автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Металлостеклянные композиционные материалы на основе высокомарганцовистой стали 110Г13п

На правах рукописи

ргб од 2 5 дек гт

КИРСАНОВ Максим Викторович

МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТОЙ СТАЛИ 110Г13п

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» ЮжноРоссийского государственного технического университета (НПИ)

Научный

руководитель - доктор технических наук, профессор

* ПЛПЛЛРАП Юпый ГпитгЛкРпии

Дорофеев Юрий Григорьевич.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Люлько Валерий Григорьевич; кандидат технических наук Яицкий Дмитрий Леонидович

Ведущее предприятие - АО «Ростсельмаш», г. Ростов-на-Дону

Защита состоится 30 ноября 2000 г. в 10 часов на заседании совета К 063.30.10 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических ндак в Южно-Российском государственном техническом университете (НПИ) по адресу: 346428 г. Новочеркасск, Ростовской обл., ул. Просвещения, 132.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 26 октября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного л <■*' ~<

совета, к.т.н., доцент

Горшков С. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Развитие машиностроения тесно связано с разработкой овых материалов различного назначения, повышающих надежность и олговечность машин и механизмов. Одной из главных задач в машиностроении вляется увеличение износостойкости деталей, работающих в условиях сухого и раничного трения. Для решения данной задачи используют в паре трения цветные орогостоящие сплавы, а также металлостеклянные (МС) материалы на основе ;елеза, меди и т.д., которые имеют низкий коэффициент трения и высокую зносостойкость. Наряду с ними используются детали из высокомарганцовистых плавов, имеющие высокие триботехнические показатели. Одним из перспективных аправлений получения деталей из высокомарганцовистон стали 110Г1 Зп является орошковая металлургия.

МС порошковые материалы представляют большой научный интерес, лагодаря улучшенным эксплуатационным свойствам по сравнению с ^алогичными материалами без добавления стекла. Актуальность темы диссертации пределяется прогнозируемой возможностью дальнейшего повышения качества ысокомарганцовистой стали 110Г13п путем введения стекла и механической эработки исходной шихты в планетарной мельнице (ПМ), реализация которой зязана с необходимостью проведения специальных исследований.

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и технология материалов» )жно-Российского государственного технического университета ■{овочеркасского политехнического института) в соответствии с Межвузовской иновационной научно-технической программой Российской Федерации Исследования в области порошковой технологии» (темы 94/16Т и 95/5И) и ежвузовской НТП «Перспективные материалы» (тема 95/17Р).

Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение качества >мпозиционных материатов на основе высокомарганцовистой стали 110Г1 Зп путем )бавления стекла и механического активирования исходной шихты.

Для достижения постааленной цели были сформулированы следующие дачи:

-исследовать процесс размола одно- и многокомпонентных систем; -изучить процессы формования, спекания и горячей штамповки (ГШ) С композиционных материалов на основе высокомарганцовистой стали 110Г13п: -установить закономерности формирования структуры и свойств спеченных ГШ МС материалов на основе стати 110Г13п;

-оптимизировать химический состав МС материатов на основе стали 110Г1 Зп технологические параметры их получения;

-разработать опытно-промышленную технологию получения износостойкого спределителя гидронасоса для АО «Гидропривод» г. Шахты.

Нау чная новизна. Устаноатены стадии обработки МС материалов на основе али ПОПЗп в ПМ и соответствие закону распределения Розина-Раммлера анулометрического состава полученных фракций. Выведена функциональная виснмость коэффициентов в уравнении Розина-Раммлера от времени размола

(т) и содержания стекла (Ксг).

Показано влияние на пористость формовок таких факторов, как т, давление холодного прессования (Р.™) и Ксг в МС материалах на основе стали 110Г13п. Установлена функциональная зависимость фактора прессования и максимального давления прессования в уравнении Бальшина от К

Установлено влияние т, Ксти Рхл на пористость и относительное изменение объема спеченных МС материалов на основе 11ОГ1 Зп и определены их оптимальные значения.

Получена адекватная модель влияния Ксг, Р.™, удельной работы уплотнения (\у) и температуры нагрева (Т™) на изменение относительной плотности МС материалов на основе стали 110Г13п при ГШ, установлены функциональные зависимости относительной плотности материала и максимальной удельной работы уплотнения от основных технологических параметров.

Показаны области оптимальных значений технологических параметров при спекании и ГЩ позволяющие получить максимальные значения таких механических свойств МС материалов на основе стали 11 ОГ 1 Зп, как пределы прочности при изгибе и срезе, а также твердость НИВ.

Предложен механизм образования МС материалов на основе стали110Г13п на стадиях формования, спекания и ГШ. Доказано плакирование поверхности железных частиц стеклом уже на стадии обработки в ПМ за счет локального повышения температуры в области воздействия мелющих тел.

Практическая ценность. Разработаны рекомендации по обработке многокомпонентной шихты стали 110Г1 Зп в высокоэнергетической ПМ. Получены композиционные порошковые высокомарганцовистые МС материалы на основе стати 110Г1 Зп с повышенными эксплуатационными свойствами и оптимизированы технологические параметры их получения. Предложен способ получения МС материалов на основе высокомарганцовистой стати 110Г13п.

Реализация результатов работы. Разработанные МС порошковые материаты на основе высокомарганцовистой стали ПОПЗп прошли производственные испытания в узле трения гидронасоса на АО «Гидропривод» г. Шахты и рекомендованы для использования при изготовлении распределителя.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обс\ ждались на ежегодных научно-технических конференциях Южно-Российского государственного технического университета (НПИ) (1997-2000 гг.). а также на международной конференции «Слоистые композиционные материаты - 98» в Волгоградском государственном техническом университете (1998 г).

Публикации. По материапам диссертации опубликовано 10 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и приложения, содержит 147 страниц машинописного текста, 71 рисунок, 8 таблиц и список литературы из 106 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность с.н.с., к.т.н. С.Н.Сергеенко за консультацию и помощь при работе над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении отражены основные направления, объекты и цель исследований. В первом разделе приведен обзор опубликованных работ по теме [иссертации. Рассмотрены способы получения, структура и свойства литой и юрошковой высокомарганцовистой стали НОПЗп. Проанализированы основные акономерности механического активирования, формования порошковых (зтериалов на основе активированных шихт. Рассмотрены МС порошковые (атериалы. На основании изложенного сделаны следующие выводы:

-детали из материалов на основе стали 110Г13п наиболее эффективно и ационально изготавливать с использованием технологии порошковой металлургии;

-наиболее важными технологическими условиями получения стали 110Г13п вляются дисперсный состав порошка, усилие прессования формовок, температура пекания, время нагрева, а также удельная работа уплотнения при ГШ;

-положительными свойствами МС материалов являются низкий коэффициент рения, отсутствие способности к схватыванию с материалом вала и высокая рочность. В литературе не упоминается о МС материалах на основе порошковой гали110ПЗп.

На основании проведенного обзора литературных данных сформулированы ель и задачи исследования.

Во втором разделе дана характеристика используемых материалов, гхнологического и исследовательского оборудования, описаны методики ровеяения экспериментов.

В качестве исходных материалов использовались порошки железа ПЖВ 200.28 (ГОСТ 9849-86), ферромарганец ФМн 88 (ГОСТ 4755-91 (ИСО 5446-80)), >афит карандашный ПС-1 (ГОСТ 4404-78), строительное стекло (ГОСТ 111-90) ракции -160 мкм.

Обработка шихт проводилась в высокоэнергетической планетарной мельнице АНД-1 при частоте вращения чаш 290 мин '. Для определения фракционного >става полученной шихты использовали установку для проведения ситового {ализа модели 029 с набором стандартных сит. Средний диаметр частиц 1ссчитывапся согласно ГОСТ 18318-73. Холодное прессование проводили на [дравлическом прессе модели 2ПГ-125 (максимальное усилие 1250 кН). Спекание ;уществляли в засыпке оксида алюминия (ГОСТ 6912-74) и среде гссоциированного аммиака при температуре 1180-1200 °С в силитовых печах. ГШ ¡иду разной геометрической формы образцов, необходимых для испытания на «з, изгиб и трение, проводили по следующим схемам: для цилиндричиских ¡разцов - осевая горячая штамповка (производили на копре с массой падающих icreft 50 кг); для призматических - поперечная горячая штамповка (посредством 1ивошипного пресса в специальном штампе).

