Academic literature on the topic 'Тугоплавкі матеріали'

У роботі вперше показана можливість використання термоелектричних перетворювачів на основі тугоплавких безкисневих сполук для вимірювання температури агресивних середовищ, досліджено в ході експерименту відтворюваність функціонального параметру термо-е.р.с. термоелектричного перетворювача. В ході досліджень використовувалися бінарні системи WC-SIALON/сажа-SIALON, TiB2- SIALON/сажа-SIALON, ZrC-SIALON/B4C-SIALON, TaN-SIALON/вуглецеве волокно. Встановлено, що при використанні композитних матеріалів можливий ефект термокомпенсації, який проявляється в тому, що матеріали WC-SIALON/сажа-SIALON проявляють в діапазоні температур до 250 оС від’ємне значення термо-е.р.с. за рахунок значної величини від’ємного значення домішки з негативним значенням коефіцієнта термо-е.р.с. Доведено, що використання керамічних композитів ZrC-SIALON/B4C-SIALON має переваги у створенні високоефективних термоелектричних перетворювачів, в яких слабо відбуваються процеси термокомпенсації. На жаль, керамічні перетворювачі мають певні недоліки, до основних недоліків слід віднести велику інерційність, що проявляється у тому, що термопари не відчувають пікових змін температури.

Робота присвячена підвищенню надійності та довговічності деталей циліндро-поршневої групи двигунів внутрішнього згоряння. Зміцнення деталей машин можливе за рахунок застосування спеціальних технологічних процесів. Сучасні матеріали та покриття повинні задовольняти високим робочим температурам і навантаженням. Хромування, борування та іонно-плазмове напилення не задовольняють встановленим вимогам якості. Алюмінієвий поршень зазнає руйнувань в районі головки. Це проявляється у накопиченні шпарин, каналів, слідів вимивання сплаву.Окрім цього, внаслідок нагрівання, втрачається міцність алюмінієвого сплаву більше, ніж у 2 рази.Запропоновано створення та застосування покриття, яке б витримувало робочі температури понад 2000ºС, а також ударно-пульсуючі навантаження. Пропонується детонаційно-газовий метод напилення. Він характеризується універсальністю матеріалів: від полімерів до тугоплавкої кераміки, любі метали і сплави. Напилені частинки володіють високою кінетичною енергією. Покриття характеризується високою міцністю, яка сягає 180…200 МПа, твердістю HRCe 60, мінімальною шпаринністю. Температурний вплив при напиленні на заготовку незначний. Запропоновано послідовність підготовчих операцій. Зміцненню підлягали поршень та жарове кільце на детонаційно-газовій установці «УН-102». Застосовувався маніпулятор, що використовує енергію пострілу установки. Отримані поверхні характеризуються регулярною макроструктурою (хвилястістю).Нанесенню підлягав нікель-алюмінієвий сплав. Товщиною покриття – 150…270 мкм, твердість – HV 550, адгезія до основи – 94…100 МПа.Результати досліджень на деталях циліндро-поршневої групи засвідчили зниження робочих температур, внаслідок припрацьовування покриття та якісного ущільнення камери згоряння. Довговічність кілець становить 1,6·106…2,3·106 , що свідчить про значне підвищення опору втомі та ресурсу роботи. Запропонована технологія є придатною та рекомендується до впровадження у серійне виробництво.

Узагальнені та проаналізовані конструктивні схеми імпульсних камер згоряння (ІКЗ), які використовуються в установках для детонаційно-газового напилення покриттів. Сформульовано основні вимоги до імпульсних камер згоряння. Розроблено класифікацію ІКЗ за основними ознаками, в тому числі: за функціональним призначенням; видом використовуваного палива; характером подачі газів; за геометричним параметрам ІКЗ – осі каналів горіння і їх кількості, поперечним перерізом і ін.; компоновці та ін. Показана можливість використання пересжатія детонаційної хвилі (ДХ), одержуваних в профільованих ІКЗ, що розширює технологічні можливості методу з нанесення покриттів з тугоплавких матеріалів і відкриває перспективи створення малогабаритних детонаційно-газових установок, включаючи нанесення покриттів на внутрішні поверхні деталей. Дано рекомендації по областям раціонального застосування розглянутих схем ІКЗ і їх проектування.

