автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Теоретические и прикладные проблемы формования композиционных материалов с регулируемой микро- и макропористостью на основе оксидных систем

На правах рукописи

МАТЫГУЛЛИНА Елена Вячеславовна

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ФОРМОВАНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С РЕГУЛИРУЕМОЙ МИКРО-И МАКРОПОРИСТОСТЬЮ НА ОСНОВЕ ОКСИДНЫХ СИСТЕМ

05.16.06 - Порошковая металлургия и композиционные материалы

2 4 НОЯ 2011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Пермь 2011

005001894

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Научный консультант:

Анциферов Владимир Никитович

Официальные оппоненты:

Волынцев Анатолий Борисович

Онорин Станислав Александрович Жиляев Виктор Александрович

доктор технических наук, профессор, академик РАН.

доктор физико-математических наук, профессор;

доктор химических наук, профессор; доктор технических наук.

Ведущая организация: ФГУП Научно-исследовательский институт

полимерных материалов (НИИПМ), г. Пермь

Защита состоится «23 » декабря 2011г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.188.02 при Пермском национальном исследовательском политехническом университете по адресу: 614000, Комсомольский проспект, 29, ауд. 4236.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПНИПУ. Автореферат разослан «$» ноября 2011г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.188.02 д-р. техн. наук

Е.А.Кривоносова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Модернизация современного производства на базе внедрения инновационных технических решений неразрывно связана с разработкой новых способов получения материалов и изделий с заданными или принципиально новыми свойствами, с созданием и внедрением эффективных технологических процессов и нового оборудования. Развитие материаловедческой науки на современном этапе сопровождается постоянно растущим интересом специалистов к оксидным системам и их использованию в качестве матричной основы композиционных материалов (КМ). Из многокомпонентных оксидных систем наибольший интерес представляют системы на основе диоксида титана и алюмосиликатных композиций, используемые для каталитических, фильтрационных, разделительных и других процессов.

Важнейшей задачей в области создания данного класса материалов является разработка технологических методов направленного регулирования макро- и микропористости в оксидных композициях, которые бы в полной мере удовлетворяли требованиям как к физико-механическим свойствам материалов, так и к его аэро- и гидропроницаемости.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт, наиболее эффективными базовыми технологиями для формирования регулярных сред на различных структурных уровнях являются гранулирование, экструзионное формование и дублирование высокопористых ячеистых полимеров.

Планетарное гранулирование, являющееся достаточно новой областью технологии, позволяет увеличить давление на материал в 100-200 раз по сравнению с давлением в грануляторах со стационарной осью из-за высоких скоростей соударения частиц. В то же время следует отметить отсутствие применения планетарных грануляторов (ПГ) в связи с ограниченной изученностью происходящих в них процессов, отсутствием информации о характере движения материала в грануляторе на уровне частиц, об условиях образования адгезионных связей между частицами различных классов материалов, о кинетических зависимостях процессов гранулирования от планетарной и относительной скоростей вращения. Решение актуальной проблемы исследования закономерностей данного процесса и их влияния на свойства материалов связано с разработкой конструкции гранулятора, обеспечивающей возможность независимого регулирования планетарного и относительного вращения барабанов, а также использования методов математического моделирования для описания кинетики процессов гранулирования.

Для формования из оксидной керамики решетчатых конструкций с регулярной макропористостью наиболее перспективным способом является метод экструзии. Расширение областей использования данного метода для изготовления фильтров, катализаторов и др. требует решения комплекса научных и технологических задач, таких как выбор связующих и пластификаторов, оптимизация реологических характеристик экструдируемого материала, определение количественных критериев формуемости пластифицированной массы и прочности готового изделия, разработка методов расчета прочности формообразующего инструмента, создание техноло-

гического оборудования для получения блоков сотовой структуры с различной конфигурацией решетки.

Созданию материалов с заданной макроструктурой различными технологическими методами сопутствует необходимость решения проблемы формирования требуемой микропористости материала каркаса. Используемые в настоящее время экспериментальные методы регулирования микроструктуры не дают полного представления об условиях формирования пространственных микроструктур из дисперсных компонентов порообразователя, при этом значительный интерес представляют исследование процессов микропорообразования на основе моделирования и разработка критериев формирования канальной микропористости.

Проблемы формирования свойств высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ) на основе дублирования полимерной матрицы характеризуются рядом успешных и достаточно значимых практических решений, однако уровень теоретических исследований в этой области является недостаточным, что в значительной степени усложняет проектирование технологического процесса изготовления изделий с заданными свойствами. Актуальными направлениями совершенствования технологического процесса изготовления изделий из ВПЯМ являются теоретические исследования процессов пропитки упругодеформируемых пенополимерных материалов, разработка эффективных методов структурного прогнозирования механических свойств ВПЯМ, уточнение существующих моделей фильтрации при использовании ВПЯМ в качестве фильтров, например, для расплавов металлов.

Технологические методы планетарного гранулирования, экструзии пластифицированных систем, дублирования полимерных матриц разрабатываются и совершенствуются в Научном центре порошкового материаловедения (НЦ ПМ) Пермского национального исследовательского политехнического университета для получения композиционных материалов с регулируемой микро- и макроструктурой на основе дисперсных оксидных порошковых систем.

Связь работы с научными программами, планами, темами Работа выполнена на кафедре «Порошковое материаловедение» Пермского национального исследовательского политехнического университета и в Государственном научном центре порошкового материаловедения (г.Пермь) в соответствии с научными темами и программами:

«Разработка технологий получения порошковых функциональных материалов с нанокристаллической структурой и высокотехнологичной продукции на их основе» (Госконтракт № 02.447.11.2010) по проекту, выполненному по ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы». Сроки выполнения 2005-2006 гг.;

«Изучение влияния состава и строения поверхности фильтрующих керамических материалов на формирование фазового состава и свойств сплавов (на примере чугуна)» (Грант РФФИ № 04-03-97504 р_офи. Сроки выполнения 2005-2006 гг.);

«Создание научных основ и технологий получения функциональных материалов на основе неравновесных порошковых систем» (Грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых ведущими научными школами Российской Федерации № НШ-4156.2006.3. Сроки выполнения 2006-2007 гг.)

Цель работы: научное обоснование и оптимизация технологических решений создания композиционных материалов на основе оксидных систем с регулируемой микро- и макропористостью, изучение закономерностей, моделирование и экспериментальное исследование формирования их структуры и свойств. Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие научные и технологические задачи:

1. Изучить влияние кинематических, конструктивных и технологических параметров планетарного гранулирования на кинетику гранулообразования и закономерности формирования структуры и свойств гранулированных композиционных материалов на основе оксидных систем. Установить и научно обосновать критерии оптимальности технологических процессов планетарного гранулирования для получения материалов с заданными физико-механическими свойствами. Разработать конструкцию планетарного гранулятора с возможностью независимого регулирования планетарной и относительной скоростей вращения барабанов и изготовить его.

2. Изучить закономерности формирования и регулирования канальной микропористости при создании композиционных материалов с периодической макроструктурой, выявить условия формирования пространственных структур из дисперсных компонентов порообразователя.

3. Установить закономерности макро- и микроструктурообразования в процессе экструзионного формования сотовых структур на основе оксидных систем (ТЮ2, А^Оз-БЮг), разработать количественные критерии формуемости пластифицированных масс и получения бездефектных полуфабрикатов после термообработки. Создать лабораторное и опытно-промышленное оборудование для экструзионного формования, разработать методы расчета технологической оснастки и изготовить формообразующий инструмент.

4. Представить теоретическое и экспериментальное обоснование содержания отдельных технологических этапов создания и использования пенокерамических фильтров для улучшения структурных и физико-механических характеристик металлических сплавов; разработать методы структурного прогнозирования прочностных свойств высокопористых материалов, применяемых в качестве фильтров.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые представлены результаты физико-математического и компьютерного моделирования гранулообразования в процессе планетарного гранулирования на основе метода дискретных элементов в двумерной постановке, позволяющие определить величину планетарной и относительной скоростей вращения, а также время гранулирования для получения гранулированных материалов заданного гранулометрического состава; установлены закономерности формирования структуры и свойств гранул, заключающиеся в выявлении последовательности этапов уплотнения и агломерации частиц порошковой композиции; на уровне частиц изучена зависимость кинетики процесса гранулирования от планетарной и относительной скоростей вращения;

- представлены результаты моделирования процесса формирования пространственных структур из дисперсных компонентов порообразователя в формовочной массе, позволяющие установить минимальное объемное содержание порообразователя с частицами заданного размера, необходимое для получения гаранти-

рованной канальной микропористости материала, при заданных вязкости, температуре, скорости сдвига дисперсной среды, а также объемном содержании и размерах частиц порообразователя;

- изучены закономерности макро- и микроструктурообразования в процессе экструзионного формования блочных носителей катализаторов сотовых структур на основе оксидных систем (ТЮ?, А^Оз-БЮг), устанавливающие влияние состава и структуры пластифицированных масс, режимов формования и термообработки на свойства готовых изделий; сформулированы требования к связующим и пластификаторам, предполагающие включение в состав формовочной массы органических пластификаторов, определяющих реологические и физико-механические свойства перерабатываемой массы, и неорганических связующих, обеспечивающих прочность готового изделия; разработана критериальная оценка структурно-механических характеристик формуемых масс, основанная на установлении взаимосвязи между технологическими параметрами экструзии пластифицированной массы, ее реологическими характеристиками и механическими свойствами готового изделия;

- представлены результаты математического и компьютерного моделирования процессов пропитки упругодеформируемых пенополимерных материалов, фильтрации расплавов металлов через пенокерамические фильтры, а также механического поведения ВПЯМ в процессе нагружения, позволяющие целенаправленно регулировать: реологические параметры шликерных составов в зависимости от структурных и упругих свойств дублируемого материала; скорость потока, обеспечивающую протекание процессов очистки и модификации расплавов металлов; эффективные упругие и прочностные свойства ВПЯМ на основе оксидных систем.

Практическая ценность и результаты внедрения:

Разработаны способы независимого управления макро- и микропористостью композиционных материалов и конструкций на основе оксидных систем в процессе планетарного гранулирования, экструзионного формования и дублирования высокопористых полимерных материалов.

Определены режимы планетарного гранулирования порошков на основе оксидных композиционных систем, при которых полученные гранулы удовлетворяют требованиям по гранулометрическому составу, прочности, сыпучести и слеживае-мости. На основе проектно-конструкторских исследований разработан и изготовлен планетарный гранулятор с возможностью независимого регулирования планетарного и относительного вращения барабанов.

Комплексно решены вопросы получения экструзией пластифицированных масс конструкций сотовой структуры, определены требования к связующим и пластификаторам, сформулированы условия формования композиционных материалов и конструкций. Спроектировано и изготовлено лабораторное и опытно-промышленное оборудование, технологическая оснастка для экструдирования керамических масс, включая серию формообразующих инструментов с различной геометрией и степенью перфорации для формирования регулярной макроструктуры композиционных материалов.

Разработаны высокопористые фильтры, позволяющие совместить процессы модифицирования и фильтрации металлических сплавов для улучшения их структурных, технологических и механических свойств.

Результаты, полученные в ходе исследований, используются в учебном процессе Пермского национального исследовательского политехнического университета, что отражено в учебных пособиях и лекциях для студентов специальности «Композиционные материалы, покрытия» по курсам «Новые материалы», «Технология получения порошковых материалов», «Материаловедение и технология композиционных материалов».

Результаты исследований нашли применение в теоретических и прикладных работах НЦ ПМ Пермского Национального исследовательского политехнического университета, ОАО «Композит» г. Москва, Института катализа Сибирского отделения РАН г. Новосибирск, Института химии твердого тела Уральского отделения РАН г. Екатеринбург.

Достоверность экспериментальных исследований обеспечивается применением современных средств и методик проведения исследований; адекватным соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований, не противоречащих известным результатам других ученых.

Для проведения исследований использованы масс-спектрометр ЛКБ-2091 (Швеция), дериватограф 0-1500 Б (Германия), поромер «Роге Б^гег 9305» (США), оптические микроскопы «№ор1ю1-21», «ЫеорЬог-31», разрывная машина «Р-5», растровый электронный микроскоп РЭМ-ЮОУ.

Положения, выносимые на защиту:

- результаты физико-математического и компьютерного моделирования гра-нулообразования на уровне частиц порошкового материала при планетарном гранулировании;

- кинетика структурообразования гранул и ее зависимость от планетарной и относительной скоростей вращения;

- условия образования и разрушения адгезионных связей между частицами порошка без присутствия связующей жидкости;

- закономерности макро- и микроструктурообразования в процессе экструзи-онного формования композиционных материалов сотовой структуры на основе оксидных систем;

- структурно-механические критерии формуемости пластифицированных масс и обеспечения бездефектности полуфабрикатов после термообработки;

- результаты компьютерного моделирования процессов микропорообразования и критерии формирования канальной микропористости;

- результаты физического моделирования упругого восстановления пенополиуретана в процессе пропитки вязкопластичным шликерным составом при изготовлении фильтров;

- результаты физического моделирования неустановившегося течения расплавов металлов в процессе фильтрационной очистки и модификации расплавов;

- результаты компьютерного структурного моделирования высокопористого ячеистого каркаса на основе ячейки тетракаидодекаэдра и его использования для

прогнозирования физико-механических свойств материалов, предназначенных для создания фильтров различного назначения.

Личный вклад автора состоит в организации и постановке экспериментальных и теоретических исследований, непосредственном участии в их проведении, в анализе результатов исследований, в обобщении и обосновании всех защищаемых положений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 4-ой Европейской конференции-выставке по материалам и технологиям (С.-Петербург, 1993); Втором международном семинаре "Monolith honeycomb supports and catalysts" (Новосибирск, 1997); 11-й Зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 1997); Международной научно-технической конференции «Перспективные химические технологии и материалы» (Пермь, 1997); Второй Уральской конференции «Наукоемкие полимеры и двойные технологии технической химии» (Пермь, 1997); Международной конференции «Теория и практика фильтрования» (Иваново, 1998); Российской научно-технической конференции с международным участием «Современные аспекты и проблемы охраны труда» (Пермь, 1998); XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии: «Материалы и нано- технологии» (Казань, 2003); Научно-технической конференции и научно-практическом семинаре «Технология получения и применения порошковых и композиционных функциональных материалов. Информационные технологии для интеграции образования и промышленности (Ростов-на-Дону, 2003); III Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации» (Иваново, 2004); 7-ой Международной практической конференции-выставке «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки» (С.-Петербург, 2005).

Публикации: по результатам исследований автором опубликовано 39 работ, в том числе 1 монография, 11 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 4 патента.

Структура: диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, общих выводов, списка литературы - 244 наименования; содержит 307 страниц текста, в том числе 145 рисунков и 24 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы создания композиционных материалов на основе оксидных систем с регулируемой микро- и макроструктурой с применением методов планетарного гранулирования, экструзии пластифицированных масс, дублирования полиуретановых каркасов.

Первая глава содержит аналитический обзор литературы, связанной с технологическими процессами и свойствами компактных, гранулированных и пористых материалов и конструкций на основе оксидных систем.

Показано, что особый интерес представляет использование дисперсных систем на основе диоксида титана и алюмосиликатных порошков в процессах катализа и фильтрации. Перспективным является использование композиционных материалов

на основе оксидных систем с различной организацией макроструктуры (сотовые и высокопористые конструкции) и регулируемой микроструктурой (микро- и ультрапористые фильтры, гранулы с заданными свойствами), а также конструкции с одновременно регулярной макро- и микропористостью (сотовые блоки для процессов фильтрации).

Технологиям получения и изучению свойств рассматриваемых композиционных материалов посвящено большое количество работ как в отечественной, так и в зарубежной литературе. Вместе с этим комплексные систематизированные работы, посвященные вопросам оптимизации технологических процессов получения прочных гранул, сотовых, микро- и высокопористых ячеистых керамических материалов и конструкций, отсутствуют.

Показано, что перспективным процессом получения гранул с заданными физико-механическими свойствами является окатывание в планетарных грануляторах. При этом реализуются наиболее прочные аутогезионные связи, происходит уплотнение получаемых гранул, что обусловлено существенным ростом силы взаимодействия между частицами благодаря дополнительной центробежной силе и силе Кориолиса. В некоторых случаях, когда гранулируемый материал достаточно пластичен, может быть применено гранулирование без добавления связующих материалов. Однако, процессы, происходящие в планетарных грануляторах при гранулировании оксидных порошковых композиций, практически не исследованы. В частности, в литературе отсутствует информация о взаимосвязи кинематических параметров процессов, происходящих в грануляторе, с его конструкционными особенностями и со свойствами получаемых гранул.

Анализ литературных данных показал, что до сих пор проблематичым представляется процесс формования методом экструзии высоконаполненных пластифицированных масс, используемых для создания тонкостенных конструкций с регулярной микро- и макропористостью. Требуют систематизации вопросы изучения возможностей использования различных пластифицирующих и связующих веществ, исследования формовочных и реологических свойств пластифицированных материалов, проектирования технологической оснастки для экструдирования.

