Применение нанопорошков химических соединений для повышения физико-механических характеристик изделий машиностроения

Решетникова, Светлана Николаевна

Технология машиностроения

автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Применение нанопорошков химических соединений для повышения физико-механических характеристик изделий машиностроения

кандидата технических наук: Решетникова, Светлана Николаевна
город: Красноярск
год: 2008
специальность ВАК РФ: 05.02.08

Диссертация по машиностроению и машиноведению на тему «Применение нанопорошков химических соединений для повышения физико-механических характеристик изделий машиностроения»

Автореферат диссертации по теме "Применение нанопорошков химических соединений для повышения физико-механических характеристик изделий машиностроения"

На правах рукописи

□0345ТЗБ4

Решетникова Светлана Николаевна

ПРИМЕНЕНИЕ НЛНОНОРОШКОВ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

* 2 ЛЕН 2000

Красноярск 2008

003457364

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева» и в Отделе машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН (г. Красноярск).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Крушенко Генрих Гаврилович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кудымов Владимир Иванович

доктор технических наук, профессор Биронт Виталий Семенович

Ведущая организация:

ФГУП «Красноярский машиностроительный завод»

Защита состоится 2Л декабря 2008 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета ДС 212.023.01 при Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М.Ф. Решетнева по адресу: 660014, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного аэрокосмичсского университета имени академика М. Ф. Решетнева.

Автореферат разослан 2Лноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А. Е. Михеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Надежность работы машин и механизмов определяется в первую очередь качественным состоянием рабочих поверхностей деталей. В этой связи важным и актуальным для технологии машиностроения является совершенствование известных и разработка новых, технически доступных и экономически целесообразных технологических процессов повышения эксплуатационных характеристик металлоизделий.

Физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики металлоизделий зависят не только от химического состава сплавов, из которых их изготавливают, но и от степени измельчения структурных "составляющих. Известно, что чем мельче структура, тем выше механические свойства металлоизделий. Одним из наиболее широко распространенных способов измельчения структурных составляющих металлических композиций является модифицирование.

В настоящее время при производстве литых изделий из различных металлов и сплавов применяются сотни модификаторов либо в виде солей, либо в виде лигатур. При этом следует отметить, что в этой технологии в последние годы отмечается прорыв, связанный с возможностью применения в качестве модификаторов нанопорошков (НП) тугоплавких химических соединений, которые представляют собой сверхмелкозернистые кристаллические или аморфные образования с размерами, не превышающими 100 нм (1 нм = 10'9м). Они обладают уникальными физико-химическими свойствами и механическими характеристиками, существенно отличающимися от таковых для материалов того же химического состава в массивном состоянии, и эти свойства могут в определенной степени передаваться получаемым из них или с их участием изделиям.

В результате измельчения структуры при модифицировании сплавов нано-порошками происходит повышение прочности поверхности, причем даже в большей степени, чем по объему. Тем не менее, технологиям повышения качества поверхности металлоизделий уделяется большое внимание в связи с тем, что в процессе эксплуатации именно они испытывают максимальные нагрузки. Особое внимание уделяется и чистоте поверхности, так как разрушение металлоизделий начинается с дефектов их поверхности.

Для упрочнения поверхности используется достаточно широкий диапазон технологий. Однако практически все они связаны с применением сложного дорогостоящего оборудования, а также с необходимостью применения последующих операций по доведению качества поверхности до требуемого уровня.

Применение нанотехнологий во многом не только исключает эти и другие недостатки упрочняющих технологий, но и обладают целым рядом преимуществ. Особый интерес к нанопорошкам связан с их применением при производстве металлоизделий, керамических, магнитных и композиционных материалов, сверхпроводников, солнечных батарей, фильтров, присадок к смазочным материалам, компонентов низкотемпературных высокопрочных припоев и др.

Описанные выше и другие свойства нанопорошков позволяют использовать их повышения механических свойств, уменьшения износа и улучшения качества металлоизделий, получаемых из алюминиевых сплавов, стали и чугуна методами литья, обработки металлов давлением и сварки.

Представленная диссертационная работа выполнялась в рамках проекта «Применение нанопорошков химических соединений для повышения механических свойств металлических материалов и изделий», включенного в комплексную программу Президиума РАН «Фундаментальные проблемы физики и химии нано-размерных систем и наноматериалов» по разделу «Фундаментальные проблемы физикохимии наноматериалов».

Целью работы является разработка технологий, обеспечивающих повышение физико-механических характеристик металлоизделий с помощью нанопорошков тугоплавких высокопрочных химических соединений.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- разработка технологии изготовления носителя нанопорошков в виде модифицирующего прутка, полученного методом экструзии композиции, состоящей из частиц алюминия и нанопорошков;

- разработка технологий упрочнения поверхностного слоя методами поверхностного и электроискрового легирования, плазменного силицирования;

- разработка составов противопригарных покрытий и кокильных красок, содержащих нанопорошок, применяемых с целью повышения качества поверхности металлоизделий;

- разработка технологии сварки объемных конструкций с помощью пучкового электрода.

Научная новизна работы:

1 Разработана новая технология изготовления модифицирующей композиции в виде пруасов и/или проволоки, отпрессованных из частиц алюминия или алюминиевых деформируемых сплавов и частиц нанопорошков тугоплавких химических соединений, что, во-первых, предохраняет их от взаимодействия с атмосферой при их введении в металлические расплавы, и, во-вторых, позволяет вводить в расплавы дозированное количество нанопорошков.

2 С применением нанопорошков разработаны технологии повышения физико-механических характеристик поверхностного слоя металлоизделий: поверхностное и электроискровое легирование.

3 Разработана технология упрочнения поверхности металлоизделий методом плазменного силицирования.

4 Разработаны составы противопригарных покрытий литейных форм и стержней, предотвращающие образование трудноудалимого пригара на поверхности стальных и чугунных отливок.

5 Разработаны составы кокильных красок, содержащие нанопорошки, применение которых увеличивает ресурс работы кокиля и повышает чистоту поверхности отливок.

Практическая значимость работы. Проведенная промышленная апробация разработанных технологий и полученные результаты позволяют сделать заключение о том, что широкое применение нанопорошков тугоплавких соединений может стать эффективным средством повышения конструкционной прочности, надежности и износостойкости высоконагруженных деталей машин и механического оборудования, совершенствования ряда технологических процессов их изготовления.

без переобучения персонала. При этом окружающая природная среда не подвергается вредному воздействию.

Рекомендации по применению технологии модифицирования нанопорош-ками использованы на ФГУП «Красноярский машиностроительный завод».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: III конкурсной конференции молодых специалистов авиационных, ракетно-космических и металлургических организаций России «Новые материалы и технологии в авиационной и ракетно-космической технике» (Королев, 2004); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика» (Красноярск, 2005); II Всероссийской конференции «Безопасность и живучесть технических систем» (Красноярск, 2007); XI Международной научной конференции «Решетневские чтения» (Красноярск, 2007); XII Международной научной конференции «Решетневские чтения» (Красноярск, 2008); Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Актуальные проблемы авиации и космонавтики» (Красноярск, 2008); III региональной научной конференции «Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической и авиационной техники» (Омск, 2008); IV Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 работ, список 14 основных работ приведен в конце автореферата, из них 4 статьи в рецензируемых журналах из Перечня ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего II -f наименований. Работа изложена на |Z g листах машинописного текста, содержит Z& рисунок, 4- таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, раскрыта научная новизна и практическая значимость результатов проведенных исследований.

В первой главе представлен обзор технологий поверхностного и объемного упрочнения металлоизделий, и некоторые аспекты применения нанотехнологий.

Анализ условий работы металлических деталей в механизмах и машинах показывает, что во всех случаях механические нагрузки в основном воспринимаются поверхностью изделия, а также его объемом. В связи с этим в технике существуют две основные группы технологий, обеспечивающие создание соответствующих физико-механических характеристик изделий в поверхностном слое и в объеме. Целый ряд технологий приводит к повышению качества обеих частей металлоизделий. В то же время, повышенное качество и поверхности, и объема изделия требуется не во всех случаях.

Поверхностное упрочнение рассматривается как повышение твердости, из-НОСО-, задиро- и кавитационной стойкости изделия в целом, создающее во всем поверхностном слое благоприятное остаточное напряжение сжатия, что способствует увеличению долговечности машин. В связи с этим целесообразно применять технологии направленного изменения физико-механических свойств поверхности, которые позволять увеличить ресурс деталей.

Изменить свойства поверхности в необходимом направлении можно различными способами. Их можно условно разделить на два вида: 1) нанесение на

поверхность нового материала с необходимыми свойствами; 2) изменение состава поверхностного слоя металла, обеспечивающего получение требуемых свойств.

В процессе эксплуатации деталей в составе механизмов и машин первичную нагрузку воспринимают поверхностные слои металла, и затем она передается всему объему детали. В случае слабой сердцевины металла изделие не выдержит прилагаемых нагрузок. В связи с этим возникает задача упрочнения и всего объема детали. При этом упрочнению одновременно подвергнутся и поверхностные слои металла. Так как практически все исходные материалы (руда, предварительные сплавы, заготовительное литье), применяемые для изготовления металлоизделий по различным технологиям, проходят жидкофазное состояние, то все они с целью повышения физико-механических характеристик конечной металлопродукции подвергаются различным видам металлургической обработки, один из которых, называемый модифицированием, предназначен для измельчения структурных составляющих сплавов на макро- и микроуровне в конечном металлоизделии.

Результатом модифицирования металлических композиций является улучшение технологических свойств на стадии получения, а таюке увеличение прочностных и пластических характеристик готовых изделий. Эффективным способом измельчения структуры и повышения свойств металла является его модифицирование ультрадисперсными порошками (или нанопорошкамн) тугоплавких химических соединений (карбидов, боридов, нитридов, оксидов и др.).

