Автореферат (1094949), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Полученные в результате опытной эксплуатации производства данные позволили сформулировать требования к промышленному комплексу оборудования. Разработано техническое задание на механизированный комплекс оборудования для реакционного размола, включающий 12 аттриторов с объемом камеры 45 л, устройства загрузки-выгрузки гранулята и шаров, конвейерную линию для транспортировки гранулята, систему управления. Разработана рабочая конструкторская документация на комплекс.

При выполнении работы получены шесть патентов на разработанные материалы и способы их изготовления, пять из которых внедрены в производство.

Основные выводы

1. На основе материаловедческого анализа, физического и математического моделирования, экспериментальных исследований, разработки и внедрения в производство металлоизделий создан новый тип композиций, состоящих из порошков металлов, их оксидов, углерода и термореактивных фенол-формальдегидных смол, отличающихся высоким уровнем физико-механических и технологических свойств при меньшей на 20 – 30% стоимости сырья по сравнению с материалами (МИМ-фидстоками), применяемыми в настоящее время для этих же целей.

2. Разработаны, исследованы, запатентованы и внедрены в производство, в зависимости от назначения, два типа композиций:

- для получения сложнопрофильных фасонных заготовок из порошков металлов, их оксидов, легирующих элементов и термореактивной фенол-формальдегидной смолы;

- для получения жаропрочных дисперсно-упрочненных материалов в виде гранул, сложных кованых заготовок, прутков и сложных профилей с применением реакционного размола порошка матричного металла, его оксида, порошков легирующих элементов и углерода.

Полученная из указанных композиций металлопродукция широко используется в машиностроении, автомобильной, строительной, металлургической и атомной промышленности и поставляется как на предприятия России, так и за рубеж.

3. На основе разработанных физических и математических моделей установлены аналитические зависимости, определяющие фазовый состав композиций в зависимости от назначения изделий, их реологических свойств и роли углерода как восстановителя оксидов и позволяющие оптимизировать технологический процесс для получения стабильных и устойчивых качественных показателей продукции.

4. Установлены температурные режимы термической обработки композиций. Так, процессы термодеструкции фенолформальдегидной смолы в сформованных композициях завершаются в интервале , соответственно скорость нагрева прессовок может в несколько раз превышать скорость нагрева для удаления связующего в МИМ-фидстоках на основе термопластов, при гарантии сплошности заготовок, тем самым создавая возможность образования при термодеструкции фенолформальдегидной смолы высокодисперсного аморфного углерода, являющегося активным внутренним восстановителем.

5. Установлен оптимальный режим низкотемпературного, в интервале , вакуумного восстановления оксидов, расположенных в матрице из металлических частиц углеродом, полученным при термическом разложении фенолформальдегидной смолы, при котором обеспечивается минимальный расход углерода в количестве 0,56 на единицу массы кислорода в композиции (или в 2,5-3 раза меньше, чем в существующих технологиях получения губчатого железа) и значительное сокращение времени восстановления.

6. Установлены физические закономерности двухстадийной кинетики процесса изменения дисперсности продуктов реакционного размола композиций отличающейся скоростью роста гранул, размер которых линейно зависит от времени на каждой из стадий, что позволяет на основе разработанной физической модели, во-первых, определять размеры гранул в зависимости от времени реакционного размола и, во-вторых, в зависимости от особенностей протекания режима реакционного размола и термической обработки композиций формировать высокодисперсные фазы с активной ролью углерода как восстановителя оксидов матричного металла и регулятора размеров гранул.

7. Установлено, что при реакционном размоле композиций окислительно-восстановительные процессы не заканчиваются и фазовый состав реакционной системы не достигает оптимального, что связано с уменьшением интенсивности пластической деформации по мере роста гранул; отжиг продукта реакционного размола завершает процесс окисления алюминия и восстановления оксида матричного металла углеродом и существенно (до 2 раз) повышает электропроводность, до 3 раз относительное удлинение и с 700 ºС до 870 ºС увеличивает температуру рекристаллизации, что обеспечивается эволюцией фазового состава, происходящей при отжиге.