Плотность порошковых материалов определяли гидростатическим вешиванием (ГОСТ 18898-73). Испытания на изгиб (ГОСТ 1497-73) проводили на иверсальной испытательной машине УММ-5. Твердость материалов (HRB) оизводили на приборе ТР5006 (ГОСТ 24622-81).

Анализ микроструктуры проводили на микроскопе «Neophot-21», рентгенофазовый анализ - на дифрактометре «ДРОН-2», растровую электронную микроскопию (РЭМ) и рентгеноспектральный микроанализ (РСМА) - на «Camebax-micro».

Антифрикционные свойства материалов оценивались на машинах трения МИ-1 при сухом трении по схеме «вал-плоскость», скорость скольжения - 0,5 м/с, нормальная нагрузка 250 Н.

Статистический анализ результатов осуществлялся с помощью методов регрессионного анализа и центрального композиционного рототабельного планирования второго порядка. Расчеты и построение графиков выполнялись в оболочках «Statistics» и «Excel» на ЭВМ «Pentium II».

В третьем разделе приводятся результаты исследований обработки материалов в высокоэнергетической ПМ, формования, спекания и Ш1.

С целью исследования процесса механического активирования использовался порошок железа, как основной компонент стали 110Г13п. На рис.1 представлена зависимость среднего размера частиц от времени размола При размоле порошка железа и шихты стали 110Г13п наблюдаются три стадии процесса На первой стадии, приводящей к минимальному среднему размеру частиц, происходит диспергирование за счет наклепа, удара, раздавливания и среза, в результате чего увеличивается кривизна поверхности, образуется большое число граней и ребер, что влечет за собой последующую агломерацию частиц на второй стадии. На этой стадии под воздействием мелющих тел происходит совместная пластическая деформация частиц и взаимодействие контактных поверхностей, приводящие к увеличению среднего размера частиц. На третьей стадии происходит некоторое уменьшение размера частиц за счет охрупчивания их материала

Проведенные исследования позволили установить оптимальное время

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Время размола, ч

Рис. 1 Зависимость среднего размера частиц шихты от времени размола. 1 и 2 порошок железа и шихта стати 110Г13п, соответственно.

размола: для порошка железа - 18 мин, а для шихты стали 110Г13п - 60 мин. Увеличение времени размола до достижения минимального среднего размера частиц

в случае шихты стали 110Г13п объясняется присутствием графита, обволакивающего частицы железа и препятствующего их быстрому размолу.

На рис.2 представлена зависимость среднего размера частиц от Кст в порошке железа и шихте стати ПОПЗп при оптимальном времени размола При увеличении Кст в порошке железа (кривая 1) до 0,5 %мас. происходит незначительное увеличение среднего размера частиц за счет того, что нагретое при совместном деформировании частиц в зоне межчастичного контакта до температуры 700-900 °С размягченное аморфное стекло, взаимодействуя с частицами железа, частично затекает в поры, микротрещины и неровности на их поверхности. Между стеклом и оксидными пленками возникает химическое взаимодействие с образованием силикатов типа

100 95 90 85 60 75 70 65 60 55

J

У

гх2

/ 1

/ / » «_

0,5 1 1,5 2 2,5

Содержание стекла, % мае.

3,5

Рис.2 Зависимость среднего размера частиц МС шихты от содержания стекла 1 и 2 порошок железа и шихта стали ПОПЗп, соответственно, при оптимальном времени размола.

файялита. Железная частица, очищенная таким образом от оксидной пленки, плакируется стеклом,создающим вокруг нее оболочку. При увеличении Кст до 1,75 % мае. происходит незначительное уменьшение размера частиц за счет проникновения размягченного стекла в микротрещины, создания внутри частиц цавления, приводящего к их разрушению. Увеличение размера частиц при дальнейшем росте К^ связано с обволакиванием вновь образовавшихся более мелких частиц слоем стекла, который тем толще, чем больше Кст в шихте.

На рис.3 показаны частицы железа, обработанного в ПМ, с добавлением 4 Уо мае. стекла. Изображение получено при помощи РЭМ. Частицы имеют округлую }юрму и покрыты стеклом, что следует из данных РСМА, приведенных на рис.4.

На кривой 2 (рис.2) представлена зависимость изменения среднего размера 1астиц шихты, содержащей стекло и компоненты для получения ¡ысокомарганцовистой стали ПОПЗп при оптимальном времени размола При увеличении К^ от 0 до 0,5 % мае. наблюдается некоторое уменьшение среднего >азмера частиц. Присутствие графита в шихте препятствует взаимодействию стекла : остальными компонентами шихты. Ферромарганец выступает в качестве юполнительного размольного тела, что способствует уменьшению среднего

Рис.3. Частицы железа, обработанного в ПМ. (Кс=4 % кис., т=18 мин)

Рис.4. Покрытие из стекла на частицах железа, обработанного в МП (Кст=4 % мае., т=18 мин).

размера частиц. С ростом Кст от 0,5 до 1 % мае. наблюдается увеличение среднего размера частиц от 60 до 82 мкм. Возрастание Кст в шихте влечет за собой невозможность полной блокировки поверхности частиц шихты от стекла. Частицы стекла под воздействием высокой температуры в зоне размола проникают в микротрещины и поры, а также взаимодействуют с поверхностью частиц железа и ферромарганца, вызывая увеличение их среднего размера На рис.5 и 6 представлены результаты РЭМ и РСМД, показывающие наличие оболочки стекла на частицах шихты компонентов стати 110Г1 Зп.

С ростом Кст от 1 до 2 % мае. происходит уменьшение среднего размера

Рис.5. Частицы шихты стали Рис.6. Покрытие из стекла частиц 110Г13п, обработанной в ПМ шихты стали 110Г13п, обработанной

частиц от 82 до 78 мкм. Это связано с проникновением размягченного стекла путем вдавливания его размольными телами в микротрещины и поры, что приводит к повышению давления внутри частицы и последующему ее разрушению. При возрастании К^ от 2 до 4 % мае. происходит обволакивание частиц железа и ферромарганца размягченным стеклом под действием высокой температуры в зоне размола, что приводит к увеличению их среднего размера.

Установлено, что гранулометрический состав порошков железа компонентов стати 110Г13п и соответствующих МС порошков, полученных после обработки в

(Кст=0,5% мае., г= 60 мин).

в ПМ (Кс1=0,5% мае., т=60 мин).

ПМ, может быть описан уравнением Розина-Раммлера, характеризующим »ависимость величин полных остатков от размеров зерен. Получены функциональные зависимости параметров уравнения Розина-Раммлера от т и Кст исследованных материалов.

Механические свойства материалов, изготовленных методом порошковой металлургии, в значительной степени зависят от их пористости. Минимальная юристость формовок после холодного прессования соответствует времени размола I ч, как для образцов железа (Рхп=600 МПа), так и для образцов стати 110Г13п Рхп=600 МПа). Согласно кривым распределения при этом времени размола юстигается оптимальный гранулометрический состав шихт, что соответствует увеличению доли частиц диаметром 80 мкм и соответствующему снижению доли :рупных частиц. Пористость формовок стали ПОПЗп, ввиду присутствия в ней рафита и ферромарганца значительно ниже, чем у формовок железа Содержание ¡текла до 2 % мае. не оказывает значительного влияния на пористость формовок.

Существенное влияние на величину пористости металлостеклянных формовок оказывает давление прессования. Минимальная пористость достигается фи давлении 1500 МПа Как показали результаты анализа РЭМ и РСМА, на этапе рормования МС шихт происходит сращивание частиц железа, рафинированных :теклом при механическом активировании. Выведены функциональные ависимости фактора прессования н максимального давления прессования, ходящего в уравнение Бальшина, от содержания стекла На рис.7 представлены 1золинии пористости в зависимости от давления холодного прессования и одержания стекла в шихте компонентов стали 110Г1 Зп. Минимальная пористость

Давление прессования, МПа

ис. 7. Изолинии пористости МС формовок в зависимости от давления холодного рессования и содержания стекла в шихте стали ПОПЗп. 1, 2, 3,4, 5 - пористость 10: 12, 5, 18, 20 %, соответственно.