Совокупность нерешенных проблем в области формирования материалов и конструкций с регулируемой микро- и макропористостью послужил основой для определения цели и постановки задач исследования.

Во второй главе приведена характеристика использованных оксидных материалов; методики экспериментальных исследований, использованные в работе: определение гранулометрического состава гранулированных материалов, реологических свойств и формуемости пластифицированных масс, физико-механических свойств композиционных материалов с регулярной структурой, металлографический, рентгеноструктурный, дериватографический анализы, оптическая и растровая электронная микроскопия.

Третья глава посвящена разработке процесса получения композиционных гранулированных порошковых материалов на основе оксидных систем в планетарном грануляторе (рис. 1).

Процессы, происходящие при гранулировании порошковых материалов, изучались на основе математического моделирования с использованием метода дискретных элементов (DEM) (использовалась программа «Окатывание 1.0», язык С++, св-во № 2003610930 от 16.04.2003, автор Лобовиков Д.В., науч.рук. Матыгуллина Е.В.) в двумерной постановке, где элементом являлась частица порошкового материала. Появление адгезии в области контакта частиц определялось условиями:

Рис. 1. Общий вид планетарного грану-

лятора: 1 - барабан, 2 - водило, 3 -электродвигатель с регулируемой частотой вращения, 4 - тормозной механизм, регулирующий скорость относительного вращения барабанов

а, >оу. ( 1)

(2)

где ст,; - интенсивность напряжений; ат - предел текучести; - нормальная сила сжатия частиц, Н; Рз - сила, при которой условие (1) достигается на всей контактной площадке взаимодействующих частиц (Я,., размеры контактирующих частиц):

Ег{1/Я,+1/Д.)г' (3)

F, =2140

При образовании адгезионной связи сила адгезии Fa была представлена в виде: Fa = kFn\k - const-, 0,33 >к>0. (4)

В процессе моделирования предполагалось, что после возникновения адгезионной связи сила адгезии возрастает пропорционально возрастанию силы сжатия частиц, при уменьшении силы сжатия частиц величина силы адгезии не изменяется.

Условия разрыва адгезионной связи при растяжении и сжатии имели вид соответственно:

(5)

F„ <

VF/ + 3 Fj,

(6)

где Гт- нормальная составляющая реакции адгезионной связи при растяжении частиц, Н; Р„ - тангенциальная составляющая реакции адгезионной связи, Н; Р„ - сила упругости, возникающая при сжатии частиц, Н.

Результаты моделирования (рис. 2а,б) показали, что давление, действующее на частицы, тем больше, чем ближе они к поверхности барабана. Образование и разрушение адгезионных связей происходит чаще в части сегмента материала, противоположной направлению вращения барабана. Большая часть разрушений адгезионных связей происходит в виде сдвига при одновременном действии сжимающих усилий между частицами. Разрыв адгезионных связей при действии разрывающих усилий между частицами происходит равновероятно в местах нахождения порошкового материала, при этом количество разрывов при растяжении частиц значительно меньше, чем при сжатии.

-Ю

&

Рис. 2, 6. Места образования адгезионных связей в( гранулятора

Рис. 2, а. Вектора скоростей частиц в барабане

планетарного гранулятора: С, - центр планетар- Для эффективного гранулирова-

ного вращения, С2 - центр вращения барабана, ния материал гладкого барабана не-

ар - планетарная скорость вращения, и, - отно- обходимо подбирать таким образом сительная скорость вращения чтобы вьшолнялось условие д > д (д

- угол трения между барабаном и материалом, Д - угол трения между частицами материала).

Каждому набору параметров гранулирования (Д, Д, диаметр барабана, коэффициент заполнения барабана) соответствует предельная скорость вращения слоя материала, соприкасающегося с поверхностью барабана (сотах), которая не зависит от скорости вращения барабана, если она больше сотт.

Скорость нижнего слоя возрастает с увеличением скорости вращения барабана до некоторой величины, после чего она стабилизируется. Чем больше угол трения между барабаном и материалом, тем выше предельная скорость вращения нижнего слоя.

Величина коэффициента трения между частицами и барабаном, относительная скорость вращения барабана влияют на процесс гранулирования комплексно. С увеличением обоих параметров увеличивается интенсивность перемешивания материала, количество столкновений частиц, силы взаимодействия между частицами.

Условие, при котором частицы порошка, находящиеся в нижней части грану- ( лируемой массы в барабане планетарного гранулятора, взаимодействуют между собой под действием сжимающих сил без учета ударных взаимодействий, можно записать следующим образом:

_. (7)

где юр- частота планетарного вращения, с'1; Нр - радиус планетарного вращения, м; Оа - диаметр барабана, м; р - плотность порошковой композиции, кг/м3; Нр - высота слоя порошка в барабане; Е - модуль упругости порошковой композиции, Па; <3т -предел текучести порошковой композиции, Па;

Контактное давление при соударении частиц во много раз превышает давление в порошковом материале без учета ударных взаимодействий. Внутри массы порошкового материала постоянно происходит сдвиг и, как следствие, соударения частиц. Предполагается, что в результате столкновений и возникающих высоких I контактных напряжений материал в местах контакта частиц пластически деформируется, и частицы слипаются. Окружающие частицы не дают произойти отскоку столкнувшихся частиц и разрушению возникшей связи. Таким образом, у поверхно- 1 ста барабана, где давление имеет максимальное значение, образование адгезионных 1 связей между частицами без их дальнейшего разрушения происходит наиболее часто.

Определение давления в порошковом материале около внутренней поверхности барабана необходимо для изучения возможности его гранулирования. Единственным способом определения значений давления в порошковом материале около поверхности барабана планетарного гранулятора является их расчет с использованием значений крутящего момента барабана. Значение крутящего момента можно получить в предположении, что на его величину не влияет относительная скорость Г вращения барабана.

Аналитическое решение, полученное для нахождения крутящего момента барабана:

М = (юр71/30)2Л,„от5т((р)ц£>,;/2 , (8)

где: И„- расстояние между центром планетарного вращения и центром масс порошкового материала, м; т - масса порошкового материала, кг; ц=1ап (Зь - коэффициент трения между порошковым материалом и поверхностью барабана; [Зь— угол трения (барабан-частица порошкового материала),0; <р- угол между плоскостью, проходящей через ось планетарного вращения и центр масс порошкового материала, и свободной поверхностью порошкового материала,0.

Давление на внутренней поверхности барабана планетарного гранулятора -можно оценить по формуле (схема для расчета представлена на рис.3):

р =-

2 М

(9)

где £й - длина хорды сегмента порошкового материала, м; В - ширина барабана, м.

Рис. 3. Схема для расчета крутящего момента аналитическим способом: Ст - центр масс материала, Ср -центр планетарного вращения, С^ -центр относительного вращения, ас -центробежное ускорение материала, М/с2

Результаты аналитических данных, экспериментальных и данных, полученных при моделировании, имеют удовлетворительное соответствие (рис. 4). Крутящий момент возрастает при увеличении относительной скорости вращения барабана не значительно.

О 402 КО Ий !ОСО

о,. о ¿ мае

Рис. 4. Зависимость крутящего момента барабана от планетарной скорости вращения. Относительная скорость вращения -400 об/мин

На основе экспериментального исследования процесса гранулирования установлена последовательность гранулообразования, заключающаяся в уплотнении и агломерации частиц порошковой композиции, сопровождающихся непрерывно протекающими процессами их разрушения. Экспериментально установлено, что с увеличением планетарной и относительной скоростей вращения барабанов скорость гранулообразования увеличивается. В процессе гранулирования диаметр средней фракции монотонно увеличивается, происходит смещение всех фракций в сторону увеличения размеров их частиц, так как процесс агломерации преобладает над процессом разрушения. В начале гранулирования скорость уплотнения максимальна, затем она постепенно уменьшается, и, когда частицы разрушившихся рыхлых агломератов полностью заполняют плотные слои гранул, уплотнение порошкового материала прекращается.

Полученная последовательность гранулообразования позволяет подобрать оптимальное время гранулирования для получения гранул определенной структуры и гранулометрического состава.

Изменение среднего размера гранул из модельной порошковой композиции на основе полифосфата натрия и алюмосиликатной композиции при различных параметрах и времени гранулирования представлено на рис. 5, 6.

Рис. 5. Зависимость среднего размера гранул композиции СФ-2У от времени гранулирования. Планетарная скорость вращения барабанов: а) 500 об/мин; б) 600 об/мин; в) 700 об/мин. Относительная скорость вращения барабанов: ♦ -400 об/мин; а -600 об/мин; А - 800 об/мин.

О 1 2 3 4 S 6 7

0,0 0,1 0.2 0,3 0,4 0,5

Рис. 6. Зависимость среднего размера гранул из алюмосиликатной порошковой композиции от времени гранулирования. Планетарная скорость вращения барабанов: А -650 об/мин; ■ -700 об/мин; ♦ -750 об/мин. Относительная скорость вращения барабанов: А - 1300 об/мин; в - 1400 об/мин; 1500 об/мин

Приведенные результаты гранулирования позволяют подобрать режимы для получения порошковых гранул необходимого гранулометрического состава. Например, гранулирование алюмосиликатной порошковой композиции в течение 18 секунд при планетарной скорости вращения 700 об/мин и относительной скорости вращения 1500 об/мин позволило получить гранулы диаметром 1,5 мм.

В четвертой главе представлены результаты комплексных теоретических и экспериментальных исследований при создании сотовых композиционных материалов (рис. 7).

Преобладающим способом формования оксидных блочных конструкций является метод экструзии. При этом в качестве важнейших этапов представляются выбор связующих и пластифицирующих веществ для обеспечения требуемой фор-муемости пластифицированных масс, исследование реологии формовочных масс, определение прочностных и физико-механических свойств керамических материалов. Понимание сущности реологического поведения формуемого материала позволяет сформулировать условия, необходимые для проектирования технологической оснастки и получения конечного изделия.

В работе исследовались массы на основе каталитически активного Т1О2, используемого для изготовления блочных катализаторов, и алюмосиликатные формовочные массы, применяемые при получении каталитически инертных конструкций.

Проведенные исследования физико-механических свойств образцов, полученных с использованием разных сочетаний органических и неорганических веществ в многокомпонентном связующем, позволили выбрать для масс на основе ТЮ2 следующий состав композиции: ("П-^, ТЧ-АНЗО + кремнезоль + КМЦ. Количественное содержание добавок должно было обеспечить влажность формуемой массы < 30%. Для исключения возможности появления микронеоднородностей и движения слоев массы в процессе экструдирования с неодинаковой скоростью формовочную массу вакуумировали.

Выбор алюмосиликатной керамики в качестве исходного материала при производстве носителей катализаторов и фильтров определялся ее термостойкостью, устойчивостью к воздействию агрессивных сред, достаточными прочностными характеристиками. Использован высокоглиноземистый материал (А1203 > 80%) и кремнеземистая масса (А1г03 < 30%). Показано, что для обеспечения наилучшей формуемости данных масс целесообразно использование пластификатора карбок-симети лцел люлозы.

Проведены исследования, связанные с выбором более доступного, но достаточно технологичного, не требующего дополнительного оборудования при использовании сырья. Объектом для исследований выбраны сырьевые материалы региональных месторождений для производства строительных материалов.

На основе анализа картины течения в капилляре была разработана методика определения реологических характеристик пластифицированных керамических масс. Для получения кривых течения пластифицированных масс использовался капиллярный вискозиметр, устанавливаемый на разрывной машине, усилие для создания давления в капилляре передавалось через динамометры сжатия.

Анализ результатов исследований по установлению взаимосвязи между технологическими параметрами экструдирования пластической массы, ее реологическими характеристиками и формовочными свойствами показал, что получение полуфабрикатов с регулярной макроструктурой (сотовых блоков) возможно при значениях тСд приготовленной массы в интервале (2 - 4} 104 Па. При тсд < 2-Ю4 Па по-

Рис.7. Блоки сотовой структуры

еле экструзии решетчатая конструкция не сохраняет форму, происходит ее смятие. При тсд > 4-104 Па резко увеличивается нагрузка на формообразующий инструмент, возможно его разрушение.

Сравнение кривых текучести глин Шиловского, Краснокамского, д.Черная, "Красный строитель" - месторождений в технологическом интервале предельных сдвиговых напряжений (2 - 4> 104 Па, определенном как критерий пригодности формуемых масс к экструдированию через фильеру, показало, что формование глины месторождения "Красный строитель" идет при наиболее высоких удельных скоростях (у„ = 3,0 сек"1) и с наименьшим пределом текучести (гся= 2,5-104 Па ). Этот материал выбран среди прочих в качестве исходного сырья как наиболее технологичный при производстве блочных носителей сотовой структуры.

Таким образом, использование величины напряжения сдвига в качестве характеристики пригодности формовочной массы к экструзии позволило обеспечить требуемую форму изделий после экструзии и необходимую прочность полуфабриката.

Для повышения прочности материала каркаса блочных катализаторов сотовой структуры на основе ТЮ2 исследовалась возможность его армирования стекловолокном. Комплексные исследования по созданию армированных композиционных оксидных материалов включали изучение влияния на прочность таких факторов, как микроструктурные параметры исходных керамических дисперсий для формирования матричного материала (химическая однородность, размер частиц, распределение дефектов структуры, состояние поверхности), способы армирования, объемное содержание волокон, линейные размеры волокон, отношение длины волокна к диаметру, разброс прочностных свойств компонентов, связь на границе матрица-волокно.

Прочность КМ, армированных дискретными волокнами, рассчитывалась по формуле:

(Ю)

где [а,]— предел прочности матричного материала, [т|2] — предел прочности межфазной поверхности на сдвиг, /, 4 - критическая длина волокна и диаметр, V, и ч2.~ объемное содержание матрицы и волокна. Для выявления степени организации микроструктуры композиционных материалов в процессе экструдирования и прочности связи на границе раздела компонентов после завершения технологического процесса были проведены металлографические и фрактографические исследования (рис. 8).

ШЙЙЙ уШР

а б" "

Рис. 8. Микроструктура (а) и фрактограмма разрушения (б) композиционного материала на основе диоксида титана, упрочненного стекловолокном

Наиболее сложной и трудоемкой задачей при разработке технологии получения композиционных материалов и конструкций с регулярной макроструктурой является проектирование и изготовление формообразующего инструмента. Экспериментально найденные пределы интервала возможного изменения сдвиговых напряжений были использованы в прочностных расчетах для определения величины удельного давления на матрицу. Получены теоретические зависимости, позволяющие рассчитать толщину квадратной и круглой перфорированной матрицы к, гарантирующую ее эксплуатацию без разрушения:

' А > 0^96(1+ (11) [ ______

' А>аТз(з+дкЛ/^А ' (12)

где от - предел текучести материала перфорированной матрицы, МПа; . - размер стороны и длина рабочей камеры плунжерного пресса, м; - напряжение ) сдвига керамической массы при выдавливании, МПа.

I - коэффициент перфорирования (ослабления), характеризующий соотноше-

' ние между средними напряжениями в перемычках перфорированной материцы и ' напряжениями в пластине при отсутствии перфорации:

' ч/ = 1--аге8шр™], (13)

( л ^ 2 6)

| где ё/э - степень перфорации (с1 - диаметр отверстия, 5 - расстояние между центра-I ми отверстий).

На рис, 9 представлены зависимости относительной толщины матрицы от | степени перфорации <ЗУб (коэффициента ослабления у) для различных материалов, используемых для изготовления технологической оснастки.

Зависимости (11) - (12) позволили связать комплекс технологических и реологических параметров, определяющих несущую способность матрицы при экструдировании. Построенные графические зависимости (рис. 9) позволили при переходе от одного изделия к другому максимально снизить трудоемкость проектирования технологической оснастки. Формообразующий инструмент для получения КМ с регулярной макроструктурой и плунжерный экс-трудер для его использования представлены на рис. 10, 11.

I

Рис. 9. Зависимость относительной толщины матриц от степени перфорации ¿/б 1 - Ст.20; 2 - АДЗЗ; 3 - Ст. 50; 4 - Д16; 5 - 12ХНЗА; 6 - 25ХНВД

Рис. 10. Плунжерный экстру дер Рис. 11. Экстру'зионные пресс-формы

Таблица 1

Эффективная прочность решетчатой структуры

V, Диоксид титана Армированный диоксид титана

8+, МПа МПа Эй, МПа 8+, МПа 8_, МПа 8,2, МПа

0,5 0,45 0,68 0,09 0,94 1,38 0,20

0,6 0,36 0,52 0,045 0,75 1,13 0,09

0,7 0,26 0,37 0,015 0,57 0,75 0,034

* - объемная доля макропор в конструкции

Результаты численного прогнозирования разрушения решетчатых конструкций на основе диоксида титана (для неармированного ТЮ2 о+ = 2 МПа, = 4 МПа, для армированного ТЮ2 с V = 0.3 о+= 3 МПа, а.= 6 МПа) представлены в табл. 1, из которой следует, что армирование позволяет повысить прочность решетки практически в 2 раза.

