автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Процессы жидкофазного спекания и получение порошковых материалов на основе алюминия

На правах рукописи

005045194

Тарасов Петр Петрович

ПРОЦЕССЫ ЖИДКОФАЗНОГО СПЕКАНИЯ И ПОЛУЧЕНИЕ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ

05.16.06 - Порошковая металлургия и композиционные материалы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

З і ¡.ІАЙ Ш1

Пермь-2012

005045194

Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Восточный федеральный университет им.М.К.Аммосова».

Научные руководители: - кандидат физико-математических наук, доцент

романов Георгий Николаевич]

- кандидат физико-математических наук, доцент Сыромятникова Айталина Степановна

Официальные оппоненты:

- Оглезнева Светлана Аркадьевна, доктор технических наук, доцент кафедры порошкового материаловедения Пермского национального исследовательского

политехнического университета (г.Пермь)

- Винокуров Геннадий Георгиевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий сектором Института физико-технических проблем им.

В.ПЛарионова Сибирского отделения РАН (г.Якутск)

Ведущая организация:

Открытое Акционерное Общество «Пермский научно-исследовательский технологический институт» (ОАО «ПНИТИ», г.Пермь)

Защита состоится «15» июня 2012 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.188.02 при Пермском национальном исследовательском политехническом университете по адресу: 614990, г.Пермь, Комсомольский просп., 29, ауд.423б. Е-таП: usu@pstu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Автореферат разослан « » мая 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.188.02

д.т.н., профессор " Е.А.Кривоносова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Создание новых поколений функциональных материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками является важнейшей задачей современного материаловедения. Одним из перспективных его направлений является порошковая металлургия. При этом для получения материалов различного фазового состава широко используется способ спекания спрессованных из смесей порошков с у частием жидкой фазы.

Во всем мире большое внимание уделяется порошковой металлургии алюминия и его сплавов. По масштабам добычи и применения алюминий занимает после железа второе место. Однако уровень промышленного развития порошковой металлургии алюминия отстает от уровня, достигнутого порошковой металлургией не только железа, но и меди, а также некоторых других металлов. Причиной такого отставания являются значительные технологические трудности изготовления изделий из порошков алюминия.

Порошковая технология позволяет получать высокоплотные конструкционные, пористые проницаемые, антифрикционные материалы на основе алюминия и его сплавов.

Широкое распространение при изготовлении порошковых алюминиевых сплавов получил метод «активированного» спекания, заключающийся в введении в шихту элементов, способствующих уплотнению заготовок при спекании благодаря появлению в них жидкой фазы, образующейся в результате контактного плавления. Легирование, обусловленное введением таких добавок, также способствует повышению физико-механических характеристик сплавов в спеченном и, особенно, термообработанном состояниях. «Активированное» спекание, при котором появление жидкой фазы должно способствовать процессу усадки, в некоторых случаях приводит к противоположному результату - повышению остаточной пористости спеченных тел. Влияние второй компоненты на объемные изменения оказалось более сложным, чем предполагалось.

В связи с этим особую актуальность приобретает изучение процессов, происходящих при жидкофазном спекании, их вклад в объемные изменения порошковых тел с взаимодействующими компонентами. Исследование процессов спекания алюминия с добавками порошков переходных металлов представляется научной проблемой, тесно связанной с практической задачей создания нового поколения композитов на основе алюминия

Связь работы с научными программами, планами, темами Работа выполнена в соответствии с научными темами и программами, проводимыми в ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет»: «Разработка физических основ создания материалов с заданными свойствами методами порошковой металлургии». Госбюджетная работа МО РФ ЕЗН 1991-1996; 1996-2000 гг.; «Развитие новых представлений физики спекания и разработка на его основе новых спеченных материалов из легких сплавов для эксплуатации в условиях Крайнего Севера». Грант РФФИ-Арктика (2000-2002 гг); «Разработка технологии утилизации отходов добычи алмазов и

золота в порошковой и миниметаллургии». Программа МО РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники»; подпрограмма 202 «Новые материалы», раздел 202.04 «Металлы и сплавы со специальными свойствами», 2003 г.; «Физико-технические проблемы переработки алмазного сырья«. Научная программа МО РФ «Федерально-региональная политика в науке и образовании», раздел «Научно-технический мониторинг современных технологий добычи, переработки и обогащения полезных ископаемых», 2003-2004 гг.; «Физико-технические проблемы переработки алмазного сырья». Грант № 2.1.1-3669-РНП на 2006 - 2008 гг.

Цель и задачи исследования

Целью настоящей работы является изучение закономерностей процесса жидкофазного спекания порошковых тел на основе алюминия и переходных металлов и их применение для получения алюминиевых сплавов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• Установление закономерностей жидкофазного спекания порошковых тел системы алюминий - переходной металл в зависимости от концентрации компонентов и температуры спекания.

• Изучение физических основ роста и усадки порошковых тел системы &1юминий - переходной металл при жидкофазном спекании.

• Исследование закономерностей изменения фазового состава, структуры и физико-механических свойств порошковых тел системы алюминий -переходной металл, полученных методом жидкофазного спекания, в зависимости от концентрации компонентов, температуры спекания и размера частиц легирующего компонента.

• Разработка способа получения порошкового материала на основе алюминия методом экзотермического жидкофазного спекания и его применение.

Научная новизна

Установлено, что порошковые материалы на основе алюминия с добавками Сг и N1 при определенных соотношениях компонентов и диапазонах температур способны к реакционному экзотермическому спеканию с сохранением спрессованными образцами своей исходной формы.

Установлены особенности объемных изменений порошковых тел на основе алюминия с добавками Сг и N1 при жидкофазном спекании.

Выявлены закономерности экзотермического жидкофазного спекания сплавов алюминия с высоким содержанием меди, на основе которых разработан способ получения спеченного материала.

Практическая значимость

Полученные экспериментальные результаты и установленные закономерности дают новые, более глубокие представления о физической природе процессов жидкофазного спекания порошковых тел на основе алюминия. Результаты работы служат дополнительным теоретическим и экспериментальным обоснованием практических способов изготовления новых порошковых материалов и совершенствования существующих технологических процессов спекания.

Разработан порошковый сплав конструкционного назначения на основе алюминия, способ его получения позволяет упростить технологию и уменьшить энергозатраты.

Достоверность результатов и выводов подтверждается применением стандартных методик экспериментальных исследований, воспроизводимости результатов исследований, применением статистической обработки экспериментальных данных.

Положения, выносимые на защиту:

Закономерности процесса жидкофазного спекания композиций на основе порошка алюминия с добавками переходных металлов в зависимости от их концентрации и температуры спекания.

Результаты исследования влияния состава композиций, температуры спекания и размера частиц легирующего компонента на структуру, фазовый состав и физико-механические свойства спеченных сплавов.

Способ получения сплавов алюминия с высоким содержанием меди при жидкофазном спекании.

Личный вклад автора заключается в организации и проведении экспериментальных и исследовательских работ, обобщении полученных результатов.

Автор искренне признателен сотрудникам кафедры физики твердого тела СВФУ за содействие в выполнении настоящей работы, лично члену-корреспонденту РАН Лебедеву М.П. за поддержку, плодотворный и критический анализ результатов работы.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных и российских научно-технических конференциях: Международная конференция «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий», г. Кавицели, Крым, Украина, 2000, 2004; Международная научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии на рубеже веков», Пенза, 2000; I, II, V Евразийских симпозиумах по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата, Якутск, 2002, 2004, 2010; Международная конференция «Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advances and Challenges», Kyiv, 2002; Международная конференция «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике», Киев, 2003; Мировой конгресс по порошковой металлургии "World Congress and Exhibition on Powder Metallurgy", Vienna, Austria, 2004; Международная конференция «Материалы и покрытия в экстремальных условиях», АР Крым, Украина, сентябрь, 2006 г; V Международная конференция по механохимии и механическому сплавлению «International Conference on Mechanochemistry and Mechanical Alloying», Новосибирск, 2006; Международная конференция HighMatTech, Киев, 2009; Международная научно-техническая конференция «Современное материаловедение и нанотехнологии», Комсомольск-на-Амуре, 2010.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в т.ч. 2 работы в журналах рекомендованных ВАК. Получен 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы из 121 наименования. Работа изложена на 112 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц и 52 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертационной работы, формулировку цели работы, защищаемых положений и практической ценности полученных результатов и данные об апробации работы.

