WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

                               На правах рукописи

ЯКОВЛЕВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕХАНОАКТИВИРОВАННЫХ СВС-МАТЕРИАЛОВ  МЕТОДОМ  ДЕТОНАЦИОННО-ГАЗОВОГО НАПЫЛЕНИЯ

Специальность: 05.03.06 – Технологии и машины сварочного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Барнаул2008 г.

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова

Научный консультант:        доктор технических наук, профессор

       Радченко Михаил Васильевич

Официальные оппоненты:        доктор технических наук, профессор

       Марков Василий Алексеевич

доктор технических наук, профессор

Филонов Михаил Рудольфович

               доктор технических наук, профессор

               Первухин Леонид Борисович

Ведущая организация:

Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов ЦНИИ КМ “Прометей”, г. Санкт-Петербург

Защита состоится «26» декабря  2008 г.  в « » часов

на заседании диссертационного совета Д 212.004.01 при Алтайском

государственном техническом университете им. И.И. Ползунова,

по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова

Автореферат разослан «___»__________2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н., доцент        Ю.О. Шевцов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы.

Использование износостойких, коррозионностойких, жаростойких, химически стойких, электроизоляционных, теплоизоляционных и других видов защитных покрытий деталей и узлов машин, различного рода рабочих поверхностей, позволяет сократить потери металлов, расход ресурсов на их возмещение и дает возможность повысить качество, надежность машин, сроки эксплуатации оборудования. Большое распространение в настоящее время получают методы нанесения покрытий напылением. Газотермические методы нанесения покрытий отличаются от других методов, например - испарения и конденсации в вакууме, прежде всего, высокими скоростями, температурами процесса (электродуговое, плазменное и детонационное напыление) и значительными скоростями роста пленки напыляемого материала. Процесс детонационно–газового напыления (ДГН) является энергоэкономным, импульсным, использующим для нагрева и разгона частиц напыляемого материала реакцию детонирующих газов в ударной трубе.

Большой вклад в развитие технического применения детонации был внесен рядом научных коллективов, фундаментальные работы в нашей стране принадлежат научной школе академика Лаврентьева М.А., (М.Е. Топчиян, В.В. Митрофанов, А.А. Васильев, Т.П. Гавриленко, Ю. А. Николаев, В.Ю. Ульяницкий, и др.).

В отличие от других методов нанесения покрытий, процесс ДГН является импульсным. Частота работы установки напыления обычно составляет 4 - 5 циклов в сек., т.е. продолжительность цикла напыления составляет, 0,2 - 0,25 с., время формирования структуры материала покрытия массой 20-40 миллиграмм из порошка дисперсностью порядка 100 мкм – 4*10-3 секунды на площади около 2 см2. При этом возникающие из-за ударно-волнового характера протекания процесса высокие контактные давления позволяют наносить компактные материалы.

Значительный прогресс в отношении повышения качества покрытий связан с использованием в процессе напыления композиционных материалов, обладающих комплексом особых, взаимодополняющих физико-химических свойств, что позволяет получать покрытия многофункционального назначения.

Наиболее перспективными композиционными материалами являются дисперсно - упрочненные. Структура их представляет собой матрицу из металла или сплава, в объеме которой равномерно распределена упрочняющая фаза. В качестве этой фазы целесообразно применять термодинамические стабильные соединения – оксиды, карбиды, нитриды, бориды, интерметаллиды, получение многих этих соединений в настоящее время осуществляется методом высокотемпературного синтеза.

Научный интерес представляют процессы, основанные на реакционном механическом легировании, в котором взаимодействие между компонентами и образование упрочняющих фаз происходит на стадии обработки порошковой смеси в механоактиваторе. В результате механического воздействия локальных микрообъёмов твёрдого тела возникают внутренние напряжения, релаксация которых зависит от свойств веществ и условий нагружения. Согласно существующим теориям в механохимии инициирование механохимических превращений обеспечивается теплом, выделяющимся при обработке композиции, энергией дислокаций при пластической деформации материалов, высвобождением упругой энергии аккумулированной в твёрдом теле, наличием многочисленных межфазных границ. Базой для развития технологий получения дисперсно-упрочненных материалов являются работы научной школы академика Болдырева В.В., (Ляхов Н.З., Ломовский О. И., Корчагин М.А. и др.) Процесс механического легирования характеризуется высокой универсальностью, область его использовании, а так же спектр создаваемых материалов постоянно расширяется. Механическое легирование является малоотходной экологически безопасной технологией, занимающей промежуточное положение между металлургическими и химическими процессами. Посредством механического легирования удается значительно расширить пределы растворимости легирующего материала в матрице, синтезировать неравновесные и метастабильные кристаллические фазы. В начале 90-х годов, комбинацией процесса механического легирования и низкотемпературного отжига были получены материалы с наноструктурой.

Производство композиционных материалов с оптимальными комплексами эффективных свойств предполагает развитие технологических процессов нового уровня – интегральных технологий, основными чертами которых являются сокращение количества основных операций, обеспечивающих за цикл полный переход исходных материалов в целевой продукт с их глубоким переделом, при котором происходят радикальные изменения структуры и свойств материала.

Процессом, обладающим значительным потенциалом в получении новых материалов в т.ч. для создания защитных покрытий,, является также самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), открытый академиком РАН А.Г. Мержановым и его научной школой. Большой вклад в развитие этого метода внесли коллективы профессоров Левашова Е.А., Максимова Ю.М., Амосова А.П., Юхвида В.И., Евстигнеева В.В. и др. Метод отличается низкими энергозатратами, простотой и надежностью оборудования, чистотой синтезированного продукта. В настоящее время этим методом синтезировано свыше тысячи бинарных и многокомпонентных соединений. СВС характеризуется такой уникальной особенностью, как существование в течение протекания взаимодействия высокотемпературной твердо-жидкой среды, допускающей различные типы дополнительных внешних воздействий, посредством которых возможно регулирование структуры и свойств продуктов.

Таким образом, одним из принципиальных новых направлений в получении защитных покрытий может являться использование предварительно механоактивированных композиционных материалов в процессах высокотемпературного синтеза, а также применение композитов, содержащих в объеме матрицы наноразмерные синтезированные  включения, в процессах детонационного напыления. Объединение СВС, ДГН и механохимии в единую интегральную технологию, имеет определенные перспективы в плане развития нанотехнологий.

Актуальность данной работы подтверждается тем, что исследования по детонационному напылению выполнялись автором с 1983 года и по настоящее время в рамках целого ряда хоз.договоров, а также последних научно-технических программ: «Интеграция науки и высшего образования России на 2002 – 2006 годы» по государственному контракту № Ч0007/1327, по программе Министерства образования РФ: «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», раздел: 202.05 «функциональные порошковые материалы», проект 202.05.01.10, региональной научно-технической программе «Алтай», номер государственной регистрации проекта 01.200.301687№3902, инв № 02.20.0300808, «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» государственный контракт № 02.513.11.3365

Цель работы - развитие теории и практики создания защитных детонационных  покрытий из механоактивированных композиционных систем (МАС) с комплексом повышенных эксплуатационных свойств.

Для достижения поставленной цели в работе решались задачи:

  1. Построение опытно-экспериментального комплекса для детонационного напыления покрытий и проектирование модульной конструкции детонационной камеры для физических исследований процесса и оценки влияния геометрической конфигурации трубы на характеристики потока.
  1. Создание экспериментальных методов и компьютерных приборов для диагностики в реальном времени конденсированной дисперсной среды в сверхзвуковых двухфазных потоках в процессах получения защитных покрытий из новых материалов и в интегральных технологиях высокотемпературного синтеза в МАС.
  2. Получение детонационных покрытий из МАС и выявление закономерностей изменения свойств СВС-композитов от воздействия импульсных потоков низкотемпературной плазмы.
  3. Исследование эксплуатационных свойств детонационных покрытий из МАС и разработка рекомендаций по применению материалов на ответственных деталях в машиностроении, работающих в условиях трения, повышенных температур и интенсивных динамических нагрузок.

