, отриманима ьвичайшш си)канням

(Т а 1500°С, -Г => 15 годин), м!цност! (до 230 МПа). Еавчеяо ст!йх!сть гарячепресованого тиап!ту до термоудару. Зразки тпта-пату алюм(н!ю, отршаного при температур} 1650°С, нагр!вались до 1Э00оС ! охолоджувались у воду 20-25 раз!в до появи першо! тр!-дини.

Твердеть гарячепресованого тяая1ту мало залекить. в!д температура 1 часу гарячого пресувакня. Середня величина твердоет! становить 8-9 ГПа, то в 1,5-2 раза перевкщуе тверд1сть спечених зразк{в. Доказано, що величина границ! м!цност! при стиску га-рячепресованих зразк!в становить <ЬСг = 460-480 МПа, що б1льше, н!я у спечеяях зразн!в - бет = 340 -360 МПа. Модуль пруж- , ноет! зразк)в, виготовшшх гарячим пресуванням Е = 110-120 ГОа, що в 1,5-2 разя перевищус модуль пружност! снечених зразк!в. Це пояснюеться пери за все впеокою щ!яьн1'отю гарячепресованого . , тиал!ту.

Досл1джено в!дносну зм!яу розм!р!в в залеясност! в!д теетв-ратури спеченого ! горячепресоваяого тиал!ту (рис.1).

Рис.1. В1дяссна зм!на розм!р!в в залежяоет! в!д ■

температуря спечвного (I) I горячепресоваяого (2) титанату алш!а!о

КТР титанату алюм!н!п менший в!д КТР кварцевого сила (0,5 2 Ю"6^1) у д1аиазои! в!д к!ияатяо1 тетиерзтура до Ю00°С. Аяал!з хрятях розпиренгш лезво^яв стяердтуватя, со сяос!<5 спяг«-зу твтаияту ада.!!н1ю практично по гляигав па КТР.

а

¿¿¿«¡длено ьагик тьштра'хури гарячого прес/ьання на тепво-я.к-шдикть !:пы5':еао незначне зростанил тсилодроиод-

:юст: з п!даэдсш1,;м температуря гарячого пресувакня в!д 4,6 до 4.3 Ьт(м«град) яри 1400°С до 6,8 Епы»град) при 1650°С.

Досл!джено кЗнетику розпаду ^з'ЧОц в !нтервал! температур 7£0-1250°С. Показано, цо при температурах П00-1200°С провес розпаду проходить дуже 1нтенсивно I зак!нчуеться протягоы 5-10 годан Iрис.2).

§ <3

25

О 10 ¿У 250 500

</ас, год.

Рис.2. Мнетнка розпаду таал!ту, одержаного гарячим пресуванням

Досв1л»еняя впзиву реким!в гарячого пресування на ф!зико-мвхак!чн( вдастиЕОст! Ди Т( 0$- св!дчить про перспективном» цього методу для понращення ыехан!чних властивостей мате-р!алу. Але у зв'язку з неповною стех!ометричн!стю сполуки упо-в1вышти розпад ¿¿з^Оу у зон! температурно! нестаб!льност! не удяеться. Зб1льшення виходу тиал!ту пов"язаво з п!двищекням теиаератури, шо ае уявяяеться иохвявш у зв"язку з утворенням евтектакв при температур! 1705°С. Зб!льшити вм!ст Й1?Ъ О? можливо гарячим пресуванням вдруге змеявного гарячелресованого тиав!ту, але цей спос!б не в технолог!чним.

Таким чином, для стаб!в!зац!Г тиал1ту необидно в процео! синтезу еу.в!мовярно! суы!ш! отршати ыаксамаяьну к!льк'ють аиазивша там самим к!льк!сть ввх!дних оксид!в, що не прореагували,

ЧоТЕьгУга глчга присвячена дося!ляениям впливу режим Iв сту-я1нчастого н<1гр1ву на процеа формуваикя тиая!ту I його стай!я1-зац1ц.

Встановлено, що центрами утворенип :<2родк1в, и;о гр-иглд>тть до розпаду , е bhxíbhI океиди, як! не прореагупали

п!д час синтезу. Зб!лызешш вм!сту цих оксид ¡в прискорюв процес розкладу. Встановчено вплив налли:пк!в оксиду титану на зб!льшеняя швадкост! ;юзпаду титанату алкм:н1го. чнасов!т, що ' пря дьому утьорлсться, роэкладасться на TuOi ! T¿Oz. , Окоил TlíOj взасмод1с з утворенич fl¿jT¿Os :

Ti2 Оз Ti Os * f/¿ О г — J Т- Ог 4¿¿ 02.