Напопорошки отличаются от компактных образцов сверхмалым элементом структуры. Именно размерные характеристики ультрадисперсных материалов позволяют выделить их в отдельный класс материалов. Кристаллическая решетка на-ночастиц существенно искажена, что влияет на энергию активации большинства процессов, в которых они участвуют, меняя их привычный ход и последовательность. При этом в силу действия как геометрических, так и физических причин такие системы обладают важной особенностью: с уменьшением размеров объектов уменьшается и длительность протекания процессов с их участием, т.е. возрастает их потенциальное быстродействие.

Описанные и другие свойства НП при их применении могут привести к получению материалов с измененными в нужном направлении, или вообще новыми характеристиками, что и подтверждается результатами исследований, изложенны-хми ниже.

Вторая глава включает описание методов получения 1Ш, а также результаты исследований по повышению с помощью НП износостойкости поверхности металлоизделий способами поверхностного и электроискрового легирования, а также плазменного силицирования; по повышению качества литых изделий с применением кокильных красок, содержащих нанопорошки; по использованию нанопо-рошков в качестве огнеупорной составляющей противопригарных литейных красок.

В работе в основном использовались НП, полученные методом плазмохими-чсского синтеза, который по своим технологическим возможностям и технико-экономическим показателям является наиболее перспективным из известных способов. Были использованы следующие НП: оксид алюминия А1203; карбид бора В4С; карбид бора В4С (с примесью нитрида бора ВЫ); нитрид бора ВЫ; карбонит-рид хрома СгзС|/,Мо,4 (с примесью оксида хрома Сг203 и углерода С); нитрид гафния НМ; диборид гафния НШ2; гексаборид лантана ЬаВ6; карбид кремния 81С; нитрид кремния БЬТ4^; нитрид тантала ТаМ; карбонитрид титана ИХСУМ„; оксикар-

бонитрид титана TixCyNzO,; нитрид титана TiN; двуокись титана ТЮ2; карбид ванадия VC; карбонитрид ванадия VXC>N?; иитрид ванадия Vo,7sNo,25 (с примесью оксида ванадия V2O3); а также смеси НП: нитрид алюминия A1N + нитрид титана TiN; шприд бора BN + карбид бора В4С; карбид кремния SiC + карбид бора В4С; карбид кремния SiC (с примесью двуокиси кремния S1O2); карбид кремния SiC (с примссью двуокиси кремния Si02 и кремния Si). Эта химические соединения (металлов с водородом, углеродом, азотом и бором) относятся к промежуточным фазам, характерной особенностью которых является высокая степень устойчивости, неметаллический характер и высокая температура плавления (в области 2 273... 3 273 К).

Известен способ увеличения срока службы литых деталей, работающих в условиях повышенных трибологических нагрузок, путем создания на их поверхности упрочненного слоя, формирующегося в процессе заливки металла в форму. Сущность способа заключается в том, что в то место литейной формы, где формируется изнашиваемая поверхность, устанавливается заранее изготовленная из наплавочных порошков вставка, которая при заливке в форму металла расплавляется, образуя на поверхности отливки легированный высокопрочный слой, обладающий повышенной по сравнению с основным металлом износостойкостью.

В результате введения Iffl TiCN в композицию, применяющуюся для формирования в процессе литья на поверхности отливок из стали 35Л износостойкого легированного слоя, его твердость повышается на 36,9 % (с 32,5 до 44,5 единиц HRC) по сравнению с нелегированной сталью, а относительная износостойкость (износостойкость стали 35JT принята за единицу) возрастает на 45,8 %. Разработанная технология была использована:

а) при литье из стали 35JI кернов колодцевого крана (длина 235 мм, диаметр рабочей части 140 мм, масса 10 кг; по 2 шт. на кран) вместо применения сложно-легированного сплава 20X25H10TCJI с последующей наплавкой электродом из сплава Э-70ХЗСМТ. Срок службы кернов, отлитых с применением Iffl, составил 25 ч, а изготовленных по стандартной технологии -16 ч;

б) при литье из стали 35Л бил углеразмольных агрегатов (габариты 124x305 мм, толщина рабочей части 44 мм, масса 14,3 кг) с получением HRC поверхностного слоя в интервале 48...50 единиц и увеличением срока службы в 1,5 раза по сравнению с билами, отлитыми по стандартной технологии.

С целью упрочнения поверхности изделий из алюминиевых сплавов с применением НП нитрида кремния SijN.i и нитрида титана TiN нами разработана технология электроискрового легирования (ЭИЛ). ЭИЛ поверхности образцов из сплава Д1 с применением НП повышает твердость HV в 1,9...2,26 раза (с 360 до 374...453 единиц HV), что уменьшает износ в 2,3...4,0 раза по сравнению со стандартной технологией, использующей графитовый электрод.

Принцип напотехнологий был реализован при разработке способа упрочнения методом плазменного сшшцирования формообразующих поверхностей матриц и пуансонов чеканочных прессов, применяющихся для штамповки деталей из инструментальных сталей. В результате плазменного силицироваиия с применением жидкого кремнийорганического соединения тетраэтаксисилана (в течение 40...50 с за 3...4 прохода) рабочих поверхностей матриц и пуансонов, изготовленных из высококачественных легированных сталей У 8 и У10, срок их службы увеличился за счет имплантирования наночастиц кремния в 2,5 раза, а из стали 7X3 - в 8 раз, по сравнению с оснасткой, упрочненной обычной термообработкой. Плазменное

силицирование показало аналогичный эффект упрочнения и связанный с ним эффект повышения износостойкости и на ряде деталей из алюминиевых конструкционных сплавов.

Следует отметить, что положительное влияние на характеристики изделий оказывают НП, получешше и другими методами. В связи с этим можно полагать, что свойства НП, независимо от способа их получения, определяются только их малыми размерами. Так, в результате пропитки токосъемной детали «вставка контактная троллейбусная», изготовленной методом порошковой металлургии (прессование + спекание) из композиции 52 % Бе + 30 % Си + 15 % РЬ + 3 % С, индустриальным маслом, содержащим 3,5 % алмазно-графитового НП, пробег вставок до допустимого износа увеличился по сравнению со стандартным в несколько раз и составил в зимний период при температуре минус 35 °С и ниже до 400...450 км, в летний период при сухой погоде - не менее 2 500 км, в условиях выпадения осадков-2 100...2 200 км.

Нанопорошки были успешно использованы и в качестве огнеупорной составляющей красок, применяемых для окраски рабочих поверхностей литейных металлических форм (кокилей). Введение НП $131\;4 в стандартную краску увеличивало съем отливок (на примере лодочного винта из сплава АЛ9 с диаметром но периферии лопастей 240 мм и массой 0,83 кг) при одноразовой покраске в 2,0...2,5 раза (со 120... 140 до 300 отливок), а чистота поверхности этих отливок повысилась в 1,62 раза (шероховатость уменьшилась с 34 до 21 мкм).

Введение НП в стандартные противопригарные покрытия (литейные краски), применяющиеся для окраски рабочей поверхности литейных форм и стержней, предотвращало образование на поверхности отливок из сталей 40Л, 45Л, 110Г13Л, 110Г13Х2БРЛ и др. трудноудалимого пригара, а чистота их поверхности повысилась в 3...5 раз по сравнению с деталями, отлитыми в формах, окрашенных стандартными красками. Трудоемкость зачистных работ при этом уменьшилась на 90...95 %. Высокий противопригарный эффект показали покрытия, содержащие НП карбонитрида титана Т1хСу№, карбида бора В4С, нитрида бора ВЫ, карбида кремния БЮ, нитрида кремния 813К4, а также карбонитрида титана Т^Су!^. Влияние состава противопригарного покрытия на пригар стальных и чугунных отливок приведено в таблице 1.

В третьей главе рассматриваются вопросы объемного упрочнения металлов и сплавов, содержится описание получения модифицирующего прутка и способ введения НП в расплавы, применение модифицирующего прутка в качестве сварочного электрода, предложен механизм модифицирования сплавов НП.

Существующие способы применения порошкообразных добавок, которые вводят в расплав, в основном прямым путем, например, при суспензионном литье, не могут быть приняты при использовании НП, так как они легко слипаются, их окисление и даже горение начинается при сравнительно низких температурах и, что особенно важно для выполнения роли центров кристаллизации, они плохо смачиваются жидким металлом. Кроме того, НП легко образуют в воздухе взрывоопасные взвеси.

Таблица 1 - Влияние состава противопригарного покрытия на пригар стальных и чугунных отливок

Наименование отливки и марка чугу-па/стали Черновая/ чистовая масса отливки, т Количество стержней Окраска стандартными противопригарными покрытиями Окраска стандартными противопригарными покрытиями с добавкой 1Ш А120З

Суммарная окрашенная рабочая поверхность стержней, м2 Площадь отливки, пораженная пригаром, м / . % от окрашенной площади стержней Суммарная окрашенная рабочая поверхность стержней, м2 Площадь отливки, пораженная пригаром, м/ % от окрашенной площади стержней

Броня неподвижная, сталь 110Г13Л 3,0/2,1 1 3,12 1,15/37 (толщина пригара до 9 мм) 3,12 Пригар отсутствует

Зубчатое колесо 0 3,66 м, сталь 45ЛЗ 18,42/12,20 8 1,94x8 = 15,528 до 1,5/7,79 (криволинейные площади, оформляющие спицы; пригар до 3 мм) 1,5 Пригар отсутствует

Изложница для литья анодов, чугун СЧ15 1,08/1,08 1 1,0344 1,0344/100 (пригар до 6 мм) 1,0344 Пригар отсутствует

Сквозная изложница для литья прямоугольных слитков массой 0,25 т; чугунСЧ15 0,445/0,400 1 0,878 0,878/100 (пригар до 3 мм) 0,878 Пригар отсутствует

Изложиица для литья шестигранных конических слитков массой 1,8 т; чугун СЧИ 2,860/2,576 1 4,5 4,5/100 (пригар до 3 мм) 4,5 Пригар отсутствует