Научная новизна заключается в разработке физических основ энергоэкономичных и экологически безопасных технологий детонационного напыления покрытий из механоактивированных наноструктурированных СВС- композитов, что позволило:

  1. Создать новый класс композиционных материалов для детонационного напыления защитных покрытий, состоящих из металлической матрицы и содержащих в качестве упрочняющей дисперсной фазы равномерно распределенные в объеме синтезированные наноразмерные (величина зерна порядка 15-40 нм.) керамические частицы, и разработать научные основы получения механохимическим способом многокомпонентных композитов типа: TiC+УДА+Ni-Cr, TiC+WC+Ni-Cr, TiB2+WC+Ni-Cr, TiB2+Cu, TiB2+Ti-Ni, TiB2+Ti-Al3. Впервые установить, что энергия активации реакции высокотемпературного синтеза в механокомпозите в исследованных системах зависит от степени разбавления реагентов металлом матрицы и времени предварительной механоактивации, и является аномально низкой для механоактивированных систем (МАС), при изменении в интервале от 20 кДж/моль до 4,4 кДж/моль. Показать, что реагирование механоактивированных наноструктурных компонентов в металлической матрице проходит не по механизму реакционной диффузии, а по иному механизму: механоактивация снимает диффузионные барьеры и процесс реагирования в МАС носит характер эстафетной СВС-реакции в микрообъемах композита.
  2. Разработать математическую модель теплофизических процессов, происходящих на напыляемой поверхности в получении покрытий в режиме детонационно – газового напыления, позволяющую оценить тепловую динамику при формировании защитного покрытия. Провести исследования процесса детонационного напыления с использованием микротермопарных зондов и установить зависимость температуры напыляемой  поверхности от количества циклов напыления.
  3. Заложить основы нового технологического процесса напыления наноструктурированных композиционных защитных покрытий пересжатой детонационной волной. Провести компьютерное  моделирование процесса самоорганизации детонации в каналах переменного сечения. Создать макетный образец детонационной камеры и провести физические исследования импульсного давления, скорости истечении продуктов детонации. Разработать комплекс рекомендаций по проектированию детонационной камеры для напыления МАС с повышенными значениями импульсно-скоростных характеристик газового потока.

Впервые предложить новый технологический принцип «холодного» сверхзвукового напыления МАС в ударно-сжатой «инертной» пробке газа, заключающийся в следующем: путем создания в ударной трубе объема газа, не участвующего в детонационном горении создается «инертная» пробка. Ударная волна сжимает покоящийся инертный газ до критического состояния, образуя высокой плотности среду. При этом, при помещении порошковой навеску в область «холодной» ударно-сжатой пробки газа установлено увеличение скорости дисперсной фазы в 2.5 раза, достигающей величины 900 м/с для дисперсного состава порошка, имеющего средний размер частиц порядка 40-60 мкм.

  1. Впервые провести комплексные исследования развития процесса детонационного напыления с использованием скоростной видеосъемки с временным разрешением кадра 35,5 мкс., позволившие регистрировать пространственно-распределенные параметры сверхзвукового потока. В результате программируемой временной задержки экспозиции кадра в периодически воспроизводимом процессе детонационного напыления МАС получены цифровые изображения  истечения детонационной струи из сопла в атмосферу. С высоким пространственным разрешением (1200/1024 точки на дюйм) получены видеокадры взаимодействия отдельной частицы конденсированной фазы с преградой при формировании защитного покрытия, что позволило оценить температуру контакта.

Практическая значимость работы заключается, прежде всего, в том, что использование оригинального оборудования для детонационно-газового напыления в составе исследовательского комплекса, а также полученные с его помощью результаты напыления новых материалов являются основой для разработки интегральных технологий высокотемпературного синтеза перспективных материалов, получения функциональных материалов для машиностроения в виде защитных покрытий с уникальными эксплуатационными свойствами. За период двадцатилетней работы по детонационному напылению при личном участии автора были произведены внедрения на предприятиях: «Алтайторг-техника», завод синтетического волокна г. Барнаул, ОАО «Новосибирский завод химконцентратов», ПО «Ростсельмаш» г. Ростов-на-Дону, ООО «Центр развития технологий «Алтай». Соответствующие акты представлены в диссертационной работе.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Метод получения порошковых нанокомпозитов, состоящих из металлической или интерметаллидной матрицы и, содержащих в качестве упрочняющей дисперсной фазы наноразмерные керамические частицы.
  2. Основные закономерности изменения структурно-фазового состава СВС-материалов при предварительной механохимической обработке порошковых смесей реагентов с металлической матрицей.
  3. Математическая модель теплофизических процессов, происходящих на напыляемой поверхности в условиях получения покрытий методом детонационно – газового напыления.
  4. Экспериментальные результаты комплексных исследований защитных покрытий из механоактивированных СВС-композитов.
  5. Новые способы и конструкции устройств, для получения пересжатых детонационных волн.
  6. Математическое, алгоритмическое, программное и аппаратное обеспечение диагностики параметров конденсированных дисперсных сред в процессах детонационного напыления.
  7. Зависимости между параметрами конденсированных дисперсных сред и физико-механическими характеристиками защитных покрытий.
  8. Экспериментальные результаты по диагностике температурно-скоростных параметров конденсированной дисперсной фазы в двухфазном детонационном потоке в реальном времени.
  9. Технологический принцип «холодного» сверхзвукового напыления МАС в ударно-сжатой «инертной» пробке газа
  10. Экспериментальные результаты по исследованию процесса взаимодействия конденсированной фазы с преградой при формировании защитного покрытия из СВС-материалов.

Достоверность полученных результатов и выводов диссертационной работы подтверждается комплексным использованием современных методов исследования, тщательностью проведения эксперимента с оценкой величины погрешности измерения, экспериментальной проверкой теоретических предположений и физических моделей, сопоставлением с результатами, полученными другими авторами, признанием на различных международных и российских конференциях.

Личный вклад автора состоит в определении научного направления исследований, в выполнении основного объема теоретических и экспериментальных исследований, постановке задачи, интерпретации и обобщении полученных результатов, формулировании научных положений и выводов, внедрении практических результатов в промышленность. Результаты исследований получены автором лично или при его непосредственном руководстве.

Апробация работы Результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих международных, всероссийских и отраслевых конференциях и совещаниях: Научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 1998); Научно-технической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (Сибресурс-98)» (Томск, 1998); I Всероссийской научно-технический конференции “Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях” (Бийск, 2000); Всероссийской конференции «Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов» (Черноголовка, 2002); VII Международном симпозиуме «Самораспростроняющийся высокотемпературный синтез» (Краков, Польша, 2003); III Семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Новосибирск 2003); 8 – й Международной конференции «Физика твердого тела» (Алма-Аты, 2004); Международной научной конференции «Перспективные материалы и технологии» (Волгоград, 2004); Международной научно-технической конференции «Функциональные порошковые материалы и покрытия» (Пермь, 2004); Международной школе – семинаре «Физика конденсированного состояния» (Усть - Каменогорск, 2004); XX Международном семинаре по струйным, отрывным и нестационарным течениям (Санкт-Петербург, 2004); XI Международной научно-технической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Барнаул 2005); V Международной конференции по механо-химии и механоактивации (Новосибирск, 2006); Международной школе-семинаре «Прорывные технологии в области композиционных материалов, теория и практика процессов СВС» (Барнаул, 2006); II Всероссийской конференции по наноматериалам НАНО-2007, совместно с IV Международным семинаром «Наноструктурные материалы 2007», Беларусь-Россия» (Новосибирск, 2007); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики» (Барнаул, 2007); Конференция "Подведение итогов по результатам выполнения мероприятий федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» за 2007 год по приоритетному направлению "Индустрия наносистем и материалы" (Москва, 2007); Международной казахстанско-российско-японской научной конференции «Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов» (г.Усть-Каменогорск, 2008), XVII международного научно- технического семинара «Высокие технологии: Тенденции развития» ИНТЕРПАРТНЕР 2008, (Харьков-НТУ”ХПИ”-Алушта, 2008).