В первой главе рассмотрено современное состояние исследовательских работ по жидкофазному спеканию порошковых тел. Основы теории спекания твердых сплавов, заложенные Г. Прайсом, Ф. Ленелем, X. Кэнноном и В. Кинджери, получили дальнейшее развитие в работах В.Н. Еременко и его сотрудников. Процессы диффузионного сплавообразования исследованы в работах Б.Я.Пинеса, Я.Е.Гегузина, количественное их описание изложено в работах А.И.Райченко, В.Н.Анциферова, С.Н.Пещеренко и других.

Первой отечественной работой обзорного характера, освещающей научную сторону проблемы жидкофазного спекания порошковых тел, была работа В.Н. Еременко, Ю.В. Найдича и И.А. Лавриненко «Спекание в присутствии жидкой металлической фазы», изданная в 1968 году. В ней рассмотрено жидкофазное спекание главным образом невзаимодействующих систем. Подробный библиографический обзор литературы по этой проблеме дан в книге P.M. Германа «Liquid phase sintering». Также вопросы жидкофазного спекания рассмотрены в работах В.В. Скорохода, С.М Солонина «Физико-металлургические основы спекания порошков»; В.А.Ивенсена «Феноменология спекания»; Р.А.Андриевского «Введение в порошковую металлургию». Проблема взаимодействия твердой и жидкой фаз легла в основу монографии Савицкого А.П. «Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами», посвященной анализу

экспериментальных результатов. Практическое применение алюминиевых порошковых сплавов в промышленности рассмотрено в работах В.Г.Гопиенко, П.А.Витязя, А.П.Ласковнева и других.

Особый научный и практический интерес представляют порошковые смеси на основе алюминия, содержание переходных металлов в которых недостаточно, чтобы весь алюминий в процессе спекания связывался в интерметалл иды. Упрочняющие интерметаллидные частицы обладают низкой плотностью, в результате чего даже при высоком содержании второй фазы такие композиты имеют низкий удельный вес. В отличие от других тугоплавких соединений алюминиды обладают не только высокой твердостью, но и некоторой пластичностью. Алюминий полностью смачивает алюминиды, что обеспечивает прочную связь его с частицами. Эти факторы позволяют

вводить в алюминий до 50-60 оо.% упрочняющей фазы с сохранением его пластичности и способности к механической обработке.

Анализ имеющихся в литературе данных послужил основой для определения цели и постановки задач исследования.

Во второй главе приведены материалы, оборудование и методики исследований.

Смеси для спекания готовились из порошков алюминия АСД-1 (ТУ 48-5226-87) и ПА-4 (ГОСТ 6058-73), электролитической меди ПМА (ГОСТ 496075), порошков никеля ПНК и ПНЭ (ГОСТ 9722-79), ультрадисперсного порошка (УДП) никеля.

Содержание в смесях добавок составляло: промышленных порошков хрома и никеля - 2,5 - 20 ат.%; УДП никеля - 5 ат.%.

Перед смешиванием порошки просушивались в вакуумной сушильной камере СНВС 4,5.4,54/ЗИ1 в течение 1 часа при 150 ° С. Смешивание производилось в стальном цилиндрическом смесителе со стальными шарами. Цилиндрические образцы размерами 10х 10 мм с заданной пористостью изготавливались прессованием в стальной пресс-форме.

Спекание образцов осуществлялось в вакуумной печи СНВЭ-1.3.1/16 в течение 1 часа, а также в вакуумном кварцевом дилатометре. Температура в рабочей зоне контролировалась с точностью ± 1 ° С.

Дилатометрические измерения линейных размеров порошковых тел непосредственно в процессе жидкофазного спекания проводились с помощью специальной установки, позволяющей непрерывно записывать изменения размеров и температуры порошкового тела в течение всего периода спекания.

Металлографические наблюдения микроструктуры проводились с применением оптического микроскопа Метам РВ-21, для фрактографических исследований поверхностей разрушения применялся растровый электронный микроскоп Philips XL-20. Микрорентгеноспектральный анализ проводился с использованием энергетического дисперсионного спектрометра EDAX на электронно-зондовой системе XL-20.

Рентгеноструктурный фазовый анализ порошковых тел осуществлялся на дифрактометре ДРОН-ЗМ.

Механические испытания спеченпых сплавов на растяжение (ГОСТ 149773) и сжатие (ГОСТ 2503-80) проводились на установках «Instron-1185» и «Roell Amsler Rel 2071», твердость по Роквеллу (ГОСТ 24622-91) определялась на приборе Fr-Зе фирмы Leco.

Третья глава посвящена изучению процессов жидкофазного спекания порошковых тел системы А1-Сг, влияния режима спекания и содержания Сг на объемные изменения, фазовый состав, структуру и физико-механические свойства спеченных сплавов.

Результаты рентгеновского фазового анализа, приведенные в таблице 1, показали, что в спеченных материалах, содержащих 2,5-7,5 ат. % Сг, основной фазой является Al, а дополнительными - промежуточные соединения, преимущественно с высоким содержанием А1 (в- и /7-фазы) и оксид алюминия.

Основу сплавов, легированных 12,5-20 ат.% Сг, составляют интерметаллиды различной стехиометрии (рис.1). Их образование связано главным образом с процессами реакционной диффузии в твердую фазу.

Дилатометрические исследования показали, что при нагреве смесей, содержащих 2,5 и 5 ат.% Сг, после достижения 660° С температура прессовок остается постоянной за счет плавления А1. и лишь затем она достигает 700° С

Рисунок 1 - Микроструктура спеченных сплавов А1-Сг (температура спекания 700'С), х350 Концентрация Сг, ат.%: а - 2,5; б - 7,5, в -12,5; г - 20.

(рис. 2, кривые I и 2 ). Изменения размеров образцов свидетельствуют о значительной их усадке, обусловленной образованием значительного количества жидкой фазы при плавлении алюминия (кривые 1 и 2). При спекании прессовки с содержанием 5 ат.% Сг в начале усадки наблюдается кратковременный рост образца, объясняемый увеличением в размерах частиц Сг вследствие преимущественной диффузии в них атомов А1 и образованием твердых растворов и интерметаллидов в поверхностном слое частиц, который затем вновь сменяется усадкой.

Таблица 1 - Результаты рентгеновского фазового анализа сплавов А1-Сг, спеченных при 700 ° С

Содержание Основные Дополнительные фазы

хрома, ат. % фазы

2.5 А1 6 (СгАЬ), АЬ03

5 А1 9 (СгАЬ), п (Сг2А1„), АЬОз

7.5 А1 0 (СгАЬ), Л (Сг2А1м), у 4 (СгАЬ), АЬ03

10 9 (СгАЬ). А1 г| (Сг2А1„), у 4 (СгАЬ), АЬОз

12.5 9 (СгА17) Л (СгА15). у 4 (СгАЬ). А1. АЬОз

15 Л (Сг2А1„) е (СгА14), у 4 (СгАЬ), А1. А1:03

17.5 е (СгАЦ) у 4 (СгАЬ), А1, АЬОз

20 У 4 (СгАЬ) у 2 (Сг5А18). А1, А120з

При концентрации 10 ат.% Сг прессовка увеличивается в объеме сразу же, как только появляется жидкая фаза (рис.2, кривые 4 и 3). После кратковременного, но энергичного роста наблюдается постепенная усадка образца, обусловленная перегруппировкой частиц твердой фазы. Однако величина усадки не превосходит величины предварительного роста, поэтому

о 5 'О 15 I, мгт

Рисунок 2 - Дилатометрические кривые изменения размеров (1-8) и температуры oôpœifoe (1- 8) системы Al-Сг в ходе спекания при 700 ° С. Содержание Сг, ат.%: 1, 1 '-2,5; 2, 2 '- 5; 3, 3'- 7,5; 4, 410; 5, 5'-

12,5; 6, 6 - 15; 7,7 — 17,5; 8, 8 — 20; 9 — температура в трубке дилатометра.

после спекания образцы увеличиваются в объеме, становясь более пористыми, чем исходные прессовки (рис.3). Дилатограмма спекания прессовки порошковой смеси с 12,5 ат.% Сг свидетельствует о том, что во время плавления алюминия также возникают скачкообразный подъем температуры образца и резкий его объемный рост, который только на какой-то момент прерывается усадкой (рис. 2, кривая 5). Небольшая горизонтальная площадка, намечающаяся на температурной кривой охлаждения образца, указывает на кристаллизацию остатков жидкой фазы (рис. 2, кривая 5 ). У образца состава А1-15 ат.% Сг (рис. 2) общий рост (кривая 6) при спекании больше, а максимальная температура саморазогрева выше (кривая 6 ).