В пятой главе исследуется возможность формирования и регулирования канальной микропористости в процессе создания| композиционных материалов с периодической макроструктурой. Формирование регулярной макроструктуры осуществляется формообразующим инструментом, регулируемая микроструктура задается порообразователями. Для получения материалов с регулярной микропористостью выбраны углерод технический и суспензионный полиметилметакрилат различного фракционного состава.

Для выявления условий формирования пространственных структур из дисперсных компонентов порообразователя в формовочной массе проведено исследование поведения данных систем с использованием компьютерной модели, позволяющей описать процессы, происходящие в наполненных вязких системах, и прогнозировать влияние параметров системы на ее структурирование.

В основу модели положено определение- эволюции N сферических частиц в трехмерном пространстве со свойствами дисперсионной среды.

Принято, что состояние дисперсионной среды характеризуется вязкостью, температурой, скоростью сдвига. Задается также объемное содержание и размер

частиц дисперсного компонента. Проведенные микроскопические исследования данных систем подтвердили предсказуемость процессов структурообразования.

Перед запуском модели производилось начальное распределение частиц в трехмерном пространстве при помоши генератора случайных чисел, использующего закон нормального распределения. Размер ячейки и минимальное расстояние между частицами определялись в зависимости от заданного объемного наполнения.

Характерное начальное и текущее распределение частиц в пространстве показано на рис. 12.

С

<7 / V ( ) Л

ЮгтУ

ЧТу^

_____у ¿ии МКМ

б)

Рис. 12. Моделирование пространственных непрерывных структур из частиц порообразователя, определяющих конфигурацию канальной микропористости: а) и б) - начальное и текущее распределение частиц в пространстве

Проведенные расчеты показали, что образование пространственных непрерывных структур на основе сферического порообразователя (ПММА) в массе наблюдается при его объемном содержании не менее 25%. При этом образование непрерывных структур происходит за счет макротечения всей композиции. Влияние броуновского движения и сил Ван-дер-Ваальсового взаимодействия для данных систем пренебрежимо мало. При содержании порообразователя в системе в количестве 20% наблюдается возникновение динамически относительно устойчивых пространственных образований, состоящих из нескольких частиц, определяющих появление канальной пористости в готовом материале.

Таким образом, для получения гарантированной сквозной микропористости материала после спекания при использовании сферического порообразователя (ПММА) с размером частиц 100 - 300 мкм необходимо, чтобы его содержание (объемное) было более 25%.

В качестве параметра, характеризующего непосредственный контакт частиц между собой и приводящий к формированию в материале на конечной стадии спекания непрерывных каналов при использовании технического углерода (сажи), выбрано координационное число частиц, расчет которого проводился по методу, позволяющему определить среднестатистические геометрические параметры структуры дисперсных компонентов в материале и рассматривать структуру, создаваемую дисперсными компонентами в высоконаполненных материалах с учетом реального расположения частиц в пространстве. В данном методе осуществлено разбиение пространства на совокупность симплексов, в вершинах симплексов находятся центры частиц; длина ребер определяется размерами частиц и толщиной прослойки

связующего между ними. В расчете применялся комбинаторный метод и осуществлялся вероятностный подход к рассмотрению структуры частиц дисперсных компонентов в материале.

Получена зависимость координационного числа частиц порообразователя от его содержания в массе. Очевидно, что среднее координационное число частиц сажи для надежного каналообразования должно составлять 3. Уменьшение координационного числа до значения меньше 3 приводит к возрастанию доли частиц с координационный числом 0 и 1, что должно приводить к обрыву канала (рис. 13).

Для каналообразования в массе должно быть выбрано содержание сажи - 40%, что приводит к созданию пространственной структуры частиц порообразователя, характеризуемой координационным числом 3.

Для проверки расчетных данных проведены экспериментальные исследования. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2

Характеристики пористых керамических материалов

1

1 О/ \

/1 > / А ]

7 / \ \ \ \

V 1 ^ 1 \ \

0 1 г з 1 I Е Г 6 9 уУ

Рис.13. Распределение частиц

порообразователя в зависимости от их координационного числа

Состав исходного сырья. содержание порообразователя, % (вес.) Средний размер частиц добавки, мкм Средний диаметр пор, мкм Пористость, % Объем пор, см /г Воздухопроницаемость, нм2

АС + ПММА (20) 100 - 300 9-11 64 0,78 0,5

АС + ПММА (30) . " . 20-22 71 0,86 15

АС + сажа (10) 1-2 0,3 - 0,5 29 1 0,38 0,15

Двухслойный фильтр

I АС + ПММА (20) 100 - 300 11-12 61 0,45 0,1

II АС + сажа (10) 1-2 0,3 - 0,5

йсъенскр 3 они.ей

с го ьо вс к» юо 173 Диаметр тр, мк

Рис. 14. Порограммы пористой керамики, полученной с использованием полиме-тилметакрилата

Полученные порограммы для однослойного (АС + ПММА; АС + сажа) и двухслойного (I слой: АС + ПММА; II слой: АС + сажа) материала показывают узкое распределение в нем пор по размерам (рис. 14-15). Данные материалы могут служить как самостоятельными микрофильтрационными мембранами, так и подложками для ультрафильтрационных слоев.

Для подтверждения приведенных выше расчетных данных по определению количества вводимого в массу порообразователя, необходимого для обеспечения надежного каналообразования, были исследованы образцы с содержанием ПММА 20% (об.) - ниже рас-расчетного и 40% (об.) - несколько выше расчётного.

Установлено, что значение воздухопроницаемости для них отличается более чем на два порядка - 0,0036 нм2 и 0,5 нм2 соответственно. Данные результаты подтверждают возможность использования приведенного выше метода исследования поведения высоконаполненных систем.

На основании полученных результатов по экструзии пластифицированных масс и по получению микропористых материалов впервые изготовлены материалы и конструкции, обладающие одновременно регулярной микро- и макроструктурой, при этом размеры макропор составляли 2-8 мм.

ЮО Е5 £4

Диаметр пор (им)

Рис. 15. Порограмма двухслойной пористой керамики. I слой: порообразователь - ПММА; II слой: порообразо-ватель - сажа

Микропористость характеризуется достаточно узким распределением пор по размерам: 9-11 мкм, I - 2 мкм, 300 - 400 нм. Предел прочности при сжатии полученных конструкций зависит от исходного материала, вида и количества порообра-зователя. Максимальные значения сгсж составили 4,2 МПа.

Шестая глава посвящена формированию макропористости КМ на основе дублирования высокопористых ячеистых полимеров. Исследована возможность повышения прочности высокопористого муллитотиалитового материала с помощью ме-ханохимической активации шихты, содержащей каолин, глинозем и диоксид титана. Установлено, что на основе второсортного кыштымского каолина (К) можно получить высокопористые материалы муллитотиалитового состава, не уступающие по прочности материалам на основе первосортного просяновского (П) каолина.

Одним из материалов муллитотиалитового состава является разработанный в НЦ ПМ материал, полученный спеканием шихты на основе каолина, содержащей 42 % отожженного каолина, 48 % А120з, 10% ТЮ2. Спеченный материал содержит муллит и титанат алюминия (тиалит).

Для изучения влияния механохимической активации каолинсодержащей шихты на прочность высокопористых ячеистых материалов муллитотиалитового состава проведена МХА шихты в планетарной мельнице, получены ВПЯМ, определены физико-механические характеристики спеченных материалов и изучен фазовый состав полученных материалов.

Зависимость прочности ВПЯМ при сжатии от условий активации шихты представлена на рис. 16. Отмечено, что снижение относительного содержания тиа-лита вызывает уменьшение прочности ВПЯМ.

Рис. 16. Зависимость прочности ВПЯМ от условий активации шихты (обозначения индексов: с

- сухой размол; в - водная среда; добавки в водную среду: 1 -HCl, 10 -NH4OH, гл - глицерин, м

- мочевина, тр - трилон Б, эт - этанол)

Кс Пс Кв Пе И К10 Кгл Км Kip Кзт I

В настоящее время проблема конструирования высокопористых керамических материалов с оптимальным комплексом свойств в ряде случаев практически решена, однако уровень теоретических исследований в этой области является недостаточным. При этом наименее теоретически изученными являются вопросы пропитки упруго деформируемых пористых материалов шликерными составами с широким спектром реологических характеристик.

Технологические методы пропитки высокопористых полимерных материалов базируются на многократном объемном сжатии и разгрузке пенополимерного каркаса.

Для анализа процесса всасывания шликера в упругодеформируемое поровое пространство предлагается использовать модель вязкоупругопластического тела, представленную на рис. 17.

ст

gty Рис.17. Реологическая модель упруго-вязкопластического тела. ' Элементы: Е - Гука, ц - Ньютона, StV -Сен-Венана

ст

Напряжение в пенополимерном материале в процессе пропитки определяется следующим образом:

ст = ст, + сг2 + ст3, (14)

где сг! - нормальное напряжение, возникающее в процессе упругого восстановления пенополиуретана, определяемое его модулем упругости Е и формирующее перепад давления, всасывающий жидкость в поровое пространство;

а2 - нормальное напряжение, возникающее в процессе вязкого сопротивления шликерного состава, определяемое его вязкостью ц;

нормальное напряжение, обусловленное предельным сдвиговым напряжением т0 шликерного состава.

Пенополимер представлялся упруго деформируемой пористой средой в виде связки капиллярных трубок равной длины Я.

Завершение упругого восстановления пеноматериала в процессе пропитки характеризуется выражением а = 0, которое после преобразования принимает вид:

Е к

-+-т„=0

(1 + Е) 4\хН 0

где Я. - радиус капилляра, мм.

(15)

«3(0 Й(1)

т01=56; хо2=Ю; х0з=ЮО Па

Рис. 18. Упругое восстановление заготовки при различных характеристиках сдвигового напряжения шликера

На рисунке 18 представлены расчетные данные, полученные на основе выражения (15) и представляющие зависимость деформации в процессе упругого восстановления пено-полимера от сдвигового напряжения шликерного состава.

Приведенное уравнение позволяет регулировать упругие свойства пенополимера, а также сдвиговое напряжение и вязкость шликерных составов, используемых при изготовлении пенокерамических фильтров (ПКФ).

Фильтрация через ПКФ является перспективным техническим решением получения бездефектных отливок для металлических изделий. Эффективно отделяя неметаллические частицы и примеси, ПКФ оказывают активное влияние на микроструктуру сплавов, повышая прочностные и пластические свойства материала отливок.

Важной проблемой совершенствования технологических процессов производства ПКФ является установление взаимосвязи между эксплуатационными характеристиками фильтра и физическими явлениями, происходящими в процессе фильтрации. Моделирование процессов фильтрации является основой оптимизации структуры и технологии получения ПКФ, обеспечивающих требуемые механические свойства металлов и их сплавов.

В работе установлена теоретическая зависимость времени фильтрации от геометрических и структурных параметров ПКФ и реологических характеристик расплавов.

Для моделирования процесса фильтрации используется уравнение Бернулли, записанное для двух сечений потока в данный момент времени:

РI

+ —+ — 1

7

У 2g

+к

(16),

где 2 - высота расположения центра тяжести сечения над произвольно выбранной горизонтальной плоскостью (плоскостью сравнения); р - давление в центре тяжести сечения; V - средняя скорость; кп - потерянный напор или гидравлическое сопротивление фильтра; ки - инерционный напор, выражающий изменение в единицу времени кинетической энергии расплава, заполняющего участок между выбранны-

ми сечениями, отнесенное к единице весового расхода потока; у - удельный вес расплава.

Уравнение (16) для неустановившегося напорного потока при протекании самотеком расплава металла решается совместно с уравнением неразрывности, выражающим постоянство вдоль потока расхода жидкости, проходящей в единицу времени через каждое сечение:

V ,А, =у 2А2,

где А - площадь сечения.

Для определения гидравлического сопротивления фильтра использовался метод капиллярной вискозиметрии. При этом ПКФ представлялся в виде связки капиллярных трубок равной длины Ь с коэффициентом извилистости .у.

Процесс протекания расплава через фильтр высотой Ь под давлением, определяемым высотой столба//, описывается уравнением:

Я"(0 + Я'( О2

, {ь+нт _й

(17)

2-(Я(0 + 5-1 (Я(г) + $1)уг2 Н( 0 + 41 Из (17) при й„ = 0 может быть получено уравнение течения жидкости в порах,

ггП „ 21

записанное в квадратичной форме, при условиях К = -

и К„ = -

-, где Кг и

(Я2-1)

- вязкостный и инерционный коэффициенты проницаемости фильтра.

На рисунке 19 приведены результаты расчета времени фильтрации расплава чугуна в зависимости от начальной высоты столба расплава чугуна Но при следующих параметрах фильтра и условиях заливки: г - 0,0015м; э - 1,18; I - 0,015м; у -7800 кг/м3; /л - 0,003 Па-с.

Полученные результаты, свидетельствующие о непрерывном изменении скорости в процессе неустановившегося течения расплава, могут быть использованы для уточнения параметров и режимов работы фильтров, целенаправленного управления потоком для повышения эффективности фильтрации.

В настоящее время один из самых распространенных материалов - серый чугун, на его долю приходится около 80 % общего производства чугунных отливок. Для улучшения качества чугунных отливок в настоящее время рекомендуют проводить фильтрацию расплава через объемные пенокерамические фильтры.

В работе определялась возможность получения пенокерамических фильтров с модифицирующим эффектом нанесением модифицирующих элементов на поверхность фильтров. Рассматривались технологические возможности создания пе-нокерамического фильтра, на поверхности которого разместится количество эле-

2— VI \

. 2 \

^_^ . 3

0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 I,с

Рис. 19. Зависимость времени фильтрации от начальной высоты столба расплава чугуна Н0: 1 - Я0= 0,3 м; 2 - Н0= 0,2 м; 3 -Но-0,1 м

мента-модификатора, достаточное для осуществления совмещенного процесса модифицирования и фильтрации.

' Расчет минимального количества модификатора, необходимого для полного

превращения серого чугуна в шаровидный, проведен на основе теории получения шаровидного графита на эндоэдральных комплексах фуллеренов с металлами-модификаторами в качестве зародышей.

Результаты расчетов показали, что на фильтр размером 50х50><25 мм3 может быть нанесено не менее 1,25x10"3 кг никеля, что существенно превышает количество никеля, необходимого в идеальном случае для модифицирования 1 м3 (~ 7000 кг) чугуна (1,86x10'6 кг).

Для получения наибольшего эффекта должна быть максимально развита поверхность контакта сплава с металлом-модификатором, т.е. покрытие должно быть наноструктурированным. На рисунке 20 приведено АСМ-изображение и профило-грамма такого покрытия, полученные на атомно-силовом микроскопе ЫапоЗсап.

□ 500 [ООО liGO

Length: 1.67 игл; Heigh:: 33.48 nm Р oinls; 94

Рис. 20. АСМ-изображение покрытия с микро- и наноразмерными структурными элементами: а - двумерная проекция поверхности; б - объемная проекция поверхности; в -

профиль поверхности.

На рисунке 21 представлены микроструктуры чугунных отливок без фильтрации и после фильтрации через фильтр с нанесенным покрытием из оксида никеля.

а б

Рис. 21. Микроструктура серого чугуна: а - без фильтрации; б - после фильтрации через фильтр с активным слоем. Без травления. Увеличение 350.

Результаты механических испытаний показали, что одновременно с возрастанием прочности и твердости в материале фильтрованного чугуна отмечено появление пластичности (относительное удлинение 2,2 %). Структура фильтрованного чугуна перлитная, а не феррито-перлитная, что подтверждается и увеличением удельного электросопротивления. Одновременно (по данным микрорентгеноспектраль-ного анализа) произошло незначительное уменьшение содержания кремния (с 0,18 до 0,10 %). Появление сколько-нибудь заметных количеств никеля в составе сплава не зафиксировано.

На основе структурного моделирования с использованием метода конечных элементов установлены зависимости между величиной внешней сжимающей нагрузки и локальными напряжениями в структурных элементах ячейки высокопористого материала.

Исследуемый высокопористый материал моделировался в виде периодической структуры, ячейки которой представляют собой тетракаидодекаэдры (рис.22).

Построение геометрии ячейки выполнялось в системе твердотельного моделирования Solid Works. Расчетная схема для определения эффективных механических характеристик материала включала структурный элемент из 27 ячеек, к верхним узлам которого прикладывалась сжимающая нагрузка.

Вычисление отклика конструкции на внешнее воздействие производилось в программном комплексе МКЭ Рис. 22. Твердотельная ANSIS. Построенная система ячеек представлялась как ба-модель единичной лочная конструкция, схема которой имитирует одноосное ячейки пенокерамики сжатие. Граничные условия для данной схемы нагружения предполагали фиксацию всех перемещений узлов конструкции, лежащих в основании, и приложение к верхней плоскости конструкции сжимающего давления величиной 1 МПа.

