Отзыв оппонента1 (Разработка технологии получения новых композиционных материалов на основе Al-Al2O3 с использованием реакционного спекания на воздухе порошковых алюминиевых заготовок)

отзыв официального оппонента на диссертационную работу Иванова Александра Владимировича «Разработка технологии получения новых композиционных материалов на основе А1 — А1зО~ с использованием реакционного спекания на воздухе порошковых алюминиевых заготовок», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.1б.ОбПорошковая металлургия и композиционные материалы Актуальность темы диссертации Анализ современной научно-технической информации свидетельствует о больших перспективах использования композиционных материалов на основе системы А1-А1 Оь Так, хорошо известен композиционньпл материал САП, состоящьлт из алюминиевой матрицы, упрочненной алюмооксидными частицами наноразмерного диапазона.

Он предназначен для изготовления лопаток газовых туроин, поршней форсированных двигателей, поршневых штоков и других изделий, эксплуатирующихся при повышенных температурах (до 500'С). Но, технология САП многостадпйна, достаточно трудоемка н целесообразна для получения крупногабаритных заготовок. В выполненных в МАТИ им. К.Э.Циолковского работах показано, что композит А1-А1 Оз может быть с минимальными затратами получен путем реакционного спекания на воздухе алюминиевых заготовок из высокодисперсных порошков марки ПАП-2.

Однако применение разработанного способа сдерживалось низкими технологическими характеристиками порошка, не позволявшими получить высокие физико-механические свойства материала. Для улучшения показателей физико-механических свойств кермета А1 - А1зОз необходимо было усовершенствовать данную технологию и предложить новые подходы для ее реализации применительно к материалам различного функционального назначения.

В связи с этим диссертационная работа Иванова А.В., посвященная установлению влияния способов предварительной обработки алюминиевого порошка ПАП-2 на физико-механические свойства спеченных композитов и разработке на этой основе технологии получения новых материалов на основе системы А1 — А1зОь является весьма актуальной. Оценка научной новизны и практической значимости диссертации Для достижения поставленной цели автором выполнен подробный анализ существующей научно-технической информацгль В обзоре литературных данных проанализированы перспективы применения керметов типа оксид металла — металл в различных областях техники, в том числе рассмотрены потенциальные области применения композитов А1 — А1,0ь из которых могут быть изготовлены легкие и высокопрочные детали.

Для таких композитов проанализированы физико- химические аспекты твердофазного и жидкофазного совмещения металлического и оксидного компонентов и выделены главные направления исследования, определяющие свойства получаемого материала. Проведенный автором анализ позволил сделать вывод об актуальности предполагаемых исследований и сформулировать конкретные зада ш. В работе представлены характеристики исходных компонентов, методики исследования п разнообразные современные методы проведения оценки свойств материалов. Так, в частности, физико-механпческие характеристики материалов определяли на установке Т1га1езг — 2300 и маятниковом копре ХъчсК Н1Р 50 Р. Трибологические свойства композпта — износостойкость и коэффициент трения скольжения, определяли, используя схему «стержень — диск» на приборе ТпЬоте1ег, СЯМ 1пз1г..

Электронномикроскопический анализ проводили на растровом электронном микроскопе Н11ас1й — Г405А, а рензтенофазовый анализ на установке ДРОН вЂ” 3. Представленные в диссертации результаты экспериментального исследования способов гранулирования алюминиевого порошка марки ПАП вЂ” 2 позволяют утверждать, что автором впервые выполнено комплексное исследование различных вариантов процесса гранулирования и разработаны режимы гранулировання промышленного порошка марки ПАП-2. Рассмотрены четыре варианта гранулирования с различными типами воздействия на исходньш порошок.

Наиболее высокий показатель насыпной плотности достигается при использовании способа механической обработки порошка в высокоэнергетической планетарной мельшще (плотность до 1,25 г/см ). Показано, что наиболее технологичным и экономичным является способ, основанный на инициировании химической реакции «омыления стеарина» на поверхности частиц порошка алюминия (плотность до 0,4 г/см ). з Автором изучено влияние способа гранулирования на структуру и свойства реакционно-спеченного на воздухе кермета А1-А1 Оз. После проведения всесторонних исследований структурных характеристик и широкого спектра испытажш механических свойств установлено, что введение жидкого стекла для гранулирования в составе сырых заготовок выполняет функцию активатора реакционного спекания, влияющего на формирование фазового состава и структуры спеченного материала.