0% наблюдается при давлении 700 МПа и содержании стекла 0,6-0,8 % мае.

После формования образцы подвергались спеканию при температу ре 1180- . 200 °С в течение двух часов в среде диссоциированного аммиака. При спекании не

наблюдается заметного изменения пористости образцов по сравнению с величиной пористости после формования. Видимо имеет место «внутреннее спекание», при котором два процесса - диффузия и коалесценция изменяют распределение пор, не затрагивая их общего объема В образцах стати НОПЗп в условиях спекания образуется жидкая фаза, содержащая марганец и углерод, которые взаимодействуют с частицей железа на поверхности твердой фазы. В процессе спекания наряду с жидкой фазой, возникающей в результате взаимодействия ферромарганца и графита, образуется вторая жидкая фаза -расплавленное стекло. Эти две жидкие фазы могут взаимно растворяться друг в друге. Оксиды, содержащиеся в стекле, могут вступать во взаимодействие при температуре спекания с железом, марганцем, оксидами железа и марганца. Также может образовываться новая жидкая фаза, включающая продукты этих взаимодействий. Увеличение содержания стекла до 0,25 % мае. приводит к повышению пористости от 22,8 до 26,2 %. Такое увеличение пористости можно объяснить лучшей текучестью жидкой фазы в присутствии стекла, что приводит к более полному заполнению микротрещин твердой фазы. Одновременно с этим освобождается межчастичное пространство, где находилось стекло после формования, и пористость увеличивается. Повышение содержания стекла от 0,5 % мае. вызывает понижение пористости до 23,8 %. При таком содержании стекла его хватает на заполнение микротрещин твердой фазы и межчастичного пространства, что ведет к уменьшению пористости.

Исследования относительного изменения объема МС образцов, изготоаленных из стали 110Г13п показали (рис.8), что минимальная величина объемной деформации наблюдается при К^ от 1,7 до 2 % мае. в области дааления холодного прессования от 340 до 680 МПа

С целью создания более прочного контакта поверхностей частиц и связи между их поверхностными атомами был использован метод ГШ. Для определения

Рис.8. Изолинии относительного изменения объема МС образцов на основе стали 11 ОПЗп после спекания в зависимости от давления холодного прессования и содержания стекла в исходной шихте. 1,2,3.4,5,6 - относительное изменение объема 0,085; 0,097; 0,108; 0,120; 0,131; 0,166, соответственно.

и

оптимальных параметров метода ГШ было исследовано влияние Кст, Р*п, w и Т™ на изменение относительной плотности стали 110Г13п. В результате статистической ооработки результатов исследований была получена адекватная модель влияния вышеперечисленных факторов на изменение относительной плотности (8™) горячештампованной стали 110Г13п после гомогенизации. Модель выражается уравнением:

Ьв - 0,016 X, ♦ 0,0007 X, * 0.023 х3 + 0,017 х 4 - 0,0066 X 2 Í 0,0043 X X * 0,0051 X X - 0.066 (1 ) гш - 112 13

где V - т" ~980 '■ х - К" ~' ■ х = /nw "2,4; х. ~ f00 - технологические

1 100 ' 0.5 0,4 100

факторы.

Используя уравнение (1) и перейдя от кодированных значений к натуральным, построены изолинии относительной плотности в зависимости от гемперагуры нагрева и содержания стекла, представленные на рис.9. С увеличением температуры нагрева перед ГШ происходит рост значений относительной плотности материала 110Г13п без добавления стекла. С ростом температуры нагрева от 780

'ис.9. Изолинии относительной плотности МС образцов в зависимости от содержания текла в шихте и температуры нагрева материала на основе стали 110Г13п перед ГШ. 1, 2, , 4, 5, 6. 7, 8 - относительная плотность 0,907; 0,95; 0,976; 0,98; 0,985; 0,99; 0,995; 1, оответственно. (Р^ЗОО МПа. \у=245.3 МДж/м3, т=60 мин).

,0 964 °С и увеличением Кст до 2 % мае. наблюдается разуплотнение материала. В том интервале температур стекло обладает высокой вязкостью и под ратковременной нагрузкой при ГШ его частицы разрушаются. Под действием авления частицы стекла попадают между металлическими частицами и раздвигают

При Тга= 964 °С относительная плотность остается равной 0,976 независимо т содержания стекла Следовательно, при этой температуре частицы стекла уже е разрушаются, так как вязкость стекла уменьшается, однако она еще недостаточна

2,0

0,0

780 830 880 930 980 1030 1080 1130 1180 Температура нагрева, °С

х.

для заполнения пор стеклом.

С возрастанием Тга от 964 до 1130 "С и росте Кст наблюдается увеличение значения относительной плотности. При этой температуре вязкость стекла уже достаточно низка для заполнения межчастнчных пор, а приложенная нагрузка вызывает перемещение частиц друт относительно друга, сближая их, и, тем самым, способствует выдавливанию стекла в межчастичные поры.

При дальнейшем увеличении Тга до 1180 °С рост Кст способствует разуплотнению материала. При этой температуре вязкость стекла составляет 10 ГПа-с, что позволяет ему под действием нагрузки вытекать и выдавливаться в пресс-форму через поры и межчастичные зазоры. Таким образом, в интервале температур 980 - 1130 °С увеличение Кст приводит к снижению температуры, при которой можно получить требуемую относительную плотность при постоянных значениях w. Например, компактный материал 110Г13п можно получить при

Рис.10. Изолинии относительной плотности МС образцов в зависимости от содержания стекла в шихте стали 110Г13п после ГШ и давления холодного прессования. 1, 2, 3, 4, 5 -относительная плотность, соответственно, 0.96; 0.97; 0,98; 0,99; 1 (Т =1180 °С, «=245,3 МДж/м3 и т=60 мин).

температуре 1130 "С, приведенной работе уплотнения 245 МДж/м3 и содержании стекла 0,7 % мае., но при содержании стекла в шихте 2 % мае. материал с нулевой пористостью возможно полечить и при 1040 °С.

На рис.10 показаны изолинии относительной плотности в зависимости от давления холодного прессования и содержания стекла в стали 110Г13 п после ОГШ. Во всем интервале исследуемых значений давления холодного прессования от 300 до 570 МПа происходит увеличение относительной плотности от 0,96 до 1. С повышением Ка увеличивается относительная плотность материала, и беспористый материал можно получить, варьируя содержание стекла в исходной шихте 110Г1 Зп при давлении холодного прессования 300 МПа.

На рис. 11 представлены изолинии относительной плотности в зависимости от в исходной шихте и при ОГШ. С увеличением \у относительная плотность

2.0

600

Давление холодного прессования, МПа

2,0

0.0

49,5

245,3

98,4 147,4

Работа уплотнения, МДж'м'' ис.11. Изолинии относительной плотности МС образцов на основе стали ПОПЗп в 1вискмостн от содержания стекла в шихте и удельной работы уплотнения при ГШ. 1, 2, 3, , 5 - относительная плотность 0,92; 0,94; 0,96; 0,98; 1, соответственно (Тт=1180°С, Рт=500 Ша и х=60 мин).