Для пгдвищеннп к i ль кос? i оксид!в flUOs j О¿ , як! не прореагувалн, 1 зб!льшешш виходу Al¿T,-Os. в результат! синтезу зикорястовували метод стул!ячастого яагр!ву при гарячо-му пресуванн!, яклЯ долволяс з6!лывети температуру нагр!ву ви-ще температуряеатектичного первтворення без появя р!дко! фазя. Доел (дх/вали ступ!нчастяй наго ¡в з попередлъою витринкою при IG50°C. Показано, що при ступ!нчастому нагр!в! до 1800°С величина дафуз!йно! зони зб!льиуеться в 1,3-1,5 раза в пор!внянн! !з зразками, отрман.тли гарячим пресуванням при оптяг.шьпому реулм!. Рентгенофазовяй аяал!э зразк!в, одержаяих стулЫчастимг • гарячим пресуванням, показав, що при вс!х режимах в!дбуваеться зб!льшэная виходу тиал!ту в пор!внянн! 1з зразкамя, отримаяши гарячим пресуванням. Битрвмка протягом 5 хвялия при 1700°С дегз-воляе зб!льшити к!льк!сть титанату алш!н!ю до 91-94$, при1 1750°С - до 95-98?. Зб!лъшеяня к!зькос?! титанату алш!н!в-п!д час витримка при-1800°С не спостер!галось.

Зб!льшекня часу витримки до 10 хвилин не принято до п!жви-щеляя вм!сту титаяату алюм!я!ю в доел!дкуванях зразках, що св!д-чить-про яедоц!льн!сть зб1льпення часу нагр!ву. В"результат! виконанях досл!дкень показано, що застосуваяня методу ступ!я -частого гарячого пресування перспективна при синтез! титанату алш!н!ю, тому шо дозволяе зб!льаити вм!етг тиал!ту, змешпивши bmíct вих!дяих оксид!в, що приводить дсгстаб!т.!зац!Г титанату алюм!н!ю ! отриманяю б!льи р!вном!рноТ структура зразк!в.

Досл1даення впливу режим!в ступ!нчастого гарячого пресування даз можлив(сть говорят* про дэяку зм!ну властивостей у пор!в-няяя! з гарячепресоваяим Я1г T'Os. Зломотряманих зразуfв мае тралскристал}?пай характер. Порист 1сть становить 2-3Í. Досг!дл?я-яя влляву температура ступ)ячастого яагр!ву m гранило м1ц»о^т! при эган! показало, що прячтагр."в! до 1700-1750°С зрззки маять

<-%г = 240-250 МПа. При твшп<ратур1 синтезу 1800°С ы!цн1сть зникусться до = 180-190 МПа. Деяке пог1р-1вшш механпнкх влистааоотей зразк1в, отриманих ступ!нчастим нагр!вом при 1800°С, кояснясться з^Ивыпенняя розм!р!в зерен.

Агрегагна тверд !с«> гарячепресованих зразк!в заложить в!д пористост!, 1 для зразх1в, отримаиих ступЬпастш гарячим пре-сувалням, вона залишилась р!вною 8-10 МПа. Залежн!сть впливу тшпературя ! часу ступЫчястого нагреву на гранадю м!цност! при стиску встановити не удалось. Величина границ! м!цност! при стиску зразк!в, отриыаних ступгячастим нагивом, становять бет = 470-480 МПа, що практично нв в!др)зняаться в!д границ! ы!цност1 при стиску зразк1Б, отриманих звичайншд гарячим пресу-ванням при оптимальному рзжим!. Модуль пружност! эразк!в, отриманих при температурах 1700-1750°С становить Е = 120-125 ГПа, а при 1800°С дещо знихуеться Е = 95-100 ГПа. В1дносну зм!ку розм!р)в в залекност1 в!д температури досл!джено для зразх!в, отриманих при 1700, 1750 1 1800°С (рис.3).

Рдсз.З. В1дносна зм!яа роз.«1р!в в залежност!( в!д теьшературн титанату аяш!н!ю, отриманого ступ шчастим гарячим пресуванням

Кркв! ИР зразк{в, одорканих на вс!х трьох режимах, прак-1-У.1 о'ашеов! ! мало чии в1вд»1зжштьея в!и хравих КТР гарячв-ирйооцаних ! спвчених эразк!в.

Анал!з кривих розширепия лоэволяс стиерджувати, що спос!б синтезу тигл!ту ! тихлоратура стуцЫчастого нагр!ву практично

не впливають на КТР.