8. Установлены методические закономерности спекания материалов, полученных восстановлением композиций , позволяющие установить корреляцию между составом композиций, режимом спекания и плотностью. Существенные отличия в характере уплотнения при спекании композиций, имеющих в исходной рецептуре различное количество оксида, наблюдаются при относительно низких температурах спекания (1050…1150 ^оС) и выражаются в уменьшении плотности при увеличении содержания оксидов более 11% масс. Вместе с тем, применяя температуры спекания, обычно используемые при спекании МИМ-фидстоков на основе стальных порошков (1250…1350 ^оС), материалы спекаются до достижения относительной плотности 0,95 – 0,97, разница в плотности спеченных композиций, имеющих в исходном составе различное количество оксидов, незначительна, что создает условия для получения заготовок с заданными свойствами.

9. На примере композиции установлено, что механические свойства материала, имеющего после спекания по оптимальному режиму состав (%масс.): Ni – 2%, C – 0,2%, Fe – остальное, не уступают легированной никелем спеченной стали аналогичного состава, полученной из МИМ-фидстока Catamold^® – наиболее применяемого в мировой практике материала.

10. Разработаны аналитические зависимости для выбора концентраций составляющих композиционных материалов из дисперсно-упроч-ненных гранул и металлических порошков в зависимости от заданных физико-механических свойств (предела прочности, твердости, электропроводности, теплопроводности) и их требуемых сочетаний у получаемых металлоизделий после обработки давлением.

11. Для композиционных материалов из дисперсно-упроченных гранул и металлических порошков разработаны технологические режимы (обжатия, давления, усилия) компактирования и последующей обработки давлением, обеспечивающих у металлоизделий равномерное распределение свойств по всему их объему при гарантированной прочности, сплошности и термоустойчивости.

12. Для металлоизделий, изготовленных из многокомпонентных композиционных материалов, разработаны методические основы установления нормативных эксплуатационных характеристик (твердости, износостойкости, заданного уровня физических свойств) в зависимости от заданных требований к металлоизделиям и оптимизации способа их изготовления.

13. Разработаны аналитические зависимости для расчета размерной точности заготовок, получаемых спеканием, и проведен анализ влияния на размерные отклонения вариаций характеристик исходных материалов, технологических режимов спекания и условий обеспечения заданного поля допусков размеров заготовок из материалов различного состава.

14. Созданные композиции на основе высокодисперсных порошков металлов, их оксидов и углерода и методы их переработки в металлоизделия с заданными свойствами освоены отечественной промышленностью. Металлоизделия в виде фасонных износостойких деталей сложной конструкции, жаропрочных и износостойких изделий на основе меди с заданными электропроводностью и теплофизическими свойствами производятся на ООО «Наномет», ООО «Завод «Купол» по технологиям, разработанным с применением результатов исследования и рекомендаций, выполненных в настоящей работе. Продукция поставляется на десятки отечественных и зарубежных предприятий, в том числе на заводы автомобильных компонентов для ОАО «ГАЗ», ОАО «УАЗ», ОАО «ВАЗ», предприятия атомного машиностроения («ЗИО», г. Подольск), авиационной промышленности (ОАО «Завод им. Г. И. Петровского», г. Нижний Новгород), заводы строительных конструкций, металлургические заводы (ОАО «Северсталь») и другие предприятия.

Основные положения диссертации

опубликованы в следующих работах:

1. Довыденков, В. А. Обработка композиционных материалов на основе гранул и металлических порошков / В. А. Довыденков, Л. С. Ко-хан. – Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет, 2009. – 143 с.

2. Довыденков, В. А. MИM-технология: новые возможности изготовления заготовок / В. А. Довыденков, М. А. Крысь, Г. П. Фетисов // Заготовительные производства в машиностроении. – 2006. – № 8. – С. 47-50.

3. Довыденков, В. А. Влияние технологических факторов на размерную точность стальных заготовок, изготовляемых по MIM-технологии / В. А. Довыденков, М. А. Крысь, Г. П. Фетисов // Заготовительные производства в машиностроении. – 2006. – № 12. – С. 43-46.