В результате перебора целого ряда вариантов был разработан эффективный способ введения НП в жидкий металл, блокирующий перечисленные выше негативные явления. С этой целью в тонкостенную алюминиевую гильзу (0 165 мм, h = 235 мм, толщина стенки - 2 мм) засыпали (по отдельности) заведомо избыточное количество HII и частиц алюминия или алюминиевых деформируемых сплавов АДО, Д1 или Д16 либо в виде гранул размером 1,5...3,0 мм, либо в виде крупки с размерами частиц в пределах 0,02.. .0,04 мм, либо сечки - частиц алюминия диаметром 2,0 мм, высотой 1,5...2,0 мм, получаемых нарезанием прутков, отпрессованных из отлитых полунепрерывным способом слитков. Отверстие в гильзе закрывали алюминиевой крышкой, производили ее завальцовку и взвешивали гильзу. После этого ее помещали в барабан с эксцентричными осями, и подвергали вращению в течение 25...30 мин, в результате чего поверхность частиц алюминия плакировалась частицами НП. По окончании этой операции открывали крышку гильзы, высыпали из нее избыточное количество НП и производили его взвешивание. После этого гильзу снова закрывали крышкой, завальцовывали, нагревали до 673...693 К, помещали в контейнер гидравлического пресса и производили прессование прутков диаметром от 5,0 до 9,5 мм (рисунок 1), которые автоматически наматывались на барабан. Взвешиванием было установлено, что содержание НП в прутках находилось в пределах 1,5...2,7 %, Такой разброс связан с тем, что размеры гранул, крупки и сечки существенно отличаются между собой, и, кроме того, имеется достаточно большой разброс размеров внутри каждого из этих компонентов.

Композиция !П фрагментирова1тного алюминиевого сплава -I- нанолорошок

Паршснь гидравлического пресса

Часпщы НП

Фильера с йвереанем.

имеющем геометрию сеяешш профиля

Рисунок I - Схема технологии изготовления модифицирующего прутка, содержащего нанопорошки химических соединений

Полученные таким способом прутки имели тонкостенную оболочку с расположенными внутри нее продольно ориентированными волокнами (рисунок 2). Это объясняется тем, что из-за нахождения на поверхности гранул частиц НП в процессе экструзии гранулы деформировались изолированно друг от друга, что подтверждается результатами микроскопического изучения поверхности как частиц алюминия, так и волокон. Оказалось, что волокна полностью покрыты прочно внедрившимися в их поверхность частицами НП. От размеров прессуемых частиц зависит содержание НП в объеме прутка: чем они меньше, тем суммарная площадь находящихся в объеме контейнера частиц алюминия больше и, следовательно, в прутке будет содержаться больше НП. В прутках диаметром 9,5 мм насчитывалось от 1 100 до 1 200 волокон сечением 0,005...0,075 мм2. Расчет показал, что длина таких волокон в зависимости от размера гранул находится в диапазоне 400.. .3 200 мм.

Рисунок 2 - Типичный вид внутренней структуры прутков 0 9,5 мм, отпрессованных из частиц алюминия и НП

Полученные прутки служили носителем модификатора: при их введении в расплав алюминиевая матрица расплавлялась и частицы НП оказывались в объеме жидкого металла без контакта с атмосферой. Следует отметить, что волокнистая структура на срезе прутков и профилей других сечений не выявляется (см. рисунок 2), ее можно обнаружить только после вскрытия оболочки (стенки) прессовки. Расположенные под ней волокна можно отделить друг от друга и использовать как исходный материал для последующего получения компактного прочного композиционного материала.

Способ введения модифицирующих прутков в жидкий металл был успешно использован при литье слитков полунепрерывным способом из алюминия разных марок и деформируемых алюминиевых сплавов Д1, Д16, АМгб и др., при литье фасонных отливок из алюминиевых литейных сплавов АК12, АК9ч, АК7ч, АК7Ц9, АК7 и др.. при жидкой штамповке деталей из алюминиевых сплавов АК7ч и АМ5, из чугунов СЧ15, ИСЦ, СЧС-1С, ИЧХ-12М и из стали 35Л. Во всех случаях наблюдалось измельчение структуры и повышение физико-механических свойств металлоизделий. При литье слитков применяли устройство для введения прутка в кристаллизатор в автоматическом режиме. При литье фасонных отливок и жидкой штамповке в расплав перед заливкой вводили разовую порцию прутка. Количество любого из НП при последующем введении в различные сплавы не превышало 0,05 масс. %, а расход прутка составлял 20...25 кг на 1 т металла.

Достаточное для модифицирования количество НП определяли на примере сплава АК12 (А1+10 % Si) следующим образом. Готовый сплав при температуре 720 °С разливали в несколько подогретых до 400 °С графито-шамотовых тиглей емкостью 400 г, и вводили в каждый из них отличающиеся по длине мерные дозы прутка 0 5,0 мм, отпрессованного из композиций «гранулы-НП», «крупка-НП» и «сечка-НП». Приготовленные сплавы заливали в отдельные формы для получения заготовок, из которых вытачивали образцы для испытания механических свойств. После испытания механических свойств и изучения микроструктуры для модифицирования выбирали такую дозу прутка, которая обеспечивала максимальное измельчение структуры сплава, сопровождающееся наиболее высоким уровнем свойств. Подобные эксперименты проводили на деформируемых алюминиевых сплавах, чугунах и сталях. В результате была принята оптимальная доза НП, пределы которой составляли 0,004.. .0,05 масс. %.

Так, в результате ведения (раздельно) НП SiC, В4С, BN, LaB6, TaN, TixCyNz, TiCNO, TiN, Ti02, VxCyNz, (смесь AIN + BN), (смесь HfN + Hffi2) в алюминиевые

деформируемые сплавы при литье слитков полунепрерывным способом диаметрами 190 мм из сплава Д16 и 300, 420 и 500 мм из сплава АМгб, 480 мм из сплава Д1 макрозерно измельчалось в 1,7...20 раз, а механические свойства отпрессованных из них профилей различного сечения: возрастали по сравнению с профилями без НП: временное сопротивление ст„ - на 2,5...8,8 %; предел текучести о0)2 - на 2,0... 16,1 %; относительное удлинение 5 - на 11,8... 31,0 % (рисунки 3 и 4).

0,35

0,25

0,20

0,15

440

430

420

410

400

360

350

340

330

320

310

I 2

1 2

' 2 ,

1 - стандартная лигатура А1-"П; модифицирование наиопорошками:

2 - карбид кремния Э1С (макрозерно меньше в 1, 7 раза; сгв: +2,3 %; о0,2:+11,0%; 5:+31,6%)

Рисунок 3 - Влияние вида модификатора на величину макрозерна и механические свойства слитков 0 190 мм, отлитых из алюминиевого деформированного сплаваД16

¡а л

к х

390

я, ез

380

370

360

350

215

205

195

185

175

12 3 4

1 - стандартная лигатура А1-Тц модифицирование наиопорошками:

2 - карбид кремния 81С (ов: +3,8 %; сг0,2: +7,3 %; 5: +6,1 %)

3 - нитрид бора ВЫ (ав: +4,1 %; а0|2: +8,9 %; 8: +6,1 %)

4 - нитрид тантала ТаЫ (ств : +5,2 %; ст0,2 : +10,9 %; 5: +16,0 %)

Рисунок 4 - Влияние вида модификатора на механические свойства слитков ! 300 мм, отлитых из алюминиевого сшива АМгб полунепрерывным способом

Полученный при литье слитков опыт с модифицированием алюминиевых деформируемых сплавов НП был использован при работе с алюминиевыми литейными сплавами. Введение в расплав нанопорошков В4С, УС, ПСЫ, УСЫ приводило к более высокому росту механических свойств отливок из алюминиевых литейных сплавов (таблица 2) как в объеме (св,), так и в поверхностном слос (НВ) по сравнению с обычными средствами модифицирования: тройным модификатором 25 % №Г + 62,5 % №С1 + 12,5 % КС1, сфенцирконом (смесь ХЮ2, МЬ205, ТЮ2), фторцирконатом калия К^гРб-

Таблица 2 - Механические свойства отливок из алюминиевых литейных сплавов, модифицированных нанопорошками

Сплав Модификатор Временное сопротивление ств, МПа Относительное удлинение 6,% Твердость НВ,МПа

АК12 1,5 % стандартного тройного модификатора (СТМ) 221 2,9 618

и и 0,9% СТМ + НП В4С 226 (+2,26 %) 10,5 (> в 3,6 раза) 628 (+1,6 %)

II »1 0,9 % СТМ + НП VC 228 (+3,17 %) 10,5 (> в 3,6 раза) 628 (+1,6%)

11 lt 1,5 % СТМ + НП (25 % BN + 75 % В4С) 231 (+4,5 %) 13,5 % (> в 4,6 раза 640 (+3,55%)

АК9ч НП TiCN 246 11,0 625

и 11 НПВ4С 235 12,8 638

АК7ч 0,9 % СТМ + НП VC 234 14,5 625

__lt_lt 0,9 % СТМ + НП (25 % BN+75% В4С) 250 13,8 640

АК7Ц9 1,5% СТМ 227 2,9. 830

II II 0,9% СТМ+ НП TiCN 284 (+25,1 %) 4,1 (> в 1,4 раза) 855 (+3,0%)

АК7 1,5% СТМ 205 3,6 600

к и 0,9 % СТМ + НП TiCN 217 (+5,6 %) 6,8 (> в 1,9 раза) 610 (+ 1,66 %)

И II 0,9 % СТМ + НП сфенцир-кона (смесь ZrCh, Nb205, TÍO,) 246 (+20,0%) 5,8 (>в 1,6 раза) 625 (+4,16%)

Фторцирконат калия K2ZrF6 246 (+ 20,0 %) 17,1 (> в 4,75 раза) 630

K2ZrF6 + лигатура (Al-Ti) + НП TiCN 256 (+4,8%) 25,3 (> в 7раз) 640 (+ 6,66 %)

II II K2ZrF6 + НП В4С 264 (+ 8,8 %) 22,5 (> в 6,3 раза) 625 (+ 4,16 %)

От размеров прессуемых частиц, т.е. от площади их поверхности, зависит содержание НП в объеме прутка: чем они меньше, тем суммарная площадь нахо-

дящихся в объеме контейнера частиц алюминия больше и, следовательно, в прутке будет содержаться больше НГГ и тем меньше будет его расход при модифицировании. Расчет показал, что суммарная поверхность крупки в одном и том же объеме (например, в 1 см3) при среднем диаметре, равном 0,21 мм, составляет 149 см2, что в 21 раз превышает таковую (7 см') для гранул (средний диаметр -2,25 мм).