Публикации Основные научные результаты диссертации опубликованы 57 в печатных работах, включая монографию, учебник для студентов высших учебных заведений, 5 авторских свидетельств и патентов на изобретения, 11 статей в научных изданиях из рекомендованного списка ВАК, а также более 40 статей в сборниках научных трудов и различных конференций. Список основных публикаций приведен в конце реферата.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из пяти глав, содержит … рисунков, … таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность, научная и практическая значимость проблемы, сформулированы цель и задачи исследований их научная и практическая новизна, изложены основные выносимые на защиту положения, приведена краткая характеристика работы. Отмечено, что научный и практический интерес представляет создание основ энергоэкономичных и экологически безопасных технологий детонационного напыления покрытий из механоактивированных наноструктурированных СВС- композитов.

В первой главе проведен обзор литературы по макрокинетике и материаловедению процессов высокотемпературного синтеза механоактивированных систем (МАС).

При использовании предварительной механической активации СВС осуществляется не в обычной смеси порошков, а в качественно новом материале - композиционной высокодефектной структуре, образованной из металла матрицы с помещенными в нее реагентами. При этом фазовый состав и микроструктура продуктов полученных после проведения СВС-реакции существенно отличаются от таковых для обычных условий проведения реакции в неактивированных смесях порошков. Следующая механическая обработка продукта СВС-реакции с дополнительным разбавлением металлом дает возможности формирования наноструктуры композита.

При рассмотрении различных аспектов влияния третьего компонента на взаимодействие двух исходных реагентов возникает необходимость определить понятие "матрицы". Матрицей нужно считать компонент, химически инертный по отношению к реагирующим веществам, не вступающий с ними в реакцию, не изменяющийся в условиях проведения синтеза. Роль матрицы сводиться к разбавлению смеси реагентов. При этом имеется возможность тепло и механохимически повлиять на процессы роста частиц продукта реакции высокотемпературного синтеза и, следовательно, получить частицы заданных размеров.

В роли матрицы-разбавителя реакционной смеси в работе выступают металлические системы, однако выяснено, что в качестве матрицы возможно применять интерметаллиды. Помимо создания диффузионных препятствий, пространственного разделения реагентов металлическая матрица участвует в процессах отвода тепла, что особенно важно для процессов структурообразования при протекании экзотермических реакций. Введение металла-разбавителя в реакционную смесь снижает температуру, развивающуюся в процессе реакции, изменяя условия кристаллизация продукта.

Реакции в металлических матрицах имеют большое значение для материаловедения, поскольку непосредственно в результате их проведения можно получать композиционные материалы, содержащие дисперсные частицы, равномерно распределенные по объему. Свойства композиционных материалов на основе металлических матриц - прочность, пластичность, тепло- и электропроводность, износостойкость - могу изменяться: в широких пределах в зависимости от природы металла и упрочняющей фазы, их относительного содержания, а также особенности микроструктуры композита.

Также в обзоре отражена сущность процесса газотермического напыления, которая состоит в осаждении частиц порошка или капель расплавленного материала на основном металле при ударном столкновении с его поверхностью. В качестве источника энергии используется высокотемпературная скоростная несущая дисперсную фазу газовая струя. Существует несколько разновидностей газотермического напыления. Развитие получили плазменное и детонационное напыление. По многим параметрам газотермическое напыление обладает значительными преимуществами по сравнению с другими методами нанесения покрытий. Его основными достоинствами являются:

- возможность получения покрытий, обладающих высокими эксплуатационными свойствами;

- формирование напыленного слоя на поверхности изделия без передачи ему большого количества тепловой энергии;

- возможность напыления широкой гаммы конструкционных материалов практически на любые материалы;

- отсутствие необходимости сообщения рабочему органу установки траектории, точно копирующей форму изделия;

- получение покрытий большой толщины с обеспечением гарантированных припусков на окончательную механическую обработку и эксплуатационный износ напыленных слоев;

- возможность нанесения многослойных покрытий, в том числе из разнородных материалов;

- отсутствие ограничений по размерам и форме напыляемых заготовок;

- возможность применения газотермического напыления для восстановления и ремонта изношенных деталей;

- простота работы оборудования и реализации технологических операций напыления.

Газотермическое напыление не лишено недостатков. По сравнению с наплавкой, покрытия, полученные с использованием рассматриваемых методов, обладают более низким уровнем прочности соединения с основой и повышенной пористостью. В ряде случаев последний фактор является положительным. Например, поры на поверхности изделия позволяют удерживать смазывающий материал в парах трения машин и механизмов

Разработанные технологии напыления и оборудование, высокие эксплуатационные свойства детонационных покрытий позволяют определить различные области их применения. Предприятия авиа-, автомобиле- и станкостроения, инструментальной и угледобывающей промышленности внедряют процесс детонационного напыления и ведут работы по расширению номенклатуры изделий и наращиванию производственных мощностей. Однако стоит также отметить, что широкое распространение методов напыления сдерживается недостаточной номенклатурой применяемых порошковых материалов и разработка качественно новых материалов с целью расширения номенклатуры порошков является актуальной задачей.

При распространении детонационной волны в стволе установки скорость ее достигает 3500 м/с, а температура во фронте 3600 К. При этом, изменяя расходы детонирующих газов, место ввода, геометрические размеры и количество частиц напыляемого материала можно регулировать скорость частиц от 200 до 1200 м/с, а степень нагрева их довести до температуры плавления и выше.

В АлтГТУ г. Барнаул автором и при его непосредственном  руководстве работами создана детонационно-газовая установка «Катунь-М», входящая в состав экспериментального комплекса (рисунок 1), которая предназначена для нанесения защитных и восстановительных покрытий из порошков различных материалов.

Рисунок 1 - Детонационно-газовая установка «Катунь-М»

Установка малогабаритна и технологически надежна. В установке использованы новые технологические решения: короткий модульный ствол переменного сечения, системы локализованного ввода порошка в ствол, импульсный порошковый питатель повышенной точности дозирования и с малым расходом транспортирующего газа, компактная камера зажигания, быстродействующий механизм газораспределения с встроенным смесителем газов непрерывного действия, малогабаритный пульт управления с электронно-цифровым заданием временных интервалов.

В заключение первой главы сформулированы и обоснованы направления диссертационной работы.

Во второй главе рассмотрены основные методы исследований дисперсной среды в высокотемпературном синтезе в механоактивированных системах и детонационном напылении МАС.

Рентгеноструктурный анализ исходных смесей порошков и синтезированных продуктов проводился на дифрактометре рентгеновском общего назначения ДРОН-6. Для исследования применялась стандартная рентгеновская трубка с Cu Kα-излучением, длина волны λ=1,5418 A. Дифрактограммы снимались с шагом сканирования 0,05 градуса и временем  экспозиции в каждой точке равным 3 секунды. Обработку и анализ экспериментальных данных осуществляли с помощью пакета программ PDWin, предназначенного для автоматизации процесса обработки рентгенограмм.

Исследование микроструктуры шлифованных поверхностей проводился с использованием автоматического анализатора изображения «ВидеоТест», в состав которого входят: оптический металлографический микроскоп, цифровая камера «Baumer Optronic» с платой ввода изображений и компьютер на базе Windows XP для визуализации и обработки изображения с использованием пакета программ «ВидеоТестМастерСтруктура-4» г.Санкт-Петербург. Анализатор позволяет изучать микроструктуру шлифов, полученных из спеков продукта, получать фотографии элементов структур высокого качества, производить количественный анализ изучаемых образцов по изображениям.

Размер зерна определяли при электронно-микроскопическом изучении образцов на просвет. Как показано на рисунке 2 размер зерен в композитах уже через 2 мин. активации не превышает 30 нм. После 5 мин. МА размер зерен уменьшается до 10 нм.

Рисунок 2 - Микроструктура нанокомпозитов TiB2 + 50 мас.%. Ni после

дополнительной 5 мин. активации продуктов СВС (60g)

Как уже отмечалось, известно, что общими для всех наноматериалов, полученных интенсивной пластической деформацией, являются высокие внутренние напряжения и искажения кристаллической решетки. Наиболее отчетливо и однозначно выявить эти искажения решетки позволяет анализ картин Муара на электронно-микроскопических изображениях. Данный метод основан на том факте, что даже небольшие изменения в трансляционной симметрии приводят к заметным изменениям в картинах Муара, проявляющимся в искривлении изображений кристаллографических плоскостей и изменении расстояний между ними (Рисунок 3).

