автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Порошковые инфильтрованные материалы Fe-Ni-Cu на основе механически активированных шихт

На правах рукописи

О ^^

Гончарова Ольга Николаевна

ПОРОШКОВЫЕ ИНФИЛЬТРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Ге-ІМі-Си НА ОСНОВЕ МЕХАНИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННЫХ ШИХТ

Специальность 05.16.06 - Порошковая металлургия и композиционные

материалы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 .мам 2012

00504391)1)

Новочеркасск 2012

005043900

Работа выполнена в федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального «Южно-Российский государственный технический

(Новочеркасский политехнический институт)».

Научный руководитель Сергеенко Сергей Николаевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Официальные оппоненты Пустовойт Виктор Николаевич

доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Физическое и прикладное материаловедение», ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет», г. Ростов-на-Дону

Веропаха Дмитрий Николаевич

кандидат технических наук, доцент, ведущий инженер-технолог ОГТ ООО «Производственная компания «Новочеркасский электровозостроительный завод»

Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Кавказская государственная гуманитарно-технологическая академия», г. Черкесск

Защита состоится «29» мая 2012 г. в 10е8 часов на заседании диссертационноп совета Д 212.304.09 при федеральном государственном бюджетно* образовательном учреждении высшего профессионального образованш «Южно-Российский государственный технический университе! (Новочеркасский политехнический институт)» по адресу: 346428, Ростовская область, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132 (гл. корпус, ауд. 149).

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотек« федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)».

Автореферат разослан « £9» 2012 г.

бюджетно: образовали университе

Ученый секретарь диссертационного совета

Устименко В.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие промышленности связано с разработкой функциональных материалов с повышенной эксплуатационной надежностью. Использование методов инфильтрации является одним из направлений улучшения свойств порошковых материалов. В ЮРГТУ (НПИ) разработаны технологии получения инфицированных порошковых материалов (ИПМ), включающие предварительное формование основы, засыпку инфильтрата и доуплотнение биметаллической заготовки с последующим спеканием, совмещенным с инфильтрацией, обеспечивающие повышение физико-механических свойств ИПМ при снижении трудоемкости их изготовления.

В Государственном научно-производственном объединении порошковой металлургии, г. Минск, разработаны ИПМ на основе железа, легированного никелем. Инфильтрация сплавами меди существенно повышает физико-механические и триботехниче-ские свойства ИПМ, что позволяет использовать их в качестве антифрикционных. Использование бронзы БрОЮС1,5ЦФ в качестве инфильтрата для пропитки железного каркаса обеспечивает получение материала с повышенной прочностью.

Ранее проведенные в ЮРГТУ (НПИ) исследования материалов на основе механически активированных шихт установили наследственное влияние процессов диспергирования - агломерации порошковых частиц в высокоэнергетических мельницах (ВЭМ) на закономерности формования, спекания, формирования структуры спеченных и горячеде-формированных материалов. Механическая активация в жидких средах приводит к агломерации частиц, их разрушению и формированию при спекании структуры, состоящей в основном из твердых растворов Fe-Ni с различным содержанием никеля. В результате исследований показано, что при активированном спекании порошковых материалов можно существенно снизить температуру и время образования твердых растворов.

Значительный вклад в создание и решение проблем совершенствования ИПМ внесли следующие ученые: Д.М. Карпинос, Л.И. Тучинский, И.М. Федорченко, В.Н. Анциферов, A.A. Шацов, П.А. Витязь, JI.H. Дьячкова, Ю.В. Найдич, В.Г. Шагг, G. Stern, С. Durdalier и др.

Однако в исследованных работах не изучено влияние процессов, протекающих при обработке в высокоэнергетических мельницах порошковых шихт Fe-Ni, на закономерности формирования структуры и свойств инфильтрованных порошковых материалов. Таким образом, разработка и использование технологии получения ИПМ на основе механически обработанных порошковых шихт является актуальной научно-технической задачей.

Работа выполнена на кафедре "Материаловедение и технология материалов" Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) в рамках научного направления ФГБОУ ВПО «ЮРГТУ(НПИ)» - «Порошковые, композиционные материалы и изделия из них», госбюджетной темы 1.8.05 "Разработка теоретических основ формирования перспективных функциональных материалов. Фундаментальное исследование".

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка технологии получения ИПМ с повышенными физико-механическими свойствами на основе механически обработанных в ВЭМ порошковых шихт Fe-Ni и установление закономерностей влияния содержания никеля на процессы диспергирования-агломерации, инфильтрации, совмещенной со спеканием, формирования структуры и свойств ИПМ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести многокритериальную оптимизацию содержания никеля в шихте основы ИПМ.

2. Исследовать закономерности механической обработки в ВЭМ порошковых ос нов Ре-№ ИПМ в режиме сухого размола (СР), размола в жидких средах (РЖС), а такж механической активации в жидких средах (МАЖ).

3. Изучить процессы инфильтрации, совмещенной со спеканием, расплаво! Бр010С1,5ЦФ тугоплавких каркасов на основе механически обработанных в ВЭМ по рошковых шихт

4. Установить влияние содержания никеля на структуру и свойства инфильтро ванных порошковых материалов на основе механически активированных в жидки: средах порошковых шихт Ре-№.

5. Разработать опытную технологию получения ИПМ для опорной шайбы горно проходческого комбайна.

Методы исследования и достоверность результатов. Для решения поставлен ных задач были использованы современные методы исследования фракционного соста ва, структуры и свойств материалов: ситовый анализ и метод перераспределения частм по размерам (для оценки степени агломерации частиц определяли показатель агломе рации (ПАГ), равный отношению средних размеров частиц после обработки в ВЭМ (с1о) ] ручной обработай в ступе (<!,)); оптическая и электронная сканирующая микроскопа высокого разрешения; рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализ; методы анали "за твердости и микротвердости; испытания на срез, а также обработка эксперименталь ных данных с применением статистических методов анализа результатов и многокри териальной оптимизации.

Степень достоверности результатов подтверждается:

- согласованностью полученных результатов с фундаментальными положениям! порошкового материаловедения, а также соответствием экспериментальных данных I научных выводов с общепринятыми положениями, опубликованными в авторитетны) изданиях;

- использованием современных методов статистической обработки результате] экспериментальных исследований;

- использованием в экспериментальных исследованиях современных методо! испытаний с применением поверенного оборудования и стандартных методик в сочета нии с комплексом методов исследований структуры и свойств;

- поверкой основных экспериментальных исследований независимыми испытаниями, выполненными в ООО «Тоннельдорстрой», г. Сочи.

Основные положения, выносимые автором на защиту:

• многокритериальная оптимизация содержания никеля в шихте основы ИПМ;

• закономерности механической обработки в высокоэнергетической мельнице I режимах сухого и жидкого размола, механической активации в жидких средах порошковых шихт Ре-№ (0-2% мае.) в зависимости от содержания никеля;

• наследственное влияние механической обработки в ВЭМ на процессы формования, спекания и инфильтрации;

• результаты исследования структуры и свойств инфильтрованных порошковых материалов, полученных по разработанной технологии;

• технология получения ИПМ на основе механически активированных в жидких средах порошковых шихт Бе-М (2% мае.), позволяющая получать материал с повышенными механическими свойствами и степенью консолидации поверхностных слоев.

Научная новизна. 1. Впервые, с учетом эмпирических зависимостей ап, ро(Сц), представленных в виде полиномов второй степени для сухого и жидкого размола и

третьей степени для механической активации в жидких средах, построено модифицированное уравнение функции распределения частиц по размерам F(x; CyJ, учитывающее содержание никеля (0-2% мае.) в порошковой шихте Fe-Ni

F(x;CAi) = a0(CJ■ Д0(СМ)■ .expi-a^C,,)• (xwc»>>).

2. Установлены экспериментальные зависимости и построены 2D Spline модели влияния содержания никеля на процессы диспергирования-агломерации при обработке в ВЭМ порошковых шихт Fe-Ni (0-2% мае.). Выявлены экстремальные значения содержания никеля, обеспечивающие максимальную активность порошковой шихты Fe-Ni (1% мае.), полученную сухим размолом, переход к формированию агломератов частиц в порошковой шихте Fe-Ni (1,5% мае.) при размоле в жидких средах, формирование высокопрочных агломератов в процессе механической активации в жидких средах порошковой шихты Fe-Ni (2% мае.).

3. В отличие от ранее проведенных исследований, учитывающих связь между процессами диспергирования - агломерации и закономерностями уплотнения при спекании и горячей штамповке, установлено наследственное влияние процессов диспергирования - агломерации на закономерности уплотнения при инфильтрации и формирование механических свойств ИПМ на основе порошковых шихт Fe-Ni (0-2% мае.). Показано, что повышенные механические свойства и степень консолидации поверхностных слоев ИПМ обеспечиваются при использовании шихт с экстремальными значениями содержания никеля, полученных: а) сухим размолом (CNi=l% мае.) с максимальной активностью и значениями ПАГ<1; б) размолом в жидких средах (См=1,5% мае.), обеспечивающим переход от диспергирования к агломерации и значениями ПАГ>1; в) в процессе механической активации в жидких средах (CNi=2% мае.), характеризующейся формированием высокопрочных агломератов и значениями ПАГ=1.

Практическая ценность. 1. Разработана технология получения ИПМ, включающая: механическую активацию в жидких средах порошковой шихты Fe - Ni(2% мае.), при которой формируются высокопрочные агломераты; предварительное формование основы Fe-Ni, засыпку инфильтрата БрОЮС1,5ЦФ и доуплотнение биметаллической формовки; инфильтрацию, совмещенную со спеканием. При этом обеспечивается повышение механических свойств материала поверхностного слоя, равномерное распределение никеля по объему ИПМ, поры которого заполнены сплавом Cu-Sn, легированным Ni и Fe.