Изучение шлифов, приготовленных на поперечных сечениях отлитых проб, показало наличие эффекта измельчения зерна при использовании всех видов модифицирующих веществ, но в большей степени этот эффект проявлялся при модифицировании НП (рисунок 5). Так, если при введении в расплав прутка-свидетеля, отпрессованного только из гранул, зерно измельчалось в 1,3 раза, а прутка, отпрессованного из редкоземельных металов - в 1,7 раза, то все использованные НП измельчали зерно в 2.. .3 раза.

сч 0,25 -

се" Я 0,20 ^

в g- 0,15 -

§ 0,10 ^

1 0,05 ^

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

I - без модифицирования; модифицирующий пруток из: 2 - сплава Д16 содержащего: 3 - сплавы РЗМ (А1 + 11% Ьа; Л1 + 11% Се); пруток из сплава Д16, содержащего: 4 - 81зМ4; 5 - Э^С; 6 - У^Щ.а (с примесью У20з); 7 - ЭЮ (с примесью БдСЬ); 8 - В4С (с примесью ВИ): 9 - СгзС]>61% (с примесью Сг203 + С); 10 - В4С;

II - ТаЫ; 12 - ЯЮ (с цримесыо ¿Ю2 + БЦ

Рисунок 5 - Изменение площади макрозерна в сечении кокильной пробы 0 60 мм, высотой 300 мм, отлитой из сплава Д16, в зависимости от вида модификатора

Типичные макроструктуры поверхности шлифов технологических проб в немодифицированном состоянии и в результате введения в расплав НП показаны на рисунке 6.

Результаты испытаний механических свойств показали, что в основном НП приводят к росту относительного удлинения §. Наблюдается и прирост предела текучести аод. Временное сопротивление о„ практически не изменяется при всех видах НП и при введении прутка из гранул.

Чугуны. Исходя из описанного выше опыта применения НП для повышения физико-механических характеристик алюминиевых сплавов проведена работа по установлению возможности повышения твердости и связанной с этой характеристикой износостойкости поверхности высокохромистых чугунов ИСЦ (3,0 % С; 20,1 % Сг; 1,0 % Бц 0,75 %Мп), ИЧХ-12М (2,75 % С; 14...15 % Сг), легированного комплексом №—У-Тг -Мо, а также специального низколегированного (Сг и №) серого чугуна СЧЦ-1С (-3,0 % С) с добавкой 0,15...0,20 % Р.

а) б)

а) залитых без модифицирования; б) залитых с модифицированием НП

Рисунок 6 - Типичный вид поверхности шлифов технологических проб

В результате введения НП BN в жидкий чугун СЧ15 уменьшилась глубина отбела с 18 мм (при стандартной технологии подготовки расплава к литью) до 1 мм, эвтектическое зерно измельчилось в 1,6 раза (количество зерен на площади шлифа в 1 см2 увеличилось с 38 до 61), что привело к повышению овна 19,5 % (со 174 до 208 МПа) (рисунок 7).

20г

П.

^ ч?

^ о а н с

2 «

§ 2 ¿с аз

Я о ю в

с I

X к ы о

£ t

« 5

£ а

я г»

<п з

о и

® ^

Е-

и м

а я

О зч

« «

210

200

190

180

а. Ш

170

12 3 4

1 - стандартное модифицирование; модифицирование нитридом бора ВЫ в количестве:

2 - 0,003.%; 3 - 0,006 %; 4 - 0,018 %

В позиции 4 глубина отбела меньше, чем в позиции 1 в 18 раз; количество эвтектических ячеек в позиции 4 больше, чем в позиции 1 в 1,85 раза; временное сопротивление ст» в позиции 4 больше, чем в позиции 1 на 19,5 %.

Рисунок 7 - Влияние вида модификатора на глубину отбела (по клиновой пробе), количество эвтектических ячеек и временное сопротивление ств серого чугуна СЧ15

При модифицировании износостойкого высокохромистого чугуна ИСЦ стандартным модификатором МС (смесь окислов ТЮ2, ЫЬ205) твердость по Роквеллу НИС в литом состоянии по сравнению с немодифицированным состоянием возросла с 33,5 до 56,6 единиц (на 68,8 %), а в результате введения НП А120з - до 62,5 единиц (на 86,6 %). Износ при этом снижался соответственно на 21,9 и на 31,6 %. В закаленном состоянии МС увеличивал твердость чугуна по сравнению с незакаленным модифицированным чугуном до 61,5 единиц, а НП А120з - до 67,5 единиц (больше на 9,8 %). При этом износ уменьшается в еще большей степени -соответственно на 56,3 и 83,5 %. Наибольшую износостойкость обеспечивало модифицирование НП А120з с последующей термообработкой в виде отжига и закалки. При этом, твердость возросла незначительно (до 68,0 единиц), но износ уменьшился ощутимо: относительно литого ^модифицированного состояния - в 2,74 раза, литого модифицированного - в 2,1 раза и модифицированного НП А120з с последующей закалкой - в 1,5 раза (рисунок 8).

и с* Ж

70 60 50 40 30 20

100 90 80

й 60

« 50 3

£ 3 40

5 о

2 Щ 30 >> к 2()

1 2 3 4 5

литое состояние:

1 - без модифицирования;

2 - стандартное модифицирование (уменьшение износа относительно 1 на 21,9 %);

3 - модифицирование нанопорошком оксида алюминия А^Оз (уменьшение

износа относительно 1 на 31,6 %)

термообработанное состояние:

модифицирование нанопорошком А1203:

4 - закалка (уменьшение износа на 83,5 %);

5 - отжиг н закалка (уменьшение износа в 2,74 раза)

Рисунок 8 - Влияние модифицирования износостойкого чугуна ИСЦ нанопорошком оксида алюминия А120з на твердость НЛ С и изностойкость

Нанопорошок А1203 применяли и для повышения качества отливок из чугуна СЧЦ-1С диаметром 80 мм, высотой 420 мм, отливаемых вертикально по 10 тт. одновременно в одной форме, изготовленной по С02-процессу. На получаемых по стандартному технологическому процессу отливках после отрезки прибылей по их центральной части зачастую наблюдалась осевая пористость. Кроме того, при механической обработке отливок при получении из них шнеков на обработанных поверхностях наблюдалось выкрашивание графитовых включений, что является не-исправляемым дефектом. Чугун готовили в индукционной печи с последующим переливом расплава в заливочный ковш, на дно которого предварительно уклады-

вали помещенный в латунную фольгу НП А1203 из расчета его содержания в отливках до 0,05 %. После заливки форм и соответствующей обработки отливок на поверхности отрезания прибылей осевая пористость не обнаруживалась, что свидетельствует об улучшении питания отливок. Испытания механических свойств на отдельно отлитых образцах-свидетелях показали, что в результате модифицирования НП А1203 значения ств находились в пределах 225...280 МПа, тогда как для обычно приготовленного чугуна ав = 203...229 МПа при требованиях по приемной документации ав = 197...241 МПа. Таким образом, модифицирование НП А1203 в среднем повышает ав по сравнению с требованиями на 13,5 %, а по сравнению с цеховой технологией - на 14,4 %.

Чугун ИЧХ-12М модифицировали НП Э1С (до 0,5 %) при его введении в разливочный ковш в объеме прутка, отпрессованного из гранул сплава Д16. Если Н11С чугуна без НП в термообработаниом состоянии (закалка) составлял 61,5 единиц, то введение в расплав прутка без НП повышало ее до 64,5 единиц (на 4,78 %), а введение БЮ - до 66,5 единиц (на 8,13 %). Эксплуатационный ресурс лопаток дробеметного аппарата, отлитых из модифицированного НП 8Ю чугуна, оказался на 15...20 % больше срока службы лопаток из обычного чугуна (рисунок 9).

О X

Й о ч а,

<и «

1 2

1 - стандартное модифицирование;

2 - модифицирование карбидом кремния Э1С (+8,1 %)

Рисунок 9 - Влияние модифицирования износостойкого чугуна ИЧХ-12М нанопорошком карбида кремния ЭКГ. на твердость НЯС в термообработаниом состоянии

Сварка. Помимо применения алюминиевого прутка, содержащего НП, в качестве модифицирующей добавки, было изучено его использование в качестве сварочного электрода, который представлял собой так называемый пучковый электрод, преимущества применения которого описаны в диссертационной работе. При использовании электродов, содержащих НП ВЫ, ЬаВ6 или Т^СуК,, для сварки объемных конструкций специального назначения из листового алюминиевого сплава АМгб происходит измельчение микроструктуры сварного шва и повышение его ав. на 4,1...7,8 % по сравнению со сваркой стандартным электродом. Можно полагать, что рост ав связан не только с измельчением структуры шва, но и с дисперсионным упрочнением а-твердого раствора сплава тонкодиснерсными частицами НП.

Изучение микроструктуры сварного шва показало, что в его объеме никаких дефектов не было обнаружено. Зерно в основном материале вытянутое вдоль про-

катки листа, а его размеры лежат в интервале ~0,3...0,4 мм. Зерно в сварном шве -мелкое равноосное, его размеры составляют -0,01...0,03 мм, что в среднем меньше, чем в основном металле в 17,5 раз.