Рисунок 3 - Микрофотография внутреннего строения

механокомпозита, образующегося после 3 мин. МА (60 g)

Проведенные исследования показали что, участки с картинами Муара практически всегда присутствуют на изображениях композитов.

Проанализированы особенности исследований физического явления детонации в газах, приведено описание основ формирования и стабилизации импульсного детонацион ного потока, методика оптического контроля скорости запыленных плазменных струй. Разработан способ определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва, Он заключается в последовательном выделении оптическими средствами теплового излучения от одинаковых порции частиц потока. При этом отдельную порцию частиц будем описывать как континуумы, считая их непрерывными телами и измерять время пролета каждого из континуумов известного базового расстояния, задаваемого несколькими фотоприемниками регистрирующего оптоэлектронного устройства. В качестве оптического преобразователя выступает линейная многоэлементная матрица из N фотодиодов. Метод отличается от других известных тем, что интенсивность потока частиц определяют по интенсивности светового излучения, плотность потока частиц – по разности интенсивностей потока частиц в сечениях, задающих базовое расстояние. Интенсивность потока частиц в i-ом сечении определяется из выражения:

       ,        (1)

где Ui(t) – выходной сигнал с i-го фотодиода; k=const – константа.

Таким образом, зависимость тока фотодиода от температуры и концентрации частиц в потоке получаем в следующем виде:

       ,        (2)

где: Sio – интегральная токовая чувствительность фотодиода во всем оптическом спектре [А/Вт], p(T) - мощность излучения, падающего на поверхность фотоприемника, K0 = SioβS0 – константа преобразования, зависящая от оптической части, ε0 - энергетическая светимость  частицы в единичный объем в единицу времени в единичный телесный угол на единичный интервал частот, N(t) – количество частиц.

Найдем связь средней интенсивности <(t)> с фототоком:

               (3)

Скорость частиц находят как отношение интенсивности потока частиц во входном сечении потока к плотности потока частиц на участке, задающем базовое расстояние, в соответствии с выражениями:

       ,                (4)

где Jj(t) и Ji(t) сигналы фототока, снимаемые с j-го и i-го фотодиодов, соответственно, при этом минимальный интервал времени измерения скорости частиц соответствует времени, необходимому для переноса через сечения, задаваемыми фотоприемниками, одинаковых порций частиц, находимых из выражения:

       ,                (5)

где j – номер сечения (номер фотодатчика) потока, соответствующий выходному сечению, задающему границу базового расстояния, изменяющийся от i+1 до N; N – количество фотоприемников; i – номер сечения (номер фотодатчика) потока, соответствующий входному сечению, задающему границу базового расстояния, изменяющийся от 1до N-1; Δl=(j-i)l; l - базовое расстояние между соседними фотоприемниками; ΔJ(τ)=Jj(τ)-Ji(τ);Δμ(τ)=μj(τ)-μi(τ) – соответствует разности интенсивности потока частиц пролетающих через i-ое и j-ое сечения потока; μi(t) – интенсивность потока частиц в i-ом сечении потока; μj(t) – интенсивность потока частиц в j-ом сечении потока; t – текущее время; Δt – минимальный интервал времени необходимый для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц.

Этот способ применен для построения контрольно измерительного прибора созданного и используемого в составе экспериментально-диагностического комплекса детонационного напыления порошковых, в том числе и материалов, синтезированных методом СВС.

При разработке методов и устройств жесткие требования накладывают технологические условия протекания процессов. В детонационно-газовом напылении (ДГН) – широкий разброс гранулометрического состава исходного порошка 10-150 мкм, а, следовательно, и разброс температур частиц в газовом потоке 700-2000 С, фоновое излучение газового потока, нагретого до температуры порядка 2000 – 4000 С, скорость частиц порошка 100 – 1000 м/с, время формирования единичного цикла напыления 4-6 мс, энергетический диапазон изменения потока излучения 40 дБ. Кроме того, первичный преобразователь используемой аппаратуры должен обладать повышенной виброустойчивостью, выдерживать большие ударные (звуковые) нагрузки, не вносить возмущений в исследуемый поток, содержать минимум оптических элементов.

Третья глава посвящена математическому моделированию процессов разогрева основы напыления при взаимодействии с дисперсной струей.

В процессе ДГН важное значение имеет то, в какой фазе находится материал в процессе нанесения покрытия. При математическом моделировании использовались следующие предположения:

1. Основа для напыления является плоской, конечной толщины. Площадь торцевой поверхности значительно меньше площади поверхности напыления. Это предположение позволяет рассматривать одномерную тепловую задачу с плоской симметрией (температура меняется в направлении, перпендикулярном поверхности напыления).

2. Поток напыляемых частиц ламинарный, распределение скорости в потоке отсутствует как по абсолютной величине, так и по направлению.

3. Скорость потока постоянна по времени и направлена нормально к поверхности основы.

4. Рост конвективного потока и его спад происходят мгновенно, через конечный интервал времени, циклично.

Рисунок 4 схематически иллюстрирует основные представления модели

       а)                б)

Рисунок 4 - Схематическое представление модели:

а) дисперсный поток, взаимодействующий с основой напыления (соответственно теплоемкость, плотность, скорость, температура потока) б) распределение температуры по характерным зонам, 1 – напыляемый слой в жидкой фазе, 2 – напыляемый слой в твердой фазе, 3 – основа, z – поверхность фронта плавления.

Основные уравнения модели выглядели следующим образом:

       (6)

Краевые условия и условия сопряжения на границах характерных зон:

                       (7)

           ,

                                                               (8)

                       (9)

                        (10)

                                                (11)

        

Здесь (6) – уравнения теплопроводности для характерных зон, (7) – начальное условие, (8) - граничное условие для конвективного потока на внешней поверхности слоя и на поверхности плавления – кристаллизации , (9) – граничное условие четвертого рода на поверхности основы, (10) – уравнение движения фронта плавления – кристаллизации, (11) – граничное условие третьего рода на внутренней поверхности основы.

Индекс 1 - относится к жидкой фазе напыляемого слоя, индекс 2 – к твердой. теплопроводность, плотность, удельная теплота плавления напыляемого материала, температура плавления напыляемого материала, коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности основы, скорость роста внешней границы напыляемого слоя, циклическая функция, вид которой представлен на рисунке 5:

Рисунок 5 - функция, используемая в модели.

       Здесь t1 – время взаимодействия потока с подложкой, t2 – промежуток времени между импульсами напыления

Циклическая функция введена для того, чтобы учесть импульсный характер процесса напыления.

Температура плавления вводится в задаче как свободный варьируемый параметр. Основные результаты расчета представлены на рисунках 6, 7 для обезразмеренных параметров задачи.

Поскольку задача рассматривается в общей постановке, системы (6 - 11) была приведена к безразмерному виду. На диаграмме параметр - характеризует отношение конвективного теплового потока, переносимого струей, к кондуктивному потоку в обьеме основы, - критерий Био, .

Рисунок 6 - Диаграмма плавления на параметрической плоскости для различных температур плавления  1 - 2 - 3 - 5

Указанные параметры задачи являются наиболее значимыми, поскольку характеризует входящий тепловой поток, -  выходящий. Области ниже затемненных зон соответствуют твердофазному состоянию напыляемого слоя, область выше зон – жидкофазному. Промежуточные зоны – устойчивый колебательный режим плавления, который реализуется в случае колебательного движения фронта плавления – кристаллизации от поверхности основы к поверхности напыляемого слоя.

На рисунке 7 приведена зависимость времени плавления от критерия для разных значений .

Полученная зависимость позволяет рассчитать необходимое количество циклов напыления до появления жидкой фазы, в зависимости от напыляемого материала. Таким образом, зная характеристики используемого порошка, потока и основы, можно прогнозировать динамику разогрева основы до температуры возникновения жидкой фазы на поверхности основы.