2. Определено оптимальное содержание никеля в порошковой шихте Fe-Ni (0-2% мае.). Показано, что ИПМ на основе механически активированной шихты Fe-Ni (2% мае.) обладают повышенной прочностью поверхностных слоев по сравнению с шихтой, полученной сухим размолом (CNi=l% мае.) и размолом в жидких средах (CNi=l,5% мае.).

3. Практическая ценность и новизна подтверждается также тем, что на основе проведенных исследований предложена опытная технология получения ИПМ (Fe-Ni)-БрОЮС1,5ЦФ (10% от массы шихты) на основе механически активированной шихты в жидких средах Fe-Ni (2% мае.) для опорной шайбы горнопроходческого комбайна, включающая: холодное прессование биметаллической формовки (инфильтрат (БрОЮС1,5ЦФ) - основа (Fe-Ni)); инфильтрацию, совмещенную со спеканием, и холодную штамповку. Предложена технология формования основы заготовки в виде усеченного конуса с целью получения ИПМ с равными диаметрами верхней и нижней части заготовки.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на ежегодных научно-технических и исследовательских конференциях, проводи-

мых в ЮРГТУ (НПИ): «Студенческая весна» (2007 - 2011г.), 59-я, 60-я научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и молодых ученых вузов Ростовской области (2010 - 2011г.), а так же на Всероссийском смотре-конкурсе «Научно-технического творчества студентов высших учебных заведений» - «Эврика-2010», г. Новочеркасск (2010 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ общим объемом 1,68 п.л., в том числе 2 из которых выполнены без соавторов, 3 опубликованы в изданиях, отвечающих требованиям ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав с общими выводами и списка литературы и изложена на 166 страницах машинописноп текста, включает 51 рисунок, 26 таблиц, приложение на 20 страницах и список литературы из 111 наименований.

Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки и техники РСФСР д.т.н., профессору Ю.Г. Дорофееву за обсуждения полученных результатов и помопц при работе над диссертацией.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражены основные направления, объекты и актуальность исследований, сформулирована цель и определены задачи исследования, указана научная новизна и практическая ценность диссертационной работы.

В первой главе «Анализ научно - технической и патентной литература проведен обзор существующих технологий получения материалов и изделий из порошков. Одним из перспективных направлений повышения механических свойств является инфильтрация, совмещенная со спеканием, имеющая ряд преимуществ перед другими методами порошковой металлургии, в частности, спеканием.

Рассмотрены известные способы получения ИПМ, среди которых наибольший интерес представляет формование слоистой заготовки путем напрессовки инфильтрата ш основу, включающее предварительную подпрессовку порошковой шихты основы, засыпку инфильтрата и окончательное доугоготнение биметаллической формовки. Технология холодной штамповки позволяет снизить пористость и шероховатость поверхности ИПМ, а также повысить физико-механические свойства. В качестве инфильтрата для пропитки железного каркаса обосновано использование бронзы БрОЮС1,5ЦФ в количестве 10% мае., обеспечивающее получение материала с повышенной прочностью. Инфильтрация медью и ее сплавами существенно повышает физико-механические и триботехнические свойства ИПМ, что позволяет использовать их в качестве антифрикционных.

Увеличение дисперсности железного порошка, а также введение в основу небольшого количества никеля позволяет получать более однородное распределение меди в объеме изделия. В результате исследований выявлено наследственное влияние процессов диспергирования-агломерации при обработке порошковой шихты Fe-Ni в ВЭМ в процессе МАЖ на процессы уплотнения при формовании, спекании и формирования структуры и свойств порошковых материалов.

Во второй главе «Методики проведения исследований» представлены составы и свойства используемых материалов, характеристика технологического и исследовательского оборудования, описаны методики проведения экспериментов.

Для изготовления исследуемых образцов в качестве исходных материалов использовали железные порошки ПЖВ 3.160.26, ПЖР 2.200.26, АНС 100.29, ABC 100.30, Ап-corsteel 1000С (Сре=92-100% мае.), порошок никеля ПНК-1Л5 (0-8% мае.), порошок оловянистой бронзы БрОЮС1,5ЦФ (10% от массы шихты основы). Шихту Fe-Ni ocho-

вы готовили в ВЭМ «САНД-1» при соотношении массы шихты и размольных шаров (с1ш=10мм) Мш:тшихты=10:1 и времени размола тр=1,2кс по технологиям сухого размола (скорость вращения ротора v=2,42 с"1), размола и механической активации в жидких средах (95%-й этиловый спирт (10% от массы шихты), v=4,84 с"1). Фракционный состав и средний размер частиц шихт (ГОСТ 18318-94) определяли с помощью набора лабораторных сит на ситовом анализаторе модели "029". При получении спеченных материалов формование включало: засыпку шихты Fe-Ni в цилиндрическую стальную пресс-форму и двухстороннее прессование на гидравлическом прессе ПГ-50 (400 МПа), а при получении инфильтрованных формовок - предварительное прессование шихты основы Fe-Ni (50 МПа), засыпку порошка инфильтрата БрОЮС1,5ЦФ (10% от массы шихты основы) и окончательное доуплотнение (400 МПа) биметаллической формовки. Спекание заготовок Fe-Ni и инфильтрацию биметаллических формовок (Fe-Ni)-БрОЮС1,5ЦФ, совмещенную со спеканием, осуществляли в муфельной печи (1432К, 7,2кс, среда - диссоциированный аммиак).

Металлографические исследования выполняли на микроскопе «Альтами МЕТ 3». Рентгеноструктурные исследования проводили с использованием дифрактометра ДРОН-3. Электронно-зондовый микроанализ (микрорентгеноспектральный анализ) выполняли на микроскопе-микроанализаторе Camebax-micro (Франция). Механические свойства ИПМ определяли при испытаниях на срез тср на цилиндрических образцах с регистрацией кривых разрушения, используя прибор КСП 4. Твердость по Роквеллу (ГОСТ 24622-81) определяли после спекания на твердомере ТР5056 УХЛ. Твердость при малых нагрузках определяли на цифровом микротвердомере модели HVS-1000 (0,98 Н, 10с).

Обработку экспериментальных данных проводили, используя программный пакет Table Curve 2D и в системе STATISTICA путем построения 2D Spline моделей на ЭВМ. Для обработки графических изображений использовались программы Компас 9D и Visio 2000.

Многокритериальную оптимизацию содержания никеля в шихте, обеспечивающего повышенный комплекс механических свойств псевдосплавов железо-бронза, проводили, используя комплексный показатель качества. Количественной оценкой такого показателя может служить обобщенная функция желательности. Оптимизацию технологии выполняли, используя следующую шкалу «желательности»: D=0,7-1,0 - превосходный, D=0,6-0,7 - хороший, D менее 0,5 - недопустимый уровень качества. Показатель D представляет собой среднее геометрическое жела-

1

тельностей D = (dtd2- d, d4-d5)5, где d] - содержание никеля в шихте, d2 - порисгость инфильтро-ванной заготовки, d3, d4 - твердости верхнего и нижнего слоев, d5 - коэффициент, равный отношению объемов пор до и после спекания.

В третьей главе «Исследование закономерностей процессов механической обработки в ВЭМ шихт Fe-Ni порошковых основ ИПМ» построены 2D Spline модели рисунок 1) и установлено влияние содержания никеля на гранулометрический состав, ?едний размер частиц (do, di) и значения показателя агломерациии (ПАГ) шихты Fe-Ni

Содержание никеля, % мас-Рисунок I - 2D Spline модели dd, db ПАГ(С Nl): CP (a), РЖС (6) и МАЖ (в)

после сухого и жидкого размола, механической активации в жидких средах в ВЭМ г ручной обработки в ступе.

Определено оптимальное содержание никеля в шихте Ре-№ (0-2% мае.), обработанной в ВЭМ. Порошковая шихта Бе-М (1% мае.), полученная сухим размолом г ВЭМ, характеризуется максимальной активностью в процессе ручной обработки в сту пе и обеспечивает повышенные значения показателя агломерации (ПАГ<1). При ее держании никеля 1,5% мае. в порошковой шихте Ре-№, полученной размолом в жидки средах, наблюдается переход к формированию агломератов частиц и повышение покг. зателя агломерации (ПАГ>1). Механическая активация в жидких средах порошково шихты Ре-№ (2% мае.) характеризуется формированием высокопрочных агломератох . не разрушающихся в процессе ручной обработки в ступе (ПАГ=1).

Изучено перераспределение массы частиц внутри исследуемых интервалов в процессе ручной обработки в ступе порошковых шихт Ре-№ (0-2% мае.), обработанных ВЭМ за счет диспергирования более крупных агломератов и агломерации более мелки частиц. С целью количественной оценки перераспределения массы частиц внутри ис следуемых интервалов (между крупными и мелкими частицами) определяли изменени остатка (Дг,-, % мае.) на 1-м сите после ручной обработки в ступе:

Дг,- = АКю - ЛАц,

где АЯ;0 - остаток шихты на г'-м сите (% мае.) после обработки в ВЭМ и ДЯц - поел ручной обработки в ступе.

Изменение остатка на сите после ручной обработки в ступе связано с увеличение; массы рассматриваемой фракции за счет агломерации более мелких частиц - Дгл С (или) разрушения (диспергирования) более крупных частиц - Д гд. Тогда Дг, можн представить в виде:

Дг,- = Д гм + Д гщ

Установлено влияние содержания никеля на параметры уравнения Розина - Рамм лера (а0(Сц$, представленные в виде полинома второй степени для сухого раз-

мола, а для размола в жидких средах и механической активации в жидких средах в вид полиномов третьей степени (таблица 1). С учетом полученных зависимостей ао(С Ро(Сц) построены модифицированные уравнения функции распределения Р(х; Сщ) частиц по размерам, учитывающие содержание никеля в шихте для сухого и жидкого раз мола, а также механической активации в жидких средах

Нх-,С№) = а0(См) ■ Д(См) ■ ■ ехр(-«0(См) • (х^<с«»).