Досл}джуваяв вллав температура ступ{;гтзтого гарячого пресування на теппопров1дн!сть таал(ту. Значения теплопров!д-ност! знаходалосс у межах 6,6-6,8 Вт(м»К) ! практично не в!д-р!энялось в!д теплопров!дноот1 звичайних гарячепресованах эразкгв. Тиаи!т, отрицаний ступ1ячас?км нагр!вом, показав вл-соку ст!к!сть до термоудару. Зразки 9Ь'г^Qs, виготов,;еного пра температурах 1700, 1750 ; 1800°С, нагр!вали до температур 900, 1100 I 1300°С ! охолоджуваля у вод! до появи порто? тр!иа~ на. Результата експерямеит1в представлен 1 в табл.1.

Табзпця I

Ст!Лк1сть до термоудару зразк!в, отриманих при ступ{ячастоглу яагр{в!

Темпеоатура К(льк)сть ии1сл1я пся наиНв! до Т.°С

ступ (ячастого 900 1100 1300

яагр!ву, °С

1700 НО 50 21

1750 108 56 25

1800 90 48 15

Результата досл!джбль дозволяють зробити висновок про те, що б!гьш високу термост!йк1сть мае керал!ка, сиятезозаяа в мехах температур 1700-1750°С.

Досл!джено вплав режам!в ступ!нчастого гарячого пресування на сгаб!л1зац!ю таал!ту. Показано, що пра ступ1нчастому нагр1в! параметра кристал!чно! граткя /¡¿¡КОз- зм1нпються. П{сля гаря-чого пресування при 1600°С основною фазовой складовов зразкхв в

й1гТ(Оу з ром б!чно1с граткою. Кр1м того, спостер!гаюгься фази вах!днах матер!ал!в ! досл1джуззний матер!ан являй собою механ!чну сум 1а трьох фаз , Г1О 2 I ¿¡¿гТ'Сч- . Дока зон

неповно! взаеыодП компонент!в е величина параметр1в ооновпо! фази. Пор!в1Шюча експери:«нтальн! 1 таблвчн! зпачення, мокяа зробити вксновок про те, що ступ!нь роглб! ч(.ост! (за параметром С) менший на 0,02 Нм, що св!дчить про яоповну стох1ометрт уторено! фази. При ступ1ячастому гарячому пресуванн! придания температура вшшвае на фазовий склад I характер дяфоатШиих в!до-бражень. Шдйом температура вчлвваа на структурам!! стая фаз.

який визначаетьея ступеней ромб 1чносг( (эб!лъшенням параметра С).

Для дося!дженяя процес!в, що проходять при в!лпалюванн!, ойрали воображения в)д таких площин досл!дяуваних Фаз:

(101) ¿-/ИгОз • (П0) аиПОз • <П0> 77 Ог • Виб!р

зумовлений ор!ентац!йш:м сп!вв!дношенням площин, як! розташова-н! одна в1дяосяо !ншо! на кутоэ!й в!дстаа!, що не перевищувала I дозволяла з достатки ступеней !мов!рност! заф!ксувати процеси, що в!дбуваються при шдлалюванн!. Для гарячепресовако-го метер1алу в!дпалення в !нтервал! 750-1250°С протягом 10 годин приводить до к!льк!сного перерозпод!лу фаз, в результат! чого основними фазовими складовими стають рут!л ! корунд. При. зб!яыдепн! часу в!дпалювання до 500 годин ступ!кь розпаду зб!ль-шуеться, а ромб1чн!сть зменшуеться (параметр С фази, шо не розпа-лася, зменшуеться на 0,005 Нм). На п!дстав! цих даних можна пе-редбачити, що в!дбуваеться двофазний розпад, коли компонента, як! не прореагували, являють собою д!лянки з к!нцевою концентра-ц1сп, а основна фаза Мг г> 05 мае слабозакр (плену дислокац!йну структуру. При ступ!нчастому гарячому пресуванн! ! яаступному в1дпалюванн) незначний розпад тиал!ту спостер1гаеться лише через 500 годин (рис.4). Показано, що параметра кристально! грат-кя ко? при цьому наближаються до теоретичних, що п!д-твердужеться результатами як реитгенофазового (табл.2), так ! 1Ч-слектрального анал!зу '.рис.5).

Уас, год.

