Научная статья на тему 'Исследование воздействия температуры на MAX-фазу Ti3SiC2, полученную методом СВС'

Исследование воздействия температуры на MAX-фазу Ti3SiC2, полученную методом СВС Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
222
44
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СВС / MAX-ФАЗА TI3SIC2 / ТЕМПЕРАТУРА

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Борисов Денис Вячеславович, Латухин Евгений Иванович, Головань Антон Александрович

В данной статье представлены результаты термических воздействий на MAX-фазу карбосилицида титана, полученную с помощью самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Борисов Денис Вячеславович, Латухин Евгений Иванович, Головань Антон Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Исследование воздействия температуры на MAX-фазу Ti3SiC2, полученную методом СВС»

1. Казаджан Л.Б. Магнитные свойства электротехнических сталей и сплавов. М.: ООО «Наука и технологии», 2000. 224 с.

2. Поляков М. Ю., Бахтин С. В. Опыт производства высококачественных электротехнических сталей на Новолипецком металлургическом комбинате и основные направления развития производства с учетом требований мирового рынка // Каталог сталей «Черная металлургия: Состояние и перспективы. Институту «Черметинформация» 70 лет. -М.: ОАО «Черметинформация», 2013. С. 218 -229.

3. Лобанов М.Л., Русаков Г.М., Редикульцев А. А. Электротехническая анизотропная сталь. Часть I. история развития // Металловедение и термическая обработка металлов. 2011. № 7. С. 18-25.

Bakhtin Alexey Sergeevich, student

(e-mail: sloomo@icloud.com)

Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia

Bakhtin Sergey Vasilevich, Cand.Tech.Sci., associate professor

JSC NLMK, Lipetsk, Russia

(e-mail: bahtin_sv@nlmk.com)

INVESTIGATION OF THE REASONS OF EDUCATION OF THE DEFECT "OXIDIZATION OF STRIPS" IN THE READY GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL

Abstract: This article the reasons for the formation of a defect "oxidation in the form of strips" in finished grain-oriented electrical steel.

Keywords: grain-oriented electrical steel, oxidation, defect.

УДК 669-15

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА MAX-ФАЗУ TI3SIC2, ПОЛУЧЕННУЮ МЕТОДОМ СВС Борисов Денис Вячеславович, студент магистрант (e-mail: denis.dub@mail.ru) Латухин Евгений Иванович, доцент, к.т.н. (e-mail: evgelat@yandex.ru) Головань Антон Александрович, студент магистрант (e-mail: gaz163@yandex.ru) Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия

В данной статье представлены результаты термических воздействий на MAX-фазу карбосилицида титана, полученную с помощью самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Ключевые слова: СВС, MAX-фаза Ti3SIC2, температура.

В настоящий момент времени все больше проявляется практический интерес в создании MAX-материалов для машиностроения и других отраслей производства. MAX-фаза представляет собой тройное соединение и сочетает в себе свойства металлов и керамики. Одной из самых изученных MAX-фаз на сегодняшний день считается карбосилицид титана - Ti3SiC2.

Проведённые исследования [1] показали, что Ti3SiC2 обладает высокой электро- и теплопроводностью (лучшими, чем у чистого титана) и одним

из самых низких коэффициентов трения среди твердых материалов, исследованных на данный момент. Установлено также [2], что вещество обладает высокой жесткостью в сочетании с низкой плотностью и очень большой стойкостью к повреждениям. Более того, судя по всему, Т13БЮ2 сохраняет эти свойства при высоких температурах (опыты проводились для мелкозернистых материалов и заключались в исследовании физических свойств при температурах до 1400оС). Так же, образцы этого материала проявляют высокую стойкость к окислению и тепловому удару. Неожиданной характеристикой Т13БЮ2 является легкость обработки, которая делает возможным изготовление различных сложных элементов.

Эффективным способом получения новых материалов является технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) твердых химических соединений [3]. С помощью процессов СВС получают композиционные материалы, включающие, кроме МАХ-фазы, карбиды и интерметаллиды [4].

МАХ-фазы перспективны для применения в качестве каркасов при получении металлокерамических композиционных материалов. Но воздействие резких изменений температуры на структуру МАХ-фаз, полученных в процессе СВС, ранее не исследовали. Поэтому, цель данной работы состояла в оценке воздействия температуры на структуру МАХ-фазы Т13БЮ2, которое могло иметь место при взаимодействии с расплавами металлов.

Для приготовления шихты использовалась смесь порошков углерода, кремния и титана, с избытком кремния относительно стехиометрического на 25%. Избыток кремния необходим для увеличения количества МАХ-фазы в продуктах реакции. Шихтовую заготовку получали прессованием смеси массой 10 г. до плотности 0,5. Синтез проводился в засыпке из речного песка для снижения окисления полученного материала. Из центральной части полученного материала готовили образцы массой около 4 г. Температурное воздействие на полученные образцы проводили с помощью нагрева в химических печах и в расплаве алюминия. В качестве химических печей использовали порошковые смеси титана и кремния, помещённые в алюминиевую фольгу.

Схема химических печей представлена на рисунке 1.

Образец

Хим. печка

1 •

* 'Л

/

Песок

Фольга

Рисунок 1 - Схема химической печки

Смесь 5Т1+3Б1 имеет температуру горения около 2120оС, смесь Т1+81 горит при температуре примерно 1760оС. Во всех случаях синтез проводился в засыпке из речного песка, и масса химической печи составляла 40 г.

Сколы полученных образцов исследовали с помощью растрового электронного микроскопа Ш0Ь-6390А.

На рисунке 2 представлен общий вид скола образца карбосилицида титана после синтеза.