овышается и достигает максимального значения при работе уплотнения 0 МДж/мэ и К„ 1,6 % мае. Увеличение Кст в исходной шихте до 2 % мае. позволяет олучить максимальную относительную плотность при более низкой работе плотнения 75 МДж/м3. Так как при ГШ важную роль играет необходимо знать яачение максимальной удельной работы уплотнения (ш^), при которой пористость атериалаПга становится равной нулю. Для расчета этой величины применительно образцам ПОПЗп с добавлением стекла при ГШ, путем преобразования ыражения (1), получили следующее уравнение:

г =ЕХР шах

(оДЗ + 0.00009К - 0,00007Т )-Т

\ ст ГШ' ГШ

•0.08К +0.0002Р -63,44 ст _хп_

0,07-0,0001Т

(2)

Для анализа этого уравнения построены изолинии максимальной риведенной работы уплотнения в зависимости от Тгш и К^ (рис. 12). Анализируя анную зависимость, можно отметить, что чем больше температура нагрева Зразцов перед ГШ, тем меньше необходимо затратить энергии для получения хмпактных образцов с нулевой пористостью. Кст в исходной шихте также оказывает шяние на адг . При температуре нагрева от 780 до 955 °С увеличение Кст в шихте риводит к повышению \\'мах. Это объясняется тем, что при температуре ниже 955 I стекло обладает высокой вязкостью, и на преодоление его сопротивления сформированию требуется большая работа уплотнения. При температуре нагрева 55 °С наблюдается эффект, при котором Кст не влияет на \\'им. При повышении ¡мпературы нагрева выше 955 °С увеличение Кст в шихте ПОПЗп приводит к 1еньшению значения \\мах, то есть стекло интенсифицирует процесс ГШ. Это язано с тем, что при высоких температурах вязкость стекла снижается, и оно

2,0

В «

в

«

8

g

о

1,5

1,0

0,5

0,0 780

980 1080

Температура нагрева, °С

1180

Рис. 12. Изолинии макеиальной удельной работы уплотнения МС образцов на основе стали 110Г13п в зависимости от содержания стекла в исходной шихте и температуры нагрева при ГШ 0^=500 МПа, т=60мин). 1,2,3,4,5,6-максимальная удельная работа уплотнения, соответственно, 200; 250; 290; 370; 400,500 МДж/м5.

выступает в роли жидкой смазки между частицами материата. Таким образом, компактный материал 110Г13п после ГШ возможно получить при \\иах до 200 МДж/м3, при Тш от 1110 до 1180 °С и Ки 1,6 - 2 % мае.

На рис. 13 изображены изолинии у^ в зависимости от Рш и Кст в шихте при ГШ. С увеличением Рхп образцов \\г уменьшается и достигает значения 120МДж/м3приРхп=700МПаиК в исходной шихте от 1,9 до 2% мае. Таким

2,0

1,5

& g

U

1.0

0,5

0,0 300

j \ V Л I

ч\ .....- 3 Ч"*"]'

4 Т\....... ..... -- Г\ 1

V 1 \ 1

400 500 600

Давление холодного прессования, МПа

700

Рис. 13. Изолинии максимальной удельной работы уплотнения МС образцов на основе стали ПОПЗп в зависимости от содержания стекла в шихте и давления холодного прессования при ГШ (Тш=1200 °С, т=60 мин). 1, 2,3, 4, 5 - максимальная удельная работа уплотнения, соответственно, 120:150; 200; 300; 400 МДж/м'.

образом, увеличение Кст до 2 % мае. позволяет получать компактные материалы при более низких значениях давления холодного прессования. Это объясняется тем, что чем меньше исходная пористость полученных при формовании заготовок, тем меньше работы необходимо затратить на их доуплотнение при ГШ. Снижение значения максимальной приведенной работы уплотнения также можно объяснить тем, что при температуре 1200 °С стекло выступает в роле жидкой смазки между частицами.

В четвертом разделе представлены результаты механических испытаний материалов на основе высокомарганцовистой стали 110Г13п. Испытания на изгиб и твердость НЛВ образцов стали 110Г13п без добавления стекла после спекания показали, что максимальные значения предела прочности на изгиб (сш), равные 140 и 160 МПа и твердости 48 и 98 Н1Ш, наблюдаются при 1 и 3 часах обработки в ПМ, соответственно. При этом отмечено, что максимальным значениям Стт и твердости соответствует минимальный средний размер частиц исходной шихты.

Исследования влияния Кст и Рхп на механические свойства МС материалов на основе стали 110Г13п после спекания показали, что твердость является структурно нечувствительной характеристикой и составила в среднем 40 НЯВ. Максимальное значение прочности на срез (оср) (более 175 МПа) обеспечивается в области Рот 600-700 МПа и в интервалах содержания стекла до 0,5 % мае. и 1,8 - 2 % мае.

Для испытания на изгиб МС материалов на основе стали 110Г13п исходная МС шихта не подвергалась механическому активированию в ПМ, ввиду плохой прессуемости призматических образцов. Испытания на изгиб МС материалов на основе стали 110Г13п после спекания показата, что максимальное значение сю 340 МПа обеспечивается при до 1,1 % мае. и Рхл свыше 560 МПа

Призматические образцы после спекания были подвергнуты также д(уплотнению при помощи ГШ. Исследование влияния Кст и пористости (Пш) 111Ш материалов на механические свойства показали, что максимальное значение от, равное 1390 МПа, наблюдается в интервалах Кст от 1 до 2 % мае. и Пш от 6,2 до 7 %. Максимальная твердость 103 НИВ наблюдается при Кст от 0,5 до 1,2 % мае. и значениях Пш от 0 до 3,2 %.

Цилиндрические образцы после формования подвергли ГШ и последующему гомогенизирующему отжигу. Испытания на твердость показали, что максимальное ее значение 79 НИВ наблюдается при пористости 0,2 % во всем диапазоне значений Кст. Проведены измерения оср в зависимости от Кст и пористости образцов на основе стали 110Г13п. Максимальное значение Оср =297 МПа достигается при свыше 1,9 % мае. и пористости 1,5 %.

Триботехнические испытания горячештампованных МС образцов на основе стали ПОПЗп при сухом трении по схеме «вал-плоскость» показати, что минимальное значение износа 0,027 г/ч при коэффициенте трения 0,1 наблюдается при Кот 0,8 % мае. и П™. 2,5 % (рис. 14).

В пятом разделе представлены краткие обсуждения полученных результатов, их практическая реализация, а также направления дальнейших исследований.

Рис.14. Изолинии износа МС материала на основе стали ПОПЗп после ГШ при сухом трении в зависимости от его пористости и содержания стекла в исходной шихте. 1, 2,3,4, 5,6, 7 - износ при трении 0,027; 0,040; 0,050; 0,060; 0,070; 0,1; 0,18 г/час, соогаетственно. Коэффициент трения 0,1.

Разработана технология получения распределителя гидронасоса марки НП-4/22 (АО «Гидропривод» г. Шахты), предназначенного для работы в следующих условиях; ограниченная смазка эмульсией с температурой 20-60 °С, создаваемое насосом давление - 22 МПа. Результаты эксплуатационных испытаний распределителя на базе металлостеклянного материала на основе стали ПОПЗп показали, что по износостойкости разработанный материал превышал в среднем в 1,5 - 1,8 раза использовавшуюся ранее дорогостоящую латунь ЛМцСКА 58-2-2-1-1 ТУ 48-121356-74.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что процесс обработки многокомпонентной шихты на основе стали ПОПЗп является многостадийным, включающим диспергирование, агломерацию и охрупчивание частиц. Выбрано оптимальное время размола в ПМ шихты компонентов стали ПОПЗп, равное одному часу, соответствующее минимальному размеру частиц и минимальной пористости формовок.

2. Обнаружено, что в процессе обработки в ПМ МС композиционных материалов происходит плакирование частиц железа стеклом, и при его содержании до 4% мае. все стекло находится в связанном состоянии. Минимальный размер частиц шихты стали 110Г1 Зп набшюдается при Кст=0,5% мае.

3. Показано, что гранулометрические составы компонента стали ПОПЗп -порошка железа и шихты стали 110Г13п с добавлением и без добавления стекла, полученные обработкой в ПМ, подчиняются закону распределения Розина-Раммлера Получены функциональные зависимости коэффициентов уравнения Розина-Раммлера от т и К .

4. Установлено, что максимальную относительную плотность МС композиционных материалов на основе стати 110Г13п можно получить, варьируя К^ и Р.™. Максимальная относительная плотность в процессе формования достигается при Р.™ =700 МПа и от 0,6 до 0,8% мае., а в процессе спекания, при К =2% МЯС,, удавТСЯ СНИЗИТЬ Рхп до 360 МПа. Значения наименьшей объемной деформации МС образцов на основе стали ПОПЗп после спекания находятся практически в этой же области: Р.хл от 340 до 680 МПа Ксг от 1,75 до 2% мае.

5. Получена функциональная зависимость фактора прессования и максимального дааления прессования в уравнении Бальшина от Кст в шихте стали ПОПЗп.

