ФІЗИКО-МЕХАНІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ОТРИМАННЯ ЗАХИСНИХ ПОКРИТТІВ ДЕТАЛЕЙ, ЛЕГОВАНИХ КРЕМНІЄМ, ТИТАНОМ ТА БОРОМ

Автор(и)

  • Д. Середа Дніпровський державний технічний університет, Ukraine
  • Д. Кругляк Дніпровський державний технічний університет, Ukraine
  • І. Бєлозір Дніпровський державний технічний університет, Ukraine
  • Д. Кіфорук Дніпровський державний технічний університет, Ukraine
  • А. Проломов Дніпровський державний технічний університет, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.31319/2519-8106.2(45)2021.246968

Ключові слова:

латунь, корозія, саморозповсюджуваний високотемпературний синтез, захисне покриття

Анотація

В роботі розглянуто отримання борованих, силіційованих та титанованих покриттів при нестаціонарних температурних умовах. Проведено термодинамічний аналіз та фізико-механічне моделювання формування покриттів на мідних сплавах, на кожній із стадій нанесення покриттів в умовах СВС. Визначено концентрації газоподібних продуктів, для розрахунків рівноважних складів порошкових СВС-шихт у режимі теплового самозаймання знаходили дані по двом термодинамічним властивостям: ентальпії Нт і енергії Гиббса GТ. Для розрахунків рівноваги хімічних реакцій  у досліджуваній системі, а також для визначення рівноважних складів компонентів, що брали участь у цих реакціях, визначали константи рівноваги всіх незалежних реакцій, можливих у даних шихтах. Проведені розрахунки і їх аналіз дозволяють одержати інформацію про механізм отримання покриттів в умовах СВС, а застосування програмного аналізу — виконати об'єктивну оцінку складу порошкових СВС- шихт для регулювання даного процесу. Основними продуктами в газовій фазі, у діапазоні температур 1200—1800 К, є йодиди, фториди, хлориди хрому, алюмінію, бору, титану й кремнію. В результаті розрахунків концентрації газоподібних продуктів СВС- реакцій встановлено, що при температурі 400—750 К відбувається розпад ГТА (NH4Cl, NH4F и I2). З температури 750—900 К, відбувається розпад продуктів реакції, що підтверджується появою продуктів розкладання й різке збільшення кількості молей газу.

Посилання

Merzhanov A.G. (1994). Tverdoe plamya: otkrytiya, koncepcii i gorizonty poznaniya [Solid flames: discovery, concepts and horizons of cognition]. Combust. Sci. and Technol., (4(98)), 307–336.

Lakhtin Yu.M. (1993). Metallurgiya i termicheskaya obrabotka metallov [Metallurgy and heat treatment of metals]. M.: Metallurgy.

Merzhanov A.G., Rogachev A.S. (2003). Fazovye i strukturnye prevrashcheniya pri SVS [Phase and structure transformations during SHS]. Adv. Sci. Techn., (31), 271–282.

Khusid B.M. Mansurov V.A., Ubortsev A.D., Shulman Z.P. (1993). Fazovye i himicheskie prevrashcheniya v samorasprostranyayushchejsya volne ekzotermicheskoj reakcii v smesi organicheskih poroshkov [Phase and chemical transformations in the self-propagating wave of an exotermal reaction in a mixture of organic powders]. Soc., Faraday Trans., (4(89)), 727–732

Borisenok G.V., Vasiliev L.A., Voroshnin L.G. (1981). Himiko-termicheskaya obrabotka metallov i splavov [Chemical-thermal treatment of metals and alloys]. Directory. Moscow: Metallurgy

Sereda B., Sereda D., Sereda I. (2017). Ustanovlenie svyazi mezhdu harakteristikami mikrostruktury i zharostojkost'yu silikatnyh pokrytij, poluchennyh v usloviyah SVS [Establishment of the relationship between the microstructure characteristics and the heat resistance of silicate coatings obtained under SHS conditions]. Material science and technology. Pittsburgh. Pennsylvania USA. 412–416

Sereda B., Belokon Y. Kruglyak I. (2019). Modelirovanie processov proizvodstva splavov na osnove TiAl i CiAl v usloviyah SVS dlya aviakosmicheskoj promyshlennosti. [Modeling of processes for the production of bassed alloys TiAl and NiAl in the conditions of SHS for aerospace applications]. Material science and technology. Portland, Orgon. USA. 137–142

Sereda B., Sereda D. (2016). Razrabotka receptur zashchitnyh pokrytij na osnove bora dlya agregatov, rabotayushchih pri vysokih temperaturah v metallurgii [Development of Protective Coatings Formulations Based on Boron for Units Operating at High Temperatures in Metallurgy]. Material science and technology. Salt Lake City, Utah USA. 931–934.