4. Довыденков, В. А. Получение металлических деталей путем формования и спекания металлополимерных композиций / В. А. Довыденков, М. А. Крысь, Г. П. Фетисов // Технология металлов. – 2008. – №6. – С. 28-31.

5. Довыденков, В. А. Модель для расчета вязкости композиций порошок-связующее для получения заготовок путем их литья и спекания / В. А. Довыденков, Г. П. Фетисов // Заготовительные производства в машиностроении. – 2009. – №1. – С. 47-49.

6. Довыденков, В. А. Вязкость композиций порошок-связующее, в которых твердая фаза состоит из нескольких компонентов различной дисперсности / В. А. Довыденков //Заготовительные производства в машиностроении. – 2009. – №2. – С. 54-55.

7. Довыденков, В. А. Расчет композиций железо-оксиды-связующее для получения заготовок с применением МИМ-технологии / В. А. Довыденков // Технология металлов. – 2009. – №3. – С. 28-30.

8. Довыденков, В. А. Влияние режимов реакционного размола и термической обработки на свойства дисперсно-упрочненной меди / В. А. Довыденков, Г. П. Фетисов, М. В. Ярмолык // Технология металлов. – 2008. – №4. – С. 17-19.

9. Довыденков, В. А. Гранулирование композиций на основе меди при реакционном размоле в аттриторе / В. А. Довыденков, М. В. Ярмолык // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2009. – №3. – С. 18-22.

10. Довыденков, В. А. Состояние, перспективы и проблемы развития порошковой металлургии / В. А. Довыденков, Ю. М. Панин // Радиопромышленность. – 1991. – № 4. – С. 11-14.

11. Тарасова, Г. И. Опыт разработки и освоения различных методов защиты от коррозии порошковых конструкционных изделий / Г. И. Тарасова, В. А. Довыденков, Л. В. Кужлева // Порошковая металлургия. – 1991. – №8. – С. 84-88.

12. Dovydenkov, V. Experience of Production and using the Precipitation Strengthened Copper- Based Materials made Mechanical Alloying / V. Dovydenkov, E. Shalunov // Proc of the PМ- 1998 World Congress, Granada. – 1998. – Vol. 1. – P. 372-377.

13. Shalunov E. Anwendung der hochessizinten dispersionsgehаrteten Werkstoffe aus Pulverkupferbasis in den Teilen von Motoren und Kraftanlagen der Transportmittel / E. Shalunov, V. Dovydenkov, V. Simonov // 15 International Plansee Seminar, Plansee, 2001. – Vol. 4. – P. 126-149.

14. Influence of Composition and Process Parameters on the Structure and Properties of Fe-Cu-Mo-C Material Produced by Compaction and Sinter – hardening / A. V. Dovydenkova, N. V. Voronina, V. A. Dovydenkov, E. V. Sergeeva // Proc. of the PM 2001 Euro Congress, Nice, 2001. – Vol. 2, P. 322-326.

15. Довыденков, В. А. Технико-экономические аспекты создания производств новых порошковых материалов / В. А. Довыденков // Актуальные проблемы производства и применения изделий порошковой металлургии и сверхтвердых материалов: материалы докладов науч.-практ. конф. Ростов-на-Дону 20 сентября 2001 г. – Ростов-на-Дону, 2001. – С. 37-38.

16. Довыденкова, А. В. Влияние составов и технологических режимов на структуру и свойства закаливающихся в процессе спекания материалов / А. В. Довыденкова, В. А. Довыденков, Н. В. Воронина // Порошковые и композиционные материалы, структура, свойства, технологии получения: матер. межд. науч.-техн. конф. Новочеркасск, 16-20 сентября 2002 г. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2002. – С. 62-65.

17. Довыденков, В. А. Получение композиций на основе меди механическим легированием. Опыт реальной технологии / В. А. Довыденков, В. С. Симонов // Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике: материалы докладов международной конференции. Киев 8-12 сентября 2003 г. – Киев, 2003. – С. 101-102.