Рис.4. К!нотика розпаду тиа»!ту одержаного ступ!нчастим гарячим пресуванням

ТаЗлиця 2

Вплкв режим 1а гарячого пресуваню* на параметра кристально! гратки ! склад матер!аяу

Температура

гарячого

пресування

Т,°С

Час в!д наливания пои

темпера-\

К1ЛЪ-к!сть

в1гТ.05) %

Параметри койоталIчноI гратки /кз. 'ПО$ , ДМ-

ЮТ 1600 1600 1600+1700х 1600+1700 1600+1700 1600+1750 1600+1650 1600+1750 1600+1800 1600+1800 1600+1800 1600+1700 1600+170С 1600+1700 1600+1750 1600+1750 1600+1750 1600+1800 1600+1800 1600+1800

Час

гарячого пресування, хв

"Ю—

10

10

Ю+5П 10+5 10+5 10+5 10+5 10+5 10+5 10+5 10+5 10+10 10+10 10+10 10+10 10+10 10+10 10+10 10+10 10+10

ш

ж.

90-92 15-18 5-7 95-95

95-96

90-92 97-98 97-98 94+95 97-98

96-97

92-93 95-96

95-97

91-92

97-98

96-97 95-96 94-95

93-94 90-91

ТТТЗБТ 0,357 0,356 0,356 0,356 0,358 0,356 0,356 0,358 0,356 0,356 0,357 0,357 0,356 0,357 0,358 0,357 0,357 0,357 0,357 0,356

0,942 0,942 0,943 0,943 0,944 0,943 0,943 0,942 0,943 0,943 0,943 0,942 0,943 0,943 0,942 0,943 0,943 0,941 0,943 0,943 0,943

0,946 0,946 0,941 0,958 0,958 0,951 0,959 0,942 0,953 0,958 0,9Ь8 0,955 0,957 0,956 0,950 0,959 0,957 0,950 0,955 0,955 0,949

10 500

10 500

10 500

10 500

10 500

10 500

10 500

^Ступ 1нчастий нагр1в: 1600°С - I ступ!нь; 1700°С - П стуа1нь ^Час ступ!нчастого наг? 1ьу: 10 хв. - I итуптиь; 5 хв. - П с-;упкн.

Для зразк!в, отриманих ступ1нчастим герячим пресуванням, характерна зм!на полокень смут у пор!внянн! з гарячепресовани-кл зраэками при лослдаенн! спектр1в воображения 14 та видимо! облает! в д!агазон! частот 200-1100 см~*. Так, смути, як) в гарячепресовзних зразках з"являються при £00 та 445 см""*, в стаб!л!зованих зразках з"являються при 610 ! 445 см-1. Розши-рення смуг також п!дтверлжуе зм!ни в кристал!чн!й гратц! твал!-

I

к Ч)

§

930

800

550

500

350

иастота, см ~'

Рис.5. Спектри в!добразкення: т. - М2О3 ; 2 - ЪОг ;

3 - гарячепресований МгЪОг \ 4 - стаб!л!зоваквй

Незначняй розпад тяав(ту при ступ!нчастому нагр!ванн! пояснювться тим, що П1Д впливом вкеокях температур синтезу змеашусться к!льк!сть компонента, що не прорезывали 1 71', як! е центрами утворенкя зароду. 1в, що приводять до розпаду тиал!ту. Зменшеяня к1лькост! пентр!в утворення зародк!в в гарант!бю меня 1£,тенсивного розпалу тиал!ту. Кр!м того, б!льше впорядхування структура титанату алш!н!ю при п!двшенн! темпе-ратури спряяе хорсткому закр!плевнго диовокац!й бздь-якого типу, а, отже, В стаб!л1зац!1 .

П"ята глав^ присвячена влсокотемпературним вппробуванням ! практичному викериотпнню А1гт'СV . Висока терм!чна стаб!лья!сть I тепло!зогяц!Рн1 влостивост! '/¿ого матер!алу дозвояяють вихорис-товувати його в двталя:; ДВЗ. 5 ц!сю моте» в!лпрацьовано техноло-

г!ю завивания иоделькях керан!чних вставок вицускного канаву агам!н!бвим сплавом ! чавуном 1 досл!дгепо Тх працвздаи1сть. Випробуваняя показали, що модельн! канали збер!гаяи свое прадв-здатн!сть у процес! термоцвкяюваняя при зм!и! теипературн газу в!д 20 до 800°С. В результат! цього вдаяося дооягти зманшеяня величияи теплового потоку па 50-ЭД{, Таким чином, проведена ро-Зота п!дтвердила ефективп!сть застосування керам!чних вставок Ч головц! цил!ндра ! встановила пранцапову моялив!сть внкорвс-гання з ц!ев метоп титанату алш!я!ю.

Висока термост!Як1сть титанату алюм1н!ю дозволяла викорис-гага його як матер!ал для п!дкладок при сп!каня! р!зних вироб!в, зокрема сотових структур. Випробухання показали, що запропоно-ваний матер¡ал мае нообх!дну термост1йк!сть.