Таблица 1 - Параметры уравнения Розина - Раммлера ар(СРо(Сщ)

Вид уравнения зависимостей ао(Сщ), Ро(Сщ) Г2* а Ь с с1

ао,Ро =а+Ь-Ст +с-Сщ2 а0 0,966 81,52 -13,67 4,100 -

Ро 0,999 1,950 -0,03 -0,003 -

а0,Ро =а+Ь-Ст+с-Сщ3 а0 0,909 63,80 -3,64 2,300 -

Ро 0,968 1,823 -0,05 0,040 -

а0,Ро =а+ЬСт +с-Ст2 +4СМ3 ао 1,000 62,71 44,5 -77,70 28,06

Ро 1,000 1,850 0,08 -0,260 0,111

Исследование дифференциальных кривых Р(х) распределения частиц по размера» показало, что ручная обработка в ступе порошковой шихты, полученной в процессе сухого размола, приводит к смещению экстремума функций Р(х) в сторону больших значений х за счет агломерации шихты. При размоле в жидких средах шихт, содержащие: С№<1% мае., наблюдается смещение экстремума функций Р(х) в сторону больших зна чений х за счет агломерации «активных» частиц, а при повышенном значении никел::

См>1,5% мае. в сторону меньших значений за счет разрушения агломератов, полученных в ВЭМ. Механическая активация в жидких средах обеспечивает формирование высокопрочных агломератов, практически не разрушающихся в процессе ручной обработки в ступе, ЧТО приводит к совпадению экстремумов функций Р(х) при См;=2% мае.

Анализ фрактограмм порошковых шихт, полученных по технологии механической активации в жидких средах (рисунок 2) и спрессованной порошковой шихты (рисунок 3) показывает, что при обработке в ВЭМ происходит формирование агломератов, представляющих собой композиционные частицы Гн'е-№ и Ньре.

а) б)

Рисунок 3 - Распределение N1 в спрессованной порошковой шихте Ре-М1(2% мае.), полученной по технологии МАЖ: во вторичных элеетронах (а), в излучении МКа (б)

В четвертой главе «Изучение процессов спекания, инфильтрации, формирования структуры и свойств материалов на основе механически обработанных в ВЭМ порошковых шнхт Ре-№» изучены процессы уплотнения при спекании и инфильтрации, совмещенной со спеканием, расплавом БрОЮС1,5ЦФ (10% от массы шихты основы) тугоплавких каркасов на основе механически обработанных в ВЭМ при различных режимах порошковых шихт Ре-3№, исследованы закономерности формирования структуры и свойств ИПМ.

Установлено наследственное влияние процессов диспергирования-агломерации порошковых шихт на закономерности уплотнения при холодном прессовании, спекании порошковой основы Бе-М и инфильтрации, совмещенной со спеканием биметаллической формовки с напрессованным слоем инфильтрата бронзы на предварительно спрессованный пористый каркас. Показано, что при оптимальном содержании никеля обеспечиваются повышенные механические свойства ИПМ (Ре-№)-БрОЮС1,5ЦФ

Совместный анализ процессов уплотнения при формовании, спекании (СП), инфильтрации и механических свойств материалов на основе порошковых шихт Бе-М (0-2% мае.), полученных сухим размолом, показал, что экспериментальные зависимости влияния содержания никеля на относительную плотность 0ИПМ, предел прочности на срез тср, твердость Н1Щ и коэффициент Ивенсена Ки носят экстремальный характер (таблица 2, рисунок 4). Получение ИПМ на основе шихты Бе-М (1% мае.), характеризующейся повышением активности, обеспечивает максимум значений 8И1Ш, тср и ШШ при инфильтрации, минимум Ки и максимальное уплотнение материала.

Ки

Содержание никеля, % мае.

Рисунок 4 - 2D Spline модели CNl(KJ - (а) и CNi(tcpJ - (5) ИПМ при сухом размоле

а) б)

Рисунок 2 - Изображения во вторичных электронах час-тип шихты Ре-ІЧІ(2°/о мас.), полученной по технологии МАЖ (маркеры Юмкм (а) и 100 мкм (б))

Таблица 2 - Результаты экспериментальных исследований при оптимальном содержа-

НИМ Ыт п ПШУТР . ТЛП]\Л

Параметры Сухой (l%i размол лас.) Размол в жидких средах (1,5% мае.) Механическая аклшация в жидких средах (2% мае.)

ИПМ СП ИПМ СП ИПМ СП

9,„ «с, 0,727 0 772 0,719 0.743 0.733 0,713 0,711

Ad 0,472 -1,833 0,785 0,771 -1,885 0,737 1,598 0,731 -1,073

HRH 103 74 103 79 952 93 449 64

о 0,5 1,0 1,5 2,0 Содержание никеля, % мае.

Рисунок 5 - 2D Spline модели CNl<K.) - (а) и CNi(icp) - (б) ИПМ при размоле в жидких средах

При использовании шихты Ре-№ (1,5% мае.), характеризующейся переходом от диспергирования к формированию агломератов в процессе размола в жидких средах, обеспечивается получение ИПМ с повышенными значениями относительной плотности, с минимальной степенью «разбухания» в радиальном направлении, повышенным уплотнением при инфильтрации и твердостью ИПМ (рисунок 5).

Получение ИПМ с повышенными механическими свойствами поверхностного слоя и пониженным уплотнением, связанным с «разбуханием» в радиальном направлении, обеспечивается при использовании шихты Ре-№ с содержанием никеля (2% мае.), характеризующейся формированием высокопрочных агломератов в процессе механической активации в жидких средах (рисунок 6). При использовании шихты Ре-№ (2% мае.) для всех исследованных технологий наблюдается снижение степени уплотнения за счет «разбухания» в процессе спекания и инфильтрации, совмещенной со спеканием. При этом инфильтрованные образцы уплотняются в меньшей степени, чем спеченные за счет «разбухания», связанного с формированием твердых растворов Си-№. Материалы на основе механически активированных в жидких средах порошковых шихт Ре-№ характеризуются минимальной степенью уплотнения спеченных и инфильтрованных заготовок за счет наследственного влияния процессов диспергирования-агломерации. Уменьшение показателя агломерации приводит к росту коэффициента Ивенсена, равного отношению объемов пор спеченной и холоднопрессованной заготовок. Для описания влияния содержания N1 на изменение радиальных размеров верхних слоев заготовки в процессе инфильтрации построено линейное уравнение Л<«С„;)=102+0,305-СМ, адекватно описывающее деформацию материала. МАЖ способствует образованию агломератов представляющих собой композиционные частицы Ре-М, а в процессе инфильтрации никель связанный с порошковой основой, и медь, находящаяся в расплаве, формируют твердый раствор Си-№, расположенный на поверхности частиц железа.

о 0,5 1,0 1,5 2,0 Содержание никеля, % мае.

Рисунок 6 - 2D Spline модели CNi(K J - (а) и CNi(*cP) - (б) ИПМ при механической активации в жидких средах

и

Увеличение радиальных размеров верхних торцов материала больше, чем нижних за счет преимущественной локализации инфильтрата в верхних слоях образца. Предложена гипотеза механизма «разбухания» в процессе инфильтрации порошкового материала Fe-БрОЮС1,5ЦФ на основе механически активированных в жидких средах шихт, состоящих из агломератов Fe-Fe (рисунок 7), за счет «медного роста» самих частиц, составляющих агломераты.

На основе проведенного исследования выдвинута гипотеза формирования ИПМ. При спекании активированной шихты возможно повышение качества сращивания межчастичных поверхностей, затрудняющих инфильтрацию порошковой заготовки по поверхностям раздела частиц порошка. Увеличение содержания никеля повышает степень взаимодействия в системе Cu-Ni за счет образования твердых растворов, а так же взаимодействия

меди с композиционными частицами Fe-Ni. Данная гипотеза подтверждена результатами исследования микрорентгеноспектрального анализа (рисунок 8).

Рисунок 7 - Схемы «разбухания» ИЛМ Fe-Cu на основе шихт, полученных РЖС (а) и МАЖ (6)

Fe, Cu, % 100 '

Sil, %

80

80

10

а) б) в) г) д)

Рисунок 8 - Изображения ИПМ Ре-№-Си во вторичных электронах (а) и в излучении ИеК» (б); Си, (в); ЗпК, (г); 1МЖ<, (д)

Исследование инфильтрованных порошковых материалов на основе механически активированных в жидких средах порошковых шихт Ре-№ (2% мае.) во вторичных электронах и в излучении Ре, Си, Бп, N1 показали, что никель равномерно распределен по объему ИПМ (рисунок 9), поры заполнены сплавом Си-Зп, легированного никелем и железом.

Исследования твердости при малых нагрузках НУ показали, что технология инфильтрации, совмещенная со спеканием, обеспечивает получение материала с повышенными значениями верхних НУ 136(СР)/156(РЖС)/242(МАЖ) и нижних НУ ¡32/145/227 слоев по сравнению со спеченными материалами НУ 64/70/81, а так же повышенные значения для спеченных и инфильтрованных материалов на основе механически активированных в жидких средах шихт по сравнению с материалами на основе шихт, полученных при сухом и жидком размоле.