Временная усадка образца в процессе роста связана с разрушением исходного каркаса прессовки в результате плавления алюминия и образующейся 0-фазы. Практически весь алюминий уходит на образование ви /7-интерметаллидов, что обуславливает высокий рост образцов при спекании. В результате общее увеличение объема прессовок состава А1-15 ат.% Сг оказывается выше, чем у образцов всех остальных концентраций (рис.3).

J

Величина первоначального

кратковременного роста образцов, содержащих 17,5 и 20 ат.% Сг. становится несколько больше (рис.2, кривые 7,8).

Однако и величина усадки после временного роста также оказывается значительной в результате плавления не только в-, но и 7?-фазы, поскольку подъем температуры в результате тепловыделения оказывается заметно выше, чем при меньшем его содержании (рис.2, кривые 7' и 8 ).

Анализ дилатометрических кривых и результаты механических испытаний показали, что в системе А1-Сг можно получить как пористый (до 60% пор для сплава с 15 ат.% Сг). так и плотный материал (предел прочности при растяжении до 32±3 МПа; прочность на сжатие до 220 ±25 МПа. твердость до 63± 2 НЯ^^У для сплава с 10 ат.% Сг, рис.4, 5). Прочность и твердость прессовок растут с увеличением интерметаллидной составляющей до содержания 10 ат.% Сг. затем происходит их уменьшение вследствие роста пористости сплавов и уменьшения объемной доли пластичной алюминиевой связующей (рис.6).

Содержание Сг, ат %

Рисунок 3 - Зависимость пористости сплавов системы А1-Сг. спеченных при 700 ° С, от содержания хрома.

- К"

Содержание Сг. ят

б е ш Содержание Сг. ат.%

Рисунок 4 - Зависимость прочности Рисунок 5 - Зависимость

при сжатии сплавов системы А1-Сг от твердости сплавов системы А1-Сг содержания хрома от содержания хрома

Температура спекания, °С: 1- 700; 2- 800; 3- 900

В четвертой главе изложены результаты исследований объемных изменений порошковых тел при жидкофазном спекании системы А1-№ в зависимости от температуры спекания и содержания никеля. Дилатометрические исследования особенностей спекания порошковых тел системы А1-№ с содержанием от 2.5 до 20 ат.% № при температуре 600 0 С показали, что в данной системе полностью отсутствует стадия роста образцов, предшествующая усадке (рис.7-8). При содержании N1 5; 7,5; 10 и 12,5 ат.% выделяющейся теплоты при твердофазной реакции образования

t

Рисунок 7 - Дилатометрические кривые изменения размеров (1-5) и температуры (I1 -5') сплавов Л/-М в ходе спекания при 600"С.

Содержание М, ат. %: 1, 1 '— 2,5; 2, 2 '- 5; 3. 3 '- 7,5: 4, 4 '10; 5, 5 '-12,5: б ' -температура в трубке дилатометра.

Рисунок 8 - Дилатометрические кривые изменения размеров (1-3) и температуры (1 '- 3 ') сплавов в ходе спекания при 600 "С. Содержание /V/, ат. %: I, 1 '- 15; 2, 2 17,5; 3, 3 '-20; 4'-температура в трубке дилатометра

Рисунок 6 - Поверхности разрушения сплавов. Содержание С г. ат.%; а -

7,5; б - 10; в - 12.5.

интерметаллидов становится достаточно, чтобы образец разогрелся до точки плавления эвтектики (640° С), при которой возникает интенсивная усадка порошкового тела.

При этом, чем больше вводится Ni в смесь, тем длиннее становится температурное плато на уровне 640° С (при температуре в печи 600° С), и тем раньше оно возникает. Такая закономерность объясняется тем. что более высокая концентрация Ni в смеси обусловливает и большее количество выделяющейся теплоты, которая, в свою очередь, обеспечивает более быстрый саморазогрев образца и образование большего количества жидкой фазы.

При содержании Ni 15 и 20 ат.% выделение теплоты становится столь значительным, что температура прессовки в результате саморазогрева заметно превышает точку плавления эвтектики (рис.8). После экзотермического

эффекта, обусловленного сплавообразованием при спекании, на температурной кривой снова появляется температурная площадка при 640° С вызванная кристаллизацией жидкой эвтектики.

Как показали результаты рентгеновских исследований, в результате взаимодействия компонентов при спекании образуются три промежуточные фазы: №А1. №2А13 и №А13. При этом, чем ниже температура спекания, тем выше содержание в сплаве интерметаллидов с низкой концентрацией А1 (габл.2).

Таблица 2 - Влияние температуры спекания на фазовый состав сплава А1-15 ат.% N1

Температура спекания, ° С Фаза, об. %

NiAl3 Ni2AI3 NiAl AI

550 2.5 18.4 0,8 78,3

600 50.6 1,5 1.8 46.1

700 71,1 - 0,2 28,7

При низких температурах спекания, когда диффузионная подвижность атомов сравнительно мала, химическое равновесие в системе не достигается. 11овышение температуры спекания до 700° С приводит к тому, что основной фазой по объемному содержанию становится соединение №А13 (рис.9). Такая закономерность в последовательности образования интерметаллидов в

зависимости от температуры спекания свидетельствует о диффузионной природе реакционного взаимодействия компонентов. при котором промежуточные соединения образуются за счет диффузии атомов AI в твердую фазу. 11ри невысоких температурах (550 и 575° С) в процессе спекания образцы не испытывают заметных объемных изменений, за исключением прессовок, содержащих 17.5 и 20 ат.% Ni, пористость которых уменьшается при температуре 575° С. С повышением температуры спекания для всех составов обнаруживается интенсивная усадка (рис.10). С увеличением содержания Ni и температуры спекания твердость образцов растет (рис.11), что можно связать с образованием и увеличением объемной доли образующихся интерметаллидных фаз, имеющих более высокую твердость по сравнению с алюминиевой матрицей.

Результаты исследований жидкофазного спекания сплава AI с добавкой ультрадисперсного порошка Ni размерностью 0,1 мкм, показали, что размер частиц не оказывает влияния на величину пористости спеченных образцов.

Использование ультрадисперсного порошка никеля в качестве легирующей компоненты позволяет существенно улучшить механические свойства (твердость и прочность на сжатие) спеченного сплава (табл.3) вследствие измельчения структуры и более равномерного распределения интерметаллидной фазы (рис. 12).

____L.- 1

V

* * . «V:

* ♦

8 Ю 12 14 16 1S Д-7. al.<

Рисунок 10- Зависимость остаточной

пористости от концентрации Ni. Температура спекания, °С:]— 550. 2 - 575, 3 - 600, 4 - 700.

Рисунок 11- Зависимость твердости сплавов от концентрации никеля. Температура спекания, ° С: 1 -600, 2 - 650, 3 - 700. 4 - 750.

Порошок Начальная Конечная Твердость. Сеж.

никеля пористость. % пористость. % HRI1 МПа

УДП 21 7 37± 3 99± 10

ПНЭ-1 22 8 16+2 68± 7

В пятой главе

рассмотрены некоторые

технологические аспекты

получения спеченных

порошковых материалов на основе алюминия.

С точки зрения оптимизации режимов

жидкофазного спекания

двухкомпонентных сплавов, эта технологическая операция состоит из двух стадий. Первая стадия - неизотермическое жидкофазное спекание, которое происходит в процессе нагрева прессовки до температуры изотермической выдержки. На этой стадии имеет место непрерывное нарушение химического равновесия в системе вследствие роста температуры и увеличения растворимости А1 в жидкой фазе. При подходе к максимальной температуре спекания размер частиц твердой фаз становится минимальным, а уплотнение - максимальным. На второй стадии спекания, при изотермической выдержке при заданной температуре, в системе устанавливается химическое равновесие, при котором

Рисунок 12 - Структура спеченного при 640 ° С сплава AI-5 ат. % Ni. Порошок никеля: а - УДП; б - ПНЭ-1.

система стремится уменьшить свою энергию не только за счет дальнейшего уменьшения пористости, но и за счет сокращения площади межфазной поверхности путем укрупнения структуры по механизму растворения-осаждения.