6. Максимальную относительную плотность МС композиционных материалов на основе стали ПОПЗп при ГШ можно получить, варьируя Кс , Т™. Рхп и \у. Относительную плотность, близкую к 1, можно получить в области Ксг 0,7 -2% мае. и Тгш от 1040 °С, а также в области К до 2% мае. и Рхп от 360 МПа. или в

' ст

эбласти Кст от 1,6 до 2% мае. и \\' от 197 МДж/м9.

7. Показано, что Кст. Р». и Тт оказывают алияние на максимальную удельную заботу уплотнения МС материалов на основе стали 110Г13п при ГШ. Наименьшее шачение \\' . равное 200 МДж/м3, наблюдается при К от 1,6 до 2 % МЯС. И I гиг ОТ 1110°С. а 120 МДж/м5 - при Кст от 1,9 до 2 % мае. и рГп от 680 МПа. Устаноалена функциональная зависимость от Рхп, Тш. и К в шихте стали 110Г1 Зп.

1" мах 7 ст

8. Установлено, что предел прочности при изгибе, равный 140 МПа и твердость НШЗ, равная 48, наблюдаются в спеченных материалах стали ПОПЗп три оптимальном времени размола шихты. Показано, что максимальное значение твердости НЯВ находится в области К до 0,8% МЯС. И Гхл от 680 МПа. Максимальное шачение предела прочности на срез, равное 206 МПа, наблюдается при до 0,1% лас. и Рхп от 590 МПа.

9. Установлено алияние Кст и пористости МС материалов на основе 110Г1 Зп юсле ГШ на твердость НЯВ, предал прочности на изгиб и предел прочности на :рез. Максимальное значение твердости Н1Ш, равное 103 наблюдается в области Ссг от 0,7 до 0,9% мае. и пористости 1,5 - 2,3%; предела прочности на изгиб, равного 390 МПа - в области К^ 0,9 - 2% мае. и пористости 6,2-7%,; предела прочности на :рез, равного 297 МПа, в областях Кп 1,9 - 2% мае. и пористости до 1.5% и Кст до >,1 % мае. и пористости 2,2 - 4,1 % мае.

10. Получена адекватная модель влияния 1С , Рхп, V- и Г т. на изменение (тносительной плотности ГШ материала на основе стали ПОПЗп, в которой становлена функциональная зависимость относительной плотности материала от сковных технологических факторов.

И. На основании проведенных исследований предложен способ згото&ления МС материалов на основе стали 110Г1 Зп, включающий приготоаление •1С шихты, формование заготовки. ГШ и гомогенизирующий отжиг. Технология озволяет снизить энергозатраты и получить МС материал на основе аустинитной орошковойстали ПОПЗп.

12. Разработана опытно-промышленная технология изготовления

распределителя гидронасоса НП 4/22 с компактной или порошковой основой, поверхностный слой которого состоит из MC материала на основе стали ПОПЗп. Опытно-промышленная партия деталей успешно прошла испытания на АО «Гидропривод» г Шахты.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: 1. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Кирсанов М.В., Муштоватова Н.В. Исследование закономерностей размола, уплотнения, деформации и разрушения многокомпонентных шихт // Сборник статей и кратких сообщений по материалам научно-технической конференции студентов и аспирантов НГТУ, Новочеркасск, 1025 апр. 1996 г. - Новочеркасск: НГТУ, 1996. - С.93-94.

2. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Кирсанов М.В., Сычев А.Г., Черная О.Н. Исследование процесса обработки порошковых многокомпонентных метатлостеклянных шихт в планетарной мельнице // Сборник статей и кратких сообщений по материалам науч. -техн. конф. студентов и аспирантов НГТУ, г. Новочеркасск, 5-15 алр. 1997 г. /Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 1997. -С. 133-137.

3. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Кирсанов М.В. Закономерности размола метатлостеклянных шихт // Проблемы поверхностной обработки, упрочнение, нанесение покрытий и модификация материаюв в машиностроении: Материаты XXXXVI науч.-техн. конф., 10-25 апр. 1998 г. - Новочеркасск, 1998. - С. 45-48.

4. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Кирсанов М.В. Биметаллические спеченные порошковые материаты с метатлостеклянными рабочими слоями на основе железа // Слоистые композиционные материалы - 98: Сб. тр. Междунар. конф. /Волгоград, гос. техн. ун-т. - Волгоград, 1998. - С. 171-173.

5. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н.. Кирсанов М.В. и др. Метаттостеклянные композиционные материалы на основе активированных порошков // Научно-техническое творчество молодых - возрождению университета: Тез. докл. науч. -техн. конф. студ. и аспирантов. ЮРГТУ, г. Новочеркасск, 15-25 апр. 1998 г. -Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. - С. 170-171.

6. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Кирсанов М.В., Черная О.Н. Биметахчические материаты с поверхностным iеталлостеклянным слоем на основе стати 110Г13 // Научно-техническое творчество молодых - возрождению университета: Тез. докл. науч. - техн. конф. студ. и аспирантов. ЮРГТУ, г. Новочеркасск, 15-25 апр. 1998 г. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. - С. 175-177.

7. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Кирсанов М.В. Исследование процесса размола многокомпонентной метагтостеюынной шихты на основе 110Г13 // Научно-техническое творчество молодых - возрождению университета: Тез. докл. науч. - техн. конф. студ. и аспирантов. ЮРГТУ, г. Новочеркасск, 15-25 апр. 1998 г. -Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. - С. 173-175.

8. Дорофеев Ю.Г., Дорофеев В.Ю., Сергеенко С.Н., Кирсанов М.В., Гасанов А.Б., и др. Исследование процессов формирования горячештампованныч многослойных материаюв с порошковыми рабочими слоями // Отчет о НИР /Юж.

-Рос. гос. техн. ун-т. - №ГР 0] 990006727 Инв. № 02990004441. - Новочеркасск, 1999. -110 с.

9. Дорофеев Ю.Г., Кирсанов М.В.. Сергеенко С.Н. Исследование процесса измельчения металлостеклянной системы на основе шихты высокомарганцовистой стати 110ПЗ.//Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки2000. №4. -С50-54.

10. Дорофеев Ю.Г., Кирсанов М.В., Сергеенко С.Н. Влияние стеклянной добавки на процесс размола многокомпонентной шихты железам/Порошковые композиционные материалы и изделия.: Сб. научи, тр./Южно-Рос. гос. техн. ун-г. -Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000. -С. 130-134.

1одписано в печать 5.10.2000 г.

Объем 1,0 п. л. Заказ ¿?0 6<Г

1счать оперативная. Тираж 100

Южно-Российский государственный технический университет Типография ЮРГТУ Адрес ун-та и типографии: 346428, Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. ВЫСОКОМАРГАНЦОВИСТАЯ СТАЛЬ 110Г13.

1.1.1. Способы получения, структура и свойства литой марганцовистой стали 110Г13.

1.1.2. Способы получения, структура и свойства порошковой высокомарганцовистой стали 110Г13п.

1.2. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО АКТИВИРОВАНИЯ.

1.3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АКТИВИРОВАННЫХ ШИХТ.

1.4. МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫЕ ПОРОШКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

1.5. ВЫВОДЫ, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ.

2.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2.2.ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОБРАЗЦОВ.

2.3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.

2.4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ.

2.5. МЕТОД ЭЛЕКТРОННОЗОВДОВОЙ МИКРОСКОПИИ, РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОГО МИКРОАНАЛИЗА И РЕНТГЕНОФАЗОВОГО АНАЛИЗА.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ.

3.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗМОЛА ОДНО- И МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ.

3.1.1. Кинетика обработки шихты в планетарной мельнице.

3.1.2. Влияние содержания стекла в шихте на процесс размола.

3.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПОРИСТОСТЬ ПОРОШКОВЫХ ОБРАЗЦОВ.

3.2.1. Влияние продолжительности размола на пористость образцов.

3.2.2. Влияние содержания стекла в исходной шихте на пористость формовок.

3.2.3. Влияние давления холодного прессования на пористость формовок на основе механически активированных металлостеклянных порошков.

3.2.4. Комплексное влияние содержания стекла в исходной шихте и давления холодного прессования на пористость формовок.

3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВРЕМЕНИ РАЗМОЛА,

СОДЕРЖАНИЯ СТЕКЛА И ДАВЛЕНИЯ ХОЛОДНОГО ПРЕССОВАНИЯ НА ПРОЦЕССЫ СПЕКАНИЯ.