По данной методике были рассчитаны эффективные механические характеристики прочности, модуля упругости, а также перемещения плоскости приложения нагрузки при сжатии для высокопористых оксида алюминия и электрофарфора со

следующими характеристиками материала каркаса: Е=70 ГПа; ц =0,2; [си] =100 МПа.

На рис.23 представлены результаты расчета суммарных изгибающих моментов для ячейки каркаса высокопористого электрофарфора.

Рис. 23. Эпюры суммарных изгибающих моментов на перемычках каркаса высокопористого электрофарфора, нагруженного внешней сжимающей нагрузкой

Результаты сравнения расчетной и экспериментальной прочности для высокопористых оксида алюминия и электрофарфора при различных значениях пористо-

Рис. 24. Зависимость расчетной (1,3) и экспериментальной (2,4) прочности при сжатии от пористости: 1,2 - оксид алюминия АЬ03; 3,4 - электрофарфор

Из рис. 24 видно, что в диапазоне пористости 85-97% получено удовлетворительное соответствие расчетных и экспериментальных данных. Повышение точности результатов в исследованном интервале пористости связано с необходимостью учета следующих факторов: анизотропии ячейки, так как реальная ячейка имеет вытянутую форму с отношением диаметров ячейки 2,0-2,5; реального строения перемычки, представляющей собой разомкнутую оболочку с закрытой и канальной пористостью; фактических свойств материала основы с учетом технологических особенностей его изготовления.

В главе 7 предложены технологические схемы получения различных конструкций с регулируемой микро- и макроструктурой и приведены результаты их испытаний в производственных условиях.

Изготовлена партия блочных носителей катализаторов из алюмосиликатной массы. Габариты элементов конструкций 85 х 85 х 160 мм. Испытания полученных блоков катализатора (на основе медно-хромовых шпинелей) проведены в АО "Мо-товилихинские заводы" в режимах завалки и плавки одной из мартеновских печей. Установка состояла из металлического реактора цилиндрической формы диаметром 250 мм, длиной 1500 мм и вентилятора производительностью 250 м3/час. Результаты, полученные в процессе испытаний, приведены в таблице 3.

Таблица 3

Время, мин Параметры на входе реактора Параметры на выходе реактора Степень очистки от N0*,%

Конц-ция в газе °С,1 Конц-ция в газе

о2 об.% СО мг/м3 N0* мг/м3 о2 об.% СО мг/м3 МОх мг/м3

23 452 11,6 494 4480 235 12,4 617 3540 21,0

31 451 11,0 734 5712 240 11,6 1213 4596 19,5

52 424 11,1 567 4622 264 10,8 611 3558 23,0

60 J 467 10,4 637 4970 262 10,2 669 3768 24,2

Среднее 448 11,0 608 4946 250 11,2 777 3865 21,9

По разработанной технологии изготовлены партии образцов 75 х 75 х 500 мм из сернокислого титаносодержащего сырья. Полученные партии блоков испытывали на активность конверсии N0* с использованием реальных отходящих дымовых газов котла мощностью 300 МВт на базе ГРЭС-24 АО "Мосэнерго". Основные параметры испытания: температура 320-400°С; объемная скорость газов - 6000 ч'1. Активность блоков из сернокислого титансодержащего сырья составила 99%.

Одним из перспективных направлений применения катализаторов является использование блочных носителей сотовой структуры при очистке отходящих газов сварочного производства, что позволяет производить эффективное каталитическое превращение токсичных оксидов азота и углерода в биологически инертные соединения.

В работе изучался процесс восстановления оксидов азота монооксидом углерода на блочных керамических носителях сотовой структуры, изготовленных из алюмосиликатных порошковых композиций с нанесенной на поверхность медно-хромовой шпинелью СиСг204. В работе оптимизировались технологические параметры процесса и определялась удельная скорость окислительно-восстановительного процесса. Разработана конструкция и изготовлен опытный образец фильтропоглотительного устройства для сварочных работ. Полученные экспериментальные зависимости показали, что с увеличением длины реактора и уменьшением расхода пропускаемой газовой смеси происходит рост степени превращения оксидов азота. Температурная зависимость имеет экстремальный характер, так как выше 300°С происходит активное окисление восстановителя. Максимальная степень превращения оксидов азота на испытываемых катализаторах составила 60%.

Предложенные в работе технологические схемы получения микропористых материалов использованы при изготовлении дозирующих патронов для обеззараживания воды со следующими характеристиками: пористость стенок изделия 250-700 нм; общая пористость - 35%; предел прочности изделий при сжатии - 0,2+2,4 МПа. На данное изделие получен шгиенический сертификат, допускающий дозирующий патрон из пористой керамики для обеззараживании воды к производству, поставке и использованию.

В институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева (г. Москва) передан реактор, изготовленный из оксидной керамики на основе алюмосиликатов, предназначенный для проведения процессов газоразделения на мембране с катализатором. Реактор имеет следующие характеристики: предел прочности на сжатие (корпус) -25 МПа; размер пор первого слоя подложки - 11 мкм; второго слоя - 400 нм; общая пористость - 49%.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Исследован процесс гранулирования в планетарном грануляторе оксидных систем, используемых для получения сорбентов и носителей катализаторов. С использованием математической модели, описывающей процессы в планетарном грануляторе методом дискретных элементов в двух измерениях, посредством компьютерного моделирования описана картина движения материала в барабанах при окатывании, выявлены зоны наибольшей вероятности образования адгезионных связей между частицами материала и влияние давления окатывания на прочностные характеристики гранул, установлены механизм и последовательность образования гранул, получена аналитическая зависимость для нахождения величины давления окатывания в материале внутри гранулятора, что позволяет оптимизировать режимы получения гранул с заданными размерами и физико-механическими свойствами.

2. Комплексно рассмотрены вопросы получения материалов и конструкций, обладающих одновременно регулярной микро- и макроструктурой, определены условия их получения, выявлены закономерности формирования физико-химических и механических свойств материалов на основе диоксида титана и алюмосиликатных порошковых смесей; показано, что для обеспечения процесса экструзии пластифицированных масс на основе ТЮг и алюмосиликатов с целью получения композиционных материалов, имеющих одновременно регулярную микро- и макроструктуру, необходимо использование многокомпонентных связующих:

(И-Би ТьАНЗО + кремнезоль + КМЦ.

3. На основе проведенных исследований формуемости и реологических характеристик пластифицированных масс выявлены условия для получения материалов и конструкций сложной пространственной формы:

- определены зависимости, позволяющие рассчитать характеристики технологической оснастки при заданных реологических характеристиках формуемой массы, гарантирующие ее эксплуатационную прочность;

- регулярная макроструктура и микроструктура достигается при значениях тсд пластифицированной массы 2Т04 Па<тсд<4Т04Па.

4. На основе компьютерной модели выявлены условия формирования пространственных структур из дисперсных компонентов порообразователя в формо-

вочной массе, описаны процессы, происходящие в наполненных вязких системах, позволяющие прогнозировать влияние параметров системы на ее структурирование.

5. Предложена реологическая модель пропитки пенополиуретанового каркаса шликерным составом, получено уравнение нестационарного течения пропиточного состава в поровых каналах пенополиуретанового каркаса, позволяющее целенаправленно регулировать упругие свойства каркаса, а также сдвиговое напряжение и вязкость шликерных составов, используемых при изготовлении пористых композиционных материалов.

6. Показано, что использование пенокерамического фильтра с активным слоем порошкового модификатора из соединений никеля, молибдена или марганца для фильтрации расплава чугуна позволяет улучшить распределение включений графита, повысить прочность и одновременно пластичность (относительное удлинение) чугуна, при этом действие элементов-модификатров зависит от температуры и времени заливки при максимально развитой поверхности контакта сплава с металлом-модификатором.

7. Практические результаты:

- получены гранулы ряда оксидных систем, рекомендованные для промышленного применения;

- полученные конструкции сотовой структуры испытаны в процессах очистки отходящих газов сварочного производства, мартеновских печей и теплоэнергетических установок, во всех случаях показано снижение концентраций оксидов азота и углерода;

- полученные материалы и конструкции с регулируемой микро- и макропористой структурой нашли применение в качестве носителей катализаторов в АО «Мотовилихинские заводы», фильтров для микрофильтрации (Пермская дистанция водоснабжения Свердловской железной дороги), подложек для ультрафильтрационных мембран (Университет Дружбы народов им. П.Лумумбы, Институт нефтехимического синтеза им. A.B. Топчиева РАН).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ

ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Технологические аспекты получения блочных катализаторов решетчатой структуры, их свойства и структура / A.M. Ханов, Н.Ф. Васильева, Е.В. Матыгул-лина и др. // 4-ая Европейская конференция-выставка по материалам и технологиям. - Санкт-Петербург, 1993. -С.27.

2. Разработка эффективных связующих композиций для материалов сотовой структуры на основе полидисперсных систем / И.В. Анциферова, Л.Д. Сиротенко, A.M. Ханов, Е.В. Матыгуллина // Проблемы современных материалов и технологий: Сб. науч.тр. /Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 1995. - С.45-56.

3. Разрушение сотовых материалов с регулярной решетчатой структурой при различных условиях нагружения / Л.Д. Сиротенко, И.В. Анциферова, А.Н. Анош-кин, Е.В. Матыгуллина и др.// Проблемы современных материалов и технологий: Сб. науч.тр. / Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 1995. - С. 68-79.

4. Исследование реологических свойств пластических масс и их значение при проектировании оборудования для экструдирования сотовых материалов / Л.Д. Си-ротенко, И,В. Анциферова, A.M. Ханов, Е.В. Матыгуллина // Проблемы современных материалов и технологий: Сб. науч.тр. /Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 1995. -С. 57-67.

5. Ханов А.М., Сиротенко Л.Д., Матыгуллина Е.В. Прочность матриц при экс-трудировании сотовых материалов. // Вестник машиностроения. - 1995. - № 4. - С. 3-6.

6. Новые области применения оксидных материалов сотовой структуры / A.M. Ханов, В.Н. Стрельников, Е.В. Матыгуллина, Л.Д. Сиротенко // Second international seminar "Monolith honeycomb supports and catalysts". - Novosibirsk, 1997. - P.120-121.

7. Сотовые катализаторы для очистки отходящих газов. / A.M. Ханов, Е.В. Матыгуллина, O.A. Онорин, М.Н. Игнатов // Second international seminar "Monolith honeycomb supports and catalysts". - Novosibirsk, 1997. - C. 112-113.

8. Кинетика развития повреждаемости катализаторов решетчатой структуры на основе керамики / Аношкин А.Н., Сиротенко Л.Д., Стрельников В.Н., Матыгуллина Е.В. и др.//11-я Зимняя школа по механике сплошных сред: Тез.докл. -Пермь, 1997.-С. 46.

9. Численное моделирование развития зон разрушения решетчатых конструкций на основе армированной керамики / А.Н. Аношкин, Л.Д. Сиротенко, Е.В. Матыгуллина, A.M. Ханов //Перспективные химические технологии и материалы: Тез.докл. Межд. науч.-техн. конф. - Пермь, 1997. - С. 252.

10. Применение оборудования, используемого на предприятиях технической химии, для получения материалов сотовой структуры / Л.Д. Сиротенко, В.Н. Стрельников, Е.В. Матыгуллина, A.M. Ханов // Наукоемкие полимеры и двойные технологии технической химии: Тез.докл. Второй Уральской конф. - Пермь, 1997. -С.30.

11. Установка для очистки газовых выбросов / O.A. Онорин, В.Н. Стрельников, Е.В. Матыгуллина, A.M. Ханов // Наукоемкие полимеры и двойные технологии технической химии: Тез.докл. Второй Уральской конф. - Пермь, 1997. - С.31.

12. Ханов A.M., Матыгуллина Е.В. Решетчатые керамические корпуса для процессов фильтрации //Теория и практика фильтрования: Тез. докл. Межд. конф. -Иваново, 1998. - С. 60.

13. Новые области применения материалов решетчатой структуры / A.M. Ханов, Л.Д. Сиротенко, Е.В. Матыгуллина, O.A. Онорин // Кинетика и катализ. - 1998. -№ 5.-С. 683-685.

14. Фильтропоглощающее устройство для очистки газовыделений сварочного производства / O.A. Онорин, A.M. Ханов, Е.В. Матыгуллина, М.Н. Игнатов //Сварочное производство. -1998. -№ 10. -С. 37-39.

15. Очистка отходящих газов сварочного производства на блочных катализаторах сотовой структуры / O.A. Онорин, А.М. Ханов, А.А.Федоров, Е.В. Матыгуллина // Журнал прикладной химии. - 1999. - Т. 72. - Вып. 4. - С. 694-695.

16. Изучение закономерностей создания регулируемой пористости в керамических материалах /Вальцифер В.А., Матыгуллина Е.В., Ханов A.M., Кавалерова О.Б. // Коллоидный журнал. -1999. - Т. 61. - № 6. - С. 1-3.

17. Устройство для нейтрализации вредных веществ сварочного производства / O.A. Онорин, A.M. Ханов, Е.В. Матыгуллина, М.Н. Игнатов // Современные аспекты и проблемы охраны труда: Тез. докл. Рос. науч.-техн. конф. с межд. уч. -Пермь, 1998.-С. 177-178.

18. Никулин Л. В., Матыгуллина Е.В. Влияние фильтрации через пено-керамический фильтр на микроструктуру алюминия // Вестник ПГТУ. Проблемы порошковых материалов и технологий: Сб. науч. тр. - Пермь, 2002. - Вып. 8. -С.82-85.

19. Пескова М.М., Матыгуллина Е.В. Высокопористые муллитотиалитовые материалы из активированной шихты // Вестник ПГТУ. Проблемы современных материалов и технологий: Сб. науч. тр. - Пермь, 2003. - Вып. 9. - С. 129-133.

20. А.М.Ханов, Л.Д.Сиротенко., Матыгуллина Е.В. Керамические носители катализаторов сотовой структуры // XVII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: Тез. докл. - Казань, 2003. - Ч.З. Материалы и нанотехнологии. -С.436.

21. Пескова М.М., Матыгуллина Е.В., Порозова С.Е. Коэффициенты кристалличности каолина как критерии эффективности механохимической активации каолинсодержащей шихты // Технология получения и применения порошковых и композиционных функциональных материалов. Информационные технологии для интеграции образования и промышленности: Тез. докл. науч.-техн. конф. и науч.-практ. семин. - Ростов-на- Дону. - 2003. - С.47-49.

22. Сиротенко Л.Д., Матыгуллина Е.В. Структурно-технологическое регулирование эксплуатационных свойств оксидной керамики // Молодежная наука Прикамья: Сб. науч. тр. /Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2003. -Вып. 3. - С. 65-71.

23. Анциферов В.Н., Порозова С.Е., Матыгуллина Е.В. Влияние механохимической активации шихты на свойства муллитотиалитовых материалов // Science of Sintering. -2004. -Vol. 36. - № 1. - P.21-26.

24. Модифицирование поверхности высокопористых керамических материалов / В.Н. Анциферов, С.Е. Порозова, P.M. Хафизова, Е.В. Матыгуллина // Огнеупоры и техническая керамика. -2004. -№ 8. - С.2-4.

25. Кульметьева В. Б., Порозова С.Е., Матыгуллина Е.В. Воздействие керамических материалов на кристаллизацию расплавов силуминов // Кинетика и механизм кристаллизации: Тез. докл. III Междунар. науч. конф. - Иваново, 2004. -С.172.

26. Давление в сыпучем материале при гранулировании в планетарном грануляторе / А.М. Ханов, Д.В. Лобовиков, Л.Д. Сиротенко, Е.В. Матыгуллина // Вестник ПГТУ. Проблемы современных материалов и технологий:Сб. науч. тр. - Пермь, 2005. - Вып. 11,- С. 163-169.

27. К оценке износостойкости тонких оксидно-карбидных покрытий / В.Н. Анциферов, A.M. Ханов, Е.В. Матыгуллина, Л.А. Ташкинова// Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования,

инструмента и технологической оснастки / Тез. докл. 7-ой Межд. практич. конф,-выставки. - Санкт-Петербург, 2005. - С.253-255.

28. Кульметьева В. Б., Порозова С.Е., Матыгуллина Е.В. Применение пеноке-рамических фильтров с модифицирующим эффектом при фильтрации серого чугуна // Конструкции из композиционных материалов. - 2006. - Вып. 4. - C.I43-147.

29. Сиротенко Л.Д., Кочергина В.Н., Матыгуллина Е.В. Моделирование процесса фильтрации расплавов как дополнительного метода обработки металлов // Прогрессивные технологические процессы в машиностроении: Материалы междун. науч.-техн. конф. - Пермь, 2007. - С. 187-192.

30. Сиротенко Л.Д., Мигунов Д.В., Матыгуллина Е.В. Особенности технологии получения пенокерамических фильтров для повышения обрабатываемости металлов и их сплавов // Прогрессивные технологические процессы в машиностроении: Материалы междун. науч.-техн. конф. - Пермь, 2007. -С.216-224.