Досліджено електропровідні властивості системи порошковий титан — багатошарові вуглецеві нанотрубки (БВНТ) у процесах встановлення між її компонентами електричних контактів при деформації стискання. Спостерігається утворення композитів, яке супроводжується зростанням електропровідності матеріалу, що зумовлено переносом електронів з частинок металу до БВНТ. Показано, що використання композитів метал — вуглецеві наноструктури відкриває шлях до створення «холодних» катодів термоемісійних перетворювачів (ТЕП), які можуть працювати від низькотемпературних джерел енергії. Використання катода з композиту Ti — терморозширений графіт при опроміненні ТЕП концентрованим сонячним світлом дозволило вперше спостерігати напругу і постійний струм за температур 170–350°C, що є до 9 разів нижчими за робочі температури традиційних ТЕП, виготовлених з тугоплавких металів. При цьому струм спостерігався в замкненому електричному колі без прикладання додаткової зовнішньої різниці потенціалів. Встановлені механізми генерації струму і напруги у ТЕП з композитним катодом дозволили сформулювати фізичні принципи побудови «холодних» електродів для прямих емісійних перетворювачів концентрованої сонячної енергії на електричну.

На сьогодні залишається актуальною проблема, що пов’язана з необхідністю збільшення експлуатаційного ресурсу стволів військового озброєння. Для вирішення цієї проблеми автори роботи пропонують напиляти захисні покриття на внутрішню поверхню стволів, використовуючи сучасний метод магнетронного розпилення імпульсами високої потужності. Відомо, що цей метод дає змогу отримувати покриття ще більш високої якості (з точки зору фізико-механічних властивостей) в порівнянні з покриттями, які отримані методом магнетронного розпилення на постійному струмі. Авторським колективом розроблений, створений і випробуваний макет магнетронної розпилювальної системи, за допомогою якого можна напиляти покриття з тугоплавких матеріалів на внутрішню поверхню імітатору ствола калібром 30 мм методом магнетронного розпилення імпульсами високої потужності.Враховуючи той відомий факт, що стволи калібру 30 мм є широковживаними в арміях країн світу, результати роботи можуть бути корисними не тільки у вітчизняному оборонному виробництві, але й мають експортний потенціал.