Рисунок 7 - Зависимость обезразмеренного времени плавления от критерия для 1 - 2 - , 3 - 4 -

Анализ стационарного решения системы (6) – (11) позволил установить связь между параметрами и температурой потока , температурой внешней поверхности основы напыления , температурой внутренней поверхности напыления , и температурой окружающей среды (12), (13), а также получит критерий ликвации (14)

               (12)

               (13)

               (14)

Таким образом, умение экспериментально определять указанные температуры дает возможность расчета энергетических характеристик потока (). Знание величин параметров позволит рассчитывать необходимые времена прогрева до заданной температуры с использованием нестационарной модели. Кроме того, получение калибровочных характеристик зависимости параметра от соотношения объемных расходов реагирующих газов в ускорительной камере, или от расстояния от среза ствола до поверхности основы даст возможность прогнозировать процесс, а тем самым управлять динамикой разогрева поверхности основы до необходимых температур, следовательно и управлять свойствами нанесенных покрытий.  Использование прогнозной модели  значительно сократит затраты на поиск оптимальных режимов напыления.

В четвертой главе описан разработанный экспериментально-диагностический комплекс детонационного напыления порошковых материалов, в том числе, полученных методом СВС. Основой этого комплекса является установка детонационного напыления «Катунь М» предназначена для нанесения покрытий из порошковых материалов на рабочие поверхности различных изделий с целью придания им качественно новых свойств по сравнению с исходным материалом. Детонационно-газовая установка «Катунь М» (рисунок 6) состоит из следующих основных узлов: блок управления; напылительный блок, состоящий из ствола и форкамеры; газораспределительной станции; порошкового питателя; системы зажигания (воспламенитель горючей смеси); системы охлаждения ствола и других нагреваемых элементов конструкции установки; системы локализации сгорания горючей смеси в стволе установки; манипуляторов.

Управляющим ядром всей установки ДГН является блок управления. Это устройство обеспечивает контрольные и управляющие функции всеми основными устройствами установки и режимом технологического процесса. Блок управления позволяет задавать количество циклов в данной серии напыления, а также обеспечивает старт и остановку работы всей экспериментально-диагностической установки ДГН «Катунь М».

Рисунок 8 -  Установка детонационно-газового напыления «Катунь М»

Через систему дистанционного управления с блока управления осуществляется контроль работы манипуляторов, которые установлены в боксе детонационного напыления. Манипуляторы предназначены для изменения положения детали в процессе напыления.

Отличительной особенностью конструкции ствола установки «Катунь М» является коническая форма внутренней полости с углом раскрытия 4о. Это позволило уменьшить длину ствола до 550 м. При этом диаметр выходного отверстия составил 20 мм.

В лаборатории СВС АлтГТУ разработан и изготовлен линейный измеритель скорости и температуры (ИСТ 2.4), который использовался в составе экспериментально-диагностического комплекса УДГН. На рисунке 9 представлена схема проведения исследований.

Использованы платы сбора данных (ПСД) которые определяют структуру электронного тракта обработки и хранения информации о выстрелах ДГН (см. рисунок 10). В качестве платы сбора данных нами была выбрана модель ЛА-н10(20)М6PCI, производства ЗАО «Руднев-Шиляев».

Рисунок 9 - Схема исследований массопереноса дисперсных СВС-материалов в установке ДГН с использованием ствольной насадки

Рисунок 10 - Блок схема электронного канала компьютерного прибора ИСТ 2.4

В работе показана перспективность применения существующих ПСД, представлено подробное описание функциональных блоков и узлов экспериментально-диагностического комплекса ИСТ 2.4 (Рисунок 11). Основой прибора можно считать ствольную насадку, на которую устанавливаются светоприемники (рисунок 10). Информация в виде различной интенсивности света передается в удаленный за границы исследовательского бокса блок первичных оптоэлектронных преобразователей, связь с которым осуществляется с помощью светопроводящих волокон. Для измерения скорости твердой фазы струи ДГН устанавливается по одному светоприемнику на каждом кольце ствольной насадки. Светоприемники должны располагаться на одной оси, параллельной оси ствола (рисунок 12). Минимально достижимое базовое расстояние составляет 6 миллиметров и изменяется длиной шпилек и высотой втулок, вставляемых между кольцами.

Рисунок 11 - Внешний вид линейного измерителя скорости и температуры (ИСТ 2.4) (блок первичного оптоэлектронного преобразователя)

 

Рисунок 12 - Ствольная насадка с установленными последовательно друг за другом светоприемниками для измерения скорости

В этой главе также показаны функциональные возможности программного обеспечения комплекса ИСТ 2.4 (рисунок 13).

Рисунок 13 - Этапы обработки экспериментальных данных

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований по напылению как стандартных, выпускаемых промышленностью порошков, так и материалов, полученных СВ-синтезом. При этом изучалась зависимость средней скорости конденсированной фазы детонационного потока от координаты расположения дозатора порошка в ударной трубе. Установлено (рисунок 14), что зависимость имеет явно выраженный максимум при установке порошкового питателя на расстоянии 0,2 м по стволу. Причем в этой области скорости достигают значений 800-900 м/с, т. е. имеется режим работы УДГН, при котором осуществляется ускорение частиц до сверхзвуковых значений.

Рисунок 14 - Зависимость средней скорости частиц порошка от положения инжекционного дозатора, устанавливаемого на стволе детонационной установки

Для исследования теплового состояния на напыляемой поверхности из синтезированных материалов, использовалась в составе экспериментального комплекса детонационная установка «Катунь - М». Блок – схема эксперимента представлена на рисунке 15. Установка работает в импульсном режиме, согласно сигналам, вырабатываемым блоком 1. Каждый цикл начинается подачей горючей смеси пропан-кислород-воздух в определенных пропорциях в течение заданного времени в детонационную камеру-2. Напыляемый материал попадает из дозатора-3, закрепленного на одном из отверстий-4, в ствол-5. После загрузки порции порошка происходит зажигание горючей смеси свечей-6, при этом происходит синхронизация с цифровой фотокамерой-7, которая получает сигнал, поступающий с многоканальной оптической насадки-8. Регистрируемый сигнал с насадки посредством оптоволоконных кабелей-9 подается на компьютер- 10 для дальнейшей обработки. На основе-11 закреплены магистрали-12 для циркуляции воды, с внутренней стороны  на выступ подложки  намотана нагревательная спираль из нихрома -13 для подогрева рабочей поверхности. Основу также теплоизолировали асбокартоном -14. В подложку закреплялась микротермопара-15, связанная с компьютером –10 через блок АЦП-16 для контроля динамики изменения температуры на напыляемой поверхности.

Рисунок 15 -. Блок – схема экспериментального комплекса для исследования термических циклов нагрева и охлаждения поверхности в процессе напыления

Для измерения температуры использовалась многоканальная плата сбора и обработки данных ЛА 1,5 PCI , производства ЗАО «Руднев-Шиляев», с оригинальным программным обеспечением.

В настоящей работе предложена экспериментальная методика диагностики температуры поверхности основы, с использованием хромель – алюмелевых термопар. Целью исследования являлось изучение теплоэнергетических характеристик газового или газодисперсного потока с использованием математической модели, приведенной выше. Для определения потока энергии, переносимого струей необходимо знать параметры которые и будут однозначно характеризовать распределение температуры в обьеме основы в любой момент времени. Из формул (7), (8) следует, что для расчетов указанных параметров, в рамках стационарной модели напыления, необходимо знать температуры внешней и внутренней поверхности основы, а также температуру потока, следовательно, измерять три значения температуры. Для этого был сконструирован специальный датчик, чертеж которого представлен на рисунке 16.

Рисунок 16 - Датчик для контроля температуры поверхностей основы напыления и температуры потока. 1 – термопара для контроля температуры внешней поверхности, 2 –термопара для контроля температуры потока, 3 – термопара для контроля температуры внутренней поверхности, 4 – слюдяные прокладки

Производилась контрольная калибровка рабочих спаев термопар по точкам: тающий лед (t=0 0C ), кипение воды (t=1000C), плавление чистого алюминия (t=6600C). Наклон калибровочной кривой соответствовал паспортным характеристикам Х-А термопар, и составлял 39 мкВ/град. Пятно напыляемого покрытия по площади перекрывало все термопары.