31. Моделирование упругого восстановления пенополиуретана в процессе пропитки вязкопластическим шликерным составом / В.Н.Анциферов, Л.Д. Сиротенко, С.Е. Порозова, Е.В. Матыгуллина // Конструкции из композиционных материалов. - 2008. - Вып.З. - С. 27-33.

32. Кочергина В.Н., Порозова С.Е., Матыгуллина Е.В. Получение пенокерамических фильтров с модифицирующим эффектом для серого чугуна //Заготовительные производства в машиностроении. - 2008. - № 9. - С. 3-5.

33. Матыгуллина Е.В. Моделирование неустановившегося течения расплавов металлов в процессе фильтрационной очистки. // Конструкции из композиционных материалов. -2009.-Вып.1.-С. 14-17.

34. Лобовиков Д.В., Матыгуллина Е.В. Получение композиционных гранулированных материалов в планетарном грануляторе // Пермь: Изд-во ПГТУ. - 2008. -153 с.

35. Матыгуллина Е.В. Структурное пронозирование физико-механических характеристик оксидной пенокерамики // Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. - Самара, 2011. - Т. 13, № 1(2). - С. 381-385.

36. Патент 2091742 РФ, G 01N1/28. Устройство для определения готовности пластифицированных масс к экструзионному формованию / А.М. Ханов, Л.А. Обо-довская, Е.В. Матыгуллина, Л.Д. Сиротенко, Н.Ф. Васильева. - Опубл. 27.09.97.

37. Патент 2120428 РФ. С 04 В 38/06. Способ получения сотового материала / A.M. Ханов, Л.Д. Сиротенко, Е.В. Матыгуллина, O.A. Онорин. - Опубл. 20.10.98, БИ № 29.

38. Патент 2142338 РФ. С04В38/06. Носитель катализатора сотовой структуры / O.A. Онорин, М.Н. Игнатов, А.М. Ханов, Е.В. Матыгуллина. - Опубл. 10.12.99. БИ № 34.

39. Патент 2341572 РФ, С2, № 2006145490/02. Способ изменения микроструктуры серого чугуна / В.Н. Анциферов, С.Е. Порозова, В.Б. Кульметьева, Е.В. Матыгуллина. - Опубл. 20.12.08. БИ № 35.

Подписано в печать 02.11.2011. Формат 60*90/16. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 1868/2011.

Издательство

Пермского государственного технического университета 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к.113 тел. (342) 219-80-33

Введение

Глава 1. Технологические процессы получения, структура и свойства оксидных керамических материалов с различной пористостью (Литературный обзор).

1.1. Гранулированные материалы

1.1.1. Общие закономерности процессов гранулирования

1.1.2. Кинетика гранулообразования в аппаратах барабанного типа

1.1.3.Движение материала в барабанах со стационарной осью

1.1.4.Движение материала в планетарном грануляторе

1.2. Сотовые конструкции с регулярной макро- и микроструктурой

1.2.1. Виды и способы получения сотовых носителей и катализаторов

1.2.2. Критерии оценки свойств экструдируемой массы при формовании

1.2.3. Связующие и пластификаторы керамических масс

1.2.4. Влияние структурных и технологических параметров на прочность керамических материалов

1.2.5. Технологические способы формирования микропористости керамических материалов

1.3. Высокопористые ячеистые материалы (ВГ1ЯМ)

1.3.1. Основные технологические этапы ВПЯМ

1.3.2. Повышение физико-механических свойств исходного сырья для шликерного состава

1.3.3. Фильтрация расплавов и каталитические процессы с исполь- 52 зованием пенокерамики

1.3.4. Моделирование структуры и определение прочности ВПЯМ

Постановка задачи

Глава 2. Материалы, методики исследований и оборудование

Глава 3. Исследование механизмов диспергирования и агрегатирования в процессе подготовки исходной массы к формова- 89 нию

3.1. Математическое описание процесса гранулирования порошко- 89 вого материала в барабане планетарного гранулятора

3.1.1. Условие адгезии упру го пластических сферических тел

3.1.2. Математическая постановка задачи

3.2. Моделирование процессов агломерации и разрушения адгезионных связей в процессе формирования дисперсности исходных 107 материалов

3.2.1. Моделирование гранулятора со стационарной осыо

3.2.2. Моделирование процесса гранулирования в планетарном гра- 113 нуляторе

3.3. Влияние особенностей конструкции оборудования на кинема- 119 тические параметры процессов гранулирования

3.4. Экспериментальное исследование процессов гранулирования

3.4.1. Образование гранул в планетарном грануляторе

3.4.2. Сегрегация сыпучего материала

3.5. Кинетика формирования гранулированных композиций в пла- 148 нетарном грануляторе

3.6. Сравнение результатов математического моделирования с экспериментальными и аналитическими исследованиями

3.6.1. Давление в сыпучем материале при гранулировании

3.6.2. Угол отклонения сыпучего материала в барабане гранулятора

3.6.3. Крутящий момент момент барабана гранулятора 157 Выводы по главе

Глава 4. Формирование регулярной макропористости в процессе изготовления сотовых КМ

4.1. Выбор связующих и пластифицирующих веществ

4.2. Исследование реологических характеристик и формуемости 165 пластифицированных масс

4.3. Армирование оксидной керамики

4.4. Разработка и расчет элементов оборудования для экструзии 181 пластифицированных масс

4.5. Прочность и разрушение сотовых конструкций на основе диок- 189 сида титана

4.6. Прочностные характеристики керамических материалов на ос- 198 нове алюмосиликатов

Выводы по главе

Глава 5. Формирование канальной микропористости в процес- 203 се структурообразования проницаемых КМ

5.1. Моделирование процессов микропорообразования и разработка 203 критериев формирования канальной микропористости

5.2. Регулирование микропористости на основе использования по- 207 рообразователей

5.3. Технологии получения керамических носителей катализаторов 212 сотовой структуры с пористыми стенками методом экструзии

Выводы по главе

Глава 6. Формирование пористости КМ на основе высокопо- 216 ристых ячеистых полимеров

6.1. Влияние механохимической активации исходного сырья на 216 свойства пенокерамических материалов

6.2. Моделирование упругого восстановления ППУ в процессе про- 220 питки шликерным составом

6.3. Разработка пенокерамических фильтров для улучшения струк- 229 туры и свойств отливок

6.4. Исследование механического поведения ВПЯМ на основе 244 структурного моделирования

Выводы по главе

Глава 7. Использование проницаемых КМ с различными типа- 256 ми пористости в каталитических, газоразделительных и фильтрационных процессах

7.1. Дозирующие патроны из пористой керамики для обеззаражи- 256 вания воды

7.2. Газоразделительные реакторы для реализации фильтрационных 259 и мембранных технологий

7.3. Сотовые носители катализаторов для очистки отходящих газов

7.4. Пенокермические фильтры для улучшения структуры и свойств 276 алюминиевых и чугунных отливок

Модернизация современного производства на базе внедрения инновационных технических решений неразрывно связана с разработкой новых способов получения материалов и изделий с заданными или принципиально новыми свойствами, с созданием и внедрением эффективных технологических процессов и нового оборудования. Развитие материаловедческой науки на современном этапе сопровождается постоянно растущим интересом специалистов к оксидным системам и их использованию в качестве матричной основы композиционных материалов. Из многокомпонентных оксидных систем наибольший интерес представляют системы на основе ТЮ2, А12Оз, 8Юг, используемые для каталитических, фильтрационных, разделительных и других процессов.

Важнейшей задачей в области создания данного класса материалов является разработка технологических методов направленного регулирования макро- и микропористости в оксидных композициях, которые бы в полной мере удовлетворяли требованиям как к физико-химическим свойствам материалов, так и к его аэро- и гидропроницаемости.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт, наиболее эффективными базовыми технологиями для формирования регулярных сред на различных структурных уровнях являются гранулирование, экструзионное формование и дублирование высокопористых ячеистых полимеров.

Планетарное гранулирование, являющееся достаточно новой областью технологии, позволяет увеличить давление на материал при высоких скоростях соударения частиц в 100-200 раз по сравнению с грануляторами со стационарной осью. В то же время следует отметить недостаточное распространение использования планетарных грануляторов (ПГ) в связи с ограниченной изученностью происходящих в них процессов, отсутствием информации о характере движения материала в грануляторе на уровне частиц, об условиях, образования адгезионных связей между частицами различных классов материалов, о кинетических зависимостях процессов гранулирования от планетарной и относительной скоростей вращения. Решение актуальной проблемы исследования закономерностей данного процесса и их влияния на свойства материалов связано с разработкой конструкции гранулятора, обеспечивающей возможность независимого регулирования планетарного и относительного вращения барабанов, а также использования методов математического моделирования для описания кинетики процессов гранулирования.

Для формования изделий из оксидной керамики с регулярной макропог ристостью, в частности, решетчатых конструкций, наиболее перспективным способом является метод экструзии. Расширение областей использования данного метода для изготовления фильтров, катализаторов, мембран и др. требует решения комплекса научных и технологических задач, таких как выбор связующих и пластификаторов, оптимизация реологических характеристик экструдируемого материала, определение количественных критериев формуемости пластифицированной массы и прочности готового изделия, разработка методов расчета прочности формообразующего инструмента, создание технологического оборудования и оснастки для получения блоков сотовой структуры с различной конфигурацией решетки.

Созданию материалов с заданной макроструктурой различными технологическими методами сопутствует необходимость решения проблемы формирования требуемой микропористости материала каркаса. Используемые в настоящее время экспериментальные методы регулирования микроструктуры не дают полного представления об условиях формирования пространственных поровых микроструктур из дисперсных компонентов порообразователя, при этом весьма актуальными являются задачи моделирования процессов микропорообразования и разработки критериев формирования канальной микропористости.

Проблемы формирования свойств ВПЯМ на основе дублирования полимерной матрицы характеризуются рядом успешных и достаточно значимых практических решений, однако уровень теоретических исследований в этой области является недостаточным, что в значительной степени усложняет проектирование технологического процесса изготовления изделий с заданными свойствами. Актуальными направлениями совершенствования ТП изготовления изделий из ВПЯМ являются теоретические исследования процессов пропитки упругодеформируемых пенополимерных материалов, разработка эффективных методов структурного прогнозирования механических свойств ВПЯМ, уточнение существующих моделей фильтрации при использовании ВПЯМ в качестве фильтров, например, для расплавов металлов.

Технологические методы планетарного гранулирования, экструзии пластифицированных систем, дублирования полимерных матриц разрабатываются и совершенствуются в Центре порошкового материаловедения Пермского государственного технического университета для получения композиционных материалов с регулируемой микро- и макроструктурой на основе дисперсных оксидных порошковых систем.

Цель работы: научное обоснование и оптимизация технологических решений создания композиционных материалов на основе оксидных систем с регулируемой микро- и макроструктурой, изучение закономерностей, моделирование и экспериментальное исследование формирования их структуры и свойств. Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие научные и технологические задачи:

1. Изучить влияние кинематических, конструктивных и технологических параметров планетарного гранулирования на кинетику гранулообразо-вания и закономерности формирования структуры и свойств гранулированных композиционных материалов на основе оксидных систем. Установить и научно обосновать критерии оптимальности технологических процессов планетарного гранулирования для получения материалов с заданными физико-механическими свойствами. Разработать конструкцию планетарного гра-нулятора с возможностью независимого регулирования планетарной и относительной скоростей вращения барабанов и изготовить его.

2. Изучить закономерности формирования и регулирования канальной микропористости при создании композиционных материалов с периодической макроструктурой, выявить условия формирования пространственных структур из дисперсных компонентов порообразователя.

3. Установить закономерности макро- и микроструктурирования в процессе экструзионного формования блочных носителей катализаторов сотовых структур на основе оксидных систем (ТЮ2, А120з-8Ю2), разработать количественные критерии формуемости пластифицированных масс и получения бездефектных полуфабрикатов после термообработки. Создать лабораторное и опытно-промышленное оборудование для экструзионного формования, разработать методы расчета технологической оснастки и изготовить формообразующий инструмент.

4. Представить теоретическое и экспериментальное обоснование содержания технологических этапов создания и использования пенокерамиче-ских фильтров для улучшения структурных и физико-механических характеристик металлических сплавов; разработать методы структурного прогнозирования прочностных свойств высокопористых материалов, применяемых в качестве фильтров.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые представлены результаты физико-математического и компьютерного моделирования гранулообразования в процессе планетарного гранулирования на основе метода дискретных элементов в двумерной постановке, позволяющие определить величину планетарной и относительной скоростей вращения, а также время гранулирования для получения гранулированных материалов заданного гранулометрического состава; установлены закономерности формирования структуры и свойств гранул, заключающиеся в выявлении последовательности этапов уплотнения и агломерации частиц порошковой композиции; на уровне частиц изучена зависимость кинетики процесса гранулирования от планетарной и относительной скоростей вращения;

- представлены результаты моделирования процесса формирования пространственных структур из дисперсных компонентов порообразователя в формовочной массе, позволяющие установить минимальное объемное содержание порообразователя с частицами заданного размера, необходимое для получения гарантированной канальной микропористости материала, при заданных вязкости, температуре, скорости сдвига дисперсной среды, а также объемном содержании и размерах частиц порообразователя;

- изучены закон.омерности макро- и микроструктурообразования в процессе экструзионного формования блочных носителей катализаторов сотовых структур на основе оксидных систем (ТЮг, А1203-8Ю2), устанавливающие влияние состава и структуры пластифицированных масс, режимов формования и термообработки на свойства готовых изделий; сформулированы требования к связующим и пластификаторам, предполагающие включение в состав формовочной массы органических пластификаторов, определяющих реологические и физико-механические свойства перерабатываемой массы, и неорганических связующих, обеспечивающих прочность готового изделия; разработана критериальная оценка структурно-механических характеристик формуемых масс, основанная на установлении взаимосвязи между технологическими параметрами экструзии пластифицированной массы, ее реологическими характеристиками и механическими свойствами готового изделия;

- представлены результаты математического и компьютерного моделирования процессов пропитки упругодеформируемых пенополимерных материалов, фильтрации расплавов металлов через пенокерамические фильтры, а также механического поведения ВПЯМ в процессе нагружения, позволяющие целенаправленно регулировать: реологические параметры шликерных составов в зависимости от структурных и упругих свойств дублируемого материала; скорость потока, обеспечивающую протекание процессов очистки и модификации расплавов металлов; эффективные упругие и прочностные свойства ВПЯМ на основе оксидных систем.

Практическая ценность и результаты внедрения:

Разработаны способы независимого управления макро- и микроструктурой композиционных материалов и конструкций на основе оксидных систем в процессе планетарного гранулирования, экструзионного формования и дублирования высокопористых полимерных материалов.

Определены режимы планетарного гранулирования порошков на основе оксидных композиционных систем, при которых полученные гранулированные материалы удовлетворяют требованиям по гранулометрическому составу, прочности, сыпучести и слеживаемости. На основе проектно-конструкторских исследований разработан и изготовлен планетарный грану-лятор с возможностью независимого регулирования планетарного и относительного вращения барабанов.

Комплексно решены вопросы получения экструзии пластифицированных масс конструкций сотовой структуры, определены требования к связующим и пластификаторам, сформулированы условия формования композиционных материалов и конструкций. Спроектировано и изготовлено лабораторное и опытно-промышленное оборудование, технологическая оснастка для экструдирования керамических масс, включая серию формообразующих инструментов с различной геометрией и степенью перфорации для формирования регулярной макроструктуры композиционных материалов.

Разработаны высокопористые фильтры, позволяющие совместить процессы модифицирования и фильтрации металлических сплавов для улучшения их структурных, технологических и механических свойств.

Результаты, полученные в ходе исследований, используются в учебном процессе Пермского национального исследовательского политехнического университета, что отражено в учебных пособиях и лекциях для студентов специальности «Композиционные материалы, покрытия» по курсам «Новые материалы», «Технология получения порошковых материалов», «Материаловедение и технология композиционных материалов».

Результаты исследований нашли применение в теоретических и прикладных работах НЦ ПМ Пермского Национального исследовательского политехнического университета, ОАО «Композит» г. Москва, Института катализа Сибирского отделения РАН г. Новосибирск, Института химии твердого тела Уральского отделения РАН г. Екатеринбург.

Достоверность экспериментальных исследований обеспечивается применением современных средств и методик проведения исследований, адекватным соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований, не противоречащих известным результатам других ученых.

Для проведения исследований использованы масс-спектрометр ЛКБ-2091 (Швеция), дериватограф <3-1500 Б (Германия), поромер «Роге 81гег 9305» (США), оптические микроскопы «№ор!кИ:-21», «№ор1ю1:-31», разрывная машина «Р-5», растровый электронный микроскоп РЭМ-100У.