3.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКЕ.

3.5. РЕНТГЕНОФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННЫХ МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ ПОРОШКОВ И

МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ 110Г13П.

4. ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СТАЛИ 110Г13П.

4.1. СПЕЧЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

4.1.1. Влияние времени размола исходной шихты на механические свойства материала 110Г1 Зп.

4.1.2. Влияние Кст и Рхп на механические свойства материала 110Г13п

4.1.3. Влияние содержания стекла в исходной шихте без размола в планетарной мельнице и давления холодного прессования на механические свойства спеченного металлостеклянного материала 110Г13п.

4.2. ГОРЯЧЕШТАМПОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

В современной технике исключительно велика роль триботехниче-ских материалов. Большинство машин и механизмов имеют подвижные сочленения, обеспечивающие возможность выполнения ими рабочих функций, связанных с передвижением, подъемом грузов, обработкой материалов, токосъемом, скользящими уплотнениями и т.п. От материалов, из которых изготавливаются данные узлы трения, требуются, как правило, низкие значения потерь энергии на трение и высокая износостойкость. Для удовлетворения указанных требований созданы различного рода антифрикционные литые материалы на основе цветных металлов типа бронзы и баббитов, а также композиционные материалы триботехнического назначения, получаемые различными методами.

Порошковая металлургия вносит большой вклад в создание новых материалов, обладающих повышенными триботехническими свойствами, которые невозможно получить литьем. К одному из направлений получения износостойких материалов относят создание материалов, поры у которых заполнены ситаллизированным стеклом. В последнее время наиболее интенсивно ведутся разработки металлостеклянных (МС) материалов на основе железа и меди. Полученные материалы отличаются от своих аналогов повышенной износостойкостью и низким коэффициентом трения. Однако при большой потребности в данном типе материалов, металлостеклянные материалы остаются мало изученными. Особый интерес представляют процессы, протекающие в присутствии стекла при механическом активировании, спекании и горячей штамповке (ГШ). Зная механизмы процессов, сопровождающих этапы получения деталей методами порошковой металлургии, можно прогнозировать и "конструировать" материалы с необходимыми эксплуатационными свойствами.

Работа выполнена на кафедре "Материаловедение и технология материалов" Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) в соответствии с Межву7 зовской инновационной научно-технической программой Российской Федерации "Исследования в области порошковой технологии" (темы 94/16Т и 95/5И) и межвузовской НТП "Перспективные материалы" (тема 95/1ТТ1).

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что процесс обработки многокомпонентной шихты на основе стали 110Г13п является многостадийным, включающим диспергирование, агломерацию и охрупчивание частиц. Выбрано оптимальное время МА в планетарной мельнице шихты компонентов стали 110Г13п, равное одному часу, соответствующее минимальному размеру частиц и минимальной пористости формовок.

2. Обнаружено, что в процессе обработки в планетарной мельнице ме-таллостеклянных композиционных материалов происходит плакирование частиц железа стеклом, и при его содержании до 4% мае. все стекло находится в связанном состоянии. Минимальный размер частиц шихты стали 110Г13п наблюдается при Кст=0,5% мае.

3. Показано, что гранулометрические составы компонента стали 110Г13п - порошка железа и шихты стали 110Г13п с добавлением и без добавления стекла, полученные обработкой в планетарной мельнице, подчиняются закону распределения Розина-Раммлера. Получены функциональные зависимости коэффициентов уравнения Розина-Раммлера от времени обработки в ПМ и К .

1 ст

4. Установлено, что максимальную относительную плотность метал-лостеклянных композиционных материалов на основе стали 110Г13п можно получить, варьируя Кст и рхп. Максимальная относительная плотность в процессе формования достигается при рхп =700 МПа и Кст от 0,6 до 0,8% мае., а в процессе спекания, при Кст = 2% мае., удается снизить рхп до

360 МПа. Значения наименьшей объемной деформации металлостеклян-ных образцов на основе стали 110Г13п после спекания находятся практически в этой же области: рхп от 340 до 680 МПа, Кст от 1,75 до 2% мае.

5. Получена функциональная зависимость фактора прессования и максимального давления прессования в уравнении Балынина от Кст в шихте стали 110Г13п.

6. Максимальную относительную плотность металлостеклянных композиционных материалов на основе стали 110Г13п при ГШ можно получить, варьируя Кст, Тш Рхп и м>. Относительную плотность, близкую к 1, можно получить в области Кст 0,7 - 2% мае. и Тн от 1040 °С, а также в области Кст до 2% мае. и рхп от 360 МПа, или в области Кст от 1,6 до 2% мае. и от 200 МДж/мЗ.

7. Показано, что Кст, рхп и Тн оказывают влияние на максимальную приведенную работу уплотнения металлостеклянных материалов на основе стали 110Г13п при ГШ. Наименьшее значение 1^мах, равное 200 МДж/мЗ, наблюдается при Кст от 1,6 до 2 % мае. и Тн от 1110°С, а 120 МДж/мЗ -при Кст от 1,9 до 2 % мае. и рхп от 680 МПа. Установлена функциональная зависимость от р^, Тпд и К в шихте стали 110Г13п. мах .г*"' 1Ш ст

8. Установлено, что предел прочности при изгибе, равный 140 МПа, и твердость НИЗ, равная 48, наблюдаются в спеченных материалах стали 110Г13п при оптимальном времени МА шихты. Показано, что максимальное значение твердости НЕШ находится в области Кст до 0,8% мае. и рхп от 680 МПа. Максимальное значение предела прочности на срез, равное 206 МПа, наблюдается при Кст до 0,1% мае. и рхп от 590 МПа.

9. Установлено влияние К и пористости металлостеклянных матест ^ риалов на основе стали 110Г13п после ГШ на твердость НИЗ, предел прочности на изгиб и предел прочности на срез. Максимальное значение твердости НИЗ, равное 103 наблюдается в области Кст от 0,7 до 0,9% мае. и пористости 1,5 - 2,3%; предела прочности на изгиб, равного 1390 МПа -в области Кст 0,9 - 2% мае. и пористости 6,2-7%,; предела прочности на срез, равного 300 МПа, в областях Кст 1,9 - 2% мае. и пористости до 1,5% и Кст до 0,1 % мае. и пористости 2,2 - 4,1 % мае.

10. Получена адекватная модель влияния Кст, рхп, м/ и Тн на изменение относительной плотности ГШ материала на основе стали 110Г13п, в

1. Довыдов Н.Г. Ситнов В.В. Свойства, производство и применение высокомарганцовистой стали. -М.: Машиностроение, 1996. -232 с.

2. Власов В.И., Комолова Е.Ф. Литая высокомарганцовистая сталь. М.: Машгиз, 1963. -196 с.

3. Богачев И.Н., Еголаев В.Ф. Структура и свойства железомар-ганцовистых сплавов. -М .: Металлургия, 1973. 296 с.

4. Воронова H.A., Лев И.Е., Машинсон И.З. и др. Влияние выдержки при закалочной температуре на механические свойства стали Г13Л// Металловедение и термическая обработка металлов. -1967. -№4. С.25-27.

5. Повышение качества отливок из стали Г13Л/ Под ред. И.Р. Крянина. -М.: Гос. научн.-техн. изд-во машиностроительной лит., 1963. -204 с.

6. Прасюк П.Ф. Термическая обработка литых деталей из стали Г13Л// Металловедение и термическая обработка металлов. -1968. №9. - С.63-66.

7. Волынова Т.Ф. Высокомарганцовистые стали и сплавы. М.: Металлургия, 1988. -343 с.

8. Дорофеев Ю.Г., Жердицкий Н.Т., Колесников В.А. и др. Получение металлокерамической высокомарганцовистой стали

9. Г13М// Тр. Новочеркасского политех, ин-та. -Ростов н/Д.: Рост. кн. изд-во, 1969. Т. 221. - С. 49-57.

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

11. Дорофеев Ю.Г., Жердицкий Н.Т., Колесников В. А. Влияние состава на структуру и свойства высокомарганцовистой ме-таллокерамической стали Г13М// Тр. Новочеркасского политех. ин-та. -Ростов н/Д: Рост. кн. изд-во, 1969. -Т. 221. -С. 146-151.