о

Ni, %

0,5

i.«! F» " * tfT"

1 I Т »

Т

№

О 40

80 120 160 200 240 280 Расстояние, мкм

Рисунок 9 - Распределение элементов на отрезке 300 мкм. Шаг сканирования 1 мкм

Установлено наследственное влияние процессов диспергирования - агломерации на механические свойства и степень консолидации композиционных частиц. Для оценки степени консолидации порошковых частиц определяли расчетную величину предела прочности на срез компактного материала, используя аналитическую зависимость МТср",П)

•ср 2

1-1,21-Я5

Показано, что повышенные механические свойства и степень консолидации поверхностных слоев ИПМ обеспечиваются при использовании шихт с экстремальными значениями содержания никеля, полученных: а) сухим размолом (См=1% мае.) с максимальной активностью и значениями ПАГ<1; б) размолом в жидких средах (См,=1,5% мае.), обеспечивающим переход от диспергирования к агломерации и значениями ПА1>1; в) в процессе механической активации в жидких средах (См=2% мае.), характеризующейся формированием высокопрочных агломератов и значениями ПАГ=1. Механические свойства и степень консолидации поверхностных слоев инфильтрованных порошковых материалов ((Ре-№)-Бр010С 1,5ЦФ) выше, чем у спеченных (Ре-№).

В пятой главе «Обсуждение полученных результатов и разработка опытной технологии получения порошкового материала опорной шайбы» обсуждены полученные результаты и разработана технология изготовления ИПМ (Ре-№)-Бр01 ОС 1,5ЦФ на основе механически актвдироранвых в ВЭМ порошковых шихт Ре-№. На основе анализа полученных результатов экспериментальных исследований показано, что при инфильтрации бронзой (Бр010С1,5ЦФ) порошковой основы шихты Ре-№ (С№=2% мае.), полученной механической активацией в жидких средах, обеспечивающей получение высокопрочных агломератов, формируются ИПМ с повышенными физико-механическими свойствами.

С учетом ранее проведенных исследований холодной штамповки ИПМ, обеспечивающей повышение качества поверхности, снижение шероховатости и пористости материала при давлении холодной штамповки равным давлению холодного прессования, предложена технологическая схема получения материала для опорной шайбы горнопроходческого комбайна, включающая следующие операции:

• приготовление шихты основы Ре (98% мае.) - № (2% мае.) механической активацией в жидких средах (95%-й этиловый спирт (10% от массы шихты)) в ВЭМ «САНД-1» при соотношении массы шихты и размольных шаров (с!ш=10мм) Мш:тшихты=10:1, скорости вращения ротора у=4,84 с'1 и времени размола тр=1,2кс;

• предварительное прессование шихты основы Ре-М (50 МПа) в виде усеченного конуса, засыпка порошка инфильтрата БрОЮС1,5ЦФ (10% от массы шихты основы) и окончательное доуплотнение (400 МПа) биметаллической формовки (инфильтрат - основа);

• спекание биметаллической формовки, совмещенное с инфильтрацией (1432К, 7,2кс, среда - диссоциированный аммиак);

• холодная штамповка (400 МПа).

Инфильтрация порошкового материала на основе механически активированной шихты Ре-М (2% мае.) приводит к увеличению диаметра верхних слоев по сравнению с нижними. С целью получения ИПМ с равными диаметрами верхней и нижней части заготовки предложена технология формования заготовки основы в виде усеченного конуса.

По предложенной технологии в лаборатории динамического горячего прессования кафедры «Материаловедение и технология материалов» ЮРГТУ (НПИ) изготовлены

образцы материала для опорной шайбы, которые прошли испытания в условиях ООО «Тоннельдорстрой», г. Сочи. В процессе испытания опытные образцы из предложенного материала обеспечили эксплуатационную надежность на уровне используемых на предприятии опорных шайб, изготавливаемых из литой бронзы БрАЖ-5-5 (ГОСТ 162878), что позволило рекомендовать результаты диссертационной работы для разработки технологии изготовления опорной шайбы горнопроходческого комбайна.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Разработана технология получения инфильтрованного порошкового материала с повышенными механическими свойствами поверхностных слоев (тср =467 МПа) и степенью консолидации (тсрк=952 МПа), включающая механическую активацию в жидких средах порошковой шихты Fe-Ni (2% мае.), обеспечивающую получение высокопрочных агломератов, не разрушающихся при ручной обработке в ступе, формование биметаллической заготовки (инфильтрат (БрОЮС1,5ЦФ) - основа (Fe-Ni)) и ее спекание, совмещенное с инфильтрацией.

2. Построены 2D Spline модели и установлено влияние содержания никеля в обработанной в ВЭМ порошковой шихты Fe-Ni на гранулометрический состав, средний размер частиц, значения показателя агломерации. Определено оптимальное содержание никеля Сд""1 в шихте Fe-Ni, полученной в процессе сухого размола (1% мае.), размола в жидких средах (1,5% мае.) и механической активации в жидких средах (2% мае.). Порошковая шихта Fe-Ni (1% мае.), полученная сухим размолом в ВЭМ, характеризуется максимальной активностью в процессе ручной обработки в ступе и обеспечивает повышенные значения показателя агломерации (ПАГ<1). При содержании никеля 1,5% мае. в порошковой шихте Fe-Ni, полученной размолом в жидких средах, наблюдается переход к формированию агломератов частиц и повышение показателя агломерации (ПАГ>1). Механическая активация в жидких средах порошковой шихты Fe-Ni (2% мае.) характеризуется формированием высокопрочных агломератов, не разрушающихся в процессе ручной обработки в ступе (ПАГ=1).

3. Установлены закономерности влияния содержания никеля в шихте на параметры уравнения Розина - Раммлера (a(j(CNl), ßo(CС учетом эмпирических зависимостей ao,ßo(Cfn), представленных в виде полиномов второй степени (для сухого размола) и третьей степени (для размола и механической активации в жидких средах), построены модифицированные уравнения функции распределения F(x; Сщ) частиц порошковой шихты Fe-Ni по размерам, учитывающие содержание никеля в шихте (0-2% мае.)

F{x- Сд,) = аа (С,) • ßa (Сл,) • " • ехр(-а0 (Сл,) • и).

4. Установлено наследственное влияние процессов диспергирования - агломерации порошковых шихт, обработанных в ВЭМ, на закономерности уплотнения при холодном прессовании, спекании порошковой основы Fe-Ni и инфильтрации расплавом бронзы, совмещенной со спеканием. Построены 2D Spline модели влияния содержания никеля на значения относительной плотности формовки вхп, спеченной 6СП и инфильт-рованной 0ИПМ заготовки, предела прочности на срез тср и расчетных значений предела прочности компактного материала тсрк, изменение линейных размеров и коэффициента Ивенсена при спекании Adcn. Ahe, инфильтрации, совмещенной со спеканием Ad„„M, AhmlM, К"и"м. Оптимальное содержание никеля обеспечивает повышенные механические свойства ИПМ (Fe-Ni)-BpO ЮС 1,5ЦФ, на основе шихт, полученных сухим

размолом (1% мае.), размолом в жидких средах (1,5% мае.) и механической активацией в жидких средах (2% мае.).

5. Показано, что порошковая шихта Fe-Ni (1% мае.), полученная сухим размолом в ВЭМ, характеризуется максимальными относительной плотностью 0С1„ 0„пм и уплотнением при инфильтрации. При содержании никеля 1,5% мае. в порошковой шихте Fe-Ni, полученной размолом в жидких средах, обеспечиваются максимальные значения относительной плотности спеченных и инфильтрованных материалов, радиальной деформации и повышение интенсивности уплотнения заготовок при спекании и инфильтрации. Механическая активация в жидких средах порошковой шихты Fe-Ni (2% мае.) приводит к снижению степени уплотнения при спекании и инфильтрации порошковых заготовок за счет наследственного влияния процессов диспергирования-агломерации при МАЖ. При этом уменьшение показателя агломерации приводит к снижению степени уплотнения.

6. Увеличение радиальных размеров Ad («разбухание»), связанное с «медным ростом» при инфильтрации, наблюдается при использовании порошковых шихт, полученных по технологиям сухого и жидкого размола, а также механической активации в жидких средах. Неоднородная деформация, связанная с увеличением радиальных размеров материала верхних слоев образца по сравнению с нижними, наблюдается за счет преимущественной локализации инфильтрата в верхних слоях образца. Максимальные значения Ad верхних слоев материала наблюдаются при инфильтрации образцов на основе порошковой шихты Fe-Ni (2% мае.). Установлено наследственное влияние процессов агломерации при обработке в ВЭМ на увеличение радиальных размеров в процессе инфильтрации - максимальная степень «разбухания» при инфильтрации наблюдается при минимальных значениях ПАТ.

7. Предложена гипотеза механизма «разбухания» ИПМ Ре-БрОЮС1,5ЦФ в процессе инфильтрации, совмещенной со спеканием, биметаллической формовки с напрессованным слоем инфильтрата БрОЮС1,5ЦФ на предварительно спрессованный порошковый пористый каркас на основе механически активированных в жидких средах шихт, состоящих из агломератов Fe-Fe, связанного с «медным ростом» частиц, составляющих агломераты.

8. Установлено наследственное влияние процессов диспергирования - агломерации на механические свойства и степень консолидации композиционных частиц. Показано, что при оптимальном содержании никеля предел прочности и расчетные значения предела прочности компактного материала при испытаниях на срез ИПМ ((Fe-Ni)-БрОЮС1,5ЦФ) выше, чем тср и Тер" спеченных материалов (Fe-Ni) для всех исследованных технологий обработки шихты, причем значения тср и ТсрК верхних слоев инфильтрованных порошковых материалов выше нижних.