18. Довыденков, В. А. Исследование процессов получения тонких порошков железа путем размола в аттриторе и его формуемости инжекционным методом / В. А. Довыденков, М. В. Ярмолык, Н. В. Андреева // Технологии получения и применения порошковых и композиционных функциональных материалов: материалы докладов науч.-техн. конф. Ростов-на-Дону 16-18 сентября 2003 г. – Ростов-на-Дону, 2003. – С. 88-89.

19. Шалунов, Е. П. Высокоресурсные электроды контактной сварки из медных композиционных материалов с нанодисперсными упрочняющими фазами / Е. П. Шалунов, В. А. Довыденков // Электрические контакты и электроды: тр. Института проблем материаловедения НАН Украины. – Киев, 2004. – С. 190-201.

20. Shalunov, E. P. Peculiarities of Welding Tool Operation Made of Oxide and Carbide / Carbon Dispersion Strengthened Materials of DISCOM Trade Mark in Ricid Welding Mode / E. P. Shalunov, V. A. Dovydenkov, V. S. Simonov // Materials and Coatings for Extreme Performances: Investigations, Applications, Ecologically Safe Technologies for Their Production and Utilization: Proc of the Third International conference. Katsiaveli- town, Sept. 13-17, 2004. – Kiev, 2004. – P. 505-506.

21. Granule Formation kinetics in the process of mechanical alloying and their influence upon properties of materials Cu-Al-O-C and Cu-Ti-C-O / V. A. Dovydenkov, V. S. Simonov, E. P. Shalunov, M. V. Yarmolyk // Proc of the PM – 2004 World congress, Vienna, Oct. 17-21, 2004. – Vol. 1. – P. 177-180.

22. Шалунов, Е. П. Высокоэффективные дисперсно-упрочненные композиционные материалы на основе порошковой меди ДИСКОМ^® (DISCOM)^®, их производство и применение / Е. П. Шалунов, В. А. Довыденков, В. С. Симонов и др. // Эффективные материалы, технологии и оборудование для сварки, плазмы, нанесения покрытий, металлообработки и порошковой металлургии: материалы докладов науч.-техн. конф. Ростов-на-Дону, 8-10 сентября 2004 г. – Ростов-на-Дону, 2004. – С. 11-20.

23. Case Study of the Process of Sintering and Heat Treatment of Stainless Soft Magnetic Material Attained through Mechanical Alloying / A. V. Dovydenkova, V. A. Dovydenkov, V. Р. Yaltayev, М. V. Yarmolyk // Proc. of the PM- 2004 World Congress, Vienna, Oct. 17-21, 2004. – Vol. 4. – P. 523-525.

24. Довыденков, В. А. Порошковая металлургия в Республике Марий Эл / В. А. Довыденков // Новые материалы и изделия из металлических порошков. Технология. Производство. Применение (ТПП-ПМ 2005): материалы докладов науч. практ. семин. Йошкар-Ола, 21-24 июня 2005 г. – Йошкар-Ола, 2005 – С. 11-13.

25. Симонов, В. С. Опыт создания и функционирования производства дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе порошковой меди марки DISCOM / В. С. Симонов, В. А. Довыденков, Е. П. Шалунов // Новые материалы и изделия из металлических порошков. Технология. Производство. Применение. (ТПП – ПМ 2005): материалы докладов науч. практ. семин. Йошкар-Ола, 21-21 июня 2005 г. – Йошкар-Ола, 2005. – С. 79-83.

26. Довыденков, В. А. Влияние технологических факторов на размерную точность стальных заготовок, получаемых с применением МИМ-технологий / В. А. Довыденков, М. А. Крысь // Материалы XII Международного симпозиума. Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред: тез. докл. – М.: Изд-во МАИ, 2006. – С. 338.