12. Жердицкий Н.Т. Влияние технологических факторов на структуру и свойства стали Г13п// Изв. Сев.-Кавк. научн. центра высш. шк. Техн. науки. 1975. - № 2. - С. 71-74.

13. Дорофеев Ю.Г., Жердицкий Н.Т., Колесников В.А. Высокомарганцовистая металлокерамическая сталь// Порошковая металлургия. -1970. -№ 11. С. 28—31.

14. Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессование пористых материалов. -М.: Наука, 1968. -116 с.

15. Давыдов Н.Г. Высокомарганцовистая сталь. М.: Металлургия, 1979. 176 с.

16. Дорофеев Ю.Г., Михайленко Г.Ф., Жердицкий Н.Т., Колесников В.А. Металлокерамические втулки из стали Г13М //Исследования в области порошковой и стружковой металлургии. Тр. Новочеркасского политех, ин-та. -Новочеркасск, -1969,-Т. 221,-С. 40-45.

17. Синергетика. Новые технологии получения и свойства металлических материалов: Тез. докл. II всесоюз. симпозиума. М.: ИМЕТ АН СССР, 1991. - 200 с.

18. Актуальные проблемы порошковой металлургии /Под ред. О.В. Романа, B.C. Аруначалама. М.: Металлургия, 1990. -232 с.

19. Баланкин А.С., Колесников А.А. Механическое легирование// Новости науки и техники. 1991. - №9. -С. 45-47.

20. Morris М. A., Morris D. G. Microstructural refinement and associated strength of copper alloys obteined by mechanical alloying // Mater. Sci. and Eng. A. 1989, - Vol. Ill, - P. 115—127.

21. Schroth J. G., Franetovic V. Mechanical alloying for heat-resistant copper alloys // J. Metals. -1989, Vol. 41, - N 1, - P. 37—39.

22. Thummler F., Gutsfeld C. Mechanically alloyed sintered steels with a high hard phase content // Jnt. Conf. Powder Met. London, 2—6 July, 1990: PM 90. -1990, - Vol.2.L. - P. 25—29.

23. Korb G., Scbwaiger A. Iron-based oxide dispersion strengthened alloys resistant to oxidation and high temperatures a challenge for powder-metalluigv technology // High temp. High Pres. 1989, -Vol. 21,-N5.-P. 475-486.

24. Пат. 1909781 ФРГ, МКИ В 22 1/00. MetaUpulver und Verfahren zu seiner HersteUung / J. S. Benjamin (ФРГ). Заявл. 01.03.68; Опубл. 07.06.71.

25. Benjamin J. S. Mechanical alloying// Scientific American. 1976. -N5.-P. 40—48.

26. Benjamin J. S., Volin T. E. The mechanism of mechanical alloying// Metal. Trans. 1974. - Vol. 5, - N 8. - P. 1929-1934.

27. Пат. 3740210 США, МКИ В 22 f 9/00. Mechanically alloyed aluminium-aluminium oxide / M. I. Bomford (США); J. S. Benjamin (США). Заявл. 06.07.71; Опубл. 19.06.73.

28. Benjamin J. S., Bomford M. I. Dispersion strengthened aluminium made by mechanical alloying // Metal. Trails. -1977. Vol. 8A. -P. 1301—1305.

29. Layyous F. F., Nadiv S., Lin I. J. The correlation between mechanical alloying and microstructure of A1—Li—Mg alloys // Jnt. Conf. Powder Met, London, 2-6 July, 1990: PM 90. Vol. 1. L. -1990.-P. 171-179.

30. Mechanical alloying of AI — 3 at% Mo powders / Zdujic Miodrag, Kobayashi Kojioro F., Shingv Paul H.// Z. Metallkunde. -1990. -Vol. 81, N 5. - P. 380—385.

31. Пат. 2412022 ФРГ, МКИ 22 С 1/04. Vehfahren zur teretellung hochuamifester Leigiemngen / К. H. Kramer (ФРГ). Заявл. 13.03.74. Опубл. 25.09.75.

32. Витязь П. А., Ловшенко Ф. Г., Ловшенко Г. Ф. Механически легированные сплавы на основе алюминия и меди. Минск.: Беларуская навука, 1998. - 351 с.

33. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел. -Новосибирск, 1985. 220с.

34. Иванова B.C. Природа усталости металлов. -М.: Металлургия, 1975. -451 е.

35. Беланкин A.C. Синергетика деформируемого тела. -М.: Металлургия, 1991. -404 с.

36. Иванов B.C., Шанявский A.A. Количественная фрактография. -М.: Металлургия, 1988. -400 с.

37. Карпинос Д.М., Тучинский Л.И., Вишняков Л.Р. Новые композиционные материалы. Киев: Вища школа, 1991. - 319 с.

38. Болдырев В. В. Развитие исследований в области механохи-мии неорганических веществ в СССР // Механохимический синтез в неорганической химии: Сб. научн. тр. Новосибирск. -1991,-С. 5—12.

39. Стрелецкий А.Н., Бореднова А. Б., Козина Н. П. и др. Закономерности механохимического синтеза сложных оксидов в системе РЬ—Ре2Оз—ЫЪ2Оз//Механохимический синтез в неорганической химии: Сб. научн. тр. Новосибирск. 1991, - С. 66— 83.

40. Золотовский Б. П., Клевцов С. М., Парамазин Р. А., Буянов С. М. Синтез сложных оксидньгх катализаторов с использованием механической активации//Механохимический синтез в неорганической химии: Сб. научн. тр. Новосибирск. -1991, С. 102—105.

41. Зырянов В. В. Механохимическая керамическая технология: Возможности и перспективы //Механохимический синтез неорганической химии: Сб. науч. тр. Новосибирск. -1991, С. 93—97.

42. Гогишвили О. Ш., Винокурова О. Б., Иванов Е. Ю и др. Твердофазное получение кремний германиевых твердых раство-ров//Механохимический синтез в неорганической химии: Сб науч тр Новосибирск. 1991, С. 186-189.

43. Боуден Ф. П., Тейбор Д. Трение и смазка твердых тел: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1960. - 151 с.

44. Петере К. Механохимические реакции//Тр. Европ. совещ. по измельчению. М.: Стройиздат, 1966. С. 80-103.

45. Уракаев Ф. X. Теоретическая оценка импульсов давления и температуры на контакте трущихся частиц в диспергирующих аппаратах//Изв. Сиб. отд. АН СССР. Сер. хим. наук. -1978. -Т. 3. -№ 7. -С. 5-10.

46. Болдырев В. В. О кинетических факторах, определяющих специфику механохимических процессов в неорганических системах // Кинетика и катализ. -1972. -Т.13, вып. 6. — С. 1414— 1421.

47. Хаинике Г. Трибохимия: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 584с.

48. Красулин Ю. JI. Дислокации как активные центры в топохи-мических реакциях // Теор. и эксп. химия. -1967. -Т. 3, № 1. — С. 58—62.

49. Боас В. Дефекты решетки в пластически деформируемых металлах //Дислокации и механические свойства кристаллов. -М.: Мир, 1960. 552 с.

50. Schradar R., Stadter W., Octtel H. Untereuchen an mechanisch ak-tivirten. XIII Festkorperstruktur und Katalytisches Verhalten von Nickel-pulver // Z. Phus. Chem. -1972. Bd 249. - S. 87—100.

51. Бертенев Г. M., Разумовская И. В. Фононная концепция хрупкого разрушения твердых тел//Физ.-хим. механика материалов. -1969. -Т.5. -С. 60-64.

52. Зубова Е. В., Апарников Г. JI. Разложение бихромата аммония при высоком давлении и пластической деформации // Докл. АН СССР.-1974.-Т. 215, №5.-С. 1150-1153.

53. Бутягин П. Ю. Физические и химические пути релаксации упругой энергии в твердых телах: Механохимические реакции в неорганической химии // Механохимический синтез в неорганической химии: Сб. научн. тр. Новосибирск, -1991. -С. 32— 52.

54. Бутягин П. Ю. Первичные активные центры в механохимиче-ских реакциях // Жури. ВХО им. Д. И. Менделеева. -1973. -Т. 18. -С. 90—95.

55. Колбанев И. В., Бутягин П. Ю. Исследование механохимиче-ских реакций с участием кварца методом ЭПР// Журн. физ. химии.-1974.-Т.48.-С. 1158-1161.