Положения, выносимые на защиту:

- результаты физико-математического и компьютерного моделирования гранулообразования на уровне частиц порошкового материала при планетарном гранулировании;

- кинетика структурообразования гранул и ее зависимость от планетарной и относительной скоростей вращения;

- условия образования и разрушения адгезионных связей между частицами порошка без присутствия связующей жидкости;

- рекомендации по оптимизации технологических параметров процесса планетарного гранулирования;

- закономерности макро- и микроструктурирования в процессе экстру-зионного формования блочных носителей катализаторов сотовой структуры на основе оксидных систем;

- структурно-механические критерии формуемости пластифицированных масс и обеспечения бездефектности полуфабрикатов после термообработки;

- методы расчета технологической оснастки для изготовления конструкций сотовой структуры;

- результаты компьютерного моделирования процессов микропорообразования и критерии формирования канальной микропористости;

- результаты физического моделирования упругого восстановления пенополиуретана в процессе пропитки вязкопластичным шликерным составом при изготовлении фильтров;

- результаты физического моделирования неустановившегося течения расплавов металлов в процессе фильтрационной очистки;

- результаты компьютерного структурного моделирования высокопористого керамического ячеистого каркаса на основе ячейки тетракаидодека-эдра и его использования для прогнозирования физико-механических свойств материалов, предназначенных для создания фильтров различного назначения.

Личный вклад автора состоит в организации и постановке экспериментальных и теоретических исследований, непосредственном участии в их проведении, в анализе результатов исследований, в обобщении и обосновании всех защищаемых положений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 4-ой Европейской конференции-выставке по материалам и технологиям (С.-Петербург, 1993); Втором международном семинаре "Monolith honeycomb supports and catalysts" (Новосибирск, 1997); 11-й Зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 1997); Международной научно-технической конференции «Перспективные химические технологии и материалы» (Пермь, 1997); Второй Уральской конференции «Наукоемкие полимеры и двойные технологии технической химии» (Пермь, 1997); Международной конференции «Теория и практика фильтрования» (Иваново, 1998); Российская научно-технической конференции с международным участием «Современные аспекты и проблемы охраны труда» (Пермь, 1998); XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии: «Материалы и нано- технологии» (Казань, 2003); Научно-технической конференции и научно-практическом семинаре «Технология получения и применения порошковых и композиционных функциональных материалов. Информационные технологии для интеграции образования и промышленности (Ростов-на-Дону, 2003); III Международной научной конференции «Кинетика и механизм кристаллизации» (Иваново, 2004); 7-ой Международной практической конференции-выставке «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки» (С.-Петербург, 2005).

Публикации: по результатам исследований автором опубликовано 39 работ, в том числе 1 монография, 11 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 4 патента.

Структура: диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, общих выводов, списка литературы - 244 наименований; содержит 307 страниц текста, в том числе 145 рисунков и 24 таблицы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Исследован процесс гранулирования в планетарном грануляторе оксидных систем, используемых для получения сорбентов и носителей катализаторов. С использованием математической модели, описывающей процессы в планетарном грануляторе методом дискретных элементов в двух измерениях, посредством компьютерного моделирования описана картина движения материала в барабанах при окатывании, выявлены зоны наибольшей вероятности образования адгезионных связей между частицами материала и влияние давления окатывания на прочностные характеристики гранул, установлены механизм и последовательность образования гранул, получена аналитическая зависимость для нахождения величины давления окатывания в материале внутри гранулятора, что позволяет оптимизировать режимы получения гранул с заданными размерами и физико-механическими свойствами.

2. Комплексно рассмотрены вопросы получения материалов и конструкций, обладающих . одновременно регулярной микро- и макроструктурой, определены условия их получения. Исследованы общие закономерности формирования физико-химических и механических свойств материалов на основе диоксида титана и алюмосиликатных порошковых смесей. Установлено, что для обеспечения процесса экструзии пластифицированных масс на основе ТЮг и алюмосиликатов с целью получения композиционных материалов, имеющих одновременно регулярную микро- и макроструктуру, необходимо использование многокомпонентных связующих: ( Тл-Э^ Тг—А1—81) + кремнезоль + КМЦ.

3. На основе проведенных исследований формуемости и реологических характеристик пластифицированных масс выявлены условия для получения материалов и конструкций сложной пространственной формы:

- определены зависимости, позволяющие рассчитать характеристики технологической оснастки при заданных реологических характеристиках формуемой массы, гарантирующие ее эксплуатационную прочность;

- регулярная макроструктура и микроструктура достигается при значениях тсд пластифицированной массы 2-104 Па < тсд< 4-104 Па.

4. Разработана методика оценки пригодности формуемых масс к экструдированию по кривым течения в технологическом интервале напряжений сдвига формуемой массы тсд =(2-4)-104 Па, в соответствии с которой проведен анализ характеристик глинистых региональных месторождений и выявлена возможность применения местного сырья для получения композиционных материалов сотовой структуры.

5. На основе компьютерной модели выявлены условия формирования пространственных структур из дисперсных компонентов порообразовоателя в формовочной массе, описаны процессы, происходящие в наполненных вязких системах, позволяющие прогнозировать влияние параметров системы на ее структурирование.

6. Предложена реологическая модель пропитки пенополиуретанового каркаса шликерным составом, получено уравнение нестационарного течения пропиточного состава в поровых каналах пенополиуретанового каркаса, позволяющее целенаправленно регулировать упругие свойства каркаса, а также сдвиговое напряжение и вязкость шликерных составов, используемых при изготовлении пористых композиционных материалов.

7. Разработана методика расчета эффективных значений предела прочности и модуля упругости высокопористой керамики (75-95%) в зависимости от величины разрушающего напряжения компактного материала и геометрических параметров пористой структуры.

8. Показано, что использование пенокерамического фильтра с активным слоем порошкового модификатора из соединений никеля, молибдена или марганца для фильтрации расплава чугуна позволяет улучшить распределение включений графита, повысить прочность и одновременно пластичность (относительное удлинение) чугуна. Эффективность действия элементов-модификатров зависит от температуры заливки при максимально развитой поверхности контакта сплава с металлом-модификатором, то есть покрытие должно быть наноструктурированным.

9. Практические результаты:

- получены гранулы ряда оксидных систем, рекомендованные для промышленного применения;

- полученные конструкции сотовой структуры испытаны в процессах очистки отходящих газов сварочного производства, мартеновских печей и теплоэнергетических установок, во всех случаях показано снижение концентраций оксидов азота и углерода;

- полученные материалы и конструкции с регулируемой микро- и макропористой структурой нашли применение в качестве носителей катализаторов в АО «Мотовилихинские заводы», фильтров для микрофильтрации (Пермская дистанция водоснабжения Свердловской железной дороги), подложек для ультрафильтрационных мембран (Университет Дружбы народов им. П.Лумумбы, Институт нефтехимического синтеза им. A.B. Топчиева).

1. Носители и нанесенные катализаторы. Теория и практика / Элвин Б.

2. Стайлз: пер. с англ. / Под ред. А.А.Слинкина. М.: Химия, 1991- 240 с.

3. Современный катализ и химическая кинетика: Научное издание / Чоркендорф И., Наймантеведрайт X. Долгопрудный, Издательский Дом «Интеллект», 2010. - 504 с.

4. Неймарк И.Е. Синтетические минеральные адсорбенты и носители катализаторов. Киев: Наукова думка, 1982. - 216 с.

5. Егорова Е.Ю. Пористая керамика для носителей катализаторов на основеприродного алюмосиликатного сырья / Е.Ю.Егорова, Т.В. Вакалова, В.М. Погребенков // Огнеупоры и техническая керамика. 2006. - № 7. -С. 30-37.

6. Храмов Б.Д., Ханов A.M., Лобовиков Д.В., Галилеев С.М. Исследованиепроцесса получения сферических гранул носителей катализаторов методом окатывания в планетарном грануляторе // Химическая промышленность, 2000. № 12. - С. 5-9.

7. Патент РФ № 2133716 С 04 В 10/04. Способ производства высокопрочныхсферических керамических гранул / Мигаль В.П., Можжерин В.А. и др. Заявл. 10.11.97; опубл. 27.07.99.

8. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов.- Новосибирск: Наука СО, 1986. 806 с.

9. Аввакумов Е.Г., Косова Н., Сена М. Мягкий механохимический синтезоснова новых химических технологий. Новосибирск: Наука, 2000.

10. Патент 53-23262 JP, 2 В 01 J 2/00, 2/12. Гранулятор / Т. Фудзии. № 50141973; Заявл. 27.11.75; Опубл. 13.07.78; НКИ 13(7)88 // Изобретатель и рационализатор, 1979. № 3. - С. 5.

11. Некоторые закономерности грануляции окиси цинка в штыревом гра283нуляторе / Л.И. Винников, А.Н. Коваленя, И.С. Александрова и др.// Лакокрасочные материалы и их применение. 1976, № 5. - С. 72-73.

12. Техника уплотнения стекольных шихт / В.И. Назаров, Р.Г. Мелконян, В.Г. Колыгин и др. М.: Легкопромбытиздат, 1985. - 128 с.

13. Моцаренко Г.П., Родионова Л.М. Вибрационное гранулирование порошков металлов и окислов // Физико-химическая механика дисперсных систем и материалов: Тез. докл. Респ. конф., 1980. Киев: Наук, думка, 1980. - С. 97.

14. Сороков А.И., Грибкова Л.В., Рябикова З.А. Виброгранулирование синтетических цеолитов // Адсорбенты, их получение, свойства и применение. Л.: Наука, 1971. - С. 65-69.

15. Планетарный гранулятор для получения мелкосферических гранул сорбентов и катализаторов / Б.Л. Храмов, Л.Б. Севрюгов, Н.Ф. Федоров и др. // Получение, структура и свойства сорбентов: Межвуз. сб. науч. тр. ЛТИ им. Ленсовета. Л., 1988. - С. 98-103.

16. Новые гранулированные сорбенты на основе Кавдорского вермикулита / Л.Б. Севрюгов, Н.Ф. Федоров, Б.Л. Храмов и др. // Сорбенты и сорбци-онные процессы: Межвуз. сб. науч. тр. ЛТИ им. Ленсовета. Л., 1989. -С. 19-25.

17. Патент 1124524 Великобритания, С01В 33/28. Process for the production of spherial formed bodies from sinthetic zlolites / E. Grahn, H. Frutig, F. Wolf. № 5310/66; Опубл. 21.08.68; /НКИ 1969. CIA.-4 с.

18. Балан И.Д., Гилязетдинов Л.П. Изучение процесса сухого гранулирования сажи // Каучук и резина, 1967. № 6. - С. 35-36.

19. А.С. 1292821 СССР, 4 B01J 2/12. Устройство для гранулирования порошковых материалов / М.А. Гудзь, Г.С. Фарков, Э.Э. Кальман-Иванова, Ю.Л. Попов. № 3903611/31-26; Заявл. 27.05.85; //Открытия. Изобрет, 1987- №8. -С. 32.

20. Wolf E. Explosivgeschweiste Fagerverbundwerkstoffestand der Technik und

21. Entwicklungmoglichkeiten. HZ. Wirtsch. Fertigung. 1974. Bd. 69, № 6. S. 287-293.

22. Варсанофьев В.Д., Кальман-Иванова Э.Ж. Вибрационная техника в химической промышленности. М.: Химия, 1985. - С. 240.

23. A.c. 581983 СССР, 2 В 01 J 2/18 (53) Виброгранулятор / A.A. Вагин, В.В. Ефремов, И.А. Мозолин, Б.И. Цветков. № 2078012/23-26; Заявл. 25.11.74. //Открытия. Изобрет, 1977. № 44. - С. 23.

24. A.c. 631193 СССР, 2 В 01 J 2/18. Вибрационный гранулятор для порошкообразных материалов /В.В. Ефремов, И.А. Мозолин, А.Н. Молев, В.Ф. Шмелев № 2476794/23-26; Заявл. 28.04.77. //Открытия. Изобрет, 1978. -№41.- С 25.

25. Влияние конструкции виброгранулятора на свойства получаемых гранул / А.Н. Молев, H.A. Мозолин, В.И. Мурахвер, A.A. Самохов // Оборудование для механических процессов и механических производств. М.: 1976.-С. 114-118.

26. A.c. 177857 СССР, 1 В 01 J 4/01. Устройство для закатки гранул в шарики

27. К.Г. Лаврентьев, Л.Р. Стригина. № 1002434/23-26; Заявл. 08.04.65. //Открытия. Изобрет., 1966. № 2. - С. 2.

28. A.c. 148029 СССР, 1 В 01 J 4/01. Устройство для закатки в шарики свеже-сформованных цилиндрических или другого вида сырых гранул, например, катализатора / К.Г. Лаврентьев. № 732345/23; Заявл. 29.05.61. //Открытия. Изобрет., 1962. № 12. - С. 23.

29. Патент 3427683 USA, В 01 J 2/12. Apparatus for forming spherical pellets / S. Nararuck, C. Rosa, A.F. Headrick. Заявл. 18.01.67; НКИ 18-1, 7 с.

30. A.c. 375089 СССР, МКИ В 01 J 2/12. Планетарный гранулятор / С.В. Дро-женников. № 1626431/29-39; Заявл. 18.02.71 // Открытия. Изобрет., 1973.-№ 16.-С. 13.

31. Заявка 53-23260 JP. B01J 2/00, 2/12. Способ гранулирования порошка / Т.

32. Фудзии. № 50-94469; Заявл. 02.08.75.; НКИ 13 (7) 1978, В81. 3 с.

33. Молчанов Б.И., Селезнева О.Г., Жирнов E.H. Активация минералов при285измельчении. M.: Недра, 1988. 20 с.

34. A.c. 1005879 RU 3 BOIJ 2/20. Гранулятор /Пащенко В.Н., Н.М. Рябчиков,

35. B.В. Каракулов, В.А. Комар, И.Ф. Олонцев, В.А. Шиперов. № 2950928/23-26. Заявл. 25.06.80. //Открытия. Изобрет., 1983. № 11.1. C. 38.

36. Беляков A.B. Бокунов B.C. Стабильность качества изделий в технологии керамики // Стекло и керамика, 1998.- № 2. С. 14-18.

37. Классен П.В. Основы техники гранулирования / П.В. Класссен, И.Г. Гришаев. -М.: Химия, 1982.

38. Противень JI.A., Романова Е.И, Гранулирование: Обзорн. информ. М.: НИИТЭХИМ, 1968. - 41 с.

39. Соколовская В.М., Гузей JI.C. Физико-химия композиционных материалов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. 256 с.

40. Newitt D.M., Lonway-Jones Т.М. A contribution to the theory and practice of granulation // Trang. Inst. Chem. Engrs. 1958, V. 36, № 6. - P. 422.

41. Коротич В.И. Теоретические основы окомкования железорудных материалов. М.: Металлургия, 1966. - 152 с.

42. Витюгин Б.М., Фукс O.A., Сомова Н.Т. Исследование влияния концентрации бентонитовых суспензий на поверхностное натяжение и реологические свойства // Изв. Томского политехи, ин-та. 1977, Т. 214.-С. 106-108.

43. Ramabhadran Т.Е. On the general theory of solin granulation // Chem. Eng. Sei. 1975, 30.-P. 1027-1033.

44. Rumpf H. // Chem. Ing. Techn. 1974. B. 46, № 1. P. 1-11.

45. Моцаренко Г.П., Родионова JI.M. Вибрационное гранулирование порошков металлов и окислов // Физико-химическая механика исперсных систем и материалов: тез. докл. респ. конф. Киев: наук, думка, 1980. -С. 97.

46. Linston Р.В., Glastonbary J.R. Duff G.J. The mechanism of granula growth in wet pelletsing // Trans. Instn. Engrs. 1973, V. 51. - P. 251-253.

47. Моцаренко Г.П. Механика вибрационного виброгранулирования // Физико-химическая механика дисперсных структур: Сб. науч. тр. Киев: Наук, думка, 1986. - С. 199-206.

48. Мозолин H.A. Исследование режимных параметров и конструктивного оформления процесса виброгранулирования с учетом свойств перерабатываемых сред: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Томск, 1980. 21 с.

49. Витюгин В.М. К теории комкучности катализаторных масс // Оперативно-информационные материалы координационного центра. Научные основы технологии катализаторов. Вып. 6. - Новосибирск, 1976. - С. 74-91.

50. A.c. № 1030003 СССР, МКИ В 01 J 2/00. Устройство для гранулирования / C.B. Дроженников, опубл. 23.07.83; Бюл. № 27.

51. Рахлин З.Н. Закономерности роста гранул в барабанных грануляторах / З.Н.Рахлин, Ю.И.Гусев, Г.Л. Мазур. ТОХТ. 1975. - Т.9. - № 1.

52. Summer School. Conference «Advanced Problems in Mechanics»: book of abstracts. СПб., - 2002. - С. 82.

53. Robert J. Farrauto. The monolithic catalyst: future generations // Abstracts of Second international seminar "Monolith honeycomb supports and catalysts".- Novosibirsk, 1997.- Pp. 7-11.

54. Frauhammer, J.; Eigenberger, G.; Hippel, L. V.; Arntz, D. A new reactor concept for endothermic high-temperature reactions // Chem. Eng. Sci. 1999.- V. 54(15-16). Pp. 3661-3670.