В процессе проведения экспериментов (все исследования проводилась в производственных условиях) было установлено, что независимо от химического состава НП, их кристаллической системы и класса, элементов симметрии, пространственной группы, структурного типа, периода решетки, плотности, температуры плавления и других параметров, все они обладали близким модифицирующим эффектом, несмотря на существенные структурные отличия.

Это привело к предположению о том, что зарождающая способность частиц НП может определяться одним общим для всех фактором, не зависящим напрямую от параметров частиц НП. Этим фактором является способ изготовления модифицирующих композиций: путем совместного прессования частиц алюминия и частиц НП, а также способ введения прессованных композиций в расплав.

По-видимому, в результате прессования исключительно твердых частиц НП в контакте с алюминием, обладающим высокой пластичностью, особенно при прохождении через отверстие фильеры, где возникают значительные усилия (согласно расчетам - в пределах 300...800 МПа) и происходит нагрев алюминия, что в еще большей степени увеличивает его пластические характеристики, на поверхности частиц формируется монослой алюминия, который впоследствии служит подложкой для наращивания кристаллического материала при охлаждении и затвердевании металла.

По-видимому, в случае модифицирования прутками, содержащими НП, проявляется так называемая наведенная активность. Механизм этого явления аналогичен тому, что имеет место при диффузионной сварке керамики на основе Al203-SiC-Si со сплавами ВТ-1 или X20HS0 при давлении порядка 150 МПа, когда было отмечено, что в результате пластической деформации при нагреве происходит обтекание сплавами неровностей поверхности керамики и легкое схватывание.

Несмотря на достаточно обширный объем публикаций, описывающих результаты воздействия НП химических соединений разного состава на структуро-образование и физико-механические характеристики различных металлов и сплавов, к настоящему времени нет единой точки зрения на механизм зародышеобра-зующего воздействия этих веществ.

Можно полагать, что универсальность модифицирующего воздействия НП на различные металлы и сплавы связана со свойствами используемых нанопорош-ков. Во-первых, все они имеют высокую температуру плавления, во-вторых, обладают высокой седиментационной устойчивостью в жидкостях из-за своих малых размеров (до 100 нм) и высокой удельной поверхности, в-третьих, частицы НП обладают двойным модифицирующим воздействием: служат центрами кристаллизации и будучи весьма многочисленными по количеству, находясь длительное время во взвешенном состоянии блокируют, диффузию соответствующих атомов (кластеров, блоков) к зарождающимся и растущим кристаллам, что, в конечном счете, и способствует формированию мелкокристаллической структуры литых изделий. Кроме того, как было установлено нами, частицы НП могут упрочнять присутствующие в расплавах иптерметаллические соединения. Все эти эффекты и ведут к повышению механических свойств литых изделий.

Ввиду того, что в результате прессования частиц НП с частицами алюминия был фактически получен новый композиционный материал с волокнистой структурой, было решено испытать его механические свойства. При испытании механических свойств нрутка 0 9,5 мм, отпрессованного из гранул алюминиевого деформируемого сплава АДО, были получены следующие данные: стн - 98,1 МПа, с?о,2 = 48,1 МПа и 5 - 42,8 мм, тогда как при прессовании прутков такого же диаметра из таких же гранул, но с НП ВЫ, ств повысилось до 113,8 МПа (на1б,0 %), сод До 56,9 МПа (на 18,3 %) и 5 до 43,2 мм (на 0,9 %), а из гранул и НП ПСЫ - а, увеличилось до 121,6 МПа (на 24,0 %), а0д до 59,9 МПа (на 22,5 %) и 3 до 43,9 мм (на 2,6 %).

Также установлено, что при определенных температурах нагрева композиции перед прессованием и определенных режимах этого процесса границы между частицами алюминия исчезают и полученный продукт представляет собой дисперсионно упрочненный частицами НП плотный композит.

В заключении приведены основные результаты, полученные в ходе выполнения работы, и сформулированы основные выводы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 В процессе проведения исследований по применению НП с целью измельчения (модифицирования) структуры сплавов для повышения физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик получаемых из них металлоизделий установлено, что независимо от химического состава НП, их кристаллической системы и класса, элементов симметрии, пространственной группы, структурного типа, периода решетки, плотности, температуры плавления и других параметров, все они обладали близким модифицирующим эффектом, несмотря на существенные структурные отличия.

2 Установлено, что универсальность модифицирующего воздействия НП на различные металлы и сплавы связана со свойствами используемых нанопорошков: высокой температурой плавления; низкой реакционной способностью; высокой седиментационной устойчивостью в жидкостях; двойным модифицирующим воздействием (они служат центрами кристаллизации и блокируют диффузию соответствующих атомов к зарождающимся и растущим кристаллам, что способствует формированию мелкокристаллической структуры).

3 Разработана технология изготовления модифицирующего прутка, полученного методом экструзии композиции, состоящей из частиц алюминия или алюминиевых деформируемых сплавов и различных высокопрочных нанопорошков химических соединений, т. е. фактически получен новый композиционный материал в виде протяженного профиля разного сечения с волокнистой структурой, обладающий повышенными механическими свойствами. Эффективность модифицирования НП была установлена при введении наносодержащих прутков 0 от 8,0 до 9,5 мм. Оптимальная доза НП, которая обеспечивала максимальное измельчение структуры сплава, сопровождающееся наиболее высоким уровнем свойств, составляла 0,004.. .0,05 масс. %.

4 Электроискровое легирование поверхности деталей из алюминиевых сплавов с применением НП повышает твердость НУ в пределах 1.9...2,26 раза, что уменьшает износ в 2,3...4,0 раза по сравнению со стандартной технологией, использующей графитовый электрод.

5 В результате плазменного силицирования рабочих поверхностей матриц и пуансонов из сталей У8 и У10 срок их службы увеличился в 2,5 раза, а из стали 7X3 - в 8 раз по сравнению с оснасткой, упрочненной обычной термообработкой.

6 Введение НП в стандартную огнеупорную краску, применяющуюся для окраски рабочей поверхности литейных металлических форм, увеличивает съем отливок при одноразовой покраске в 2,0...2,5 раза (со 120...140 до 300 отливок), чистота поверхности этих отливок повышается в 1,62 раза (шероховатость уменьшается с 34 до 21 мкм).

7 Введение НП в стандартные противопригарные покрытия (литейные краски), применяющиеся для окраски рабочей поверхности литейных форм и стержней, предотвращает образование на поверхности стальных и чугунных отливок трудноудалимого пригара, а чистота их поверхности повышается в 3...5 раза по сравнению с деталями, отлитыми в формах, окрашенных стандартными красками.

8 Сварные швы, полученные при сварке объемных конструкций из сплава АМгб электродами, содержащими НП, обладают повышенной прочностью (а„ сварного шва повышается по сравнению со сваркой стандартным электродом на 4,1...7,8%).

9 В результате введения в алюминиевые деформируемые и литейные сплавы, а также в серый чугун НП химических соединений происходит измельчение структуры литых изделий, в связи с чем повышаются их физико-механические свойства.

10 Разработанные способы повышения физико-механических характеристик и качества металлоизделий, могут быть применены на действующем производстве без перестройки принятых технологических процессов с использованием имеющегося стандартного оборудования и без переобучения персонала. При этом окружающая природная среда не подвергается вредному воздействию.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

В ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях:

1 Решетникова, С. Н. Применение и перспективы развития нанотехнологий / Г. Г. Крушенко, С. Н. Решетникова // Вестник СибГАУ. - Вып. 3 (16). - Красноярск, 2007. - С. 103-106

2 Решетникова, С. Н. Некоторые экономические, социальные, образовательные и экологические аспекты применения нанотехнологий / Г. Г. Крушенко, С. Н. Решетникова, К. К. Цау // Вестник СибГАУ. - Вып. 2 (19). - Красноярск, 2008. -С. 82-87

3 Решетникова, С. Н. Автоматизация введения в алюминиевые расплавы на-номодификаторов при литье слитков полунепрерывным способом / Г. Г. Крушенко, С. Н. Решетникова // Проблемы машиностроения и автоматизации - 2008 -№2-С. 107-112

4 Решетникова, С. Н. Применение нанотехнологий для повышения физико-механических характеристик поверхности металлоизделий / Г. Г. Крушенко, С. Н. Решетникова // Вестник СибГАУ - Вып. 3 (20). Красноярск, 2008. - С. 113117

В других научных издания:

5 Решетникова, С. Н. Повышение эффективности модифицирования алюми-ниево-кремниевых сплавов / Г. Г. Крушенко, Г. Ю. Юрьева, С. Н. Решетникова // Вестник СибГАУ. - Вып. 4. - Красноярск, 2003 - С. 391-393

6. Решетникова С.Н. Контроль состава сплавов, применяющихся для изготовления деталей двигателей, и тестирование операторов методов неразрушающе-го контроля / Л. Н. Кашубский, С. Г. Крушенко, С. Н. Решетникова // Новые материалы и технологии в авиационной и ракетно-космической технике: Материалы III конкурс, копф. молодых специалистов авиац., ракетно-космич. и металлург, организаций России,- Королев: ИПК «Машприбор», 2004. С. 100-101.