Актуальність теми дослідження. Для отримання зварних з’єднань із високолегованих сталей, тугоплавких та активних металів, твердих та надтвердих сплавів ефективно застосовують способи зварювання тиском, зокрема, дифузійне зварювання, яке має суттєві переваги поряд з іншими видами зварювання та дозволяє отримувати зварні конструкції складної форми з мінімальними деформаціями. Постановка проблеми. Серед джерел енергії, що застосовують для дифузійного зварювання, найбільш перспективним є нагрів тліючим розрядом, що горить у середовищі інертних або активних газів при їх тиску нижче за атмосферний і який забезпечує можливість регулювати в широких межах інтенсивність і локальність нагріву. Однак суттєвим недоліком тліючого розряду є його недостатня стабільність і здатність переходити в дугову форму, що може призводити до оплавлення і руйнування деталей. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Широка номенклатура зварних виробів визначає необхідність регулювання енергетичних характеристик розряду в значних межах. У цих умовах проблема керованості тліючого розряду стає безпосередньо пов’язаною із проблемою забезпечення його стабільності. Питанню підвищення стійкості тліючого розряду присвячена значна кількість досліджень, однак у своїй більшості вони відносяться до процесів хіміко-термічної або лазерної обробки матеріалів і не відповідають режимам горіння тліючого розряду, що застосовуються в умовах зварювання. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. До теперішнього часу, всі спроби забезпечити стабільне існування потужнострумового тліючого розряду в межах обраної форми в різних технологічних процесах не є вельми ефективними, оскільки не беруть до уваги мультифакторність проблеми, головним чином зосереджуючись лише на енергетичних аспектах. Постановка завдання. Метою роботи є вдосконалення методів керування і стабілізації потужнострумового тліючого розряду в процесах дифузійного зварювання. Виклад основного матеріалу. Для забезпечення стабільності тліючого розряду в роботі запропоновано використовувати певний критерій, який поєднує параметри режиму горіння розряду з умовами переходу його в електричну дугу. Таким критерієм у роботі обрано співвідношення середньої напруги на розрядному проміжку, що визначається частотою виникнення дугових пробоїв, до напруги горіння стабільного тліючого розряду. За відсутності дугових пробоїв значення критерію наближається до максимального К = 1, зі збільшенням частоти імпульсів дуги величина К поступово знижується. Оскільки стійкість тліючого розряду суттєво залежить від основних параметрів режиму, у роботі визначено інтегральний показник, який поєднаний із критерієм стійкості. У ролі такого показника застосовано добуток струму розряду та тиску газу. Встановлено аналітичну залежність критерію стійкості від обраного показника. Розроблено схему автоматичного пристрою переривання процесу нагрівання за умови, якщо фактичне значення коефіцієнта стійкості опуститься нижче його заданого значення. Висновки відповідно до статті. Оптимальне регулювання тліючого розряду в процесах дифузійного зварювання за умов забезпечення його стабільності може ефективно здійснюватися на основі критерію стійкості, що визначається як співвідношення середнього значення напруги на розрядному проміжку до напруги горіння стабільного тліючого розряду, і величина якого при оптимальному процесі становить 0,5…1.

Актуальним напрямом у розвитку галузі технічного сервісу є розробка раціональних технологійвідновлення зношених деталей сільськогосподарської техніки. Мета роботи – виявити оптимальнийметод для відновлення зношених деталей сільськогосподарської техніки, який формує зносостійкуповерхневу структуру, практично виключає утворення зони термічного впливу. До того ж має ви-сокі економічні та екологічні параметри технологічного процесу. Для досягнення мети проведеноаналіз даних літературних джерел, досвіду підприємств технічного сервісу, порівняння характерис-тик технологічних процесів; узагальнення результатів аналізу та порівняння методів, а також про-позиції щодо оптимального методу відновлення зношених деталей машин. Ѓрунтуючись на резуль-татах проведених досліджень, виявили переваги та недоліки методу електроіскрового легування.З’ясували можливості використання його для відновлення зношених поверхонь деталей машин. Вияв-лено, що метод електроіскрового легування є оптимальним для ремонту деталей. Він забезпечує ви-соку міцність зчеплення нанесеного шару; не чинить термічного впливу на деталь; забезпечує мож-ливість застосування місцевого зміцнення окремих ділянок деталі без розбирання агрегату, машини.Електроіскровому легуванню притаманні такі властивості: низька енерноємність, малогабаритне імобільне технологічне обладнання, процес є екологічно чистим. Цей метод є найдоцільнішим з усіхтрадиційних методів відновлення деталей. Тенденції розвитку технологій електроіскрового легуван-ня передбачають заміну дорогих тугоплавких компонентів електродних матеріалів більш дешевими,але ефективними. Це робить його перспективним і досить привабливим для досліджень та застосу-вання у виробництві для зміцнення та відновлення зношених деталей машин. Зважаючи на простотувикористовуваного для електроіскрової обробки обладнання, цей спосіб відновлення може бути ре-комендований для застосування в майстернях технічного сервісу.