55. Komarneni, Sridhar; Katsuki, Hiroaki; Furuta, Sachiko. Novel honeycombs structure: a microporous ZSM-5 and macroporous mullite composite // J. Mater. Chem. 1998. - V.8(l 1). - Pp. 2327-2329.

56. S.P. Shukla, C.D. Madhusoodana, Rathindra Nath Das. Honeycomb supports, filters and catalysts for cleaner environment. // Key engineering materials, 2006. V. 317-318. - Pp. 759-764.

57. Пат. 692181 Швейцария, МПК7 В 01 D 053/86 / Leibacher Verich, Eckert Walter; Elex AG. № 02555/95; Заявл. 08.09.1995; Опубл. 15.03.2002. Rauchgasreinigungsanlage.

58. EMRS 1993 Fall Meeting. Сб. тезисов 4-й Европейской конференции Восток-Запад. С.-Петербург: Прометей, 1993. Секция А. - 150 с.

59. Марценюк-Кухарук М.Г., Орлик С.Н., Остапюк В.А. и др. Блочные нанесенные катализаторы для нейтрализации токсичных выбросов // Тез. докл. 4-ой Европейской конференции-выставки по материалам и технологиям. Санкт-Петербург, 1993.- С. 19.

60. Орлик С.Н. Современные проблемы селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) // Теоретическая и экспериментальная химия, 2001.- Т. 37, № 3. С. 133-157.

61. Боресков Г.К. Гетерогенный катализ. М.: Наука, 1986. - 250 с.

62. Заявка 1736455 ЕПВ, МПКС 04 В 35/195 (2006.01)%В 01 J 35/04 (2006.01) /Tomita Takaniro, Kawasaki Shinji; NGK Insulators, Ltd. № 05721181.5; заявл. 18.03.05; опубл.: 27.12.06. Method for manufacturing honeycomb structure and honeycomb structure.

63. С 1 2120428 RU С 04 В 38/06. Способ получения сотового материала / Анциферов В.Н., Ханов A.M., Матыгуллина Е.В., Сиротенко Л.Д., Онорин О.А. (РИТЦ ПМ). № 96108457/04; Заявл. 29.04.96 // Изобретения (Заявки и патенты). - 1998.- №29.

64. Смесительная машина непрерывного действия СНД-1000А: ИЛ № 69-92. Пермь: ЦНТИ, 1992. - 2с.

65. Фадеева B.C. Формуемость пластических дисперсных масс. М.: Гос-стройиздат, 1961. - 129 с.

66. Дзисько В.А. Основы методов приготовления катализаторов. Новосибирск: Наука, 1983. - 260 с.

67. Трофимов А.Н., Ильин А.П., Широков Ю.С. // Сиб. хим. журн. 1991. -№5.-С. 150-155.

68. Круглицкий H.H. Основы физико-химической механики. В 2 ч. Киев: Вища школа, 1975.-Ч. 1.- 268 с.

69. Круглицкий H.H. Основы физико-химической механики. В 2 ч. Киев: Вища школа, 1976. - Ч. 2. - 208 с.

70. Прокофьев В.Ю., Ильин А.П., Широков Ю.Г., Юрченко Э.Н. Выбор оптимальных свойств формовочных масс для экструзии блочных носителей и катализаторов сотовой структуры // Журнал прикладной химии. -1995. Т.68, вып.4.

71. Прокофьев В.Ю. Методологический подход к выбору оптимальных свойств формовочных масс для экструзии (обзор) // Стекло и керамика, 2011.-№ 1.-С. 11-16.

72. Старостина Н.Г., Беспалов А.Г., Равичев Л.В., Логинов В.Я. Физико-механические свойства алюмооксидной катализаторной массы (внутреннее трение) // Хим. пром., 2001. № 7. - С. 33-37.

73. Грудцин С.М., Прокофьев В.Ю., Ильин А.П. Комплексный анализ формовочных свойств носителей катализаторов на основе глинозема // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технология. 2008. Т. 51. - № 9. - С. 82-85.

74. Мосин Ю.М., Кулешова A.B., Чарикова О.Т. Влияние материала фильер формующей оснастки на деформацию пластичных керамических масс //Стекло и керамика. 1995, №6.- С.22-26.

75. Эванс А.Г., Лэнгдон Т.Г. Конструкционная керамика. М.: Металлургия, 1980.-256 с.

76. Временные органические связки в производстве керамических изделий /Сидоров Ю.И., Киричек A.A., Костюк Д.В. и др. // Стекло и керамика. 1989, №3,-С. 20-22.

77. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.

78. Иткис З.Я., Каршенштейн В.Х. Механизм упрочнения формовочных смесей, импрегнированных термопластичными полимерами // Литейное производство. 1984, № 9. - С. 20-21.

79. Модифицированная керамика на основе А120з. /Дмитриев И.А., Подко-выркин М.И., Клещева Т.М. и др. // Стекло и керамика. 1990, № 1. -С. 27-29.

80. Заявка 60-26384 YP G 036 15/20 Roll Fixing Device /Kunijochi Hirochi. -№58 133688; Заявл. 22.07.1983. Опубл. 09.02.1985.

81. Пластифицирование высокоглиноземистых масс / H.A. Дмитриев, М.И. Подковыркин, Л.Г. Белобородова, Т.М. Клещева Т.М. // Стекло и керамика. 1987, № 3. - С. 21.

82. Анциферов В.Н., Гилев В.Г. Особенности получения пористых нитрид-кремниевых материалов из тонкостенных элементов // Порошковая металлургия. 1991, № 3. - С. 44-47.

83. Кинетика предварительного удаления органической связки из отливок /

84. Н.Д. Жуков, Э.А. Александрова, J1.M. Терехов и др. // Стекло и керамика. 1991, № 2. - С. 23.

85. Булычев Б.П., Тюрленев Б.И. Роль пластификатора при мундштучном прессовании заготовок из карбида кремния // Порошковая металлургия.- 1982, №2.-С. 21-27.92.момото С. // Когё дзайре, End. Mater. 1978. V. 26. № 26. № 5. P. 97-100.

86. Клисурски Д., Спасов J1. Силиказоль свойства, методы получения и применения. // Хим. и инд. (НРБ), 1984, Т. 56, № 4. - С. 184-187 (болг.).

87. А 1 1203073 RU, 4 С04В 35/00 Связующее /Т.Д. Семченко, В.А. Безлеба, Е.В. Дымарь, В.Д. Балаба (Харьк. политехи, ин-т) № 37300934/29-33. Заявл. 02.01.84. //Открытия. Изобретения. - 1986, № 1. - С. 120.

88. А 1 1266842 RU 4 СО 4 В 35/00. Состав смазки для прессования керамических порошков. /Афанасьев Ю.В., Аносов И.Г., Хробосов Л.В. № 3715210/33. Заявл. 13.01.84 //Открытия. Изобретения. - 1986, № 40. -С.74.

89. Чернышев Е.А., Уваров Б.И., Чуфынин Г.Б. Керамическая смесь на комбинированном связующем // Литейное производство. 1988, № 5. - С. 32-33.

90. Леонов А.Н., Сморыго О.Л., Шелег В.К. Блочные носители катализаторов ячеистой структуры // Матер. Междун. семинара: Блочные носители и катализаторы сотовой структуры. С-Пб, 1995. С. 93-98.

91. Иванов В.Н., Калугин Н.Т., Киян Э.Ф. II Международный симпозиум "Литье по выплавляемым моделям" // Литейное производство. 1976, № 5.- С. 45-46.

92. Использование коллоидального кремнезоля для форм при литье по выплавляемым моделям / В.В. Иванов, И.М. Грабер, Р.Л. Железняков и др. // Литейное производство. 1977, № 4. - С. 17-18.

93. F1 944724 RU 3 В22 С1/16. Способ получения композиций для изготовления литейных форм по выплавленным моделям. /Арсеньев В.Г.,

94. Красильников А.Ё., Пустовалов A.A., Железняков J1.P., Липкинд Б.А. (Горьковский проектно-конструкт. технол. ин-т). № 2376094/22-02. Заявл. 14.06.76 //Открытия. Изобрет., 1982. № 27. - С. 37.

95. AI 1109239 RU 3 В 22 С 1/08. Смесь для изготовления литейных форм по выплавленным моделям /Смирнов Е.И., Синенькая В.И. (Львовский политехи, ин-т) № 3592049. Заявл. 19.05.83. //Открытия. Изобретения, 1984 № 31. - С. 34.

96. Вавинская Л.А., Бочаров Л.А. Повышение связующей способности кремнезоля // Литейное производство. 1978, № 6. - С. 19.

97. Исследование связующих свойств кремнезолей в литейных композициях / Ю.И. Растегин, А.Д. Чулкова, Б.И. Иванов и др. // Получение и применение гидрозолей кремнезема: Сб. науч. тр. Моск. химико-техн. ин-та. М.: 1979, Вып. 107. С. 76-82.

98. С 3051669 USA, 1 C08J 1/00 Agueous coating compositions for Produktion of chell moulds and process for preparing same. /H.G. Emblem, N. Duncan. №850,068. - Заявл. 2.11.1959. (Опубл. 28.08.1962).

99. С 4203822 USA, 3 ВОЮ 13/02 Method of producing sols by Elechtrodi-alysis /В.А. Schenker, T.T. Sugano, N.W. Stillmann, K.J. O'heari. (Diamond Shamrok Corporation). - 6,091. Заявл. 24.01.1979 - (Опубл. 25.05.1980).

100. AI 1133246 RU 4 С 04 В 35/10 Композиционная холоднотвердеющая масса /Михащук Е.П., Карпинос Д.М., Михащук В.Е., Рискин Е.Б, Маев

101. B.М., Сыровец М.Н. (Ин-т проблем материаловедения АН УССР) № 3611130/29-33. - Заявл. 24.06.83 //Открытия. Изобретения, 1985, № 1.1. C. 92.

102. Р.Дж.Стокс. Микроскопические аспекты разрушения керамики. // Разрушение. М.: Мир, 1975, т. 7. С. 129-220.

103. P.J1. Кобл, Н.М. Парих. Разрушение поликристаллической керамики // Разрушение. М.: Мир, 1975, т. 7. С. 221-299.

104. Bubeck Conrad. Direction dependent mechanical properties of extruded cordierite honeycomb // J. Eur. Ceram. Soc. 2009. - 29, № 15. - C. 31133119.

105. Заявка 1707545 ЕПВ, МПКС 04 В 35/80 (2006.01) / Tsunekawa Hajime, Kumieda Masamuefi; Ibiden Co, Ltd. № 05770549.3; заявл. 08.08.05; опубл.: 04.10.06. Honeycomb structure and process for producing the same.

106. Порошковая металлургия Спеченные и композиционные материалы: Пер. с нем. / Под ред. В.Шатта. М.: Металлургия, 1983. 519 с.

107. L.C. Blackman. Glass-fibre-reinforced // Cement-Composites. 1979. № 2. P. 62-72.

108. S. Wunsch, H.Frenzel, G. Wiedeman // Silikattechnik. 1980. V. 31. № 7. P. 196-200.

109. G. Hoff. Research and development of silber glass reinforced conerete. 1970-1979.

110. Ященко O.M. Глинисто-волокнистые теплоизоляционные материалы, свойства, технология получения: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Москва, 1987. 20 с.

111. С.М. Азаров, Т. А. Азарова, А.И.Ратько, Н.В. Мильвит, С.В. Шемче-нок. Многослойная пористая алюмосиликатная керамика. // Стекло и керамика, 2008. № 3. С. 23-25.

112. П.А. Витязь, О.А. Прохоров, В.М. Шелехина, Л.П. Пилиневич. Технология изготовления керамических мембранных фильтров с градиентной микро- и нанопористой структурой. // Вестник ДГТУ, 2008. Т.8. № 1 (36). С. 37-42.

113. Заявка RU 2.088.318, Россия. Керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования / Ф.М. Хуснетдинов. 1997.

114. Porous ceramic membrane and method // Патент ЕР 90/15661, 1991.

115. Nijmeijer A. et al. Centrifugal casting of tubular membrane supports // Amer. Ceram. Soc. Bull. 1998. - Vol. 77, № 4. - Pp. 95-98.

116. Каграманов Г.Г. Получение и свойства ультрафильтрационных керамических мембран / Г.Г. Каграманов, В.В. Назаров, Р.А. Чупис // огнеупоры и техническая керамика. 2001. - № 3. - С. 22-25.

117. С.Ю. Фарсиянц, JT.C. Опалейчук, В.И.Романова. Новые виды фильтрующих изделий. // Стекло и керамика, 1989. № 8. С. 17-18.

118. И.М. Бердичевский. Пористые керамические изделия и перспективы их применения. // Стекло и керамика, 1989. С. 20-21.

119. Смирнова К.А. Пористая керамика для фильтрации и аэрации. М.; Стройиздат, 1968. 171 с.

120. Беркман А.Г., Мельникова Л.С. Пористая проницаемая керамика. Госстройиздат, 1959. 136 с.

121. Vityaz P.A., Shelechina V.M., Prokhorov О.A., Pilinevich L.P., Petrakov A.V. Development of the Porous Substrates of Ceramic Membrane Filters // J. of Eng. Phys. and Thermophys. 2004. - Vol. 77, № 4. - Pp. 797-801.

122. Гармаш Е.П., Крючков Ю.Н., Павликов B.H. Керамические мембраны для ультра- и микрофильтрации // Стекло и керамика. 1995. № 6. С. 1922.

123. Гузман И.Я. Высокоогнеупорная пористая керамика. М.: Металлургия, 1971.

124. Ю.И. Комоликов, Л.А.Благинина. Технология керамических микро- и ультрафильтрационных мембран (обзор). // Огнеупоры и техническая керамика, № 5, 2002. С. 20-28.

125. Gibson L.J., Ashby M.F. Cellular solids: structure and properties. Cambridge University Press, 1997. - 510 p.

126. Adler J., Standke G. Offenzellige Schaumkeramik: Teil 1. // Keramische Zeitschrift. 2003. - № 9. - S. 694-703.

127. Пат. 3962081 США. МКИ С 04 В 38/06. Process for forming a ceramic foam /' P.M.Hargus, J.A.Mila, M.K.Redden$ Swiss Aluminium Ltd. -опубл. 08.06.1976.

128. Лукин E.C., Кутейникова А.Л., панов H.A. Пористая проницаемая керамика из оксида алюминия // Стекло и керамика. 2003. - № 3. - С. 1718.

129. Лукин Е.С., Макаров H.A., Попова H.A. и др. Оксидная керамика нового поколения и области ее применения // Стекло и керамика. 2008. -№ ю. С. 27-31.

130. Азаров С.М., Азарова Т.А. идр. Многослойная пористая алюмосили-катная керамика // Стекло и керамика. 2008. - № 3. С. 23-25.

131. Широков Ю.Г. Механохимия в технологии катализаторов. Иваново: Изд-во Ивановского гос. хим.-техн. ин-та, 2005. 350 с.

132. Широков Ю.Г. Механохимический синтез катализаторов и их компонентов // Журнал прикладной химии. 1997. Т.70, вып.6. С.961-977.

133. Новый механохимический метод приготовления кордиерита и носителя на его основе / Н.В.Косова, Е.Т.Девяткина, Е.Г.Аввакумов и др. // Кинетика и катализ. 1998. Том 39, № 5. С.722-725.

134. Староверов Ю.С., Чернов Ю.А. Применение пенокерамических фильтров в литейном и сталелитейном производстве за рубежом // Огнеупоры. 1992. - № 1. - С. 38-40.

135. Тен Э.Б., Воеводина М.А. Фильтрование расплава высокопрочного чугуна (Обзор зарубежных публикаций) // литейное производство. 1993. №7. С. 5-8.

136. Иванченкова Л.Г. Модифицирование чугуна в форме с применением пенокоерамических фильтров // Огнеупоры. 1991. № 3. С. 16-17.

137. Чугун: Справ, изд. / Под ред. А.Д. Шермана и A.A. Жукова. М.: Металлургия, 1991. 576 с.

138. Заявка РФ № 93013413. МКП6С 21 С 1/00, 1996

139. Заявка РФ № 2004124252/02. МКП7 В22 D1/00, 2005

140. Модифицирование сталей и сплавов дисперсными инокуляторами / В.П. Сабуров, E.H. Еремин, А.Н. Черепанов, Г.Н. Миннеханов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. 212 с.

141. Порозова С.Е. Пенокерамический фильтр как фактор воздействия на структуру и свойства доэвтектического силумина // Металловедение и термическая обработка металлов. 2001. №8. С. 35-37

142. Фильтрация серого чугуна через пенокерамические фильтры / В.Н. Анциферов, A.A. Артемов, С.Е. Порозова и др. // Литейное производство. 2001. № 1.С. 11-12

143. In-mould treament processes in iron practice: Part II // Foundry. Trade jornal. 2003. January. P. 28-31.

144. A.c. 1727257 СССР. МКИ5 В 01 J 37/00, 23/72. Способ получения катализатора, содержащего активные компоненты на высокопористом ячеистом материале / В.Н. Анциферов, A.A. Фёдоров, Е.А. Дробаха и др.; РИТЦ ПМ и НИФХИ им. Л.Я. Карпова. Опубл. 13.09.89.