7 Решетникова, С. Н. Некоторые способы повышения механических свойств отливок из алюминиевых сплавов / С. Н. Решетникова, Г. Г. Крушенко, Г. Ю. Юрьева // Всерос. научн.-техн. конф. с междунар. участием «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика». - Вып. 11,- Красноярск: ГУЦМиЗ, 2005.-С. 71-73

8 Решетникова, С. Н. Контроль качества металлоизделий ответственного назначения и мероприятия по повышению их эксплуатационной надежности / Г. Г. Крушенко, А. Н. Кашубский, С. Н. Решетникова, М. Н. Фильков // Безопасность и живучесть технических систем: тр. II Всерос. конф. Красноярск: ИВМ СО РАН,

2007. С. 168-173

9 Решетникова, С. Н. Технологические и физико-химические способы повышения качества отливок ответственного назначения / Г. Г. Крушенко, С. Н. Решетникова, Н. А. Чернякова // Решетневские чтения: материалы XI Междунар. науч. конф. - Красноярск: СибГАУ, 2007. - С. 178-179

10 Решетникова, С. Н. Эффективные нанотехнологии в машиностроении / Г. Г. Крушенко, М. II. Фильков, С. Н. Решетникова, О. Б. Воейкова. // Решетневские чтения: Материалы XI Междунар. науч. конф,- Красноярск: СибГАУ, 2007,-С.180-181

11 Решетникова, С. Н. Применение нанотехнологии при изготовлении транспортных средств ответственного назначения // Г. Г. Крушенко, М. Н. Фильков, С. Н. Решетникова // Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической и авиационной техники: материалы III регион, науч. конф. -Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. - С. 207-210

12. Решетникова, С. Н. Упрочнение и повышение качества поверхности металлоизделий с помощью нанотехнологии / Г. Г. Крушенко, А. Е. Буров, С. Н. Решетникова // Тр. IV Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. - Якутск: Изд-во Я1Щ СО РАН,

2008.-С. 183-192

13 Решетникова, С. Н. Нанотехнологии упрочнения поверхности металлоизделий / Г. Г. Крушенко, С. Н. Решетникова // Решетневские чтения: материалы XII Междунар. науч. конф. - Красноярск: СибГАУ, 2008. - С. 213-214

14 Решетникова, С. Н. Способы введения нанопорошков в металлические расплавы при получении литых изделий / Г. Г. Крушенко, А. А. Иванов, С. Н. Решетникова // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: материалы Всерос. науч.-пракг. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов. - Красноярск: СибГАУ, Т.1 технические науки, 2008. - С. 68-69

Подписано в печать « 12,» ноября 2008 г. Формат 60x84/16. Объем 1,3 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № Отпечатано в отделе копировально-множительной техники СибГАУ 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Решетникова, Светлана Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.4

1 СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТИ И ОБЪЕМА МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ

1.1 Формирование структуры металлоизделий.9

1.2 Технологии повышения физико-механических характеристик поверхности металлоизделий.14

1.2.1 Химико-термическая обработка поверхности металлоизделий.15

1.2.2 Лазерная технология упрочнения.19

1.2.3 Вакуумная ионно-плазменная технология упрочнения поверхностей.20

1.2.4 Электронно-лучевое упрочнение.

1.3 Технологии объемного упрочнения металлов и сплавов.23

1.4 Некоторые аспекты применения нанотехнологий.27

ВЫВОДЫ.36

2 ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

2.1 Получение нанопорошков.38

2.2 Применение нанопорошков для повышения износостойкости стальных отливок.44

2.3 Упрочнение поверхности металлоизделий способом электроискрового легирования.54

2.4 Повышение износостойкости стальных деталей плазменным силицированием.59

2.5 Увеличение срока службы контактных троллейбусных вставок с помощью алмазно-графитового нанопорошка.63

2.6 Повышение качества литых изделий с применением кокильных красок, содержащих нанопорошки.67—

2.7 Противопригарные литейные краски как средство повышения качества поверхности отливок и снижения трудоемкости зачистных работ.70

ВЫВОДЫ.78

3 ВЛИЯНИЕ НАНОПОРОШКОВ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СПЛАВОВ

3.1 Разработка способа введения нанопорошков в металлические расплавы.80

3.2 Применение нанопорошков для повышения качества чугунных отливок.92

3.3 Модифицирование сварного шва нанопорошками при сварке объемных конструкций при использовании электродов, содержащих нанопорошки.98

3.4 Механизм модифицирования сплавов нанопорошками.101

3.5 Алюминиевые композиты с волокнистой структурой.108

ВЫВОДЫ.110

Введение 2008 год, диссертация по машиностроению и машиноведению, Решетникова, Светлана Николаевна

Надежность работы машин и механизмов определяется в первую очередь качественным состоянием рабочих поверхностей деталей. В этой связи важным и актуальным для технологии машиностроения является совершенствование известных и разработка новых, технически доступных и экономически целесообразных технологических процессов повышения эксплуатационных характеристик металлоизделий.

Физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики металлоизделий зависят не только от химического состава сплавов, из которых их изготавливают, но и от степени измельчения структурных составляющих. Известно, что чем мельче структура, тем выше механические свойства металлоизделий. Одним из наиболее широко распространенных способов измельчения структурных составляющих металлических композиций является модифицирование.

В настоящее время при производстве литых изделий из различных металлов и сплавов применяются сотни модификаторов либо в виде солей, либо в виде лигатур. При этом следует отметить, что в этой технологии в последние годы отмечается прорыв, связанный с возможностью применения в качестве модификаторов нанопорошков (НП) тугоплавких химических соединений, которые представляют собой сверхмелкозернистые кристаллические или аморфные образования с размерами, не превышающими 100 нм (1 нм = 10~9 м). Они обладают уникальными физико-химическими свойствами и механическими характеристиками, существенно отличающимися от таковых для материалов того же химического состава в массивном состоянии, и эти свойства могут в определенной степени передаваться получаемым из них или с их участием изделиям.

В результате измельчения структуры при модифицировании сплавов нанопорошками происходит повышение прочности поверхности, причем даже в большей степени, чем по объему. Тем не менее, технологиям повышения качества поверхности металлоизделий уделяется большое внимание в связи с тем, что в процессе эксплуатации именно они испытывают максимальные нагрузки. Особое внимание уделяется и чистоте поверхности, так как разрушение металлоизделий начинается с дефектов их поверхности.

Описанные выше и другие свойства нанопорошков позволяют использовать их для повышения механических свойств, уменьшения износа и улучшения качества металлоизделий, получаемых из алюминиевых сплавов, стали и чугуна методами литья, обработки металлов давлением и сварки.

Представленная диссертационная работа выполнялась в рамках проекта «Применение нанопорошков химических соединений для повышения механических свойств металлических материалов и изделий», включенного в комплексную программу Президиума РАН «Фундаментальные проблемы физики и химии наноразмерных систем и наноматериалов» по разделу «Фундаментальные проблемы физикохимии наноматериалов».

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: разработка технологии изготовления носителя нанопорошков в виде модифицирующего прутка, полученного методом экструзии композиции, состоящей из частиц алюминия и нанопорошков; разработка технологий упрочнения поверхностного слоя методами поверхностного и электроискрового легирования, плазменного силицирова-ния; разработка составов противопригарных покрытий и кокильных красок, содержащих нанопорошок, применяемых с целью повышения качества поверхности металлоизделий; разработка технологии сварки объемных конструкций с помощью пучкового электрода.

Научная новизна работы:

1 Разработана новая технология изготовления модифицирующей композиции в виде прутков и/или проволоки, отпрессованных из частиц алюминия или алюминиевых деформируемых сплавов и частиц нанопорошков тугоплавких химических соединений, что, во-первых, предохраняет их от взаимодействия с атмосферой при их введении в металлические расплавы, и, во-вторых, позволяет вводить в расплавы дозированное количество нанопорошков.

3 Разработана технология упрочнения поверхности металлоизделий методом плазменного силицирования.

Разработанные способы опробованы в производственных условиях и могут применяться на действующем производстве без перестройки принятых технологических процессов, с использованием имеющегося стандартного оборудования и без переобучения персонала. При этом окружающая природная среда не подвергается вредному воздействию.

Рекомендации по применению технологии модифицирования нанопо-рошками использованы на ФГУП «Красноярский машиностроительный завод».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: III конкурсной конференции молодых специалистов авиационных, ракетно-космических и металлургических организаций России «Новые материалы и технологии в авиационной и ракетно-космической технике» (Королев, 2004); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Перспективные материалы, технологии, конструкции, экономика» (Красноярск, 2005); II Всероссийской конференции «Безопасность и живучесть технических систем» (Красноярск, 2007); XI Международной научной конференции «Решетневские чтения» (Красноярск, 2007); XII Международной научной конференции «Решетневские чтения» (Красноярск, 2008); Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Актуальные проблемы авиации и космонавтики» (Красноярск, 2008); III региональной научной конференции «Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической и авиационной техники» (Омск, 2008);. IV Евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2008).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 117 наименований. Работа изложена на 125 листах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 4 таблицы.

Заключение диссертация на тему "Применение нанопорошков химических соединений для повышения физико-механических характеристик изделий машиностроения"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

3 Разработана технология изготовления модифицирующего прутка, полученного методом экструзии композиции, состоящей из частиц алюминия или алюминиевых деформируемых сплавов и различных высокопрочных нанопорошков химических соединений, т. е. фактически получен новый композиционный материал в виде протяженного профиля разного сечения с волокнистой структурой, обладающий повышенными механическими свойствами. Эффективность модифицирования НП была установлена при введении нано-содержащих прутков 0 от 8,0 до 9,5 мм. Оптимальная доза НП, которая обеспечивала максимальное измельчение структуры сплава, сопровождающееся наиболее высоким уровнем свойств, составляла 0,004.0,05 масс. %.

4 Электроискровое легирование поверхности деталей из алюминиевых сплавов с применением НП повышает твердость HV в пределах 1.9.2,26 раза, что уменьшает износ в 2,3.4,0 раза по сравнению со стандартной технологией, использующей графитовый электрод.

5 В результате плазменного силицирования рабочих поверхностей матриц и пуансонов из сталей У8 и У10 срок их службы увеличился в 2,5 раза, а из стали 7X3 — в 8 раз по сравнению с оснасткой, упрочненной обычной термообработкой.

6 Введение НП в стандартную огнеупорную краску, применяющуюся для окраски рабочей поверхности литейных металлических форм, увеличивает съем отливок при одноразовой покраске в 2,0.2,5 раза (со 120. 140 до 300 отливок), чистота поверхности этих отливок повышается в 1,62 раза (шероховатость уменьшается с 34 до 21 мкм).