Па основе результатов исследования экзотермического спекания разработан способ получения спеченных сплавов алюминия с добавлением больших концентраций меди. Разработка защищена патентом РФ (№ 2192494). IIa примере смеси состава А1-30 мас.% Си показано, что изделия можно успешно спекать и на воздухе (табл. 4). Предложенный способ •экзотермического спекания сплавов системы Al-Cu уменьшает энергозатраты при производстве спеченных изделий, повышает производительность труда и сокращает продолжительность процесса. Спеченный сплав был использован для изготовления опытной партии деталей конструкционного назначения: корпуса шлифовального круга и промежуточных прокладок. В результате испытаний в условиях эксплуатации установлено, что детали удовлетворяют требованиям, предъявляемым к данным изделиям.

Таблица 4 - Прочностные характеристики сплава А1-30 мас.% Си, спеченного при 540° С___

Среда спекания о в, МПа оож, МПа Твердость, HRA

Вакуум 104± 11 441±39 35±2

Воздух 99+ 10 365+32 35± 2

Основные выводы

1. На основании дилатометрических исследований установлено, что при определенных соотношениях компонентов и диапазонах температур спекания исследованные системы способны к реакционному экзотермическому спеканию с сохранением спрессованными образцами своей исходной формы. При этом с увеличением содержания легирующих добавок увеличивается количество выделяющейся теплоты.

2. Установлены особенности объемных изменений исследованных систем при жидкофазном спекании: композиции А1 - Сг при достижении температуры плавления А1 претерпевают кратковременное объемное расширение, величина которого возрастает с увеличением содержания Сг, а в последующем - усадку, увеличение объема обусловлено образованием интерметаллидного слоя на периферии частиц Сг вследствие диффузионного переноса в них атомов А1. Композиции А1 - N1 претерпевают только усадку, при этом с повышением температуры спекания содержание в сплаве алюминида никеля с низким содержанием А1 понижается, что связано с возрастанием диффузионной подвижности атомов А1.

3. При экзотермическом жидкофазном спекании систем А1-№ и А1-Сг в них образуются алюминиды хрома (СгА17, Сг1А1ц, СгАЦ, Сг:А13, СгАЬ) и никеля (№А1, МьА1з и №А1з), соответственно. Преобладающей фазой для спеченных сплавов А1 - (2.5 - 7,5 )%ат.Сг и А1 - (5 - 10 )%ат.№ является чистый алюминий, для сплавов А1 - (12,5 - 20 )%Сг и А1 - 20%№ - интерметаллидная составляющая.

4. При жидкофазном сиекаиии композиций А1 - (2.5 - 7.5 )с/с Сг пористость спеченных образцов уменьшается, а композиций с содержанием хрома 10-20 % - возрастает, что связано с различной интенсивностью протекания процессов роста при экзотермической реакции и последующей усадки в зависимости от состава композиции. Этой же закономерности подчиняются и механические свойства: прочность при растяжении и твердость спеченных материалов при низких содержаниях легирующего компонента возрастают и понижаются при содержании хрома более 10 ат.%. Для композиций А1 - Ni пористость спеченных образцов уменьшается во всем исследованном диапазоне концентраций легирующего компонента.

5. Проведено спекание сплава на основе алюминия, содержащего ультрадисперсный порошок № с концентрацией 5 ат.%. и установлено, что размер частиц не оказывает влияния на величину пористости спеченных образцов. Использование УДП никеля вместо промышленного порошка позволяет существенно улучшить механические свойства (твердость и прочность на сжатие) спеченного сплава.

4. Разработан способ экзотермического спекания сплавов алюминия с высоким содержанием меди, позволяющий уменьшить энергозатраты при производстве и сократить продолжительность процесса. Получен спеченный алюминиевый сплав с содержанием 30-55 мас.% Си. Проведено спекание сплава AI-30 мае. % Си на воздухе и показано, что механические характеристики полученного материала соответствуют свойствам сплавов того же состава, спеченным в вакууме.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях:

1. Романов Г.Н., Савицкий А.П., Тимофеев Н.С.. Тарасов II.П. и др. Исследование процесса жидкофазного спекания систем алюми пин-переходной металл // Межвузовский сборник научных трудов «Фундаментальные и прикладные проблемы физики», Якутск. 2000, с. 69-84.

2. Флегонтов Н.Р., Романов Г.Н., Тарасов П.П., Цыпандии П.П. Использование новых подходов при исследовании объемных изменений порошковых тел системы титан-никель при спекании // Сборник трудов научно- технической конференции «Новые материалы и технологии на рубеже веков». Пенза. 2000, с. 201-204.

3. Romanov G.N., Tarasov P.P., Tsypandin P.P., Mestnikov N.S.. DAyachkovsky P.K.. Savitskii A.P. Densification of compacts during liguid-phase sintering // International conference "Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advantares and Challenges" / , 4-8 November. 2002, Kyiv, Ukraine. S.-138-139.

4. Спеченный алюминиевый сплав / Романов Г.Н.. Савицкий А.П., Тарасов П.П., Цыпандии П.П., Романов Г.П. // Патент РФ. № 2192494 от 10 ноября 2002 г.

5. Романов Г.Н., Тимофеев Н.С., Савицкий А.П., Тарасов П.П. и др. Физические основы создания материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками на основе алюминия методом порошковой металлургии //Труды I Евразийского симпозиума но проблемам

прочности материалов и машин для регионов холодного климата, Якутск, 2002, с. 112-122.

6. Романов Г.11., Тарасов П.П., Цыпандин П.П. и др. Факторы, влияющие на усадку порошковых тел при жидкофазном спекании // Сборник трудов научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики», Новосибирск, 2003, с. 82-91.

7. Романов Г.II., Тарасов П.П., Бочкарев Р.Н., Емельянова М.А., Сыромятникова А.С., Савицкий А.П. Особенности жидкофазного спекания системы Al-Ni // Тезисы докладов международной конференции « Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике», Киев, 2003, С. 176

8. Романов Г.Н., Савицкий А.П., Флегонтов Н.Р., Бурцев Н.Н., Емельянова М.А., Тарасов П.П., Дьячковский П.К. Связь характера объемных изменений порошковых тел при жидкофазном спекании с особенностями диаграммы состояния // Труды II Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата, Якутск, 2004. с. 7682.

9. Романов Г.Н., Савицкий А.П., Тарасов П.П., Дьячковский П.К. Деформация порошковых тел системы алюминий-хром при жидкофазном спекании // Груды II Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата, Якутск, 2004. с. 83-90.

M.Romanov.G.N., Tarasov P.P., DAyachkovsky P.K., Savitskii A.P. Dilatometer Investigation of Reactive Liquid Phase Sintering of the Al-Cr System // Proceedings of Powder Metallurgy World Congress, Vienna, 2004 v. 2, p. 43-48.

П.Романов Г.Н., Тарасов П.П., Дьячковский П.К., Савицкий А.П. Дилатометрические исследования жидкофазного реакционного спекания системы А1-Сг // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2005, № 5, с. 60-65. (из Перечня ВАК)

12.Romanov G.N.. Tarasov P.P., D'yachkovskiy P.K., Savitskii A.P., Martsunova L.S. Liquid-phase Reactive Sintering of Al-Ti System // Proceedings of EURO PM Congress and Exhibition in Prague, 2005, v. 1, p. 9-15.

13.Романов Г.П.. Тарасов П.П., Дьячковский П.К., Савицкий А.П., Марцунова J1.C. Дилатометрические исследования жидкофазного спекания системы Al-Ti // Известия Томского политехнического университета, 2006, т. 309, № 1, с. 114-120. (из Перечня ВАК)

U.Romanov G.N., Tarasov P.P., D*yachkovskiy P.K., Savitskii A.P., Martsunova L.S. Liguid-Phase Sintering of A1 with Addition of Ti // Science of Sintering, 2006. vT38. No. I, p. 55-62T

15.G.N.Romanov,P.P.Tarasov,P.K.DAyachkovskiy,A.P.Savitskii,H.Danninger. Dilatometric Study on Liguid Phase Sintering of Al-Ni Powder Compacts // Powder Metallurgy Progres"s Vol.6 (2006), No 3, p. 128-137.

16.Романов Г.Н., Тарасов П.П., Дьячковский П.К. Спекание порошка алюминия с добавками УДП меди и никеля // Сборник тезисов докладов Международной конференции HighMatTech., Издательство: Друкарня видавничого дому "Академпериодика" НАН Украни. 2009. С.151.