56. Clemens В. М. Solid-state reaction and structure in composition-ally modulated zirconium-nickel and titanium-nickel films // Physical Review B. -1986. -Vol.33, -№ 11. P. 7615-7626.

57. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справ. / И. М. Федорченко, И. Н. Фран-цевич, И. Д. Радомысельский и др.; Отв. ред. И. М. Федорченко. Киев: Наук, думка, 1985. -624 с.

58. Портной К. И., Бабич Б. Н. Дисперсноупрочненные материалы. М.: Металлургия, 1974. -200 с.

59. Аввакумов Е. Г. Механические методы активации химических процессов. -Новосибирск: Наука, 1979. -256 с.

60. Механохимические явления при сверхтонком измельчении: Сб. статей/Ред.В.М.Кляровский и В.И.Молчанов. Новосибирск, 1971.- 156 с.

61. Fisher J. С., Hart Е. W., Pry К. М. Dispersion strengthened metals //Acta Metallurgies,-1953.-Vol. 1. -№ l.-P. 336—343.

62. Ansell G. S., Lenel F. V. Criteria for yielding of dispersion strengthened alloys // Acta Metallunrica. -1960. -Vol. 8. № 9. -P. 612—616.

63. Fetch N. J. The cleavage strength of polvcrvstals // J. iron steel Inst. -1953. Vol. 174. - № 1. - P. 25-28.

64. Портной К. И., Горобец Е.Р. Об особом характере рекристаллизации дисперсноупрочненного никеля//Сплавы цветных металлов. -М.: Наука, 1972. -С. 156-160.

65. Портной К. И., Салибеков С. Е., Светлов И. JI. и др. Структура и свойства композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1979. -255 с.

66. Wilcox В. A., Claur А. Н. The role of grain size and shape in strengthening of dispersion hardened nickel alloys//Acta Metal. -972.-Vol. 5.-P. 743-757.

67. Petrovic J. J., Ebert L. J. Elevated temperature deformation of TD-Nickel // Metal. Trans. -1973. Vol. 4. -№ 5. - P. 1301-1308.

68. Greval M. S., Sactri S. A., Crant N. I. The influence of mechanical deformation on the mechanical properties of TD-Nickel-Metal. Trans. 1975. - Vol. 6A. -№ 7. - P. 1393-1404.

69. Ashby M. F., Ansell G. S., Cooper T. D. The theory of critical shear stress and woric hardening of dispersion-hardened crystals // Oxide dispersion strengthening. Metalluigical Society Conferences. N. Y.:Corden and Breach. -1966. P. 143-205.

70. Порошковая металлургия. Основные направления в разработке составов и технологии изготовления фрикционных порошковых материалов /Под ред. Г.М. Деркачева. М.: Металлургия, 1974. - 104с.

71. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М.: Наука, 1972. -264с.

72. Бах X., Баукке Ф.Г.К., Брюкнер Р. и др. Виды брака в производстве стекла/Под ред. Г. Иебсена Марведеля и Р. Брюкые-ра. - М.: Стройиздат, 1986. -648с.

73. Власюк Р. 3., Радомысельский И. Д. Исследование процессов кристаллизации в силикатной фазе при спекании металлостек-лянных материалов/ЛПорошковая металлургия. -1971. №7. -С.19.

74. Власюк Р. 3., Луговская Е. С., Радомысельский И. Д. Насыщение частиц металлов стеклом при спекании металлостеклян-ных материалов// Порошковая металлургия. 1971. -№5. -С.43.

75. Физическое металловедение /Ред. Р. Кан. М.: Мир, 1968. -384 с.

76. Власюк Р. 3., Луговская Е. С., Радомысельский И. Д. Микроструктура металлостеклянных материалов// Порошковая металлургия. 1969. -№3. - С.64.

77. Лившиц Б.Г., Кракошин B.C., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980. 319 с.

78. Мельников В.Г. Взаимодействие твердых смазок и включений в порошковых композиционных материалах//Порошковая ме-таллургия-1985. №5 . - С. 4-6.

79. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Толстых А.П. Свойства изделий, полученных поперечным динамическим прессовани-ем//Межвуз. сб.: Исследования в области горячего прессования в порошковой металлургии. Новочеркасск: НПИ, 1984. -С.3-9.

80. Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессование пористых порошковых материалов. М.: Машиностроение, 1977. -216 с.

81. А.С. 1205998 СССР. B22F 3/02. Устройство клинового прессования плоских порошковых заготовок./Ю.Г.Дорофеев, А.И.Малеванный, В.И.Мирошников, С.Н.Сергеенко, Б.М.Семилейский. -Заявл.16.03.84; Опубл.25.01.86, Бюл.№3.

82. А.с. 10490184 СССР. МКИ B22F 3/12. Способ изготовления высокоплотных спеченных изделий (его варианты)./Ю.Г. Дорофеев, А.И. Малеванный и др. Заявл.07.07.82; Опубл. 23.10.83, Бюл.№34.

83. Патент РФ 2090311. МКИ В22¥ 7/02. Способ изготовления высокоплотных порошковых биметаллический изделий бронза-железо/Ю.Г.Дорофеев, С.Н.Сергеенко, Б.М.Семилейский, А.С.Цебиков. -Заявл. 10.12.93; Опубл. 20.09.97, Бюл.№26.

84. Рид С. Электронно-зондовый микроанализ, -М.: Мир, 1979. -423 с.

85. Ковба Л.М., Трунов В.К. Рентгенофазовый анализ. -М.: МГУ, 1976. -232с.

86. Микроанализ и растровая электронная микроскопия /Под ред. Ф. Морис, Л. Мени, Р. Тиксье. М.: Металлургия, 1985. - 392 с.

87. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. -М.: Физматгиз, 1961. -864 с.

88. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Растургуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. -М.: Металлургия, 1982. -632 с.

89. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. -М.: Машиностроение, 1979. 134 с.

90. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ. Получение и измерение рентгенограмм. -М.: Наука, 1976. -326 с.

91. Портной К. И., Бабич Б. Н., Светлов И. Л. Композиционные материалы на никелевой основе. М.: Металлургия, 1979. -264 с.

92. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973. - 752 с.

93. Коракозов Э. С. Сварка металлов давлением. М.: Машиностроение, 1986. - 280 с.

94. Шаскольская М.П. Кристаллография. -М.: Высшая школа, 1976. -348 с.

95. Фейгин Л.А., Эдельман Л.И.,Мазин И.Л. Новый метод нахождения гранулометрического состава тонкоизмельченных порошков из кривых седиментации:Сб.тр. ВНИИНСМ. -М.гГосстройиздат, 1959. -С. 110-119.

96. Бачин В.А. Диффузионная сварка стекла и керамики с металлами. М.: Машиностроение, 1986. - 184 с.

97. Порошковая металлургия. Спеченные и композиционные материалы / Под ред. В. Шатта. М.: Металлургия, 1983.

98. БВйшльский Р.Я., Кондрашев Ф.В. Прессование керамических порошков. М.: Металлургия, 1968. -272 с.

99. Закстельская O.A., Тихомирова О.И. Особенности формирования фаз при контакте жидких сплавов галлия и индия с медью //Адгезия расплавов и пайка материалов. -Киев: Наук, думка, 1984. -№12. С.46-48.

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

101. Никитин В.И. Физико-химические явления при воздействии металлов на твердые поверхности. М.: Атомиздат, 1967. -441с.

102. Бугаков В.З. Диффузия в металлах и сплавах. М.: Гостехиз-дат, 1949. -206 с.

103. Савицкий А.П. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами. Новосибирск: Наука, 1991. -184с.

104. Doo V.Y., Balluffi R.W. Structural changes in crystal copper alpha brass diffusion couples// Acta Met. -1958. - Vol. 6. - №6. -P. 428-438.

105. Гегузин Я.E. Диффузионная зона. M.: Наука, 1979. -343c.

106. Сергеенко C.H., Симилейский Б.М., Малеванный А.И. Методика исследования процессов уплотнения при поперечном динамическом горячем прессовании//Иселедования в области горячего прессования в порошковой металлургии. -Новочеркасск: НПИ, 1988. -С.45-47.