Порошковый сплав для напыления представлял собой частицы округлой формы, со средним размером Напыление производилось на дистанции 10см от среза ствола, при этом производилось изменение соотношения объемных расходов пропан – кислород для четырех случаев: 1,27:1, 1,84:1, 2,47:1, 3,17:1. На рисунке 15 а - г представлены соответствующие термоциклы синтеза.

В течение цикла напыления одновременно писали все три термопары в память компьютера для последующей обработки. Временное разрешение платы Ла 1,5 PCI, с большим запасом позволяет анализировать сигналы, длительностью 10-1 10-3 с, характерные для процессов детонационно – газового напыления.

а)        б)

в)        г)

Рисунок 17 - Термоциклы процесса ДГН для различного соотношения объемных расходов пропан – кислород а) 1,27:1, б) 1,84:1, в) 2,47:1, г) 3,17:1

Также, представленны результаты исследования структуры двухфазного потока в процессе напыления МАС при использовании скоростной видеосъемки на черно-белую ПЗС-камеру с малыми временами формирования кадра. Программируемая временная задержка экспозиции кадра позволила в стационарном периодически воспроизводимом процессе детонационного напыления МАС наблюдать эволюцию развития двухфазного газопорошкового потока (Рис. 15). 

               а)

       б)

а) изображение потока - Тнак=160 мкс, Т=0,3мс;