Sereda B., Palehova I., Gaydaenko A. (2019) Sovremennye tribologicheskie pokrytiya. Poluchenie pokrytij na osnove titana v usloviyah SVS [Advanced tribological coatings titanium based coatings obtaining under SHS Conditions]. Material science and technology. Portland, Orgon, USA. 380–387.

Gurvich L.V., Veits I.V., Medvedev V.A. (1978-1982) Termodinamicheskie svojstva individual'nyh veshchestv [Thermodynamic properties of individual substances] (In 4 volumes, Reference edition) M: Science

Edilbaev A.I. (2008) Issledovanie vozmozhnosti obezzhelezivaniya margancevyh koncentratov [Investigation of the possibility of deironing manganese concentrates]. Bulletin of the National Engineering Academy of the Republic of Kazakhstan. Almaty – 2008, (4), 125–133.

Sinyarev G.B., Vatolin N.A., Trusov B.G., Moiseev R.K. (1982). Ispol'zovanie komp'yuterov dlya termodinamicheskih raschetov metallurgicheskih processov [The use of computers for thermodynamic calculations of metallurgical processes]. M.: Nauka.

Lyakishev N.P., Pliner Yu.L., Ignatenko G.F., Lapko S.I. (1978). Alyumotermiya [Alumothermy]. M.: Metallurgy".

Pliner Yu.L., Ignatenko G.F. (1967). Vosstanovlenie oksidov metallov alyuminiem [Reduction of metal oxides with aluminum]. M.: Metallurgy.

Frank-Kamenetskiy D.A. (1987). Diffuziya i teploperedacha v himicheskoj kinetike [Diffusion and heat transfer in chemical kinetics]. M.: Nauka.

Лахтін Ю.М. Металургія і термообробка металів: навч. посіб. М.: Металургія, 1993. 448 с.

Мержанов А.Г. Твердо полум'я: відкриття, поняття та горизонти пізнання. Згоряння. наук. і техн., 1994. № 4(98). С. 307–336.

Мержанов А.Г., Рогачов А.С. Фазові та структурні перетворення під час СВС. Присл. наук. Техн., 2003. № 31. С. 271–282.

Хусід Б.М. Мансуров В.А., Уборцев А.Д., Шульман З.П. Фазові та хімічні перетворення в самопоширюваній хвилі екзотермальної реакції в суміші органічних порошків. J. Chem., Soc., Faraday Trans., 1993. № 89. № 4. С. 727–732.

Хіміко-термічна обробка металів і сплавів : довідник /Борисенок Г.В., Васильєв Л.А., Ворошнін Л.Г. та інші. М.: Металургія, 1981. 424 с.

Sereda B., Sereda D., Sereda I. Establishment of the relationship between the microstructure characteristics and the heat resistance of silicate coatings obtained under SHS conditions. Material science and technology. Pittsburgh. Pennsylvania USA. 2017. P.412–416.

Sereda B., Belokon Y., Kruglyak I. Modeling of processes for the production of bassed alloys TiAl and NiAl in the conditions of SHS for aerospace applications. Material science and technology. Portland, Orgon, USA. P. 137–142.

Sereda B., Sereda D. Development of Protective Coatings Formulations Based on Boron for Units Operating at High Temperatures in Metallurgy. Material science and technology. Salt Lake City, Utah USA. 2016. P. 931–934.

Sereda B., Palehova I., Gaydaenko A. Advanced tribological coatings titanium based coatings obtaining under SHS Conditions. Material science and technology. Portland, Orgon, USA. 2019. P. 380–387

Термодинамічні властивості індивідуальних речовин: Довідкове видання в 4-х т./Л. В. Гурвіч, І. В. Вейц, В. А. Медведєв та ін. М: Наука, 1978–1982.

Єдільбаєв А.І. Дослідження можливості знезалізнення марганцевих концентратів. Вісник Національної інженерної академії РК. Алмати. 2008. № 4 С. 125–133.

Застосування ЕОМ для термодинамічних розрахунків металургійних процесів / [Синярьов Г. Б., Ватолін Н. А., Трусов Б. Г., Мойсеєв Р. К. та ін.]. М.: Наука, 1982. 263 с.

Лякішев Н.П., Плінер Ю.Л., Ігнатенко Г.Ф., Лапко С.І. Алюмотермія. М.: Металургія. 1978. 424 с.

Плінер Ю.Л., Ігнатенко Г.Ф. Відновлення оксидів металів алюмінієм М.: Металургія. 1967. 248 с.

Франк-Каменецький Д.А. Дифузія та теплопередача у хімічній кінетеці. М.: Наука. 1987. 502 с.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-15

Номер

Розділ

Статті