9. В результате исследования структуры во вторичных электронах и в излучении Fe, Cu, Sn, Ni, а так же их распределения в ИПМ на основе порошковой шихты Fe - Ni (2% мае.), полученной механической активацией в жидких средах, показано, что никель равномерно распределился по объему инфицированного порошкового материала, поры заполнены сплавом Cu-Sn, легированного никелем и железом.

10. Предложена опытная технология получения материала опорной шайбы горнопроходческого комбайна, включающая: механическую активацию в жидкой среде порошковой шихты Fe-Ni (2% мае.) (Мш:тшихгы=10:1, <1Ш=10 мм, т=1,2 кс, п=4,84 с'1, среда - 95%-ый раствор этилового спирта (10% от массы шихты)); предварительное прессование Fe-Ni основы (50 МПа) в виде усеченного конуса, с последующим доуп-лотнением (400 МПа) биметаллической формовки инфильтрат ((БрОЮС1,5ЦФ) - осно-

Ba(Fe-Ni)); спекание, совмещенное с инфильтрацией (1432К, 7,2кс, среда - диссоциированный аммиак), с последующей холодной штамповкой (400 МПа). Формование основы заготовки в виде усеченного конуса обеспечивает получение ИПМ с равным диаметром верхней и нижней части заготовки за счет большего увеличения диаметра верхнего слоя по сравнению с нижним во время спекания, совмещенного с инфильтрацией.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

По материалам диссертационного исследования лично и в соавторстве опубликовано 11 печатных работ (общим объемом 1,1 печатных листа), в том числе 3 - в журналах и изданиях, рекомендованных ВАК. Работы, опубликованные по теме диссертации:

в журналах и изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Гончарова О.Н. Влияние содержания никеля на твердость и пористость инфильтрованных бронзой порошковых материалов железо-никель / О.Н. Гончарова И Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2011-№5.- С. 51-54.

2. Гончарова О.Н. Инфильтрованные материалы на основе механически активированных в жидких средах порошковых шихт Fe-Ni / О.Н. Гончарова, С.Н. Сергеенко // Вестник МГТУ. -2012. -№ 1,- С. 98-102.

3. Гончарова О.Н. Инфильтрованные расплавом бронзы порошковые материалы на основе механически активированных шихт Fe-Ni / O.II. Гончарова // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2012. - № 2. - С. 88-90.

в других журналах и изданиях:

4. Романова О.Н. Особенности формирования горячедеформированных, спеченных и ин-фильтрованных порошковых материалов / С.Н. Сергеенко, Р.В. Коломиец, О.Н. Романова, H.H. Зайцева, И.С. Третьякова, О.П. Ерофеева, H.A. Пивоваренко, С.В. Цыганков // Студенческая научная весна -2007: сб. науч. трудов аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. - С. 110-111.

5. Романова О.Н Твердость порошковых материалов систем никель-медь и железо-никель-медь / О.П. Москалева, О.Н. Романова, С.Н. Сергеенко, В.И. Устименко // Студенческая научная весна - 2008 : материалы Межрегион, науч.-техн. конф. студ., асп. и молодых ученых Южного федерального округа / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск: ЛИК, 2008. - С. 211-212.

6. Гончарова О.Н. Порошковые материалы на основе железа и меди / О.Н. Гончарова, С.Н. Сергеенко, Е.А. Селезнева // Результаты исследований - 2009: материалы 58-й науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2009. - С. 6-8.

7. Гончарова О.Н. Инфильтрованные порошковые материалы на основе железа, легированного никелем / И.В. Третьякова, О.Н. Гончарова, С.Н. Сергеенко, В.И. Устименко И Студенческая научная весна - 2009 : материалы Межрегион, науч.-техн. конф. студ., асп. и молодых ученых Южного федерального округа / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ) 2009. -С. 161-162.

8. Гончарова О.Н. Инфильтрованные порошковые материалы на основе механически активированных порошковых шихт Fe-Ni / О.Н. Гончарова, С.Н. Сергеенко // Студенческая научная весна - 2010 : материалы регион, науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Ростовской области / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2010. - С. 123-125.

9. Гончарова О.Н. Многокритериальная оптимизация получения энергосберегающих порошковых материалов системы железо-никель-медь / О.Н. Гончарова, С.Н. Сергеенко // Сборник научно-исследовательских работ финалистов конкурса аспирантов и молодых ученых в области энергосбережения в промышленности (г. Новочеркасск, окт. 2010 г.) [Эврика 2010] / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) -Новочеркасск : Лик, 2010. - С. 128-130.

10. Гончарова О.Н. Влияние содержания никеля на пористость и твердость спеченных и ин-фильтрованных порошковых материалов Fe-Ni / О.Н. Гончарова, С.Н. Сергеенко // Студенческая научная весна - 2011 : материалы регион, науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых уче-

ных вузов Ростовской области / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск : ЮРГТУ 2011 -С. 368-369.

И. Гончарова О.Н. Особенности формования инфильтрованных порошковых материалов Ре-№-Бр01 ОС 1,5ЦФ У О.Н. Гончарова, С.Н. Сергеенко // Результаты исследований - 2011 : материалы 60-й науч.-техн. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) - Новочеркасск : ЮРГТУ (НПИ), 2011.-С. 261-263.

Личный вклад соискателя в работы, опубликованные в соавторстве, составляет более 60% и состоит в проведении многокритериальной оптимизации порошковых материалов на основе железа [6,8] и экспериментальных исследований по изучению ИПМ на основе механически активированных в жидких средах порошковых шихт Ге-№ [2,8], изучении влияния содержания никеля на особенности формования, спекания, инфильтрации, формирования структуры и свойств порошковых материалов Ре-№ и (Бе-М)-БрОЮС1,5ЦФ [4,5,7,9,10].

Гончарова Ольга Николаевна

ПОРОШКОВЫЕ ИНФИЛЬТРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Ре-М-Си НА ОСНОВЕ МЕХАНИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННЫХ ШИХТ

Автореферат

Подписано в печать 27.04.2012. Формат 60x84 '/і6. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,19. Тираж 100 экз. Заказ 48-4551.

Отпечатано в ИД «Политехник» 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения. 132 Тел., факс (863-52) 5-53-03

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ И ПАТЕНТНОЙ

ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Влияние меди и никеля на формирование спеченных порошковых материалов Ре-М-Си.

1.2 Инфильтрованные порошковые материалы Ре-№-Си.

1.3 Порошковые материалы на основе механически легированных шихт Ре-№.

1.4 Выводы, цели и задачи исследования.

2 МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Характеристика исходных материалов.

2.2 Технологии изготовления исследуемых образцов.

2.3 Методики обработки экспериментальных исследований.

2.4 Методики определения физико-механических и триботехнических свойств ИГТМ.

2.5 Методики микрорентгеноспектрального, рентгенофазового и рентгеноструктурного анализа.

2.6 Обработка экспериментальных исследований.

2.7 Многокритериальная оптимизация технологических параметров инфильтрации.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ В ВЭМ ШИХТ Бе-М ПОРОШКОВЫХ ОСНОВ ИПМ.

3.1 Сухой размол порошковых шихт Ре-№.

3.2 Размол в жидких средах порошковых шихт Ре-№.

3.3 Механическая активация в жидких средах порошковых шихт Ре-№.

3.4 Выводы по главе.

4 ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ СПЕКАНИЯ, ИНФИЛЬТРАЦИИ, ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МЕХАНИЧЕСКИ ОБРАБОТАННЫХ В ВЭМ ПОРОШКОВЫХ ШИХТ Fe-Ni.

4.1 Спеченные и инфильтрованные материалы на основе порошковых шихт, полученных сухим размолом.

4.2 Спеченные и инфильтрованные материалы на основе порошковых шихт, полученных размолом в жидких средах.

4.3 Спеченные и инфильтрованные материалы на основе порошковых шихт, полученных механической активацией в жидких средах.

4.4 Выводы по главе.

Актуальность темы. Развитие различных отраслей промышленности и повышение спроса предприятий диктует необходимость разработки материалов с повышенным качеством и надежностью в эксплуатации. Материалы, изготовленные методами порошковой металлургии, в отличие от компактных, отличаются сокращением трудоемкости технологического процесса за счет повышения автоматизации процесса, снижением отходов производства, сокращением или отсутствием механической обработки за счет повышения точности изготавливаемых изделий с требуемым качеством поверхности и пользуются широким спросом. Повышение физико-механических свойств порошковых материалов достигается за счет снижения пористости, неоднородности структуры и состава с помощью методов, основанных на одновременном использовании высоких температур и деформаций: изостатического и динамического горячего прессования, горячей штамповки, высокотемпературной экструзии и других. Для снижения затрат на производство и улучшения свойств порошковых материалов необходим поиск новых альтернативных технологий.

Одним из направлений такого поиска может быть использование методов инфильтрации, совмещенной со спеканием. На сегодняшний день достаточно изучены процессы инфильтрации расплавами меди порошковых материалов, механическая активация в жидких средах в ВЭМ и влияние легирующих добавок на физико-механические свойства порошковых материалов. В ЮРГТУ (НПИ) проведены исследования и предложен ряд технологий получения ИПМ. Одной из перспективных технологий получения псевдосплавов Fe-Cu является технология, включающая предварительное формование основы, засыпку инфильтрата и доуплотение биметаллической заготовки с последующей операцией спекания, совмещенного с инфильтрацией, что позволяет существенно сократить трудоемкость технологического процесса.