б) изображение потока - Тнак=160 мкс, Т=1мс

Рисунок 18 - Изображение двухфазного потока

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

  1. Развито научное направление изготовления механохимическим путем композиционных наноструктурированных СВС- материалов для детонационного напыления защитных покрытий, состоящих из металлической матрицы и содержащих в качестве упрочняющей дисперсной фазы равномерно распределенные в объеме синтезированные наноразмерные (величина зерна порядка 15-40 нм) керамические частицы.
  2.  Разработаны научные основы получения высокотемпературным синтезом с  механохимической обработкой композитов типа: TiC+УДА+Ni-Cr, TiC+WC+Ni-Cr, TiB2+WC+Ni-Cr, TiB2+Cu, TiB2+Ti-Ni, TiB2+Ti-Al3. Впервые при исследовании процессов детонационного напыления наноструктурированных механокомпозитов установлены особенности и общие закономерности влияния качественного и количественного состава на эксплуатационные свойства.
  3. Разработана математическая модель теплофизических процессов, происходящих на напыляемой поверхности в процессе получения покрытий в режиме детонационно – газового напыления, позволяющая оценить интегральный тепловой вклад порошковой навески при формировании защитного покрытия. Установлена адекватность математической модели и результатов измерений температуры дисперсного потока  и  основы напыления. Разработан микротермопарный зонд для дифференциальных измерений температуры.
  4. Разработан способ имитационного компьютерного моделирования  и, конструкция устройства, для получения пересжатых детонационных волн, основывающиеся на интерференции и дифракции ударных волн в детонационной камере установки напыления. Показаны процессы самоорганизации структуры детонации в каналах переменного сечения. Установлено, что изменением геометрии детонационной камеры достигается управление основными  характеристиками несущего потока. 
  5. Разработано математическое, алгоритмическое, программное и аппаратное обеспечение компьютерными приборами диагностики параметров конденсированных дисперсных сред в процессах детонационного напыления. Созданы на базе плат сбора и обработки данных серии ЛА (логические анализаторы) приборы: времяпролетный двухканальный измеритель скорости и температуры дисперсной фазы ИСТ2.4 (ЛА 20 PCI), многоканальный термопарный измеритель температуры (ЛА 2 USB), четырехканальный осциллограф- измеритель скорости детонации (АСК-3107).
  6. Разработан и создан опытно-экспериментальный комплекс для детонационного напыления защитных покрытий, с модульной конструкцией детонационной камеры, состоящий из следующих функциональных блоков: установки детонационного напыления; прецизионного порошкового дозирующего устройства; системы диагностики параметров конденсированной фазы в детонационном потоке; системы температурной диагностики поверхности основы напыления.
  7. Выявлены основные закономерности  изменения структурно-фазового состава СВС-материалов при воздействии на них импульсных тепловых потоков. Защитные покрытия из разработанных материалов обладают наследуемыми свойствами исходных МАС, высокой износостойкостью  и жаропрочностью. Износоустойчивость детонационных покрытий из механокомпозитов в десять раз превышает соответствующий показатель  для пары трения сталь по стали.
  8. Впервые проведены комплексные исследования процесса детонационного напыления МАС с использованием скоростной видеосъемки на черно-белую ПЗС-камеру с временным разрешением кадра 35,5 мкс. Программируемая временная задержка экспозиции кадра позволила в стационарном периодически воспроизводимом процессе детонационного напыления МАС наблюдать эволюцию развития двухфазного газопорошкового потока. Интервалы времени задержки от начала развития процесса истечения струи из сопла детонационной трубы составляли 10 мкс. Получены кадры высокоскоростного взаимодействия частицы напыляемого материала с напыляемой поверхностью.
  9. Определены значения технологических параметров процесса детонационного напыления для композиционных наноструктурированных порошковых материалов. Установлено, что для большинства технологических параметров (гранулометрический состав порошка 40-63 мкм., толщина покрытия за один выстрел 10-20 мкм., расходы газов горючей смеси - стехиометическое соотношение, дистанция напыления 50-100 мм., и т.п.) имеется узкий диапазон временных значений управляющих исполнительными устройствами установки детонационного напыления электрических сигналов, при которых формируются покрытия с достаточно высокими прочностными свойствами. Результаты работы получили практическое подтверждение и являются основой создания широкой гаммы перспективных композиционных материалов, внедренных в промышленность.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. Гуляев П.Ю., Яковлев В.И., Тищенко А.И., Антонов С.М., Хлудчин М.Ю. Оптимизация режимов двухфазного потока при детонационном восстановлении и упрочнении деталей //Сборник материалов научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении». – Пенза, 1998. - С. 72-78.
  2. Гуляев П.Ю., Яковлев В.И., Тищенко А.И., Гумиров М.А., Антонов С.М Методы оптической диагностики для разработки ресурсосберегающих СВС-технологий // Сборник материалов научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении». – Пенза, 1998. - С.148-151.
  3. Яковлев В.И., Гуляев П.Ю., Тищенко А.И., Антонов С.М., Хлудчин М.Ю Исследование влияния параметров гетерогенных струй на эффективность газотермических процессов напыления упрочняющих покрытий //Сборник материалов научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении». – Пенза, 1998. - С. 160-163.
  4. Гуляев П.Ю., Яковлев В.И., Евстигнеев В.В. Проблемы развития высокоэффективных интегральных технологий порошковой металлургии // Тезисы докладов 4-ой международной научно-технической конференции «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири», «Сибресурс-98». - Томск, 1998. - С. 73-76.
  5. Гуляев П.Ю., Яковлев В.И., Шарлаев Е.В. Математическая модель распространения волны в процессах детонационного нанесения покрытий // Вестник АлтГТУ им. И.И.Ползунова. – 1999.- №2. - С. 36-40.
  6. Евстигнеев В.В., Лебедева О.А., Тубалов Н.П., Яковлев В.И. Получение пористых изделий методом термосинтеза из промышленных отходов для решения экологических проблем // Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производства. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 1999. – Вып.1. – С. 190-191.
  7. Евстигнеев В.В., Яковлев В.И., Коротких В.М. Аспекты телевизионного контроля реакционной среды при высокотемпературном синтезе // Приложение к журналу “Ползуновский альманах” № 2/1999 г. Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова.- С. 20-23.
  8. Евстигнеев В.В., Яковлев В.И., Милюкова И.В. Дисперсные СВС-материалы // Приложение к журналу “Ползуновский альманах” № 2/1999.-  Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова.- С.41-46.
  9. Евстигнеев В.В., Гуляев П.Ю., Полторыхин М.В., Шарлаев Е.В., Яковлев В.И. Исследование зависимости параметров дисперсного потока от временных интервалов загрузки порошка в технологический канал при ДГН // I Всерос. науч.-техн. конференция “Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях”. Бийск. – 2000.- С. 206-207.
  10. Evstigneev V.V., Yakovlev V.I., Guliaev P.Yu., Aziz Z.G./ High Temperature Synthesis in plasma – promising method to obtain new materials Abstr. of the V-th Russian-Chinese International Symposium Advanced Materials and Process.- Baikalsk. – 2000.- Р. 207-208.
  11. Евстигнеев В.В., Гуляев П.Ю., Яковлев В.И., Егоров К.В., Гладких А.А. Многоканальная оптическая схема измерения энергетических характеристик твердых частиц в сверхзвуковом газо-детонационном потоке // Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Материалы и технологии. - Сборник научных трудов.- Новосибирск: Изд-во «Наука», 2001.- С. 136-139.
  12. Евстигнеев В.В., Гуляев П.Ю., Яковлев В.И., Шарлаев Е.В., Гладких А.А. Интегральная экспресс-диагностика параметров тепло-массопереноса твердой фазы в детонации // Самораспространяющийся высокотемпературный синтез. Материалы и технологии. - Сборник научных трудов.- Новосибирск: Изд-во «Наука», 2001.- С. 172-178.
  13. Яковлев В.И., Евстигнеев В.В., Гуляев П.Ю., Гладких А.А. Моделирование ударных волн в каналах устройств для детонационного напыления покрытий // Труды всероссийской конференции «Процессы горения и взрыва в физикохимии и технологии неорганических материалов». – Москва: изд-во ИСМАН.- Черноголовка, 2002 - С. 112-116.
  14. Евстигнеев В.В., Гуляев П.Ю., Шарлаев Е.В., Милюкова И.В., Логинова М.В., Яковлев В.И., Долматов А.В., Гладких А.А., Соломенцев С.Ю., Гуляев П.Ю., Гладких А.П. Исследование влияния порошковых добавок из вторичных отходов производства СВС-фильтров, включенных в состав шихты, на технологические параметры синтеза // Заключительный отчет о НИР, рук. д.ф.-м.н., проф. Евстигнеев В.В. Депонир. в ВНТИЦентр, № гос. рег. 01.200.2 03149, инв.№ 02.200.2 01754 /Барнаул: АлтГТУ, 2002 - 67 с.
  15. Яковлев В.И., Евстигнеев В.В., Гуляев П.Ю., Шарлаев Е.В., Гладких А.А., Милюкова И.В., Логинова М.В., Гумиров М.А. Разработка детонационных методов «холодного» напыления покрытий сверхзвуковой ударной волной. // Отчет о НИР, рук. д.ф.-м.н., профессор Евстигнеев В.В. Депонир. в ВНТИЦентр, № гос. рег. 01.200.301687, инв. № 02.20.0300808 /Барнаул: АлтГТУ, 2002 - 30 с.
  16. Цемахович Б.Д., Яковлев В.И., Егоров А.Е., Макушин Е.А., Цемахович Д.Б., Бирюков В.А. Шихта для получения жаростойкого покрытия детонационным напылением // Патент РФ № 2001716 на изобретение по заявке № 4901082/02, приоритет от 09.01.91.
  17. Гуляев П.Ю., Еськов А.В., Евстигнеев В.В., Яковлев В.И., Карпов И.В. Способ определения качества распыления жидкости распылителем // Патент РФ № 2183509, на изобретение по заявке № 2001108025/12(008384), приоритет от 20.06.02.
  18. Лебедева О.А., Евстигнеев В.В., Тубалов Н.П. Яковлев В.И., Шихта для получения пористого проницаемого материала // Патент РФ № 2186657, на изобретение по заявке № 2000112699/02 (013404), приоритет от 10.08.02.
  19. Гуляев П.Ю., Евстигнеев В.В., Яковлев В.И., Полторыхин М.В., Шарлаев Е.В. Способ определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва // Патент РФ № 2193781, на изобретение по заявке № 2000125631/28, приоритет от 11.10.00.
  20. V.V. Evstigneev, Y.M. Maksimov, V.I. Yakovlev, V.Y. Philimonov, A.A. Gladkih, O.K. Lepakova. Investugation of the Structure of Detonation Coating from Ti – B2 + Fe, Ti – B2+Ni Powders Producted with the Help of High – Temperature Synthesis Method. VII International Symposium on Self – Propogating High –Temperature Synthesis. Cracow 2003, July 6 – 9th. Book of abstracts.- Р. 14.