7 Введение НП в стандартные противопригарные покрытия (литейные краски), применяющиеся для окраски рабочей поверхности литейных форм и стержней, предотвращает образование на поверхности стальных и чугунных отливок трудноудалимого пригара, а чистота их поверхности повышается в 3.5 раза по сравнению с деталями, отлитыми в формах, окрашенных стандартными красками.

8 Сварные швы, полученные при сварке объемных конструкций из сплава АМгб электродами, содержащими НП, обладают повышенной прочностью (ств сварного шва повышается по сравнению со сваркой стандартным электродом на 4,1. .7,8 %).

Библиография Решетникова, Светлана Николаевна, диссертация по теме Технология машиностроения

1. Курочкин Ю.В., Демин Ю.Н. Технологии упрочнения поверхностей деталей обработкой концентрированными потоками энергии // Химическое и нефтегазовое машиностроение.- 2001.- № 7.- С. 41-44.

2. Коротков В.А. Выбор технологии упрочнения деталей // Сварочное производство.- 1997.- № 3.- С. 11-14

3. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник. Борисенок Г.В., Васильев Л.А., Ворошнин Л.Г. и др.- М.: Металлургия, 1981.- 424 с.

4. S.A. Tsipas, Н. Omar, F.H. Perez, D.N. Tsipas Boroaluminide coatings on ferritic-martensitic steel deposited by low-temperature pack cementation // Surface and Coatings Technology, Volume 202, Issue 14, 15 April 2008, P. 3263-3271

5. T. Urbanski, J. Hackel Some remarks on the theory of nitration // Tetrahedron, V. 2, Issues 3-4, May 1958, Pages 300-303

6. Nitrocarburizing process // Metal Finishing, Volume 96, Issue 11, November 1998, P. 82-83

7. N.E. Maragoudakis, G. Stergioudis, H. Omar, H. Paulidou, D.N. Tsipas Boron-aluminide coatings applied by pack cementation method on low-alloy steels // Materials Letters, Volume 53, Issue 6, April 2002, P. 406-410

8. A. Favre, H. Fuzellier, J. Suptil An original way to investigate the siliconizing of carbon materials // Ceramics International, Volume 29, Issue 3, 2003, P. 235-243

9. Lin Lu, Tiancheng Liu, Xiaogang Li Composition analysis of the plating on electrolytically treated steel sheets in chromic acid solution // Surface and Coatings Technology, Volume 202, Issue 8, 15 January 2008, P. 1401-1404

10. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. М.: Металлургия, 1969. — 212с.

11. Мержанов А.Г. Твердопламенное горение, Черноголовка: ИСМАН, 2000, с. 224 с.

12. Zhiyue Xu, Keng H. Leong, Claude B. Reed Nondestructive evaluation and real-time monitoring of laser surface hardening // J. of Materials Processing Technology, Volume 206, Issues 1-3, 12 September 2008, P. 120-125

13. Чудина O.B. Поверхностное легирование железоуглеродистых сплавов с использованием лазерного нагрева // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1994.- № 12.- С. 2-7

14. Дубняков В.Н., Кащук O.JL, Ковалев А.И. Структура и механические свойства облученной лазером стали 45 // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1989.- № 7.- С. 60-62.

15. Гаджиев A.M. Лазерное упрочнение высокопрочного чугуна // Машиностроитель.- 1997.- № 4.- С. 23.

16. Сафонов А.Н., Смирнова Н.А., Кривушина О.А. Исследование особенностей поверхностной лазерной закалки алюминиевых сплавов // Материаловедение.- 1998.- № 10.- С. 28-31

17. Рутковский А.В., Ляшенко Б.А., Гопкало А.П., Сорока Е.Б. Об упрочняющей роли вакуум-плазменных покрытий // Проблемы прочности.-1999.-№6.- С. 123-126.

18. Ahangarani Sh., Sabour A.R., Mahboubi F. Surface modification of 30CrNiMo8 low-alloy steel by active screen setup and conventional plasma nitrid-ing methods // Applied Surface Science, Volume 254, Issue 5, 30 December 2007, P. 1427-1435.

19. Сизов И.Г. Мессбауэровская спектроскопия боридного слоя после электронно-лучевой обработки // Металловедение и термическая обработка металлов.- 2003.- №9.- С.22-25.

20. Федоров А.С. Дмитрий Константинович Чернов (1839-1921) //Люди русской науки: Очерки о выдающихся деятелях естествознания и техники. — М.: Техника, 1965.- С. 260-269.

21. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах / П.А. Ребиндер В кн. Физико-химическая механика - М.: Наука, 1979.- С. 143-154.

22. Гольдштейн Я.Е., Мизин В.Е. Инокулирование железоуглеродистых расплавов.- М.: Металлургия, 1993.- 416 с.

23. Шуб Л.Г., Ахмадеев А.Ю. О целесообразности модифицирования стального литья // Металлургия машиностроения. 2006. №5. С. 38-41.

24. Бондарев Б.И., Напалков В.И., Тарарышкин В.И. Модифицирование алюминиевых деформируемых сплавов.- М.: Металлургия, 1979.- 224 с.

25. Крушенко Г.Г., Балашов Б.А., Василенко З.А. Прутковая лигатура Al-Ti-Be для непрерывного модифицирования алюминия при литье слитков // Технология легких сплавов.- 1993.- № 10.- С. 18-23

26. Строганов Г.Б., Ротенберг В.А., Гершман Г.Б. Сплавы алюминия с кремнием.- М.: Металлургия, 1977.- 272 с.

27. Крушенко Г.Г., Юрьева Г.Ю. Повышение механических свойств отливок из алюминиевых сплавов // Технология машиностроения.- 2006- № 10.-С. 16-21.

28. Haque M.M. Effects of strontium on the structure and properties of aluminium-silicon alloys Journal of Materials Processing Technology, Volume 55, Issues 3-4, December 1995, P. 193-198

29. Крушенко Г.Г. Модифицирование доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов никелем // Расплавы.- 2008.- № 2.- С. 77-80

30. Чухров М.В. Модифицирование магниевых сплавов.- М.: Металлургия, 1972.- 176 с.

31. Qinglin Jin, Jeong-Pil Eom, Su-Gun Lim, Won-Wook Park, Bong-Sun You Grain refining mechanism of a carbon addition method in a Mg-Al magnesium alloy// Scripta Materialia, Volume 49, Issue 11, December 2003, P. 11291132.

32. Рит M. Наноконструирование в науке и технике. Введение в мир нанорасчета / Пер. с англ.- М.-Ижевск: Удмуртский госуниверситет, 2005.160 с.

33. Морохов И.Д., Трусов Л.И., Чижик С.П. Ультрадисперсные металлические среды.- М.: Атомиздат, 1977.- 264 с.

34. Головин Ю.И. Введение в нанотехнику.- М.: Машиностроение, 2007.- 496 с.

35. Нанотехнологии в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований / Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямса и П. Аливисатоса (Пер. с англ.).- М.: Мир, 2002.- 292 с

36. Свидененко Ю.Г. Прогноз развития нанотехнологий с 2003 по 2050 гг.: Прогноз развития нанотехнологий в будущем, а также отрасли человеческой деятельности, которые будут при этом затронуты.-http://nanonewsnet.ru/09.08.2004

37. Ковальчук М. Нанотехнологии дают нашей стране шанс выйти в лидеры // Российское экспертное обозрение.- 2006.- № 3.- С. 14-18

38. Sharma C.V.K. and Rogers R.D. Perspective of Crystal Engineering // Materials Today.- 1998.- V. 1.- P. 27-30

39. March G. Hopeful future for a nano-Europe // Materials Today.- 2003.-№ 7-8.- P. 40-45.

40. Cromie W.J. Making the world's smallest gadgets even smaller // Harvard university gazette. 08.12.200544. Поиск.- 2002.- №№51, 52

41. Мюллер Б. Технология, открывающая новую эпоху: нанотехника покоряет микрокосмос // Deutchland.- 1999.- № 3.- С. 49-51

42. Мелихов И.В. Физикохимия наносистем: успехи и проблемы // Вестник РАН.- 2002.- Т. 72.- № 10.- С. 900-904

43. Наука «уходит» в микромир // Вестник РАН.- 2002.- Т. 72.- № 10. -С. 905-909

44. Rifkin Dj. The end of work: The Decline of Global Labor Force and the Down of the Post-Market Era.- New-York- G.P. Putman's Sons, 1996.- 350 p.

45. Rouvray D. Is the future nano? // Chemistry in Britain. 2000.- № 12.-P. 27-32

46. Feynman R.P. There's plenty of room at the bottom // Engineering and Science I960.- V. 23.- № 2.- P. 22-36

47. Drexler К. E. Molecular engineering: An approach to the development of general capabilities for molecular manipulation // Proceedings of the National Academy of Sciences.- 1981.- Vol. 78.- № 9.- Pp. 5275-5278.

48. Drexler K.E. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology.-New York: Anchor-Doubleday, 1986.

49. Nanotechnology. Integrated Processing Systems for Ultra-Precision and Ultra-Fine Products/ Ed. Taniguchi N.- Oxford: Oxford University Press, 1996.406 p.

50. N. Taniguchi, "On the Basic Concept of «NanoTechnology» // Proc. Intern. Conf. Prod. Eng. Tokyo, Part II, Japan Society of Precision Engineering, 1974

51. Арсентьева И., Ушаков Б., Захаров Н., Дзидзигури Э., Фолманис Г., Павлов Г. Ультрадисперсные порошки металлов // Национальная металлургия.- 2002.-№4.- С. 66-71

52. Большое будущее маленьких кристаллов // В мире науки: Пер. с англ.- 1990.- № 7.- С. 24-25

53. Нанотехнологии Возрождения // Литературная газета.- 2003.- № 38 (вкладыш «Научная среда».- 2003.- № 18: «.сохранилось датируемое 1557 г. письменное руководство по применению «нанотехнологии».)