Отпечатано в типографии ООО «ПриитСервис» 677000, г.Якутск, ул. Ойунского 33/1 Заказ №4. Подписано в печать 07.05.2012. Формат 60x84 1/16. Гарнитура Тайме. Усл.печ.л. 1.0. Тираж 100 экз.

Введение.

Глава 1. Актуальные проблемы жидкофазного спекания

Литературный обзор).

1.1 Взаимодействие компонентов при жидкофазном спекании порошковых тел.

1.2 Объемные изменения порошковых тел при спекании.

1.3 Жидкофазное спекание алюминиевых сплавов.

1.3.1 Система алюминий-медь.

1.3.2 Спекание систем «алюминий-переходной металл».

Цель и задачи исследования.

Глава 2. Материалы и методики экспериментальных исследований.

2.1 Материалы, приготовление смесей и образцов.

2.2 Методики спекания и дилатометрических исследований.

2.3 Методы исследования состава и структуры.

2.4 Методы исследования физико-механических свойств.

Глава 3. Исследование процессов спекания порошковых тел на основе алюминия с добавками хрома.

3.1 Влияние режима термообработки на процесс спекания.

3.2 Влияние марки порошка алюминия на процесс спекания.

3.3 Дилатометрические исследования порошковых тел системы А1-Сг при жидкофазном спекании.

3.4 Влияние концентрации добавки на фазовый состав спеченных сплавов.

3.5 Объемные изменения и структура спеченных сплавов системы А1-Сг.

3.6 Влияние концентрации хрома на физико-механические свойства спеченных сплавов.

Глава 4. Исследование процессов спекания порошковых тел на основе алюминия с добавками порошков никеля.

4.1. Исследование экзотермического спекания системы Al-Ni.

4.1.1 Влияние концентрации Ni на пористость спеченных сплавов.

4.1.2 Зависимость фазового состава от температуры спекания и содержания добавки.

4.1.3 Микроструктура спеченных сплавов системы Al-Ni.

4.1.4 Дилатометрические исследования порошковых тел системы Al-Ni.

4.1.5 Твердость спеченных сплавов.

4.2 Спекание алюминия с ультрадисперсным порошком никеля.

Глава 5. Разработка порошкового материала на основе алюминия с добавками меди.

5.1 Объемные изменения и структура спеченных сплавов системы Al-Cu.

5.2 Способ получения спеченного алюминиевого сплава, содержащего медь.

Создание новых поколений функциональных материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками является важнейшей задачей современного материаловедения. Одним из перспективных его направлений является порошковая металлургия. Наряду с обычными материалами она позволяет получать сплавы и композиты с такими составом, структурой и свойствами, изготовление которых другими методами оказывается невозможным. При этом для получения материалов различного фазового состава широко используется способ спекания спрессованных из смесей порошков с участием жидкой фазы.

Основы теории спекания, заложенные Г. Прайсом [1], Ф. Ленелем [2], X. Кэнноном [3] и В. Кинджери [4-6], получили дальнейшее развитие в работах В.Н. Еременко и его сотрудников [7-11], Томской школы металлофизиков [1220].

Процессы диффузионного сплавообразования при твердофазном спекании двухкомпонентных порошковых смесей исследованы в работах Б.Я.Пинеса [21-22], Я.Е.Гегузина [23], количественное их описание изложено в работах А.И.Райченко [24-25], В.Н.Анциферова, С.Н.Пещеренко [26].

Существенный вклад в понимание элементарных процессов, протекающих при спекании с участием жидкой фазы внесла Штуттгарская школа исследователей, включающая В. Хуппмана, В. Кайзера, Г. Петцова, Г. Пукерта и др. [27-32]. Первой монографией, освещающей научную сторону проблемы спекания порошковых тел с участием жидкой фазы, была работа В.Н. Еременко, Ю.В. Найдича и И.А. Лавриненко «Спекание в присутствии жидкой металлической фазы», изданная в 1968 году. В ней рассмотрено жидкофазное спекание главным образом невзаимодействующих систем.

Работа А.П.Савицкого «Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами» [33] посвящена изложению экспериментальных результатов, выполненных автором и его сотрудниками.

Подробный библиографический обзор литературы по этой проблеме дан в книге Р.М.Германа «Liquid phase sintering».

Во всем мире и, прежде всего в промышленно развитых странах большое внимание уделяется порошковой металлургии алюминия и его сплавов. Порошковая технология дает возможность значительно улучшить свойства изделий из алюминия, создать легкие, прочные, коррозионностойкие и хладостойкие материалы. По масштабам добычи и применения алюминий занимает после железа второе место. Однако уровень промышленного развития порошковой металлургии алюминия особенно в России отстает от уровня, достигнутого порошковой металлургией не только железа, но и меди, а также некоторых других металлов. Причиной такого отставания являются значительные технологические трудности изготовления изделий из порошков алюминия.

Порошковая технология позволяет получать высокоплотные конструкционные, пористые проницаемые, антифрикционные материалы на основе алюминия и его сплавов. Широкое распространение при изготовлении порошковых алюминиевых сплавов получил метод «активированного» спекания. Он заключается в том, что в шихту вводят элементы (например, Си, Si и Mg), способствующие появлению в системе жидкой фазы в результате контактного плавления при нагревании выше температуры эвтектики. Критерии выбора активирующих добавок на основе диаграммы состояния предложены в работе [34]. Легирование, обусловленное введением таких добавок, также способствует повышению физико-механических характеристик сплавов в спеченном и, особенно, термообработанном состояниях.

Активированное» спекание, при котором появление жидкой фазы должно способствовать процессу усадки, в некоторых случаях приводит к противоположному результату - повышению остаточной пористости спеченных тел. Влияние второй компоненты на объемные изменения оказалось более сложным, чем предполагалось. В связи с этим, особую актуальность приобретает изучение процесса сплавообразования при жидкофазном спекании, его вклад в объемные изменения порошковых тел с взаимодействующими компонентами, направление диффузионных потоков на границе твердой и жидкой фаз, влияние экзоэффекта при образовании интерметаллидов на процесс спекания.

Таким образом, исследование закономерностей спекания систем на основе алюминия имеет большое научное и практическое значение в связи с необходимостью развития порошковой металлургии сплавов на его основе. Для успешной разработки отечественных технологий производства алюминиевых спеченных материалов необходимы фундаментальные исследования.

Работа выполнена в соответствии с научными темами и программами проводимыми на кафедре физики твердого физического факультета тела Северо-Восточного федерального университета им. М.К.Аммосова (г.Якутск):

Разработка физических основ создания материалов с заданными свойствами методами порошковой металлургии». Госбюджетная работа МО РФ ЕЗН 1991-1996; 1996-2000 гг.;

Развитие новых представлений физики спекания и разработка на его основе новых спеченных материалов из легких сплавов для эксплуатации в условиях Крайнего Севера». Грант РФФИ-Арктика (2000-2002 гг);

Разработка технологии утилизации отходов добычи алмазов и золота в порошковой и миниметаллургии». Программа МО РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники»; подпрограмма 202 «Новые материалы», раздел 202.04 «Металлы и сплавы со специальными свойствами», 2003 г.;

Физико-технические проблемы переработки алмазного сырья». Научная программа МО РФ «Федерально-региональная политика в науке и образовании», раздел «Научно-технический мониторинг современных технологий добычи, переработки и обогащения полезных ископаемых», 20032004 гг.;

Физико-технические проблемы переработки алмазного сырья». Грант № 2.1.1-3669-РНП на 2006 - 2008 гг.

Цель исследования заключается в изучении закономерностей процесса жидкофазного спекания порошковых тел на основе алюминия и переходных металлов и их применение для получения алюминиевых сплавов. Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• установление закономерностей жидкофазного спекания порошковых тел системы алюминий - переходной металл в зависимости от концентрации компонентов и температуры спекания.

• изучение физических основ роста и усадки порошковых тел системы алюминий - переходной металл при жидкофазном спекании.

• исследование закономерностей изменения фазового состава, структуры и физико-механических свойств порошковых тел системы алюминий -переходной металл, полученных методом жидкофазного спекания, в зависимости от концентрации компонентов, температуры спекания и размера частиц легирующего компонента.

• разработка способа получения порошкового материала на основе алюминия методом экзотермического жидкофазного спекания и его применение.

Научная новизна

Установлено, что порошковые материалы на основе алюминия с добавками Сг и № при определенных соотношениях компонентов и диапазонах температур способны к реакционному экзотермическому спеканию с сохранением спрессованными образцами своей исходной формы.