145. A.c. 1728198 СССР. МКИ5 С 04 В 38/06. Способ изготовления высокопористого проницаемого керамического материала / В.Н. Анциферов, В.И. Овчинникова, С.Е. Порозова, И.В. Фёдорова; РИТЦ ПМ. -Опубл. 23.04.92; БИ№ 15.

146. Анциферов В.Н., Макаров A.M., Порозова С.Е. О применении катализаторов на основе высокопористых керамических материалов // Журн. прикл. химии. 1993. - Т.66, № 2. - С. 449-451.

147. Селективное восстановление оксидов азота аммиаком на блочном ячеистом катализаторе / М.В. Дьяков, А.И. Козлов, Е.С. Лукин и др. // Стекло и керамика. 2004. - № 3. - С. 20-21.

148. Фёдоров А.А. Высокопроницаемые ячеистые катализаторы. Екатеринбург: УрО РАН, 1993. - 228 с.

149. Леонов А.Н., Дечко М.М. Теория проектирования пенокерамических фильтров для очистки расплавов металлов. Огнеупоры и техническая керамика. - №12. - 1999. - С. 14-20.

150. Суворов С.А., Тебуев Н.Б. Моделирование процесса фильтрации расплавов металлов. Огнеупоры. - 1991. - № 9. - С. 17-20.

151. Хаммершмид П., Янке Д. Удаление неметаллических включений фильтрованием расплавов стали. Черные металлы. - 1988. - № 5. - С. 16-25.

152. Н.Х. Zhu, J.F. Knott, N.J. Mills. Analysis of the elastic properties of open-cell foams with tetrakaidecahedral cells. J. Mech. Phys. Solids. Vol. 45, № 3, pp. 319-343, 1997.

153. M.W.D. Van Der Burg. On the linear elastic properties of regular and random opern-cell foam models. J. of cellular plastics January, 1997, v. 33, № 1, pp.31-54.

154. J.A. Elliott, A.N. Windle, J.R. Hobdell, G. Eeoknaut, R.J. Olman. In-situ deformation of an open-cell flexible polyurethane foam characterized by 3D computed microtomography. J. Mat. Sci., 37, 2002, pp. 1547-1555.

155. Warren and Kraynik. Linear elastic behavior of a low density Kelvin foam with open cells. J. Appl. Mech. 1997, № 64, pp. 787-794.

156. Sangwook Sihn, Ajit K. Roy. Modeling and prediction of bulk properties of open-cell carbon foam. J. of the Mechanics and Physics of Solids. 2004, v. 52, № l,pp. 167-191.

157. Gan Y.X., Chen С. and Chen Y.P. Three-dimensional modeling of the mechanical property of linearly elastic open cell foams. Int. journal of solids and structures, 42 (26), pp. 6628-6642.

158. C. Kadar, E.Maire, A. Borbely. X-ray tomography and finiteelement simulation of the indentation behavior of metal foams. Material science engineering a structural materials properties microstructure and processing. 2004, v. 387-389. Pp. 321-325.

159. Михаилидис Николаос, Стерджуди Фани и др. Исследование механического поведения никелевого поропласта с открытыми порами экспериментальным методом и методом конечных остатков (МКО). // Передовые материалы,' 2008.

160. S. Youseef, E.Maire, R. Gaertner. Finite element modeling of the actual structure of cellular materials determined by X-ray tomography. Acta mate-rialia, 2005, v. 53, № 3. Pp. 719-730.

161. Gibson L.J., Ashby M.F. Cellular solids: structure and properties. Cambridge University Press, 1997. - 510 p.

162. C.B. Кулаков. Проблемы современных материалов и технологий. РИТЦ ПМ, Пермь, 19926 131-149 с.

163. Y.W.Kwon, R.E.Cooke, C.Park/ J. Materials Science and Engineering A343, 2003, 63-70

164. А.А. Макаров. Высокопористые ячеистые материалы в устройствах каталитической очистки газовых выбросов. Дис. канд техн. наук. Пермь, 2004. 147 с.

165. Физико-химические свойства и методы исследования диоксида титана. М., 1987, 41 с. (Сер. Лакокрасочная пром-сть: Обзор, информ. / НИИ-ТЭХИМ).

166. Горелик С.С., Расторгуев Л.И. Скаков Ю.А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. 2-е изд. — М.: Металлургия, 1970. —366 с.

167. Горелик С.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ: учебное пособие для вузов / С. С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев.— 4-е изд., перераб. и доп .— Москва : МИСИС, 2002 .— 358 с.

168. Жданов Г.С., Илюшин A.C., Никитина C.B. Дифракционный и резонансный структурный анализ. — М.: Наука, 1980. — 254 с.

169. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов. — М.: Госгеологоиздат, 1957. — 868 с.

170. Diffraction Date Fill ASTM, Philadelphia, 1969. Inorganic Index to the Powder Diffraction Fill, ASTM, Phil. .

171. Механохимический синтез в неорганической химии: Сб. науч. тр. / Под ред. Е.Г. Авакумова. Новосибирск: Наука, 1991. 259 с.

172. Лаптева Е.С., Юсупов Т.С., Бергер A.C. Физико-химические изменения слоистых силикатов в процессе механоактивации. Новосибирск: Наука, 1981.-87 с.

173. Белов В.В., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. Лабораторные определения свойств строительных материалов: Учебное пособие. -М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. 176 с.

174. Костин П.П. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических материалов. -М.: машиностроение, 1990. 256с.

175. Бакунов B.C., Балкевич В.Л., Гузман И.Я. и др. Практикум по технологии керамики и огнеупоров. М.: Стройиздат, 1972. 352 с.

176. Исследование отдельных этапов технологии концентрированных гидрозолей окислов металлов // Заключит, отчет МХТИ им. Д.И.Менделеева. Москва, 1977. 84 с.

177. Исследование отдельных этапов технологии концентрированных гидрозолей окислов элементов, используемых в качестве связующих и сорбентов для очистки моносилана // Пром. отчет МХТИ им. Д.И. Менделеева. Москва, 1979. 63 с.

178. Фещенко Л.В., Власенко В.М., Чернобривец В.Л. Изучение условийприготовления нанесенных меднохромовых катализаторов // Химическая технология. 1982, № 4. С. 12-15.

179. Соколовский В.В. Пластичность. Изд-во АН СССР, 1952.

180. Ханов A.M., Сиротенко Л.Д., Матыгуллина Е.В. Прочность матриц при экструдировании сотовых материалов // Вестник машиностроения. 1995. №4. С. 3-6.

181. Пат. РФ МКИ 7 В 01 J 2/12. Планетарный гранулятор / Лобовиков Д.В., Ханов A.M., Храмов Б.Л. №2191064, опубл. 20.10.2002; Бюл. №29.

182. Пат. РФ МКИ 7 В 01 J 2/12. Планетарный гранулятор / Лобовиков Д.В., Ханов A.M., Храмов Б.Л. №2209661, опубл. 10.08.2003; Бюл. №22.

183. А.с. 2033311 СССР, 6 В 22 F 3/20. Способ формирования изделий с каналами из пластифицированной массы / A.M. Ханов М.Н. Игнатов, В.В. Смирнов, В.В. Сметанин, Н.Ф.Васильева. № 4914008102; Заявл. 22.01.91 //Открытия. Изобрет. 1995. № И. С. 135.

184. Buchholtz Volkhard. Molecular Dynamics of comminution in ball mills / Volkhard Buchholtz, Jan A. Freund and Thorsten Poschel // Europ. Phys. -J. E2.-P. 169-182 (2000).

185. Lobovikov D. Experimental data of a granulation in a planetary granulator / D. Lobovikov // XXXII International Summer School. Conference «Advanced Problems in Mechanics»: book of abstracts. СПб., 2004. - С. 6869.

186. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением / Н.П. Громов. -М.: Металлургия, 1967. 340 с.

187. Исследование процесса получения сферических гранул носителей катализаторов методом окатывания в планетарном грануляторе /

188. Б.JI. Храмов и др. // Химическая промышленность. 2000. - № 12. -С. 5-9.

189. Pöschel Т. Complex flow of granular material in a rotating cylinder / T. Pö-schel, V. Buchholtz // Chaos, Solitons and Fractals 4. P. 1901-1912 (1995).

190. Ицкович Г.М. Сопротивление материалов / Г.М. Ицкович. М.: Высш. шк., 1998.-368 с.

191. Buchholtz Volkhard. A vectorized algorithm for molecular dynamics of short range interacting particles / Volkhard Buchholtz and Thorsten Pöschel // J. Mod. Phys. C. Vol. 4. P. 1049-1057 (1993).

192. Pöschel Thorsten. Scaling properties of granular materials / Thorsten Pöschel, Clara Saluena, Thomas Schwager // Physical Review E. Vol. 64. -P. 011308 (2001).

193. The collision of particles in granular systems / V. Nikolai a. o. // Physica A 321.-P. 417-424 (1996).

194. Coefficient of restitution of colliding spheres A dimension analysis / Thorsten Pöschel а. о. // Phys. Rev. E 60,1999. - P. 4465-4472.

195. Pöschel Thorsten. Granular material flowing down an inclined chute: A molecular dynamics simulation / Thorsten Pöschel // J. Physique 3. P. 27-40 (1993).

196. Pöschel Thorsten. Static friction phenomena in granular materials: Coulomb law versus particle geometry / Thorsten Pöschel and Volkhard Buchholtz // Phys. Rev. Lett. 71, 1993. P. 3963-3966.

197. Krivtsov Anton M. Deformation and fracture of solids with microstructure / Anton M. Krivtsov // XXX International Summer School. Conference «Advanced Problems in Mechanics»: book of abstracts. СПб., 2002. - С. 62.

198. Volkovets Ilya. Molecular dynamics simulation of heat transfer in solids with microstructure / Ilya Volkovets // XXXI International Summer School. Conference «Advanced Problems in Mechanics»: book of abstracts. СПб., 2003.-С. 94.

199. Tkachev Pavel V. Computer simulation of 2D dynamic fracture / Pavel V. Tkachev, Anton M. Krivtsov // XXXI International Summer School. Conference «Advanced Problems in Mechanics»: book of abstracts. СПб., 2003.-С. 91.

200. Lobovikov D. Dry granulation of powder in a drum / D. Lobovikov // XXXI International Summer School. Conference «Advanced Problems in Mechanics»: book of abstracts. СПб., 2003. - С. 65-66.

201. Лобовиков Д.В. Моделирование гранулирования сыпучих материалов / Д.В. Лобовиков // Зимняя школа по механике сплошных сред (тринадцатая): тез. докл. Пермь: Изд-во Уральского отделения РАН, 2003. -С. 250.

202. Лобовиков Д.В. Сравнение способов моделирования поверхности барабана гранулятора при моделировании методом дискретных элементов процесса окатывания / Д.В. Лобовиков, A.M. Ханов, Б.Л. Храмов //303

203. Математическое моделирование и краевые задачи: труды XII межвузовской конференции. Ч. 2. Самара: Изд-во Самар. гос. техн. ун-та, 2002. - С. 75-77.

204. Паронян В.Х. Технология синтетических моющих веществ / В.Х. Паронян, В.Т. Гринь. -М.: Химия, 1984. 353 с.

205. Лобовиков Д.В. Образование гранул в планетарном грануляторе / Д.В. Лобовиков // Молодежная наука Прикамья: сб. науч. тр. / Перм. гос. техн. ун-т. Вып. 2. - Пермь, 2002. - С. 97-102.

206. Лобовиков Д.В. Кинетика гранулирования композиции в планетарном грануляторе / Д.В. Лобовиков, A.M. Ханов, Б.Л. Храмов // Химия, технология и промышленная экология: сб. науч. тр. / Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2002. - Вып. 5. - С. 134—142.

207. Лобовиков Д.В., Матыгуллина Е.В. Получение композиционных гранулированных материалов в планетарном грануляторе Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. - 153 с.

208. Фудзии Т., Дзако М. Механика разрушения композиционных материалов. М.: Мир, 1982. - 232 с.

209. Композиционные материалы: Справочник / Карпинос Д.М. Киев: Наук. думка, 1985. - 592 с.220. Patent DE, N 30340682.221. Patent USA, N3038201.222. Patent USA, N4722812

210. Григолюк Э.И., Фильштинский Л.А. Перфорированные пластины и оболочки. М.: Наука, 1970. - 556 с.

211. Безухов Н.И. Примеры и задачи по теории упругости, пластичности иползучести. М.: Высшая школа, 1965. - 320 с.

212. Вальцифер В.А., Марьясов A.A., Клячкин Ю.С. Применение метода частиц для моделирования поведения сферических частиц в вязкой жидкости // IX Международная конференция по поверхностным силам: Тез. докл. Москва, 1990. С. 16-17.

213. Вальцифер В.А., Погорелов Б.А. Компьютерное моделирование струк-турообразования технического углерода в олигомерном связующем // Каучук и резина. 1994, № 6. С. 33-36.

214. Вальцифер В.А. Расчетная оценка координационного числа частиц в статистической упаковке дисперсного наполнителя // Заводская лаборатория. 1991, № 10. С. 23-26.

215. Вальцифер В.А., Погорелов Б.А. Моделирование статистических упаковок сферических частиц // Инженерно-физический журнал. 1992, т.63, № 1.С. 69-71.

216. Чан Дей Хан. Реология в процессах переработки полимеров: Пер. с англ./ Под ред. Г.В.Виноградова и М.Л.Фридмана. М.: Химия, 1979. -368с.

217. Кульметьева В.Б., Матыгуллина Е.В., Порозова С.Е. Применение пено-керамических фильтров с модифицирующим эффектом при фильтрации серого чугуна. Конструкции из композиционных материалов. -2006. - Вып.4. - С. 143-147.

218. Пористые проницаемые материалы: Справ, изд. / Под ред. Белова С. В. М.: Металлургия, 1987. 335 с.

219. Brockmeyer J.W., Aubrey L.S. Application of ceramic foam filters in molten metal filtration // Ceram. Eng. Sei. Proc. 1987. 8(1-2). P. 63-74.

220. Фильтрация серого чугуна через пенокерамические фильтры / В.Н. Анциферов, A.A. Артемов, С.Е. Порозова и др. // Литейное производство. 2001. № 1. С.11-12.

221. Распределение легирующих элементов и примесей во вторичном цинковом сплаве после фильтрации / Порозова С.Е., Кульметьева В.Б., Борисова И.А., Волочай C.B. // Изв. вузов. Цветная металлургия. 2007. № 1. С. 52-56.

222. Antsiferov V.N., Porozova S.E., Kulmetyeva V.B. The Effect of Filter Material on Grey Iron Microstructure and Properties // Acta Universitatis Pontica Euxinius. 2005. Vol. 4. № 2. P. 49-53.

223. Модифицирование поверхности высокопористых керамических материалов / В.Н. Анциферов, С.Е. Порозова, Е.В. Матыгуллина, P.M. Хафизова // Огнеупоры и техн. керамика. 2004. № 8. С. 2-4.

224. Закирничная М.М. Образование фуллеренов в углеродистых сталях и чугунах при кристаллизации и термических воздействиях: Автореф. дис. докт. техн. наук. Уфа, 2001. 46 с.

225. Давыдов C.B. Технология наномодифицирования доменных и ваграночных чугунов // Заготовительные производства в машиностроении. 2005. № 2. С.3-9.

226. Дубровский С.А.," Роготовский А.Н., Петрикин Ю.Н. Роль фуллеренов в процессе образования шаровидного графита в чугуне // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2005. № 9. С. 28-31.

227. Щербаков А.Н., Воронцов В.И., Козлов Л.Я. Влияние РЗМ на литейные свойства и структуру промышленного серого чугуна // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 1999. № 1. С. 74-75.

228. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии / Под общей ред. О.Д. Куриленко. Четвертое изд., испр. и доп. Киев: Наукова думка, 1974. 991 с.

229. Химические и электрохимические процессы получения высокопористых ячеистых материалов / В.Н. Анциферов, О.П. Кощеев, В.В. Камелии, В.И. Кичигин. М.: Изд-во «Синее яблоко», 1998. - 308 с.

230. Фильтрация серого чугуна через пенокерамические фильтры / В.Н. Анциферов, А.А. Артемов, С.Е.Порозова и др. // Литейное производство.

231. Химические и электрохимические процессы получения высокопористых ячеистых материалов / В.Н. Анциферов, О.П. Кощеев, В.В. Камелии, В.И. Кичигин. М.: Изд-во «Синее яблоко», 1998. - 308 с.

232. Фильтрация серого чугуна через пенокерамические фильтры / В.Н. Анциферов, A.A. Артемов, С.Е.Порозова и др. // Литейное производство. -2001.-№ 1.-С. 11-12.