Пластики з ЪО? ватрсмали б(льше 20 цикл!в до появн зершо! трщини ! використовувались протягеи 60 цикл!в до пов-яого руйнування п!дкладки. Це п!дтвердило можлив!сть внкористан-(ся стабШзованого тиал1ту для ептання матер1ал!в. що сп!кають-зя при температурах, вицкх за 1300°С (зокрема титанату бар!ю).

Низьккй КТР, висока термос^йк!сть ! температура длавлення эозширюЕть використалня тиал!ту в теплових малинах: соплах, закладках порша!в, тепло1золяц1йних елементах двигун!в та !и. Зпециф!чн1 властияост! с?аб!л1зованого титанату а лил! ню эумов-люють його використааня як в 1сную чих, так ! в перспективна* керам!чних двигунах.

ЗАГАЛЬШ ШСНОБКК

1. Досл!джено взасмод!в ь систем! ¿¿гОл Встановлено, щэ татанат алюм!н!ю утворюеться внасл!док дифуз!! !он!з алюмШю в матрицю оксиду титану.

2. Назначено оптимальн) параметра синтезу титанату алш!н!ю 1ри гарячому пресуванн! 1 встановлено, >цо в1н мае 61 льга висогГ {¡!зи1!0-:,10хан!чн1 властивост! п яор!вняян! з! спечелам титенатом элю.'Лнш.

3. Шдтвордаено, що як гарячепресований так ( ильчении тиа-в1Т розкладзсться на вих!дн! оксида в !нтревал! температур ?50-1250°С. Всгановлоко, що розклад" проходить в результат! роз-заду при температур! яижче 1250°0 з утзореншмаяасов!ту, !зоморф-■юго тиал!ту I эзбсмод!пчого з ним з утвораиням окоид!в аисм!а!в

1 титану.

4. Розроблено технолог!а ступ!нчастого нагр!ву при гаря-чому прясуваян!, яка доэволяе зб!лыпити к!льк!сть тиал!ту в зразках до 95-98$. Встановле ю, що при ступ!нчасто«у гарячсму пресуванн! проходить стаб!л!зац!я тиал!ту: зразки в!дпалон! пр< тягом 500 го для при температур! 1200°С практично не розкладали ся, в результат! впорядкуваяня floro кристал!чно1 структура.

5. Розроблена оптимальна технолог!я отримання стаб!л!зова-ного матер !алу з високимя ф!зако-механ!чними властавоотями.

6. Розроблена технояог!я виготовлення втулок випускного каналу ДВЗ, проведено вилробування працездатност! втулок в ка-турних умовах з високою ефективн!стю.

7. Розроблена техяолог1я виготовяелня п!длсжок для сп!кая-ня сотовях структур з титанату бар!ю на основ! стаб!в!зованого титанагу алюмШю. Технолог!ю впровадяено на ХиТвському виробга чому об"вднаня! "Електроприлад".

Загальн! результата опубл!кован! в сл!дуючих роботах

1. Романчук С.А., Геворкян Э.С. Получение материала на основе тигаяата алюминия // Получение, свойства а применение сверхтверднх материалов. - Киев: КОМ АН УССР, 1990. - с.20-22.

2. Геворкян Э.С., Романчук С.А. Структура, физнко-мехапи-ческпе и режущие свойства материала "Бихромат - Р" //Получение, свойства a применение сверхтвердых материалов, - Киев: ИСЧ

АН УССР, 1990. - с.22-24.

3. Романчук С.А. Стабилизация тиалита, полученного методов горячего прессования //Получение, свойства и применение сверхтверднх материалов. - Киев. ИСМ АН УССР, 1991. - с.14-18.

4. Романчук С.А. Влияние режимов горячего прессования на свойства тиалкта //Получение, свойства и применение сверхтверд материалов. - Киев: КОМ АН УССР, 19Э1. - с.14-16.

5. Романчук С.А. Влияние добавок УгОл яа структуру и свойства тиалита //Конструирования и надегшость деталей машин. Кировоград, КИСМ, 1930, с.8-11.

6. Прокопив Н.М., Романчук С.А. Структурообразованио в систше /Дезисы областного яаучко-практическоп семинзра "Надежность деталей малин" - Кировогоад: IÍIICM, 1990. -с.ЗС-51.

Роммнчук С.А. Теплофтические свойствз материала систга - "< //Гезпсн областного ваучно-практпчэского семинара "На-цртлюъгь д«тзлой vojp.tr. - Ктфо'роград: КИСМ.ГЭЭ1. ~ с.62-63.