54. Всеобщая история химии.- М.: Наука, 1980.- 399 с.

55. Hunt W/Н/ Nanomaterials: Nomenclature, novelty, and necessity // J. of the Minerals, Metals and Materials Society.- 2004.- V. 56.- № 10.- P. 13-18.

56. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов.- М.: КомКнига, 2006.- 592 с.

57. Колесников А.В., Крушенко Г.Г., Фильков М.Н. Применение ультрадисперсных порошков для повышения качества деталей машин и механизмов.- Алма-Ата: КазНИИНТИ, 1991.- 72 с.

58. Имамутдинов И. Зигзаг томской молнии // Эксперт.- 25.09.2006. -№ 35.- с.62 67.

59. Бурцев В.А. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках / В.А. Бурцев, Н.В. Калинин, А.В. Лучин-ский.- М.: Энергоатомиздат, 1990.-288 с.

60. Гаврилов В.Н., Литвинов Е.А. Получение частиц методом электрического взрыва проводников // Прикладная механика и техническая физика.-1993.- Т.34.- № 6.- С. 28-34.

61. Котов Ю.А. Исследование частиц, образующихся при электрическом взрыве проводников / Ю.А. Котов, Н.А. Яворовский // Физика и химия обработки материалов.- 1978.- № 4. с. 24-28.

62. Фурман E.JI. Получение литых пористых материалов / E.JI. Фурман, С.П. Казанцев, М.В. Минин // Литейное производство.- 2002.- №6.- С. 35-36.

63. Фурман Е. JL, Горин М. В. Исследование влияния состава наплавленного металла на уровень остаточных напряжений // Сталь- 2007.- № 6,- С. 62-64

64. Крушенко Г.Г.,,Решетникова С. Н. Нанотехнологии упрочнения поверхности металлоизделий // Решетневские чтения: материалы XII Между-нар. науч. конф. Красноярск: СибГАУ, 2008. - С. 213—214

65. Фурман E.JI., Митрофанов М.Н., Хлынов В.В. и др. Условия получения стальных отливок, упрочненных износостойким чугуном // Изв. вузов. Черная металлургия.- 1985.- № 6.- С. 110-114.

66. Омельченко B.C. Экзотермический способ поверхностного легирования отливок // Литейное производство.- 1965.- № 6.- С. 4-5.

67. Жуков А.А., Мержанов А.Г., Боровиковская И.П. и др. Применение самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в литейном производстве // Литейное производство.- 1984.-№ 11.- С. 2-3.

68. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электроискровая обработка металлов.- М.-Л.: Госэнергоиздат,1950.- 120 с.

69. Машков Ю.К., Казанцева А.Е. Структурно-энергетические процессы электроискрового легирования // Динамика систем, механизмов и машин: Матер. VI Междунар. науч.-техн. конф.- Омск: Изд-во ОмГТУ.- Кн. 2.- С. 359-363

70. Верхотуров А.Д. Обобщенная модель процесса электроискрового легирования // Электрофизические и электрохимические методы обработки.-1983.- №1.- С. 3-6

71. Крушенко Г. Г., Буров А. Е., Решетникова С. Н. Упрочнение и повышение качества поверхности металлоизделий с помощью нанотехнологий

72. Тр. IV Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2008.-С. 183-192

73. Kim P.P. The dimensional stability of fiber-reinforced thermoplastic composites.- Lausanne: EPFL, 1995.- 198 p.

74. Иванов B.A., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Коныжев М.Е. Влияние микроплазменной обработки на свойства приповерхностного слоя образцов из Ni-Cr сплава // Проблемы машиностроения и надежности машин.- 2007.-№6.- С. 81-87

75. Ефремов И.С. Троллейбусы.- М.: Транспорт, 1969.- 257 с.

76. Ставер A.M., Губарева Н.В., Лямкин А.И. и др. Ультрадисперсные алмазные порошки, полученные с использованием энергии взрыва // Физика горения и взрыва.- 1984, № 5.- С. 100-103.

77. Лямкин А.И., Редькин В.Е. Удьтрадисперсные алмазографитовые и алмазные порошки, получаемые из взрывчатых веществ // Наука производству.- 2000. №3. С. 59-64.

78. Агранат Б.А., Гудович А.П., Нежевенко Л.Б. Ультразвук в порошковой металлургии.- М.: Металлургия, 1986.- 168 с.

79. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии.- Л,: Химия, 1984.368с.

80. Абрамов О.В., Хорбенко И.Г., Швегла Ш. Ультразвуковая обработка материалов.- М.: Машиностроение, 1984.- 280 с.

81. Гладунова Е.В., Кашо О.С. Применение ультрадисперсных порошков в технологии изготовления самосмазывающихся подшипников// Высокоэнергетические процессы и наноструктуры: Материалы межрегиональной конф.- Красноярск: КГТУ, 2002.- С. 60-61.

82. Анищенко А.С. Переработка изношенного троллейного провода в круглую медную проволоку // Цветные металлы.- 1996.- №. 2.- С. 71-72.

83. Gravier N.P., Cutiongo С., Chung G.W. Effect of testing environments on friction and bidirectional material transfer during dry sliding of 3004 aluminium against H13 steel // Tribology Transactions.- 1995.- V. 38,- № 1.- P. 168-177

84. Крушенко Г. Г., Решетникова, С. Н. Применение нанотехнологий для повышения физико-механических характеристик поверхности металлоизделий // Вестник СибГАУ Вып. 3 (20). Красноярск, 2008. - С. 113-117

85. Берг П.П. Формовочные материалы,- М.: Машгиз, 1963.- 237 с.

86. Куманин И.Б. Вопросы теории литейных процессов.- М.: Машиностроение, 1976.- 216 с.

87. Гуляев Б.Б., Корнюшкин О.А., Кузин А.В. Формовочные процессы.-JL: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1987.- 264 с.

88. Книпп Э. Пороки отливок / Пер. с нем.- М.: Машгиз, 1958.- 276 с.

89. Эйнштейн А., Смолуховский М. Броуновское движение.- М.-Л.: ОНТИ, 1936.- 607 с.

90. Ппазмохимический синтез ультрадисперсных порошков и их применение для модифицирования металлов и сплавов / В.П. Сабуров, А.Н. Черепанов, Г.Г. Крушенко, и др.- Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995.- 344 с.

91. Крушенко Г.Г. Применение нанопорошков химических соединений для улучшения качества металлоизделий // Технология машиностроения.-2002.-№3.- С. 3-6.

92. Крушенко Г.Г., Москвичев В.В., Буров А.Е. Применение нанопорошков химических соединений при производстве металлоизделий // Тяжелое машиностроение.- 2006.- № 9.- С. 22-25

93. Крушенко Г.Г., Решетникова С.Н. Применение и перспективы развития нанотехнологий // Вестник СибГАУ, 2007, Вып.З.- С. 103-106.

94. Куницын А.Л. Об устойчивых формах пространственных скоплений микрочастиц в гравитационно-репульсивном поле бинарных звездных систем // Прикладная математика и механика.- 2008.- Т. 72.- Вып. 1.- С. 1317.

95. Dust explosibility of metal powders // Metal Powder Report, Volume 57, Issue 3, March 2002, P. 56.

96. Крушенко Г. Г., Решетникова С. Н. Автоматизация введения в алюминиевые расплавы наномодификаторов при литье слитков полунепрерывным способом // Проблемы машиностроения и автоматизации 2008 -№2-С. 107-112

97. Северденко В.П., Шепельский Н.В., Горбунов Ю.А., Жилкин В.З. Прокатка гранул алюминиевых сплавов.- М: «Наука и техника», 1978.- 216 с.

98. Toshio Haga, Shinsuke Suzuki Melt ejection twin roll caster for the strip casting of aluminum alloy// Journal of Materials Processing Technology, Volume 137, Issues 1-3, 30 June 2003, Pages 92-95.

99. Жуков М.Ф., Крушенко Г.Г., Корнилов A.A. Механика конструкций из композиционных материалов: Сб. тр. IV симпозиума по механике конструкций из композиционных материалов.- Новосибирск: Наука, 1984. С. 49-51

100. Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х т.- Т. 1 / Под ред. Н.А. Ольшанского.- 1978.- 504 с.

101. Воздействие высококонцентрированных потоков энергии на материалы с целью изменения их физико-химических свойств и улучшения эксплуатационных характеристик // Сибирское отделение РАН в 2007 году.- Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008.- С. 138-139.л

102. Киселев С.П. Исследование процесса компактирования медного нанопорошка // Прикладная механика и техническая физика.- 2007.- Т. 48.-№3.- С. 133-141.

103. Красулин Ю.Л. Взаимодействие металла с полупроводником в твердой фазе.- М.: Наука, 1971,- 119 с.

104. Данилов В.И. Строение и кристаллизация жидкостей.- Киев: Изд-во АН УССР, 1956.- 568 с.

105. Худокормов Д.Н. Роль примесей в процессе графитизации.-Минск: Вышейша школа, 1968.- 232 с.

106. Модифицирование силуминов.- Киев: АНУССР;1970.- 179 с.

107. Крещановский Н.С., Сидоренко М.Ф. Модифицирование стали.-М.: Металлургия, 1970. -296 с.

108. Борисов В.Т., Черепанов А.Н., Жуков М.Ф. // Металлы.- 1996,- № 3.- С. 43-49. Черепанов А.Н., Борисов В.Т. К теории гетерогенного зароды-шеобразования на ультрадисперсных сферических частицах // ДАН.- 1996.Т. 351.-№6.-С. 783-785

109. Седельников В.В. Структурообразование кристаллизующихся систем при модифицировании их ультрадисперсными порошками // Литейное производство.- 2005.- № 1.- С. 2-5 и 2005.- № 2.- С. 2-6

110. Гольдштейн Я.Е., Мизин В.Г. Модифицирование и микролегирование чугуна.- М.: Металлургия, 1986.- 272 с.

Похожие работы

Машиностроение и машиноведение
05.02.00