В практике производства порошковых изделий широкое применение нашло легирование материалов на основе железа, способствующее повышению физико-механических свойств. Легирование никелем и расплавами меди железных каркасов является обоснованным, т.к. никель образует с железом неограниченный ряд растворов в твердом и жидком состоянии, оказывая значительное влияние на все превращения, протекающие в процессе нагрева и охлаждения. В присутствии меди, которая образует с никелем непрерывный ряд твердых растворов, значительно активируются диффузионные процессы и улучшаются условия гомогенизации сталей при спекании. Поэтому никель-медистые стали нашли большее распространение, чем никелевые.

В ранее проведенных исследованиях ИПМ установлено наследственное влияние процессов диспергирования-агломерации механически активированных порошковых шихт в ВЭМ, влияющих на формование, активирование процессов спекания и сплавообразования и закономерности процессов формирования структуры ИПМ.

Ввиду этого требуется проведение комплексного изучения механизмов и эффективности влияния механической активации порошковой шихты Бе-М, инфильтрации, совмещенной со спеканием на уплотнение, структуру и физико-механические свойства ИПМ в зависимости от характеристик наиболее технически важных по объему потребления в порошковой металлургии.

Цель работы - разработка технологии получения ИПМ с повышенными физико-механическими свойствами на основе механически обработанных в ВЭМ порошковых шихт Бе-М и установление закономерностей влияния содержания никеля на процессы диспергирования-агломерации, инфильтрации, совмещенной со спеканием, формирования структуры и свойств ИПМ. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести многокритериальную оптимизацию содержания никеля в шихте основы ИПМ.

2. Исследовать закономерности механической обработки в ВЭМ порошковых основ Fe-Ni ИПМ в режиме сухого размола (CP), размола в жидких средах (РЖС), а также механической активации в жидких средах (МАЖ).

3. Изучить процессы инфильтрации, совмещенной со спеканием, расплавом БрОЮС1,5ЦФ тугоплавких каркасов на основе механически обработанных в ВЭМ порошковых шихт Fe-Ni.

4. Установить влияние содержания никеля на структуру и свойства инфильтрованных порошковых материалов на основе механически активированных в жидких средах порошковых шихт Fe-Ni.

5. Разработать опытную технологию получения ИПМ для опорной шайбы горнопроходческого комбайна.

Научная новизна. 1. Впервые, с учетом эмпирических зависимостей ао, Po(CNi), представленных в виде полиномов второй степени для сухого и жидкого размола и третьей степени для механической активации в жидких средах, построено модифицированное уравнение функции распределения частиц по размерам F(x; CNi), учитывающее содержание никеля (0-2% мае.) в порошковой шихте Fe-Ni

F{x,Cm) = a0(CNl)■ Д,(См).*<А<С*Н>.ехр(-а0(С№) •

2. Установлены экспериментальные зависимости и построены 2D Spline модели влияния содержания никеля на процессы диспергирования-агломерации при обработке в ВЭМ порошковых шихт Fe-Ni (0-2% мае.). Выявлены экстремальные значения содержания никеля, обеспечивающие максимальную активность порошковой шихты Fe-Ni (1% мае.), полученную сухим размолом, переход к формированию агломератов частиц в порошковой шихте Fe-Ni (1,5% мае.) при размоле в жидких средах, формирование высокопрочных агломератов в процессе механической активации в жидких средах порошковой шихты Ре-№ (2% мае.).

3. В отличие от ранее проведенных исследований, учитывающих связь между процессами диспергирования-агломерации и закономерностями уплотнения при спекании и горячей штамповке, установлено наследственное влияние процессов диспергирования-агломерации на закономерности уплотнения при инфильтрации и формирование механических свойств ИПМ на основе порошковых шихт Ре-№ (0-2% мае.). Показано, что повышенные механические свойства и степень консолидации поверхностных слоев ИПМ обеспечиваются при использовании шихт с экстремальными значениями содержания никеля, полученных: а) сухим размолом (Смг=1% мае.) с максимальной активностью и значениями ПАГ<1; б) размолом в жидких средах (См1=1,5% мае.), обеспечивающим переход от диспергирования к агломерации и значениями ПАГ>1; в) в процессе механической активации в жидких средах (С-^=2% мае.), характеризующейся формированием высокопрочных агломератов и значениями ПАГ=1.

Объектом исследования являются процессы инфильтрации, процессы диспергирования-агломерации при обработке в шаровых планетарных мельницах порошковых шихт Ре-№, процессы уплотнения-разуплотнения.

Предметом исследования являются закономерности влияния содержания никеля на:

- процессы диспергирования-агломерации порошковых шихт Ре-№ (02% мае.);

- процессы уплотнения при формовании, спекании и инфильтрации порошкового материала;

- формирование структуры и свойств ИПМ на основе механически активированных шихт Ре-№.

Реализация результатов работы. Для апробации работы была разработана и предложена опытная технология получения материала опорной шайбы горнопроходческого комбайна для ОАО «Тоннельдорстрой», г. Сочи.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на ежегодных научно-технических и исследовательских конференциях, проводимых в ЮРГТУ (НПИ): «Студенческая весна» (2007 -2011г.), 59-я, 60-я научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и молодых ученых вузов Ростовской области (2010 - 2011г.), а так же на Всероссийском смотре-конкурсе «Научно-технического творчества студентов высших учебных заведений» - «Эврика-2010», г. Новочеркасск (2010 г.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ общим объемом 1,68 п.л., в том числе 2 из которых выполнены без соавторов, 3 опубликованы в изданиях, отвечающих требованиям ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав с общими выводами и списка литературы и изложена на 166 страницах машинописного текста, включает 51 рисунок, 26 таблиц, приложение на 20 страницах и список литературы из 111 наименований. Первая глава посвящена обзору литературных и патентных данных по теме диссертации. Во второй главе представлены составы и свойства используемых материалов, характеристика технологического и исследовательского оборудования, описаны методики проведения экспериментов. В третьей главе исследованы закономерности процессов механической обработки в ВЭМ шихт Fe-Ni порошковых основ ИПМ. В четвертой главе изучены процессы формования, спекания, инфильтрации, формирования структуры и свойств спеченных (Fe-Ni) и инфильтрованных материалов (Fe-Ni)-Bp010Cl,5I]cD на основе механически обработанных в ВЭМ порошковых шихт Fe-Ni. Пятая глава посвящена обсуждению полученных результатов и разработки опытной технологии получения материала для опорной шайбы горнопроходческого комбайна.

5.3 Общие выводы

1. Разработана технология получения инфильтрованного порошкового материала с повышенными механическими свойствами поверхностных слоев (тср =467 МПа) и степенью консолидации (тсрк=952 МПа), включающая механическую активацию в жидких средах порошковой шихты Fe-Ni (2% мае.), обеспечивающую получение высокопрочных агломератов, не разрушающихся при ручной обработке в ступе, формование биметаллической заготовки (инфильтрат (БрОЮС1,5ЦФ) - основа (Fe-Ni)) и ее спекание, совмещенное с инфильтрацией.

2. Построены 2D Spline модели и установлено влияние содержания никеля в обработанной в ВЭМ порошковой шихты Fe-Ni на гранулометрический состав, средний размер частиц, значения показателя агломерации. Определено оптимальное содержание никеля C°N"m в шихте Fe-Ni, полученной в процессе сухого размола (1% мае.), размола в жидких средах (1,5% мае.) и механической активации в жидких средах (2% мае.). Порошковая шихта Fe-Ni (1% мае.), полученная сухим размолом в ВЭМ, характеризуется максимальной активностью в процессе ручной обработки в ступе и обеспечивает повышенные значения показателя агломерации (ПАГ<1). При содержании никеля 1,5% мае. в порошковой шихте Fe-Ni, полученной размолом в жидких средах, наблюдается переход к формированию агломератов частиц и повышение показателя агломерации (ПАГ>1). Механическая активация в жидких средах порошковой шихты Fe-Ni (2% мае.) характеризуется формированием высокопрочных агломератов, не разрушающихся в процессе ручной обработки в ступе (ПАГ=1).

3. Установлены закономерности влияния содержания никеля в шихте на параметры уравнения Розина - Раммлера (a()(CN), /30(CNi)). С учетом эмпирических зависимостей представленных в виде полиномов второй степени (для сухого размола) и третьей степени (для размола и механической активации в жидких средах), построены модифицированные уравнения функции распределения F(x; CNi) частиц порошковой шихты Fe-Ni по размерам, учитывающие содержание никеля в шихте (0-2% мае.)

F(x-,CNi) = aQ(CN¡)■ /?0(С№)• • ехр(-«0(С№.)•

4. Установлено наследственное влияние процессов диспергирования-агломерации порошковых шихт, обработанных в ВЭМ, на закономерности уплотнения при холодном прессовании, спекании порошковой основы Fe-Ni и инфильтрации расплавом бронзы, совмещенной со спеканием. Построены 2D Spline модели влияния содержания никеля на значения относительной плотности формовки 0ХП, спеченной 0СП и инфильтрованной 0ИПМ заготовки, предела прочности на срез тср и расчетных значений предела прочности компактного материала тсрк, изменение линейных размеров и коэффициента

Ивенсена при спекании Adcn> ДЬСП, К™ и инфильтрации, совмещенной со спеканием Дёипм, ДЬИПМ, К™. Оптимальное содержание никеля обеспечивает повышенные механические свойства ИПМ (Fe-Ni)-BpO10Cl,5LJO, на основе шихт, полученных сухим размолом (1% мае.), размолом в жидких средах ! (1,5% мае.) и механической активацией в жидких средах (2% мае.).