27. Довыденков, В. А. О критериях выбора параметров исходных материалов для изготовления деталей с применением МИМ-технологии / В. А. Довыденков // Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия: материалы докладов 7-й международной науч.-техн. конф. Минск, 16-17 мая 2006 г. – Минск, 2006. – С. 34-40.

28. Довыденков, В. А. О возможности применения термореактивных смол в качестве компонентов связующего в МИМ-фидстоках и в пластифицированных смесях / В. А. Довыденков, М. А. Крысь // Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия: материалы докладов 7-й международной науч.-техн. конф. Минск, 16-17 мая 2006 г. – Минск, 2006. – С. 104-105.

29. Довыденков, В. А. Кинетика удаления связующего из металлополимерных композиций на основе карбонильных порошков и фенолформальдегидной смолы / В. А. Довыденков, М. А. Крысь // Металлургия. Машиностроение. Станкоинструмент: материалы докладов международной науч.-техн. конф. Ростов-на-Дону 6-8 сентября 2006 г. – Ростов-на-Дону, 2006. – С. 110-112.

30. Довыденков, В. А. Применение нанодисперсно-упрочненных композиционных материалов для изготовления направляющих втулок и седел клапанов бензиновых и дизельных двигателей / В. А. Довыденков, Е. П. Шалунов // Порошковая металлургия в автотракторном машиностроении. Сварка и резка металлов: материалы, технология и оборудование для нанесения функциональных защитных покрытий: материалы докладов науч.-техн. конф. Минск 28-30 марта 2007 г. – Минск, 2007. – С. 83-84.

31. Довыденков, В. А. О формировании нанодисперсных структур с применением процессов низкотемпературного внутреннего окисления-восстановления механоактивированных композиций / В. А. Довыденков, О. С. Сироткин // Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики «АНТЭ-07»: матер. междун. науч.-техн. конф. Казань, 11-12 декабря 2007 г. – Казань: КАИ, 2007. – Т. 1. – С. 123-125.

32. Довыденков, В. А. О вязкости композиций (МИМ-фидстоков) для инжекционного формования порошков / В. А. Довыденков // Эффективные технологические процессы в металлургии, машиностроении и станкоинструментальной промышленности: материалы докладов международ. науч.-техн. конф. Ростов-на-Дону, 5-7 сентября 2007 г. – Ростов-на-Дону, 2007. – С. 159-161.

33. Довыденков, В. А. Получение крупногабаритных высокоточных заготовок путем формования и спекания металлополимерных композиций на основе термореактивных смол / В. А. Довыденков, М. А. Крысь, Г. П. Фетисов // Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред: материалы докладов XIII межд. симп. Ярополец, 12-16 февраля, 2007 г. – М., 2007. – С. 92-93.

34. Нанокомпозиционные материалы ДИСКОМ^® для электрических контактов сильноточной аппаратуры / Е. П. Шалунов, И. С. Гершман, А. Л. Матросов, Д. В. Казаков, В. А. Довыденков, В. С. Симонов // Новые материалы и изделия из металлических порошков. Технология. Производство. Применение. (ТПП-ПМ 2008): материалы докладов науч. практ. семин. Йошкар-Ола, 17-19 июня 2008 г. – Йошкар-Ола, 2008. – С. 29-32.

35. Довыденков, В. А. Порошковая металлургия как метод получения объемных нанокристаллических материалов / В. А. Довыденков // Новые материалы и изделия из металлических порошков. Технология. Производство. Применение. (ТПП-ПМ 2008): материалы докладов науч. практ. семин. Йошкар-Ола, 17-19 июня 2008 г. – Йошкар-Ола, 2008. – С. 22-28.

36. Формирование структуры и свойств дисперсно-упрочненных материалов в процессе реакционного размола и термической обработки композиций металлы-оксиды-углерод / В. А. Довыденков, М. В. Ярмолык, Н. В. Рукавишникова, И. Г. Санникова // Новые материалы и изделия из металлических порошков. Технология. Производство. Применение. (ТПП-ПМ 2008): материалы докладов науч. практ. семин. Йошкар-Ола, 17-19 июня 2008 г. – Йошкар-Ола, 2008. – С. 40-44.