  21. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю., Яковлев В.И., Гладких А.А. Метод получения монофазного интерметаллидного соединения TiAl3 для жаропрочных термостойких покрытий. // III Семинар вузов Сибири и дальнего востока по теплофизике и теплоэнергетике. Тезисы докладов. Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2003.- С.19.
  22. В.В.Евстигнеев, В.Ю.Филимонов, В.И.Яковлев. Порошковые СВС – материалы на основе бинарных систем никель – алюминий, титан – алюминий для функционально – градиентных детонационных покрытий.В сб. “Функциональные порошковые материалы и покрытия”. Пермь 2003. Вып. №1.- С. 5 –7. 
  23. Евстигнеев В.В., Жакупова А.Е., Филимонов В.Ю., Яковлев В.И.. Кинетика самораспространяющегося высокотемпературного синтеза интерметаллидного соединения TiAl3. В сб. Физика конденсированного состояния. Тезисы докладов Международной школы – семинара, посвященной году науки и культуры России в Казахстане.- С. 52 – 53.
  24. Yevstigneev V.V., Filimonov V.Y., Zhakupova A..Y., Yakovlev V.I., Semenchina A..S. Influence of heating and cooling conditions of heterogeneous powder mixture of Ti – Al on a structure of the final product at hight – temperature synthesis. Физика твердого тела. Материалы 8 – й Международной конференции. Алматы, ИЯФ НЯЦ РК, 2004, - 470 с.(С. 156 -157)
  25. Евстигнеев В.В., Яковлев В.И., Филимонов В.Ю. Разработка СВС – порошковых материалов и покрытий интерметаллидного класса для защиты поверхностей ответственных деталей// Обработка металлов,  2004.- т.23, №2.- С.9 -10.
  26. V.V. Evstigneev, V.Y. Filimonov, and V.I. Yakovlev. Critical conditions for thermal explosion in a heterogeneous Ti – Al powder mixture.// Progress in Combustion and Detonation. / [ Edited by A.A. Borisov, S.M. Frolov, A.L. Kuhl]. – Moscow: TORUS PRESS Ltd., 2004.- Р. 78 – 79.
  27. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю., Яковлев В.И. Экспериментально – диагностический стенд детонационного напыления порошковых материалов.// Новые перспективные материалы и технологии их получения. (НПМ) – 2004. Международная научная конференция. Волгоград, 20 – 23 сентября 2004 г. т.1.- С. 190 – 191.
  28. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю., Яковлев В.И. Закономерности структурообразования в бинарных порошковых смесях Ti – Al, Ni – Al при реализации синтеза в различных тепловых режимах. Международная научная конференция. Волгоград, 20 – 23 сентября 2004 г. т.1.- С. 191 – 193.
  29. В. В. Евстигнеев, В.Ю. Филимонов, В.И. Яковлев, А.С. Семенчина. Способ управления микроструктурой продукта синтеза при реализации в системе Ti – Al. В сб. “Функциональные порошковые материалы и покрытия”. Пермь 2004. Вып. №2.- С. 60 –62.
  30. Evstigneev V.V., Filimonov V.Y., Yakovlev V.I. The Peculiarities of a Structure Formation Process in a Ti – Al  Heterogeneous System at Different Thermal Modes of Syntesis. International Journal of SHS, 2004, V.13, №3.- Р. 209 – 219.
  31. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю., Жакупова А.Е., Яковлев В.И., Семенчина А.С. Влияние дисперсности титана и тепловых режимов синтеза на фазовый состав и микроструктуру конечного продукта в системе Ti – Al. Вестник Казахстанского национального университета,  Алматы №1 (19), серия физика 2005.- С. 62 – 66.
  32. В.В. Евстигнеев, В.Ю. Филимонов, В.И. Яковлев, А.С. Семенчина, М.В. Логинова Экспериментально – диагностический комплекс для проведения процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в режиме теплового взрыва. /Ползуновский альманах. 2005. №3.- С.165-168.
  33. В.В. Евстигнеев, В.И.Яковлев, А.С.Семенчина, М.В. Логинова, А.Е.Жакупова, В.С. Черников Диагностика газодисперсного потока в процессе детонационно-газового напыления порошка алюминия. /Тезисы докладов Междунар. науч. – техн. Конф. «Современные технологические системы в машиностроении», 24-25 ноября 2005, Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005.- С .6-9.
  34. Яковлев В.И, Семенчина А.С., Логинова М.В. Рентгенографическое исследование фаз композиционных СВС-материалов системы Ti-Al в процессе детонационно-газового напыления /Труды междунар. науч.-техн. конф. “Композиты – в народное хозяйство” (“Композит - 2005”) Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005.- С.121-123.
  35. V.V. Evstigneev, V.Y. Filimonov, V.I. Yakovlev, A.S. Semenchina. The Obtaining Of The Synthesis Products Of Different Microstructures At The Realization Of SHS In The Mode Of Thermal Explosion In The System Ti – Al. VIII International Symposium on Self – Propagating High – Temperature Synthesis. Quartu S. Elena (CA), Italy 21 – 24 June, 2005.- P. 39 – 40.
  36. V.V. Evstigneev, Y.M. Maksimov, V.I. Yakovlev, V.Y. Filimonov. The Obtaining Of Composite Surfaces From Disperse SHS – Materials By The Method Of Detonation Spraying. VIII International Symposium on Self – Propagating High – Temperature Synthesis. Quartu S. Elena (CA), Italy 21 – 24 June, 2005.- P. 44 – 45.
  37. В.И. Яковлев Экспериментально-диагностический комплекс для определения интегральных характеристик конденсированной фазы в процессах детонационно-газового напыления свс-материалов /Ползуновский вестник, 2005. №4-1.- С. 43-48.
  38. Филимонов В.Ю., Кошелев К.Б., Яковлев В.И. Динамика тепловых процессов при формировании защитных покрытий в технологиях детонационно-газового напыления /Ползуновский вестник, 2005. №4-1. С. 60-63.
  39. В.И.Яковлев, В.Ю.Филимонов, А.С. Семенчина, М.В. Логинова/ Детонационно-газовое напыление композиционных материалов на примере бинарной системы Ti-Al /Ползуновский вестник, 2005. №4-1. С.71-74.
  40. Еськов А.В., Яковлев В.И. Измерительная система контроля температурных параметров гетерогенного потока в процессе детонационно-газового напыления СВС-материалами. /Ползуновский вестник, 2005. №4-1.- С. 96-99.
  41. В.М. Коротких, В.И. Яковлев, И.А. Штырхунов Интегральные СВС-технологии получения твердых материалов/Ползуновский вестник, 2005. №4-1.- С. 128-130.
  42. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю., Кошелев К.Б., Яковлев В.И., Жакупова А.Е. Математическое моделирование разогрева поверхности контакта основа – напыляемый слой в процессе детонационно-газового нанесения защитных покрытий.// Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2005, №6.- С. 98 – 102.
  43. Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю., Яковлев В.И. Особенности процессов структурообразования в бинарной порошковой смеси TiAl при различной продолжительности синтеза // Физика и химия обработки материалов, 2006, №3.- С. 6 – 72.
  44. V.V.Evstigneev., V.Y. Filimonov., V.I. Yakovlev. Peculiarities of microstructure formation during gas – detonation spraying of protective coatings from TiAl3 and Ni3Al composite powders // V International Conference on Mechanochemistry and Mechanical Alloying, July 3 – 6, Novosibirsk, Russia. Program Abstracts.- Р .224.
  45. S.Yu. Solomentsev, V.V. Evstigneev, V.I. Yakovlev Application of mechanical activation for blend ingredients treatment material fabrication by SHS metod // V International Conference on Mechanochemistry and Mechanical Alloying, July 3 – 6, Novosibirsk, Russia, 2006. Program Abstracts.- Р. 185.
  46. Технологические процессы в машиностроении Учебник //В.И. Яковлев, Г.А. Мустафин, В.В. Собачкин  и др. Под общ. ред. В.А.Вагнера;  г. Барнаул, изд. АлтГТУ, 2006.- 590 с.
  47. Хомутов О.И., Евстигнеев В.В., Филимонов В.Ю., Яковлев В.И. Макрокинетика неизотермического взаимодействия и процессы структурообразования в гетерогенных системах.- Новосибирск, Изд-во: «Наука», 2006.- 426 с.
  48. Экспериментальный реактор для регистрации динамики фазообразования СВС-систем в режиме теплового взрыва / С.И. Гибельгауз, И.В. Барышников, В.И. Яковлев, С.В. Терехин // Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики (ЭЭТПЭ–2007): материалы всерос. науч.-практ. конф. – Барнаул: ОАО «Алтайский дом печати», 2007. – С. 21–23.
  49. Экспериментальная установка для исследования изменения межплоскостного расстояния от температуры соединений системы Ti–Al / В.В.Евстигнеев, В.И. Яковлев, С.И. Гибельгауз // Энергетические, экологические и технологические проблемы экономики (ЭЭТПЭ–2007): материалы всерос. науч.-практ. конф. – Барнаул: ОАО «Алтайский дом печати», 2007. – С. 23–24.
  50. Экспериментальная установка для исследования динамики фазообразования алюминидов титана при проведении СВ-синтеза в режиме теплового взрыва  / С.И. Гибельгауз, В.И. Яковлев, С.В. Терехин // Новые перспективные материалы и технологии их получения НПМ–2007: сб. науч. тр. межд. конф. ВолгАГТУ. – Волгоград, 2007. – С. 274–275.
  51. Получение и исследование наноструктурных детонационных покрытий на деталях машиностроения с использованием механокомпозитов типа TiB2–Cu  / В.В. Евстигнеев, В.И. Яковлев, С.И. Гибельгауз, О.И. Ломовский, Д.В. Дудина, М.А. Корчагин // Ползуновский вестник, 2007. – № 4. – С. 71–77.
  52. Использование метода динамической дифрактометрии синхротронного излучения в исследовании высокотемпературного синтеза системы Ti-Al в режиме теплового взрыва / В.В. Евстигнеев, В.И. Яковлев, С.И. Гибельгауз, Б.П. Толочко, М.Р. Шарафутдинов // Ползуновский вестник, 2008. – № 1–2. – С. 99–105.
  53. Еськов А.В. Измерительная система контроля температурных параметров гетерогенного потока в процессе детонационно-газового напыления СВС-материалами  / А.В. Еськов, В.И. Яковлев // Ползуновский вестник, 2005. – № 4(ч.1). – С. 96-100.
  54. Пат. 2183509 РФ, МПК7 В 05 В 1/00. Способ определения качества распыливания жидкости распылителем / Гуляев П.Ю., Еськов А.В., Евстигнеев В.В., Карпов И.Е., Яковлев В.И.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Алт. гос. техн. ун-т. им. И.И. Ползунова. – №2001108025/12; заявл. 26.03.01; опубл. 20.06.02, Бюл. №17 (II ч.). – С. 224-225.
  55. Еськов А.В. Автоматизированный экспериментальный комплекс исследования и контроля детонационного потока при напылении частиц  / А.В. Еськов, В.И. Яковлев // Известия Томского политехнического университета. – 2007. - № 2, Т. 311. – С. 130-134.
  56. Гончаров В.Д., Яковлев В.И., Пантыкин Д.В. Трибологические свойства детонационно-газовых покрытий из нанострукткрированных механокомпозитов типа TiC+Ni // СУЧАСНI ТЕХНОЛОГI В МАШИНОБУ-ДУВАННI. Сборник научных статей. Харьков НТУ «ХПI» 2008. - С. 101-102.
  57. Пат. РФ на полезную модель №75736 Устройство для подачи порошкообразного материала / Евстигнеев В. В., Яковлев В.И., Ситников А.А., Терехин С.В., Гладких А.А.: заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Алт. гос. техн. ун-т. им.И.И. Ползунова.– № 2008114867 приоритет от 15.04.2008 г.





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.