Рисунок 2 - Общий вид скола образца

Этот материал являлся исходным для опытов по исследованию влияния резкого нагрева и охлаждения на структуру карбосилицида титана. На основании ранее проведённых исследований известно, что округлые частицы - это карбид титана, а пластины - карбосилицид титана [5]. Для полученных по такой технологии пластин карбосилицида титана средняя толщина составляет 2-2,5 ит.

Фото образцов, подверженных термическими воздействиями в химической печи 5Т1+3Б1 представлены на рисунке 3. Образцы, полученные с помощью нагрева в химической печи Т1+Б1, имели такой же вид.

а б

Рисунок 3 - Общий вид скола образца карбосилицида титана, подверженного температурному воздействию в хим. печи 5Т1+3Б1: а - при увеличении х1000, б - при увеличении - х3500

Нагрев с высокой скоростью до высоких температур не привел к разрушению МАХ-фазы. Так же не было замечено разрушений и трещин в самом материале.

Из рисунка 3(б) видно, что толщина пластины МАХ-фазы в среднем составляет 2,3 ит. Это соответствует толщине пластин до нагрева.

Для исследования влияния резкого охлаждения на структуру материала образцы синтезированного карбосилицида титана помещались в разогретый до 900 оС расплав алюминия и выдерживались в нем 30 минут. Затем, один из образцов помещали в воду, а другой после извлечения из расплава остывал на воздухе. Снимки сколов полученных образцов представлены на рисунке 4.

Термические трещины на образцах, охлаждавшихся с разной скоростью, не обнаружены. На обоих снимках наблюдаются характерные группы пластин, что свидетельствует о наличии МАХ-фазы. Некоторое отличие снимков можно объяснить неоднородностью синтезированного материала.

Из сравнения двух снимков представленных на рисунке 4, видно, что быстрое охлаждение образцов не оказало существенного влияния на структуру МАХ-фазы карбосилицида титана.

а б

Рисунок 4 - Общий вид скола карбосилицида титана, выдержанного в расплаве алюминия при температуре 900 оС: а - образец, помещенный в воду,

б - образец, остывавший на воздухе

В заключение можно отметить, что ни нагрев, ни охлаждение с высокой скоростью не оказали заметного влияния на структуру MAX-фазы Ti3SiC2, полученную методом СВС. Это позволяет надеяться на её сохранение в процессе пропитки расплавами металлов при получении каркасных композитов.

Список литературы

1. Barsoum M.W., EL-Raghy T. Processing and mechanical properties of Ti3SiC2:l. Reaction path and microstructure evolution // J. American Ceramics Society. - 1999. - № 82. -P. 2849-2854.

2. Barsoum M. The Mn+1AXn phases: a new class of solids // Prog. SolidSt. Chem. -2000. - № 28. - P. 201-281.

3. Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов. - М.: Машиностроение-1, 2007. - 567 с.

4. Перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза/ Е.А. Левашов, А.С. Рогачёв, В.В. Курбаткина и др.-М.: Изд. Дом МИСиС, 2011.-377 с.

5. Amosov A.P., Latukhin E.I., Davydov D.M., The influence of gas atmosphere composition on formation of surface films in self-propagating high-temperature synthesis of porous Ti3SiC2, Modern Applied Science, 9 (2015) 3, 17-24.

Borisov Denis Vyacheslavovich, master student

(e-mail:denis.dub@mail.ru) Tel. number + 7-927-212-90-98

Samara State Technical university, Samara, Russia

Latukhin Evgeny Ivanovich, Cand.Tech.Sci., docent

(e-mail: evgelat@yandex.ru)

Samara State Technical university, Samara, Russia

Golovan Anton Alexandrovich, master student

(e-mail: gaz163@yandex.ru)

Samara State Technical university, Samara, Russia

THE STUDY OF THE INFLUENCE OF THE TEMPERATURE IMPACT ON THE TI3SIC2 MAX PHASE, CREATED BY THE SHS METHOD

Abstract. This article presents the results of thermal effects on the MAX phase of titanium carbosilicide obtained by self-propagating high-temperature synthesis. Keywords: SHS, MAX-phase Ti3SIC2, temperature.

АППРОКСИМАЦИЯ ЗАВИСИМОСТИ ОСЕВОЙ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ПРИХОДЯЩЕЙСЯ НА ЕДИНИЦУ ДЛИНЫ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ ПРИ ПРОТЯГИВАНИИ ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫМ МНОГОЧЛЕНОМ ЛАГРАНЖА Губанов Василий Сергеевич, к.т.н., Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия

В статье рассмотрены вопросы применения интерполяционного многочлена Лагранжа для аппроксимации зависимости осевой силы резания, приходящейся на единицу длины режущей кромки, при протягивании конструкционных углеродистых и легированных сталей в нормализованном, оттоженном и горячекатаном состоянии от подъема на зуб и переднего угла.

Ключевые слова: протягивание, режущий инструмент, протяжной инструмент, аппроксимация, интерполяция, интерполяционная формула Ла-гранжа.

Задача интерполяции табличных данных при расчете сил резания имеет огромное практическое значение. Среди наиболее часто применяемых для этого методов является метод наименьших квадратов [1] или сплайн-интерполяция [2], имеющий ряд существенных недостатков. Номенклатура методов аппроксимации табличных данных содержит еще один интересный, легко автоматизируемый метод - интерполяционную формулу Ла-гранжа.

Рассмотрим применение указанной формулы к аппроксимации зависимости осевой силы резания, приходящейся на единицу длины режущей кромки.

В качестве исходных данных используются данные работы [3, П20, с. 218].

Формула Лагранжа имеет вид [4]

n f ( xj x)

f (x) = I ,/ [, J . + Rn(x) j=о V (xi)(x - xi)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.