Установлены особенности объемных изменений порошковых тел на основе алюминия с добавками Сг и № при жидкофазном спекании.

Выявлены закономерности экзотермического жидкофазного спекания сплавов алюминия с высоким содержанием меди, на основе которых разработан способ получения спеченного материала. Практическая значимость

Полученные экспериментальные результаты и установленные закономерности дают новые, более глубокие представления о физической природе процессов жидкофазного спекания порошковых тел на основе алюминия. Результаты работы служат дополнительным теоретическим и экспериментальным обоснованием практических способов изготовления новых порошковых материалов и совершенствования существующих технологических процессов спекания.

Разработан порошковый сплав конструкционного назначения на основе алюминия, способ его получения позволяет упростить технологию и уменьшить энергозатраты.

Достоверность результатов и выводов подтверждается применением стандартных методик экспериментальных исследований, воспроизводимости результатов исследований, применением статистической обработки экспериментальных данных.

Положения, выносимые на защиту. Установление закономерностей процесса жидкофазного спекания композиций на основе порошка алюминия с добавками переходных металлов в зависимости от их концентрации и температуры спекания.

Результаты исследования влияния состава композиций, температуры спекания и размера частиц легирующего компонента на структуру, фазовый состав и физико-механические свойства спеченных сплавов.

Разработка способа получения сплавов алюминия с высоким содержанием меди при жидкофазном спекании.

Личный вклад автора заключается в организации и проведении экспериментальных и исследовательских работ, обобщении полученных результатов.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных и российских научно-технических конференциях:

- Международная конференция «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий», г. Кавицели, Крым, Украина, 2000, 2004;

- Международная научно-техническая конференция «Новые материалы и технологии на рубеже веков», Пенза, 2000;

-1, II, V Евразийских симпозиумах по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата, Якутск, 2002, 2004, 2010;

- Международная конференция «Science for Materials in the Frontier of Centuries: Advances and Challenges», Kyiv, 2002;

- Международная конференция «Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике», Киев, 2003;

- Всероссийская конференция "Химия твердого тела и функциональные материалы", Екатеринбург, 2004;

- Мировой конгресс по порошковой металлургии "World Congress and Exhibition on Powder Metallurgy", Vienna, Austria, 2004;

- 1-я Международная конференция «Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов», Харьков, 2006;

- Международная конференция «Материалы и покрытия в экстремальных условиях», АР Крым, Украина, сентябрь, 2006 г;

- V Международная конференция по механохимии и механическому сплавлению «International Conference on Mechanochemistry and Mechanical Alloying», Новосибирск, 2006;

- Международная конференция HighMatTech, Киев, 2009;

- Международная научно-техническая конференция «Современное материаловедение и нанотехнологии», Комсомольск-на-Амуре, 2010.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в т.ч., 2 работы в журналах, рекомендованных ВАК. Получен 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы из 121 наименования, приложения. Работа изложена на 112 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц и 52 рисунка.

Основные выводы

1. На основании дилатометрических исследований установлено, что при определенных соотношениях компонентов и диапазонах температур спекания исследованные системы способны к реакционному экзотермическому спеканию с сохранением спрессованными образцами своей исходной формы. При этом с увеличением содержания легирующих добавок увеличивается количество выделяющейся теплоты.

2. Установлены особенности объемных изменений исследованных систем при жидкофазном спекании: композиции А1 - Сг при достижении температуры плавления А1 претерпевают кратковременное объемное расширение, величина которого возрастает с увеличением содержания Сг, а в последующем - усадку, увеличение объема обусловлено образованием интерметаллидного слоя на периферии частиц Сг вследствие диффузионного переноса в них атомов А1. Композиции А1 - N1 претерпевают только усадку, при этом с повышением температуры спекания содержание в сплаве алюминида никеля с низким содержанием А1 понижается, что связано с возрастанием диффузионной подвижности атомов А1.

3. При экзотермическом жидкофазном спекании систем А1-№ и А1-Сг в них образуются алюминиды хрома (СгА17, Сг2А1ц, СгАЦ, Сг2А1з, СгА12) и никеля (№А1, №2А13 и №А13), соответственно. Преобладающей фазой для спеченных сплавов А1 - (2,5 - 7,5 )%ат.Сг и А1 - (5 - 10 )%ат.№ является чистый алюминий, для сплавов А1 - (12,5 - 20 )%Сг и А1 - 20%№ - интерметаллидная составляющая.

4. При жидкофазном спекании композиций А1 - (2,5 - 7,5 )% Сг пористость спеченных образцов уменьшается, а композиций с содержанием хрома 10-20 % - возрастает, что связано с различной интенсивностью протекания процессов роста при экзотермической реакции и последующей усадки в зависимости от состава композиции. Этой же закономерности подчиняются и механические свойства: прочность при растяжении и твердость спеченных материалов при низких содержаниях легирующего компонента возрастают и понижаются при содержании хрома более 10 ат.%. Для композиций А1 - № пористость спеченных образцов уменьшается во всем исследованном диапазоне концентраций легирующего компонента.

5. Проведено спекание сплава на основе алюминия, содержащего ультрадисперсный порошок № с концентрацией 5 ат.%, и установлено, что размер частиц не оказывает влияния на величину пористости спеченных образцов. Использование УДП никеля вместо промышленного порошка позволяет существенно улучшить механические свойства (твердость и прочность на сжатие) спеченного сплава.

6. Разработан способ экзотермического спекания сплавов алюминия с высоким содержанием меди, позволяющий уменьшить энергозатраты при производстве и сократить продолжительность процесса. Получен спеченный алюминиевый сплав с содержанием 30-55 мас.% Си. Проведено спекание сплава А1-30 мае. % Си на воздухе и показано, что механические характеристики полученного материала соответствуют свойствам сплавов того же состава, спеченным в вакууме.

1. Price J. H. S., Smithells С. J., Williams С. V. // J. Inst. Met. 1938. - Vol. 62, N1.-P. 239.

2. Lenel F. V. // Trans. AIME. 1948. - Vol. 175. - P. 878.

3. Cannon H.S., Lenel F.V. // Pulvermetallurge. 1. Plansee seminar «De re metallica».- 1953.-P. 106.

4. Kingery W.D. // Ceramic fabrication processes. 1958.- P. 131.

5. Kingery W.D. // J.Appl. Phys. 1959.- Vol.30, №3.- P.301.

6. Kingery W.D., Narasimhan M.D. // Ibid. 1959.- Vol.30, №3.- P.307.

7. Найдич Ю.В., Лавриненко И.А., Еременко B.H. // Порошковая металлургия.1964.- №1. С.5.

8. Еременко В.Н., Найдич Ю.В., Лавриненко И.А. Спекание в присутствии жидкой металлической фазы.- Киев: Наук.думка, 1968.

9. Еременко В.Н. // Современные состояния порошковой металлургии.- Киев: Наук.думка, 1970.- С. 101.

10. Ю.Найдич Ю.В., Лавриненко И.А., Евдокимов В.А. // Адгезия расплавов.-Киев: Наук.думка, 1974.- С. 124.

11. Найдич Ю.В., Лавриненко И.А., Евдокимов В.А. // Порошковая металлургия.- 1977.- №4.- С.43.

12. Итин В.И., Савицкий А.П. и др. // Изв. ВУЗов. Физика. 1965. - №3.- С. 124.

13. Итин В.И., Савицкий А.П., Савицкий К.В. и др. // Изв. ВУЗов. Физика.1965.-№2.- С.139.

14. Савицкий К.В., Итин В.И., Савицкий А.П. и др. // Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах.- Нальчик: Кабардино-Балкарское книж.изд., 1965.- С. 171.

15. Савицкий К.В., Итин В.И., Савицкий А.П. и др. // Там же.- С.595.

16. Савицкий К.В., Итин В.И., Козлов Ю.И., Савицкий А.П. // Порошковая металлургия.- 1965.- №11.- С. 19.

17. Савицкий К.В., Итин В.И., Козлов Ю.И., Савицкий А.П. // II Konferencja metallurgii proszkow 20-23 IX 1967/- Krakow, 1967.- C.566.

18. Найбороденко Ю.С., Итин В.И., Савицкий К.В. // Изв. ВУЗов. Физика.-1968.-№10.- С.27.

19. Марцунова JI.C., Савицкий А.П., Ушакова Э.Н., и др. // Порошковая металлургия.-1973.-№12.-С. 14.

20. Савицкий А.П., Марцунова JI.C. // Порошковая металлургия. 1977. - №5. -С. 14.