5. Показано, что порошковая шихта Fe-Ni (1% мае.), полученная сухим размолом в ВЭМ, характеризуется максимальными относительной плотностью 9СП, е„пм и уплотнением при инфильтрации. При содержании никеля 1,5% мае. в порошковой шихте Fe-Ni, полученной размолом в жидких средах, обеспечиваются максимальные значения относительной плотности спеченных и инфильтрованных материалов, радиальной деформации и повышение интенсивности уплотнения заготовок при спекании и инфильтрации. Механическая активация в жидких средах порошковой шихты Fe-Ni (2% мае.) приводит к снижению степени уплотнения при спекании и инфильтрации порошковых заготовок за счет наследственного влияния процессов диспергирования-агломерации при МАЖ. При этом уменьшение показателя агломерации приводит к снижению степени уплотнения.

6. Увеличение радиальных размеров Ad («разбухание»), связанное с «медным ростом» при инфильтрации, наблюдается при использовании порошковых шихт, полученных по технологиям сухого и жидкого размола, а также механической активации в жидких средах. Неоднородная деформация, связанная с увеличением радиальных размеров материала верхних слоев образца по сравнению с нижними, наблюдается за счет преимущественной локализации инфильтрата в верхних слоях образца. Максимальные значения Ad верхних слоев материала наблюдаются при инфильтрации образцов на основе порошковой шихты Fe-Ni (2% мае.). Установлено наследственное влияние процессов агломерации при обработке в ВЭМ на увеличение радиальных размеров в процессе инфильтрации - максимальная степень «разбухания» при инфильтрации наблюдается при минимальных значениях ПАГ.

7. Предложена гипотеза механизма «разбухания» ИПМ Fe-БрОЮС1,5ЦФ в процессе инфильтрации, совмещенной со спеканием, биметаллической формовки с напрессованным слоем инфильтрата БрОЮС1,5ЦФ на предварительно спрессованный порошковый пористый каркас на основе механически активированных в жидких средах шихт, состоящих из агломератов Fe-Fe, связанного с «медным ростом» частиц, составляющих агломераты.

8. Установлено наследственное влияние процессов диспергирования-агломерации на механические свойства и степень консолидации композиционных частиц. Показано, что при оптимальном содержании никеля предел прочности и расчетные значения предела прочности компактного материала при испытаниях на срез ИПМ ((Ре-№)-БрОЮС1,5ЦФ) выше, чем тСр и тСрК спеченных материалов (Fe-Ni) для всех исследованных технологий обработки шихты, причем значения тср и тсрк верхних слоев инфильтрованных порошковых материалов выше нижних.

9. В результате исследования структуры во вторичных электронах и в излучении Fe, Cu, Sn, Ni, а так же их распределения в ИПМ на основе порошковой шихты Ре-№ (2% мае.), полученной механической активацией в жидких средах, показано, что никель равномерно распределился по объему инфильтрованного порошкового материала, поры заполнены сплавом Си-8п, легированного никелем и железом.

10. Предложена опытная технология получения материала опорной шайбы горнопроходческого комбайна, включающая: механическую активацию в жидкой среде порошковой шихты Бе-М (2% мае.) (Мш:тшихты=10:1, с!ш=10 мм, т=1,2 кс, п=4,84 с"1, среда - 95%-ый раствор этилового спирта (10% от массы шихты)); предварительное прессование Ре-N1 основы (50 МПа) в виде усеченного конуса, с последующим доуплотнением (400 МПа) биметаллической формовки инфильтрат ((БрОЮС1,5ЦФ) - основа(Ре-№)); спекание, совмещенное с инфильтрацией (1432К, 7,2кс, среда - диссоциированный аммиак), с последующей холодной штамповкой (400 МПа). Формование основы заготовки в виде усеченного конуса обеспечивает получение ИПМ с равным диаметром верхней и нижней части заготовки за счет большего увеличения диаметра верхнего слоя по сравнению с нижним во время спекания, совмещенного с инфильтрацией.

1. Проблемы порошкового материаловедения. Часть I / Под ред. В.Н. Анциферова. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. - 250 с.

2. Пумпянская Т.А., Буланов В.Я., Зырянов В.Г. Атлас структур порошковых материалов на основе железа. М.: Наука, 1986. - 264 с.

3. Радомысельский И.Д., Напара-Волгина С.Г. Порошковые конструкционные материалы из легированных сталей // ПМ Киев: ИПМ АНУССР. - 1983.- С. 20-23.

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

5. Композиционные материалы: Справ. / Под ред. М. Карпиноса. -Киев: Наук, думка, 1985. 592 с.

6. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справ. / И. М. Федорченко, И. Н. Францевич, И. Д. Родомысельский и др.; Отв. ред. И. М. Федорченко. Киев: Наук, думка, 1985. 624 с.

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

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

9. Phadke V.B., Davies B.L. Powder Met. Int. 9, 64. 1977.

10. Bockstiegel G. Mmetallurgie III, 4, 67. 1962.

11. А.Г. Мейлах Влияние добавок НД никеля на спекание порошков Fe и Ni. // Физика и химия обработки металлов. 2000. - № 6. -С. 59-62.

12. Мейлах А.Г. Рябова Р.Ф. Химическая обработка поверхности порошка никеля для активации спекания железоникелевых материалов // Физ. и химия обраб. матер. 1999. - №5. - С. 71-74.

13. Zhang Haorong, German Randall M. Спекание сплавов Fe-Ni, полученных методом инжекционного формования // Sintering MIM Fe-Ni alloys Int. J. Powder Met. 2002. 38. - N 1. - C. 51-61.

14. Furukumi О. Усталостная прочность спеченной порошковой стали с 2% Ni и 1%Мо // Дзайре то пуросэсу Curr. Adv. Mater, and Proc. // 1990. 3.-N2.-С. 296.

15. Заявка №102007004937 Германия, Заявл 26.01.2007, Опубл. 31.07.2008. Schrumpf F., Gries В., Clauswitz K-U., Mende В. Металлический композиционный материал.

16. Svensson L.E. Powder Met., 17, 271.- 1974.

17. Дьячкова JI.H. Исследование влияния методов получения на структуру и свойства материала на основе железа // Матер., технол., инструм. 2007. 12. - № 2. - С. 60-63.

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

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

20. Сергеенко С.Н. Технологии получения многослойных порошковых материалов // Технология металлов 2010. - №11. -С. 43-51

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

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

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

24. Durdaller С. Cooper Infiltration of Fe-Base P/M Parts, Technical Bulletin, Hoeganaes Corp. 1969.

25. Францевич И.Н., Бойко Е.Б. Порошковая металлургия. М.: Металлургия, 1963. 268 с.

26. Айзенкольб Ф. Порошковая металлургия. М.: Металлургиздат, 1959.- 518 с.

27. Пат. RU 2052322, МПК 7 B22F3/26. Способ неразъемной сборки порошковых деталей/ Шацов A.A. № 2005114114; опубл. 20.11.2006.

28. Пат. RU 2052322, МПК 7 B22F3/26. Способ изготовления газонепроницаемых низкопористых порошковых материалов / Ю.Г. Дорофеев, С.Н. Сергеенко; Юж.-Росс. гос. техн. ун-т (НПИ). -№ 99112620/02; опубл. 20.01.1996.

29. Пат. RU 2234394, МПК 7 B22F3/26. Способ изготовления высокоплотных стружковых материалов / Ю.Г. Дорофеев, С.Н. Сергеенко, Е.В. Ромачевский; Юж.-Росс. гос. техн. ун-т (НПИ). -№ 2002129865/02 ; опубл. 27.05.2001.

30. Пат. RU 2167741, МПК 7 B22F3/26, B22F8/00. Способ изготовления низкопористых порошковых материалов / Ю.Г. Дорофеев, С.Н. Сергеенко, A.B. Ганшин; Юж.-Росс. гос. техн. ун-т (НПИ).-№99112620/02; опубл. 20.01.1996.

31. Пат. RU 2052322, МПК 7 B22F3/26. Способ изготовления низкопористых трубчатых порошковых изделий / Ю.Г. Дорофеев, С.Н. Сергеенко, В.А. Червоный; Юж.-Росс. гос. техн. ун-т (НПИ). -№ 94015130/02; опубл. 20.09.1996

32. Kennedy A.R., Wood J.D., Weager В.M. The wetting and spontaneous infiltration of ceramics by molten copper // J. Mater. Sei. 2000. V. 35. - № 12.-P. 2909-2912.

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

34. Пат. 2000103143 РФ, МПК7 B22F 3/26. Способ изготовления спеченных изделий / Котов Г.М., Пальчиков А.И. и др. Опубл. 2001.12.10

35. Пат. 2277457 РФ, МПК B22F 3/26. Способ изготовления спеченных изделий / Глускин Я.А. Опубл. 2005.10.27

36. Пат. 2271896 РФ, МПК B22F 3/26. Спеченное изделие и способ его изготовления / Глускин Я.А. Опубл. 2006.03.20

37. Егорова С. Д., Коломоец В. С., Сергеенко С.Н. Инфильтрованные композиционные материалы на основе железа и стружковых отходов стали 110Г13 и латуни Л-63 // Студенческая весна 2006: Сборник научных трудов участников 55 НТК аспир. и студ.

38. ЮРГТУ(НГШ), Новочеркасск, 2006. Новочеркасск: Изд-во ЮРГТУ. 2006. - С. 76-78.

39. Инфильтрованные медью композиционные материалы на основе железа / Дорофеев Ю.Г., Серегеенко С.Н. , Коломыцев В.Н., Ганшин A.B. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. Науки. 1999. -№2.-С. 36-40.

40. Дьячкова JI. Н. Исследование влияния методов получения на структуру и свойства инфильтрированного материала на основе железа // Матер., технол., инструм. 2007. 12. -N 2, С. 60-63.

41. Дьячкова Л.Н., Воронецкая Л.Я. Влияние методов получения композиционных инфильтрированных материалов на основе железа на их свойства // Порош, металлургия (Минск). 1999. -№22.-С. 97-100.