Методом РФА в алюминиевой матрице зафиксированы кристаллические фазы (А1«Оз; й; 11а,81«Оз) наноразмерного диапазона. Установлено, что в составе композита А1-А1 Оь полученного из шихты, гранулированной с использованием реакции «омыления» стеарина, на поверхности чешуйчатых частиц порошка ПАП-2 сохраняется коксовый остаток (1,5% об.) от термического разложения на воздухе продуктов реакции «омыления» - стеарата натрия и глицерина. Этот коксовый остаток равномерно распределен по поверхностям чешуйчатых алюминиевых часпщ в виде тонких молекулярных слоев и выполняет функцию твердой смазки при работе пары трения.

В работе рассмотрены различные технологические подходы, используемые для получения композитов «керметная матрица (А1/А1зОз) — наполнитель». В качестве наполнителя использован широкгла спектр материалов; дискретных металлических волокон (алюминиевых, титановых, стальных), дюралевой стружки, отрезков стального троса, электрокорунда, каолиновых волокон и сферолитов технического глинозема. В результате показано, что перспективным является армирование керметной матрицы А1/А1«Оз однонаправлено уложенными отрезками стального троса А4 (1х19). При его содержангпя 8% (об.) обеспечивается получение материала с плотностью 2,5 г/см, что почти в два раза меньше плотности титановых сплавов.

По показателям ударной вязкости и удельной эффективной работы разрушения новый композит сопоставим со сталью. Введение в керметную матрицу А1/А1«Оз зерен электрокорунда позволяет получать перспективный абразивный композит с плотностью 2,6 г/см, прочностью при изгибе 40 МПа и с открытой пористостью 15-20%. Из порошковой композитной смеси — «ПАП-2 (10 — 30% об.) — каолиновые волокна» изготовлена высокоэффективная ультралегковесная теплоизоляции с плотностью 0,25 — 0,5 г/см при общей пористости 88 — 93%. Из порошковой композитной смеси — «ПАП-2 (30 — 70% об.) — сферолиты технического глинозема» получена высокопористая термостойкая алюмооксидная керамика (общая пористость 42 — 52%, плотность 1,90 — 2,32 г/ем~, о, = 10-50 Научная новизна работы состоит в установлении основных закономерностей протекания процессов грануляции и последующего реакционного спекания, позволившие автору предложзпь совокупность основных химических реакций, описывающих механизм фазообразовання композиционного материала.

Практическая значимость работы состоит в разработке спектра конкретных способов и режимов гранулирования промышленного порошка марки ПАП-2, обеспечивающих повышение насыпной плотности получаемой шихты и дополнительное ее модифицирование, а также технологии получения на основе А1-А1203 новых композиционных материалов различного назначения с повышенными технико-экономическими показателями.

Новизна предложенных и реализованных в диссертационной работе технических решенгпт защищена 7 патентами РФ на изобретения. Достоверность и обоснованность основных научных положений и выводов диссертация определяются большим объемом экспериментальных данных, полученных с использованием различных методов исследования на современном оборудовании. Диссертация написана с соблюдением требований ВАК РФ, ее основные выводы обоснованы и соответствуют тексту и содержанию. Завершенность работы характеризуется выдачей конкретных предложений и рекомендаций по использованию полученных результатов. Замечания 1.

В качестве общего замечания следует отметить отсутствие экспериментальных дифрактограмм, поскольку на основании рентгенофазового анализа делаются достаточно важные выводы о фазовом составе спеченных образцов, наличии углеродной пленки и наноразмерных включений оксидных фаз в алюминиевой матрице.

2. Конкретное замечание касается рисунка 4.15 на странице 109, где результаты представляется целесообразным дать в виде таблицы, а не графика, поскольку вблизи максимума предела прочности при изгибе недостаточно экспериментальных данных. Сделанные замечания не снижают общего уровня и высокой оценки диссертации А.В. Иванова. Заключение В целом представленная диссертация выполнена на высоком научно- техническом уровне и представляет собой законченную научно квалификационную работу, в которой изложены научно обоснованные технические и технологические решеши по установлению влияния способа гранулирования алюминиевого порошка ПАП-2 на физико-механические свойства реакционно- спеченного на воздухе кермета А1-А1.0; и разработке технологии получения композитов различного функционального назначения.