Одержання виробів із заданою Аормою: макрооднопідні системи.

Пряме одержання виробів із заданою формою методом СВС є одним з головних напрямків досліджень і обіцяє стати в майбутньому провідною технологією в області неорганічних матеріалів. От уже майже 20 років над цим працюють багато фахівців у різних країнах (рис. 7.18),

Відмітною рисою таких процесів є одностадійність, тобто одержання готових виробів безпосередньо з хімічних реагентів. Переваги такого підходу очевидні.

Результатом цих досліджень стали вже широко відомі методи СВС- Виробництва, такі як "СВС-спікання", "силове СВС-компактування", " СВС- металургія". З останніх результатів можна відзначити роботи Меуегя [60], Левашова зі співробітниками [58,59] і ряд інших.

Нижче ми розглянемо тільки два напрямки робіт: СВС-прокатку й динамічне СВС-компактування. Першому з них звичайно приділялося менше уваги, у той час як друге інтенсивно розвивалося останні кілька років.

1

Qjj” І СВС+НІР. Міуапюіо та ін.

^і9!,і Вакуумне СВС-плющення. Осіпов та ін.

СВС-нресування великочаштабних _] виробів, Квянік іа ін.

1??8 І свс-спікання при високому тиску газу, j Боровинська, Лор'ян, Мартішгнко.

uvtaiun |»ош і . сміііг|іслгп і и чсіидип ii|wvi і іичи. ит

Боровшемся. Мержанов.

Рнс. 7.18. Розвиток СВС-технологій отримання виробів потрібної форми: піонерські роботи.

<991 І СВС-кування, Meyers та ін.

СВС-прокатка була запропонована вперше Клеї і його співробітниках [57], яким удалося сполучити метод СВС із прокаткою продуктів горіння. На рисунку 7.19 представлена фотографія вакуумної установки для проведення СВС-прокат.

Найкращі результати були отримані для СВС-інтерметалидів, які виявилися найбільш підходящим об'єктом для СВС-прокатки. Основна увага була приділена виготовленню смуг і аркушів з алюмініда титана (для використання в якості футеровки) і структурних матеріалів, застосовуваних в аерокосмічних технологіях. Ми також вивчили можливості виготовлення пористих виробів з цих матеріалів з метою розширення сфери можливого застосування СВС-прокатки.

У роботі Чернншова й ін. [59] вивчена залежність пористості (повних, відкритих і закритої) прокачаних матеріалів від коефіцієнта стиску при прокатці відпаленого зразка (рис. 7.20). Зменшення пористості при збільшенні коефіцієнта стиску є легкопояснювальним, однак крива для відкритої пористості має явну аномалію, тому що при певних значеннях коефіцієнта стиску спостерігається зростання відкритої пористості. Ця аномалія може бути пояснена тільки з урахуванням мікроструктури матеріалу. Авторам роботи вдалося одержати смуги й аркуші з алюмініда титана з мінімальною загальною пористістю близько 3 %.

Рис. 7.19. Вакуумна прокатна установка.

Ступінь стаскування е,% Рис. 7.20. Вакуумне СВС-плющення інтерметалідів

У

I

таблиці 7.23. наводяться дані по дослідженнях в області динамічного СВС-компактування. Два основних напрямки робіт засновані на сполученні СВС із ударним штампуванням продуктів або їх компактуванням під впливом ударної хвилі. Хоча ці дослідження почалися в Росії, надалі лідерство перейшло до американських учених, серед яких необхідно відзначити групу, очолювану Meyers.

