Петрик Іван Ярославович. Вплив твердофазних перетворень на формування структури сплаву в процесі дифузійного насичення і спікання порошкових матеріалів

Краткое описание

Петрик Іван Ярославович. Вплив твердофазних перетворень на формування структури сплаву в процесі дифузійного насичення і спікання порошкових матеріалів : Дис... канд. наук: 05.16.01 2009

Петрик І.Я. Вплив твердофазних перетворень на формування структури сплаву в процесі дифузійного насичення і спікання порошкових матеріалів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.01 металознавство і термічна обробка металів. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2008.
Захищаються результати досліджень закономірностей впливу режиму термоциклування на структуроформування дифузійного шару при хіміко-термічній обробці напиленого порошку заліза та спіканні порошкових матеріалів. На прикладі системи Fe-Ti досліджено вплив температурного інтервалу циклування 850-950С, швидкості нагрівання та охолодження на фазовий склад, структуру та механічні властивості напилених покрить і спечених порошкових матеріалів.
Аналітично встановлено взаємозв’язок формування товщини дифузійного шару з критичною концентрацією насичуючого елементу, яка приводить до фазового перетворення. Використовуючи характеристичні частоти коливань атомів кристалічної гратки, енергію фазового переходу в системі з достатньою надійністю можна оцінити через приховану теплоту перетворення.

Показано, що режим термоциклування інтенсифікує дифузійні процеси при насиченні та спіканні порошків, очевидно за рахунок генерування неврівноважених вакансій та дислокацій, які виникають та перерозподіляються в наслідок багаторазового поліморфного перетворення заліза і титану.
Показано, що при насиченні Ті і Cr залізного порошку на Ст.3 та спіканні Fe i Ti в режимі термоциклування оптимальна кількість термоциклів знаходиться в межах 10 16, а температурний інтервал обов’язково повинен охоплювати температури твердофазних перетворень компонентів, що робить процес керованим.
Вперше показано, що кінетика формування структури отриманого сплаву в процесі хіміко-термічної обробки та спікання порошків при ізотермічній та термоциклічній обробці суттєво відрізняються:

а) в усіх випадках при ізотермічній обробці формується грубозерниста, як правило, з витягнутими зернами структура;
б) при насиченні хромом, титаном та їх сумішами і спіканні залізовуглецевих сплавів в режимі ізотермічної витримки карбіди та інтерметаліди формуються лише по границі зерен;
в) при термоциклуванні відбувається подрібнення зерна, утворення хімічних сполук нестехіометричного складу, а карбідні та інтерметалідні фази розташовуються як по границях, так і в середині зерен;
г) термоциклування системи Fe-Ti в інтервалі температур 850-950С забезпечує одночасно утворення інтерметалідів FeTi, Fe2Ti, FeTi2та карбідів TiС і Ті2С при хіміко-термічній обробці та спіканні порошків, що не спостерігається при ізотермічній витримці.
4. Дифузійним насиченням хромом електролітичних осадів нікелю і заліза неможливо одержати покриття на основі твердого розчину залізо-хром-нікель в жодному із термічних режимів насичення, що можна пояснити відсутністю поліморфних перетворень в хромі і нікелю.
5. Використання режиму термоциклічної обробки залізовуглецевих сплавів підвищує в них процентний вміст твердої фази (карбіди та інтерметаліди), що забезпечує підвищення зносостійкості отриманого матеріалу з 13.1 мг/км в режимі ізотермічної витримки при чотирьох годинах до 6.1 мг/км в режимі термоциклування при 4 термоциклах протягом того ж часу.
6. Показано, що енергію твердофазного перетворення в металі можна оцінити з достатньою надійністю через характеристичні частоти коливань атомів кристалічної гратки, а швидкість руху границі фазового перетворення заліза залежить від концентрації насичуючого елементу, яка приводить до цього перетворення.