21. Пинес Б.Я., Гегузин Я.Е. //Журн.техн.физики.-1953.-Т.23, №9-С.1559.

22. Пинес Б.Я., Сухинин Н.И.// Там же.-1956.-Т.26, №9.-С.2Ю0.

23. Гегузин Я.Е. //Физика металлов и металловедение.-1956.-Т.2, №3.-С.406.

24. Райченко А.И., Федорченко И.М.//Вопр. порошковой металлургии и прочности материалов.-Киев:Изд-во АН УССР, 1958. -Вып.б.-С.З.

25. Райченко А.И. Диффузионные расчеты для порошковых смесей. Киев: Наук, думка, 1969.

26. Анциферов В.Н., Пещеренко С.Н., Курилов П.Г. Взаимная диффузия и гомогенизация в порошковых материалах. М.:Металлургия, 1988.

27. Huppmann W.J., Rigger H., Kaysser W.A. and о th. // Z.Metallkunde.- 1979.-Bd.70, H.11.-S.707.

28. Huppmann W.J. // Z.Metallkunde.- 1979.- Bd.70, H.12.-S.792.

29. Huppmann W.J. // Int. Jour .Powder Met.Powder Tech.- 1985.- Vol.21, №3.- P. 183.

30. Kaysser W.A., Zivkovic M., Petzow G. // Jour.Materials Science.- 1985.- Vol.20, №2.- P.578.

31. Petzow G., Kaysser W. A. // Sintered Metal-Ceramic Composites. Amsterdam, 1984.-P. 51.

32. Puckert J., Kaysser W. A., Petzow G. // Int. J. Powder Metal, and Powder Techn. 1984. - Vol. 20, №4. - P. 301.

33. Савицкий А. П. Жидкофазное спекание систем с взаимодействующими компонентами. Новосибирск: Изд- во «Наука», 1991.

34. Савицкий А.П., Марцунова Л.С // Порошковая металлургия.- 1977.-№5.-С.14.

35. Скороход В. В., Солонин С. М. и др. // Порошковая металлургия, 1979, № 1. С. 14.

36. Kaysser W. A. and Petzow G. // Powder Metallurgy, Vol. 28, No. 3, 1985. P. 145150.

37. Бугаков B.3.Диффузия в металлах и сплавах. М.: Гостехиздат,1949.-206с.

38. Натанзон Я. В., Петрищев В .Я. Кинетика роста слоя металлидных фаз в зоне контакте твердого и жидкого металлов // Адгезия расплавов и пайка материалов. Киев: Наук.думка, 1982. - №10. - С. 60-61.

39. Lommel J.M., Chalmers В. The isothermal transfer from solid to liquid in metal systems // Trans. AIME/ 1959. - Vol. 215, N6/ - Р/ 499 - 504.

40. Добровольский И.П., Карташкин Б.А. и др. О природе и механизме контактного плавления // Физика и химия обработки материалов. 1972. - №2. -С. 36-39.

41. Сахно Г.А., Селезнева И.М. Состав и температура образования жидкой фазы при контактном плавлении // Физическая химия поверхности расплавов. -Тбилиси: Мецниереба, 1977. С.81 - 86.

42. Прибытков Г.А., Итин В.И. Тепловые эффекты при взаимодействии твердого металла с металлическим расплавом // Адгезия расплавов и пайка материалов.- Киев: Наук. Думка, 1982.-№ 10.- С. 36-42.

43. Савинцев С. П., Ахкубеков А. А. Использование контактного плавления для определения коэффициента взаимной диффузии в расплавах бинарных систем // завод, лаб. 1981. - № 3. - С. 30-33.

44. Вершок Б. А., Новосадов В. С. Расчет Нестационарной кинетики процесса контактного плавления // Физика и химия обработки материалов. 1974. - № 2. -С. 61-65.

45. Темкин Д. Е. Кинетика процесса контактного плавления в стационарном режиме // Изв. АН СССР. Металлы. 1967. - № 3. - С. 219-225.

46. Савицкий А. П., Савицкая JI. К. Роль контактного плавления при адсорбционном понижении пластичности металлов // Поверхностные явления врасплавах и возникающих из них твердых фазах. Нальчик: Кабардино-Балк. кн. Изд-во, 1965. - с. 449-453.

47. Корчагин М. А., Александров В. В., Болдырев в. В. Механизм и макрокинетика взаимодействия компонентов в порошковых смесях // Докл. АН СССР. 1987. - Т. 292, № 4. - С. 879-881.

48. Корчагин М. А., Александров В. В. Электронно-микроскопическое исследование взаимодействия титана с углеродом // Физика горения и взрыва. -1981. -№ 1.-С. 72-79.

49. Корчагин М. А., Александров В. В., Неронов В. А. Фазовый состав промежуточных продуктов взаимодействия никеля с алюминием // Изв. СО АН СССР. Сер. Хим. Наук. 1979. - № 6. - С. 104-111.

50. Гегузин Я.Е. // Физика металлов и металловедение, 1956, Т. 2, № 3, С. 406.

51. Пинес Б.Я., Сиренко А.Ф., Сухинин Н.И. Журнал технической физики, 1957, Т. 27, №8, С 1893.

52. Федорченко И.М., Иванова И.И., Фущич О.И. Порошковая металлургия (Киев), 1970, №2, С. 14.

53. Kieback В., Brand К. and Schatt W. //Densification and alloy formation during sintering of heterogeneous systems: Sintering Modelling, Proc. Powder Metallurgy World Congress, (Paris, June 1994,), V. II, P. 1473.

54. Федорченко И.М., Иванова И.И. //Порошковая металлургия (Киев), 1966, № 9, С. 17.

55. German R.M. and D'angelo К.A. International Metals Review, 1984, V. 29, No. 4, P. 249.

56. German R.M. and Rabin B.H. Powder metallurgy, 1985, V. 28, No. 1, P. 7.

57. Федорченко И.М., Иванова И.И. //Порошковая металлургия (Киев), 1972, № 4, С. 21.

58. Солонин С.М. //Порошковая металлургия (Киев), 1973, № 2, С. 51.

59. Солонин С.М.// Порошковая металлургия. (Киев), 1976, № 4, С. 31.

60. Пинес Б.Я., Сиренко А.Ф. Журнал технической физики, 1956, Т. 26, № 10, С 2378.

61. Savitskii A. Scientific Approach to Problems of Mixtures Sintering. Proceedings of the 2003 International Conference on Powder Metallurgy & Particulate Materials, June 8-12, Las Vegas, NV, Part-5, pp. 1-15.

62. Kwon Y.-S.,. Journal of Materials Synthesis and Processing, 2001, V. 9, No. 6, P. 299.

63. Kwon Y.-S., Kim J.S., Bae J.O., Moon J.-S., Danninger H. Powder Metallurgy, 2002, V. 454, №3, P. 261.

64. Storchheim S., Witt R. N. Bushings and parts from aluminum powder // Precision Metal.- 1962.-vol.20, №8.-p. 35-36.

65. Ramasamy E., Ramakrishnan P. Some studies on the aluminum alloy formation during sintering of the metal powders // Trans. PMAI. -1980.- Vol. 7.- p. 47-57.

66. Takahashi Т., Kato M. Some properties of Al-Pb-Cu sintered alloys // Jour. Jap. Institute of Light Met. 1979.- vol. 29,№10.- p.431- 436.

67. Mitani H., Nagai H. On the sintering process of Al-Cu binary mixed powder compacts // Jour. Jap. Soc. Powder and Powder Metal. 1973.- vol. 20, №6 .- p. 178183.

68. Еременко B.H., Найдич Ю. В., Лавриненко И. А. Спекание в присутствии жидкой металлической фазы. Киев.:Наук. Думка, 1968.- 123с.

69. Дерябин В. Н., Попель С. И., Ратиков Н. В. Капллярное сцепление частиц через металлические прослойки // Адгезия расплавов и пайка материаловю-1983.-№11.- с.12-16.

70. Nelson R. I., Milner D. R. Liquid-flow densification in the tungsten-carbide-copper system // Powder Metallurgy.-1971.-vol. 14, №27.- p.39- 63.107---

71. Kaysser W. A., Petzow G. Sintern von Fe- Си // VII Int.Pulvermetal. Tagung in derDDR.- Dresden, 1981.- Bd.3.- s. 149-160.

72. Nia F. F., Davies S. L. Production of Al-Cu-Si alloys by PM methods // Powder Metallurgy.- 1982.- vol. 25, №4 .- p. 209- 215.