37. Довыденков, В. А. Модель для расчета вязкости многокомпонентных металлополимерных композиций / В. А. Довыденков // Новые материалы и изделия из металлических порошков. Технология. Производство. Применение. (ТПП-ПМ 2008): материалы докладов науч. практ. семин. Йошкар-Ола, 17-19 июня 2008 г. – Йошкар-Ола, 2008. – С. 123-127.

38. Dovydenkov, V. A. Model and Method to Calculate Viscosity of Metal and Polymer Composites (MIM-Feedstocks) / V. A. Dovydenkov // Prog. Of the PM2008 International Powder Metallurgy Congress. Mannheim. 29^th September – 1^st October 2008. – Vol. 2 – P. 263-268.

39. Довыденков, В. А. Синтез нанодисперсных упрочняющих фаз в материалах на основе железа и меди путем термической обработки композиций металлы-оксиды-углерод, полученных реакционным размолом / В. А. Довыденков // Нанотехнология и формирование прочностных и физических свойств: механизмы пластической деформации и разрушения, диффузионные процессы, транспортные процессы в магнитных и проводящих нанокристаллических материалах: тезисы докладов XI Межд. конф. «ДСМСМС-2008». Екатеринбург. УРО РАН, 10-14 апреля 2008 г. – Екатеринбург, 2008. – С. 127-128.

40. Довыденков, В. А. Получение порошковых материалов на основе железа и меди с нанодисперсной структурой с применением углеродного восстановления оксидов / В. А. Довыденков // Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия, сварка: материалы докладов 8-й межд. научно-техн. конф. Минск, Беларусь, 27-28 мая 2008. – Минск, 2008. – С. 18-20.

41. Довыденков, В. А. Получение нанокристаллических материалов с применением комбинированной технологии реакционного размола и термического синтеза / В. А. Довыденков // Энергетика-2008. инновации, решения, перспективы»: материалы докладов междунар. научно-техн. конф. Казань, 15-19 сентября 2008 г. – Казань, 2008. – Кн. 4. – С. 66-70.

42. Нанокристаллические материалы на основе меди с термически устойчивой структурой / В. А. Довыденков, М. В. Ярмолык, А. Р. Буев, А. В. Леухин // Методы создания, исследования микро-, наносистем и экономические аспекты микро-, наноэлектроники: труды II науч.-техн. конф. Пенза, 26-29 мая 2009 г. – Пенза: НИИЦ ПГУ, 2009. – С. 20-22.

43. Патент РФ 2195394 Дисперсно-упрочненный композиционный материал для электродов контактной сварки / Шалунов Е. П., Матросов А. Л., Довыденков В. А., Симонов В. С., Липатов Я. М. Заявл. 2.02.2001, Опубл. 27.12.2002. – С. 8.

44. Патент РФ 2310542 Металлополимерная композиция для изготовления стальных заготовок / Довыденков В. А. Заявл. 17 июля 2006 г. Опубл. 20 ноября 2007 г.

45. Патент РФ 2332430. Металлополимерная композиция для изготовления чугунных заготовок / Довыденков В. А. Заявл. 09 января 2007 г. Опубл. 27 августа 2008 г.

46. Патент РФ 2313421. Способ изготовления порошковых изделий / Дорофеев Ю. Г., Дорофеев В. Ю., Кособоков И. А., Довыденков В. А., Довыденкова А. В. Заявл. 10 апреля 2003 г. Опубл. 27 декабря 2007 г.

47. Патент РФ 2345152. Способ получения губчатого железа для изготовления тонкого порошка / Довыденков В. А. Заявл. 07 мая 2007 г. Опубл. 27 января 2009 г.

48. Патент РФ 2355797. Дисперсно-упрочненный композиционный материал / Довыденков В. А. Заявл. 03 июля 2007 г. Опубл. 20.05.2009.

Подписано в печать 30.07.2009.

Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 4168.

Редакционно-издательский центр

Марийского государственного технического университета

4 24006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

Характеристики

Список файлов диссертации