327

Тип дії	Дослідницька група		Матеріали
СВС+ ударне штамп ування	Група Meyers	J.C.LaSalvia (USA) D.A.Hoke (USA) Ntiler (USA) L.W. Meyer (Germany) D.K.Kim (Korea) J.MJamet (France)	TiC, TiC+Ni, TiC+(Ni-Mo), (TiC-TiN)+(Ni-Mo), Ti+TiNi, TiNi, TiB2+SiC TiB2, TiB2+Ni, TiB2+BN, TiC, TiBj TiC, TiB2 TiC+SiC, TiB2+SiC, TiNi, Ti3Al ТіВ2+А120з
СВС + внбух	Гордополов (Росія) Thadani (USA) Rabin (USA)		TiC,(TiC-Cr3C2)+Ni, YBa2Cu307.x TiC TiC+Al203, (ZrxNb,.x)C

Улврта ПМгм* Гмшлск Усггпмопмя

лі* поршіш 1НІГ

Рис. 7.21. Робота установки ударного СВС-штампування

На рисунку 7.21 [60] представлена послідовність операцій при СВС- штампуванню. Зразок у гарячому стані штампується кравець, що рухається зі швидкістю близько 10 м/сек і ущільнює зразок. За часом впливу па зразок цей є проміжним між двома іншими, добре відомими методами: СВС- пресуванням і підривним компактуванням СВС-продуктів.

Важливою особливістю роботи групи було проведення докладних матеріалознавських досліджень продуктів, одержуваних ударним

штампуванням. Цікаві структурні особливості помітні на двох фотографіях (рис. 7.22), отриманих просвітчастою електронною мікроскопією На ліній фотографії показана потрійна крапка на границі зерен у матеріалі ПС Як і у всіх матеріалах, одержуваних ударним штампуванням, спостерігається "чиста" границя зерен. На правій фотографії представлено з більшим збільшенням кристалічне зерно карбіду титана зі слідами дислокації, причому багато дислокацій містить і собі субструктури, гцо вказують на процеси відпалу, що протікають при охолодженні. Думаю, що подальші докладні дослідження структури кінцевих продуктів повинні сполучатися ч макрокінетичними дослідженнями, що дозволить науково обгрунтувати методику регулювання процесів структуроутворення.

Тонка структу ра СВС-продуктів (мікрофотографії, отримані на електронному мікроскопі, що просвічує)

Т ІС 11С+30 вес.% N1*

Рис. 7.22. СВС + ударна штамповка

Дуже пінними представляються експерименти по ударному впливі з використанням вибухових речовин. На рисунку 7.23 представлені дві схеми такого впливу, запропоновані авторами роботи [61]. В одній з них (малюнок праворуч) здійснюється осьове ущільнення, а в другий - радіальне. Всі відомі підривні пристрої можуть бути віднесені до зазначеного двох типам.

На рисунку 7.24 показане підривний пристрій, використане Гордополовим для одержання аркушів з надпровідної кераміки при радіальній схемі ущільнення продуктів. Інший пристрій, застосовуваний, групою [62] для аксіального ущільнення, показане на рисунку 7.25, Модифікацією цієї схеми є й метод, з так званим "м'яким" впливом вибуху (за рахунок використання середовища, що передає тиск), що зближає описуваний метод з гідростатичним СВС-пресуванням (рис. 7.26).

Електричний

д етонатор

Взрпвчасга

речовина

Масивніш

поршень

Металевий

контейнер

Вихідна суміш Чаиа-новач

Рис. 7.23. Типи експериментальних установок для вивчення процесів СВС-детонатор

Д ослідження із впливу ударних навантажень у СВС пов'язані з рішенням двох завдань: одержанням високощільних матеріалів до запобіганням росту зерен у продуктах внаслідок рекристалізації. Аналіз уже отриманих даних показує, що в обоє напрямків).

Електричний детонатор Вибухова речовина Кришка обкладання Кінцева насадка

порошок ВТСПК

Робочий її рос гір

летоиіггор

Tpj'dK* •» П.ПХ

сі я не на

ПОВСТЬ 5 окислу цирконію іапал юшиьний електричний пристрій і порох перегородка термопара

лист і кгаГоїІ

Рис. 7.25. Вибуховий пристрій [62].

вєнтйляііійяиіГ

отвір

П

Детонатор

лита ТМ (вибуД)

Прачок

Ме+с