42. Дьячкова Л. Н., Соловьянчик И. Н.Влияние состава инфильтрата на структуру и свойства инфильтрированных материалов наоснове порошковых легированных сталей // Порош, металлургия (Беларусь). 2005.-N 28. - С. 68-71.

43. Дьячкова JI.H., Керженцева Л.Ф., Витязь П.А. Влияние состава стального каркаса псевдосплавов сталь-медь, получаемых инфильтрацией, на их триботехнические свойства. Трение и износ. 2010.31.- №4.-С. 364-370.

44. Дьячкова Л.Н. Исследование структуры и свойств инфильрованного материала на основе железа, подвергнутого термомеханической обработке. Матер., техн., инстр. 2007. 12. № З.-С. 46-51.

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

46. 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.

47. 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.

48. Найдич Ю.В., Волк ГЛ., Лавриненко И.А. Пропитка металлизированных алмазных порошков металлическим расплавом //Порошковая металлургия. 1981. - №9. - С.22-23.

49. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М.; Химимя. 1968. - 848 с.

50. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М.: Наука, 1972. - 308 с.

51. Витязь П.А., Ловшенко Ф.Г., Ловшенко Г.Ф. Механически легированные сплавы на основе алюминия и меди. Мн: Беларуская наука. - 1998. - 351 с.

52. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов / 2-е изд., перераб. и доп. Новосибирск: Наука, 1986. -305 с.

53. Hamzaoui R., Elkedim О., Gaffet Е. Влияние условий размола на структуру и магнитные свойства механически легированных сплавов Fe-10%Ni и Fe-20%Ni. // Mater. Sei. And Eng. A. 2004. 381.-№ 1-2.- C. 363-371.

54. Аруначалам B.C. Механическое легирование // Актуальные проблемы , порошковой металлургии. М.: Металлургия, 1990.- С. 175-202.

55. Бутягин П.Ю. Механохимия глазами П.А. Ребиндера // Успехи коллоидной химии и физико-химической механики. М., 1992. - С. 174-184.

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

57. Zhu Li-hui, Ma Xue-ming, Zhao Ling Исследование мартенситного превращения в нанометрических порошках Fe-Ni, полученных методом механического легирования // Shanghai jiaotong daxue xuebao J. Shanghai Jiaotong Univ. 2001. 35. - N 3. - C. 440-443.

58. Фазовые превращения в полученных механосплавлением порошковых сплавах железо-никель // Чердынцев В. В., Пустов JI. Ю., Калошкин С. Д., Томилин И. А., Шелехов Е. В., Эстрин Э. И., Балдохин Ю. В. // Физ. мет. и металловед. 2009. 107. N 5. - С. 500-512.

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

60. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Гриценко C.B. Моделирование процесса активирования порошковых материалов в аттриторе. В сб.: Основы конструирования машин. Новочеркасск: НГТУ. -1994.-С. 85-89.

61. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Кирсанов М.В. Исследование процесса измельчения металлостеклянной системы на основе шихты высокомарганцовистой стали 110Г13. // Изв. Вуз., Сев.-Кавк. регион, Технич. науки, 2000. №4. - С.49-53.

62. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н. Принципы формирования низкопористых порошковых композиционных материалов // Изв.ВУЗов, Сев.-Кавк. регион, Технич. науки, 2005, спец. вып.: Композиционные материалы. С.5-10.

63. Дорофеев Ю.Г., Безбородов Е.Н., Сергеенко С.Н. Особенности формирования компактированного материала из механически активированной стружки алюминиевого сплава Д16. // МиТОМ. -2003.- №2.- С.31-33.

64. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Коломиец Р.В. Кинетика механохимической активации порошковых шихт Ni-Fe // Физика и химия обработки материалов. 2007. - № 1. - С. 77-82.

65. Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Коломиец Р.В. Порошковые материалы на основе механохимически активированных шихт Fe-Ni и порошков Ni. // Вестник Пермского гос. технич. ун-та, 2004, вып. 10: Проблемы современных материалов и технологий. С. 4852.

66. Влияние кинетики механической активации в жидких средах порошковых шихт Ni-Fe-NaCl на структуру и свойства высокопористых материалов. / Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Коломиец Р.В., Шилкина JI.A., Шевцова С.И. // Металлург 2007. -№11.- С. 63-66.

67. Benjamin J. S. Mechanical alloying // Scientific American. 1976. - № 5. P. 40-48.

68. Лапшин В.И. Методы и технические средства механохимии для получения высокодисперсных порошковых материалов. Материалы 1-ой Междун. научно-практической конференции

69. Тонкоизмельченные и ультрадисперсные материалы в промышленности (производство и применение)". http://gefest-centr.ru/index.php?option=comcontent&view:=article&id=34&Itemid =17

70. Рентгенофазовый анализ металлостеклянных материалов / Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Черная О.Н. и др. // Изв.ВУЗов, Сев.-Кавк. регион, Технич. Науки. 2002. - №1. С.94-96

71. Коломиец Р.В. Спеченные порошковые материалы на основе механохимически активированных порошков Ni // Изв. вузов. Сев- . Кавк. регион. Техн. науки. 2005. - № 2. - С. 74-76.

72. Дорофеев Ю.Г., Безбородов E.H., Сергеенко С.Н. Особенности уплотнения при формовании порошковых материалов на основе алюминия, подвергнутых механохимической активации // Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн науки.- 2001. №4. - С. 47-51.

73. Ивенсен В.А. Феменология спекания и некоторые вопросы теории. М.: Металлургия, 1985. - 247 с.

74. Ковальченко М.С. О механических свойствах спеченных материалов // Порошковая металлургия. 1991. - № 3. - с. 101106.

75. Мильман Ю.В. Механические свойства спеченных материалов // Порошковая металлургия. 1991. - № 1.-е. 34-45.

76. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ / Дж. Гоулдстейн, Д. Ньюбери, П. Эчлин и др. В 2 кн. М.: Мир, 1984.Кн. 1 - 303 е.; Кн. 2 - 348 с.

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

78. Батыров В.А. Рентгеноспектральный электронно-зондовый микроанализ. -М.: Металлургия, 1982. -151 с.

79. Баранов JI.B., Демина Э.Л. Металлографическое травление металлов и сплавов: Справ, изд. М.: Металлургия, 1986. - 256 с.

80. Миркин J1.H. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов: Справ. М.: Машиностроение, 1979.- 136 с.

81. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электронографический анализ металлов. М.: - Гос. науч. техн. изд. литер, по черной и цветной металлургии, 1963. - 254 с.

82. В.П. Боровиков, И.П. Боровиков. STATISTICA Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. - М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 1987. - 608 с.

83. Алберг Дж., Нильсон Э., Уолш Дж. Теория сплайнов и ее применение. М.:Мир, 1972. - 316с.

84. Ковалков A.B. Алгоритмы построения сплайнов в выпуклых множествах // Сплайн функции в экономико-статистических исследованиях. Новосибирск: Наука. - 1987. - С. 55-62.

85. Самсонов В.В. Автоматизация конструкторских работ в среде КОМПАС 3D: учеб. Пособие для вузов / Г.А. Красильнокова. М.: Академия, 2008. - 224с.

86. Адлер Ю.П„ Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.-276 с.

87. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение; София: Техника, 1980. - 304 с.

88. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. -М.: Машиностроение, 1981. 184 с.

89. Ю.Г. Дорофеев, С.Н. Сергеенко, Р.В. Коломиец Порошковые материалы электродов химических источников тока на основе механохимически активированных шихт Fe-Ni / / Юж. Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ВИНИТИ, 2004. - 50 с.

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

91. Ребиндер ПА. Физико-химическая механика, «Знание», 1958.

92. Ребиндер П.А. Сб. «Физико-химическая механика дисперсных структур», «Наука», 1966. С. 3.

93. Ребиндер П.А., Лихтман В.И., Кочанова Л.А. // ДАН СССР 1956. -Т. 111.-С.6.

94. Абрамзон A.A., Боброва Л.Е. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества. Справочник. Л.: Химия, 1984.

95. Рентгенофазовый анализ металлостеклянных материалов / Ю.Г. Дорофеев, С.Н. Сергеенко, О.Н. Черная и др. // Изв. Вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2002. - № 1. - С. 94 - 96

96. Ю.Г.Дорофеев, С.Н. Сергеенко, Р.В.Коломиец. Влияние состава порошковой шихты Ni-Fe-NaCl на кинетику механической активации в жидких средах // Физ. и хим. обраб.матер. 2007. -№4. - С.57-61.

97. Дорофеев Ю.Г., Безбородов E.H., Сергеенко С.Н. Особенности уплотнения при формовании порошковых материалов на основе алюминия, подвергнутых механохимической активации // Изв.вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2001. - Прил. № 4. - С. 47-51.

98. Особенности формования порошковых заготовок на основе никеля и железо-никеля / Ю.Г. Дорофеев, С.Н. Сергеенко, Р.В. Коломиец и др. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2004. - Прил. № 8: Порошковая металлургия на рубеже веков. - С. 64-66.

99. Инфильтрованные медью композиционные материалы на основе железа / Дорофеев Ю.Г., Сергеенко С.Н., Коломыцев

100. B.Н., Ганшин A.B. // Изв. Вузов Сев.-Кавк. региона. Техн. Науки. -1999.-№2.-С. 36-40.

101. Шероховатость поверхности инфильтрованных медью порошковых материалов на основе железа / Ю.Г.Дорофеев,

102. C.Н.Сергеенко, А.В.Ганшин, В.В. Левченко, С.Ю.Чернокнижников // Порошковые и композиционные материалы. Структура, свойства, технология: Сб. науч. тр/ Юж,-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ. - 2001. - С. 42-45.