73. Марцунова JI. С., Савицкий А. П., Ушакова Э. Н. Исследование спекания системы Al-Cu // Порошковая металлургия. 1973.- №12.-с. 12-14.

74. Савицкий А. П., Марцунова JI. С. Влияние растворимости в твердой фазе на объемные изменения алюминия при жидкофазном спекании // Там же. 1977.-№5.- с. 14-19.

75. Sundaresan R. Ramakrishnan P. Liquid phase sintering of aluminium base alloys //Int. Jour. Powder. Metal Techn.- 1978.-vol. 14.- №l.-p. 9-16.

76. Watanade Т., Yamada K. Effects of methods of adding copper on the strength of sintered aluminum alloys // Int. J. Powder. Metal.- 1968.- vol.4, N 3.- p. 37-47.

77. Kim Y.-W., Griffith W. M., Frocs F. H. Surfaces oxides in P/M aluminum alloy // J. Metals.- 1985,- v. 37.-№8.- p. 27-33.

78. Z. S. Darken., R. W. Gurry. Physical chemistry of metals.- McGraw Hill Publications (1953).

79. Никифоров И. Д. Металлургия сварки плавлением алюминиевых сплавов.-М.: Машиностроение, 1972.- 263с.

80. Kehl W., Fischmeister H. F. Observation on dimensional changes during sintering of Al-Cu compacts // Sintering theory and practice .- Material science monograph.-1981.-vol. 14.-p. 269- 274.

81. Марцунова JI. С. Спекание алюминия в присутствии жидкой фазы // Дисс. на соискание ученой степени кандидата физ.- мат. наук Томск.-1973.- 221с.

82. Марцунова Л. С., Савицкий А. П., Ушакова Э. Н., Матвеев Б.Н. Исследование спекания системы Al-Cu // Порошковая металлургия. 1973.-№12.-С. 14-18.

83. Kehl W., Fischmeister Н. Liguid phase sintering of Al-Cu compacts // Powder Met.- 1980.- 23, №3.- P.l 13-119.

84. Хансен M., Андерко К. Структуры двойных сплавов, Т. 1, М.: Техника, 1962.

85. Алюминий: свойства и физическое металловедение. Справ, изд. Пер. с англ. / Под ред. Хэтча Дж. Е.- М.: Металлургия.- 1989.- 442с.

86. Савицкий А. П., Бурцев Н. Н. Дилатометрические исследования роста прессовок Ti- А1 при жидкофазном спекании // Порошковая металлургия .1983.- №3.-с. 24-29.

87. Синельников B.C., Подергин В.А., Речкин В.Н. // Алюминиды.- Киев: Наук, думка, 1965.- С.79-89.

88. Савицкий А.П., Марцунова Л.С., Жданов В.В. // Адгезия расплавов и пайка материалов.- Киев: Наук, думка.- 1977.- №2.- С.55-57.

89. Савицкий А. П., Бурцев Н. Н. Влияние размера частиц титана на рост прессовок при жидкофазном спекании с алюминием // Порошковая металлургия.- 1981.- с.33-37

90. Гуров К.П., Карташкин Б. А., Угасте Ю.Э. Взаимная диффузия в многофазных металлических системах / Под ред. К.П. Гурова. М.: Наука.-1981.-350с.

91. Голубкова Г.В., Григорьева Т.Ф., Иванов Е.Ю. // Тез. докл. X Всесоюз. совещ. по кинетике и механизму химических реакций в твёрдой фазе. -Черноголовка, 1989.- С.216-218.

92. Santandrea R.P., Behrens R.G. and King M A. Reaction chemistry and thermodynamics of the Ni-Al and Fe-Al systems // High Temp, ordered intermetallic alloys. II: Symp., Boston, Mass., Dec. 2-4,- 1986.- Pittsburgh ( Pa ).-1987.-P.467-472.

93. Bose A., Moore B. and al. Elemental powder approaches to NÍ3AI matrix composites // J. of Metals.- 1988.- Vol.40.- №9.- P.14-17.

94. Рауб Э., Плате В. Изучение реакции при спекании спрессованных металлических порошков путём измерения линейного теплового расширения // Проблемы современной маталлургии.- М.: Металлургия, 1952.- №4.- С. 102-111.

95. Диаграммы состояния систем на основе алюминия и магния.Справочник / М.Е. Дриц, Н.Р. Бочвар, Э.С. Кодонер и др.- М.: Изд-во "Наука".- 1977.- 227с.

96. Фридляндер И.Н. Алюминиевые деформируемые конструкционные сплавы / М.: Металлургия.- 1979.- 209с.

97. Константы взаимодействия металлов с газами: Справ, изд. / Коган Я.Д., Колачёв Б.А. и др.- М.: Металлургия.- 1987.- 368с.

98. Физико-химические основы производства полуфабрикатов из спечённых алюминиевых порошков (САП). / Шеламов В.А., Литвинцев А.И.- М.: Металлургия, 1970. 280с.

99. Русин Н.М., Савицкий А.П. Жидкофазное реакционное спекание порошковых смесей в системе алюминий-железо// Порошковая металлургия, 1993, № 1,С. 28-32.

100. Русин Н.М., Савицкий А.П., Тихонова И.Н. Спечённый сплав алюминия с добавками никеля, Порошковая металлургия, 1993, № 9-10, С.29-32.

101. Тимофеев Н.С., Савицкий А.П. Объемные изменения порошковых тел при жидкофазном спекании системы алюминий-магний // Порошковая металлургия. 1990. - № 3. - С. 20-25.

102. Гопиенко В.Г., Смагоринский М.Е., Григорьев A.A., Белавин А.Д. Спеченные материалы из алюминиевых порошков. -М:.Металлургия, 1993.-320 с.

103. ВитязьП.А., Ловшенко Ф.Г., Ловшенко Г.Ф. Механически легированные сплавы на основе алюминия и меди.- Минск. Беларуская навука, 1998.-352 с.

104. Ласковнев А.П. Композиционные материалы на основе порошковых сплавов алюминия.- Гомель: ИММС НАНБ, 2002. -144 с.

105. Бурцев H.H., Савицкий А.П. Дилатометр для исследования процессов жидкофазного спекания // Порошковая металлургия.- 1982.-№12.-с.84-88.

106. Беккерт М., Клемм X. Способы металлографического травления /Справ.изд.- Металлургия, 1988.С.400.

107. Романов Г.Н., Савицкий А.П., Тимофеев Н.С., Тарасов П.П. и др. Исследование процесса жидкофазного спекания систем алюминий- переходной металл // Сб.научных трудов "Фундаментальные и прикладные проблемы физики", Якутск, 2000, С.69-84.

108. Русин Н.М. Закономерности спекания и свойства сплавов на основе алюминия с добавками переходных металлов / Дисс. на соискание ученой степени кандидата техн. наук Томск.-1996.- 201с.

109. Набойченко С.С., Ничипоренко О.С., Мурашова И.Б., Гопиенко В.Г., Фришберг И.В. Порошки цветных металлов /Справочное изд. М. Металлургия, 1997.-552 с.

110. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник: в 3 т.: Т.1/ Под общ.ред.Н.П.Лякишева.- М.: Машиностроение, 1996.- 992с.

111. Романов Г.Н., Тарасов П.П., Дьячковский П.К. Спекание порошка алюминия с добавками УДП меди и никеля // Сборник тезисов докладов Международной конференции HighMatTech., Издательство: Друкарня видавничого дому "Академпериодика" HAH Украни. 2009. С.151.

112. Габриелов И. П., Кершенцова Л. Ф. Влияние атмосферы спекания на свойства порошков алюминиевых материалов // Матер. Всес. Конф., Минск, 2426 мая.- 1983.-часть 2.

113. А. С. №1356531 (Англия). Samuel Storcheim.- Способ спекания алюминиевых прессовок в воздухе .- 1972.

114. Storcheim S. Air sintering improves aluminum P/M economics // Journal of Applied Phenmatica .-1982.- vol. 10.- №76.- p. 53-71.

115. Savitskii A.P., Romanov G.N. Exothermal Sintering of aluminium with a high content of copper addition // Science of Sintering, vol.25, (1/2),9-14.

116. Спеченный алюминиевый сплав / Романов Г.Н., Савицкий А.П., Тарасов П.П., Цыпандин П.П., Романов Г.П. // Патент РФ, № 2192494 от 10 ноября 2002 г.