Сплави на основі металів підгрупи заліза з тугоплавкими металами викликають велику зацікавленість дослідників через наявність низки функціональних властивостей – висока корозійна, зносо- і термостійкість, жароміцність і твердість, підвищена каталітична активність [1]. Через високу твердість такі сплави можна застосовувати для заміни покриттів токсичним хромом і як робочий шар сучасних носіїв інформації.

На даний час велика увага приділяється розробці матеріалів, що забезпечують реалізацію «екстремальних» технологій, коли мова йде про високі температури, механічні навантаження, корозійну, ерозійну стійкість. Для створення подібних матеріалів найбільші перспективи мають тугоплавкі сполуки, які визначають прогрес в техніці. Особливий інтерес викликають системи тугоплавких сполук, що описуються діаграмами стану евтектичного типу. Перевагами евтектичних композиційних матеріалів є термодинамічна стабільність їх складу та когерентність ґраток контактуючих фаз на міжфазних границях. Все це забезпечує композиту високий рівень структурно-чутливих властивостей.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук зі спеціальності 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015 р. Дисертацію присвячено створенню теоретичних основ технології тугоплавких неформованих матеріалів з високою міцністю, вогнетривкістю та стійкістю до дії агресивних середовищ на основі алюмінатів і хромітів лужноземельних елементів за рахунок цілеспрямованого формування фазового складу та структури клінкеру, цементного каменю і бетону. Систематизовано базу термодинамічних даних; на основі встановлених фазових рівноваг уточнено та досліджено субсолідусну будову потрійних та чотирикомпонентних підсистем багатокомпонентної системи (Mg, Ca, Sr, Ba)O – Al₂O₃ – Cr₂O₃ та встановлено їх подібність, яка полягає у співіснуванні алюмінатів з хромітом лужноземельного елементу та з периклазом, що обумовлює стабільні технологічні параметри твердофазного синтезу вогнетривких алюмохромітних в'яжучих матеріалів та бетонів на основі їх композицій. Встановлено особливості протікання процесів фазоутворення та гідратації алюмохромітних цементів, визначено механізми структуроутворення клінкерів та цементного каменю. Розроблено склади високоміцних, вогнетривких алюмохромітних цементів та бетонів на їх основі, визначено їх основні фізико-механічні та технічні властивості. Розроблено ресурсо- та енергозберігаючу технологію отримання алюмохромітних цементів з використанням відходів хімічної галузі промисловості. Неформовані матеріали, розроблені з використанням алюмохромітних цементів було апробовано в промислових та напівпромислових умовах з позитивним результатом, а результати досліджень впроваджені у практику навчального процесу.
Thesis for the doctor of technical sciences degree in specialty 05.17.11 – Technology of refractory nonmetallic materials. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2015. The thesis is dedicated to the creation of theoretical foundations of refractory unshaped materials development on the base of aluminates and chromites of alkaline-earth elements with high strength, fire resistance and resistance to aggressive environments due to directed formation of clinker structure, cement stone and concrete. Thermodynamic database has been systematized; subsolidus structure of ternary and quarternary subsystems of the multicomponent (Mg, Ca, Sr, Ba)O – Al₂O₃ – Cr₂O₃ system has been clarified and researched, their geometrical-topological similarity has been established, which consists in co-existence of aluminate with chromite of alkaline-earth element and with periclase that determines stable conditions of synthesis of refractory aluminochromite binding materials and concretes on the base of their compositions. Aspects of the process of phase formation and hydration of aluminochromite cements established, mechanisms of structure formation of clinkers and cement stone have been determined. Compositions of refractory high-strength and resistant to aggressive environments aluminochromite cements and concretes on their base have been developed, their main physico-mechanical and technical characteristics have been determined. Resource and energy saving technology of preparation of aluminochromite cements with the use of chemical industry wastes has been developed. Unshaped materials developed with the use of aluminochromite cements have been approved in industrial and semi-industrial conditions with positive results, and the results have been incorporated into the practice of academic process.