воспользуйтесь поиском на сайте http://www. /search. html
НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ
ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
им.
На правах рукописи
СОЛНЦЕВ ВИКТОР ПЕТРОВИЧ
УДК 621.762:536.75:
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ
ДИССИПАТИВНЫХ СТРУКТУР ПРИ РЕАКЦИОННОМ СПЕКАНИИ
И В УСЛОВИЯХ СУХОГО ТРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ
СЕЛЕНИДЫ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Специальность: 05.16.06 - Порошковая металлургия и композиционные
материалы
Диссертация на соискание ученой степени
доктора технических наук
Научный консультант
доктор технических наук, профессор,
академик НАН Украины
Киев 2013
2
Содержание
Перечень условных обозначений используемых в работе…………….……....7
Введение………………………………………………………………..…………9
1.Развитие научных основ управления технологическими и
триботехническими свойствами порошковых материалов для
экстремальных условий эксплуатации……..…………………………….……21
1.1.Общие представления о процессах сухого трения металлических
материалов.…………………………………………….……..………………….21
1.1.1.Структурный фактор при формировании триботехнических свойств
металлических материалов в вакууме и инертных средах………….……......22
1.1.2.Механизмы трения и износа металлических материалов
в вакууме, атмосфере и окислительных средах ……………………………….26
1.2. Современные проблемы консолидации порошковых материалов со
структурными составляющими, различной физико-химической природы, и
сохранения устойчивости их функциональных свойств………..…………….27
1.3.Современные преставления о процессах трения материалов с позиций
неравновесной термодинамики открытых систем и пути повышения их
функциональных свойств.…………………………………..…………………..37
1.4.Особенности термодинамических, кинетических, структурных
свойств диселенидов и их технологического поведения при формировании
износостойких композиций на металлической основе …….……………..….51
1.5. Особенности методов исследования и моделирования механизмов
физико-химического взаимодействия в неравновесных системах при
спекании и трибоактивации…..………….………………………..…………….61
1.6.Цель, задачи и объекты исследований неравновесных процессов
в порошковых реагирующих системах……….………………..………………63
2.Закономерности гетерогенных реакций разложения диселенидов
Переходных металлов IV-VI А групп………………………………………….66
3
2.1.Макрокинетика реакций разложения диселенидов
Переходных металлов IVА - VIА групп Периодической системы…..……....67
2.2.Неформальная кинетика реакций разложения диселенидов.………….....76
2.3.Термокинетика процессов распада и физико-химическое
моделирование образования диссипативных структур
при разложении диселенидов……………...…………………………………...84
2.4.Закономерности формирования фазового состава продуктов
разложения при охлаждении…………………………..…………..……...……95
2.5.Выводы………………………………………………….…………....….…110
3.Физико-химические модели механизмов неравновесных
топохимических реакций взаимодействия активных молекулярных
газов группы кислорода с переходными металлами и разложения их
соединений....................................……………………………….......…..…....112
3.1.Неравновесные кинетические модели реакций разложения
соединений……….…………………………..….……………………….........112
3.1.1.Кинетическое поведение неравновесной закрытой системы……..….115
3.1.2.Кинетическое поведение неравновесной открытой системы…...........118
3.2. Механизмы возникновения временных диссипативных
структур при топохимических реакциях взаимодействия
молекулярных газов с металлами…………………………..……....………...123
3.3.Компьютерное моделирование необратимых реакций разложения и
взаимодействия в консервативной трехкомпонентной системе…...……….133
3.4. Экспериментальное наблюдение автоколебательных
топохимических реакций разложения высших оксидов и окисления
порошковых металлов........................................................................................146
3.5.Выводы…………………………………………………..…..……………...158
4.Закономерности неравновесных процессов и механизмы образования
диссипативных структур при нагреве и спекании в вакууме композиций
Переходный металл – диселенид……………………………………...………160
4.1.Закономерности взаимодействия металлов IVА группы
4
с диселенидами……………………………………………………….………...160
4.2. Закономерности взаимодействия металлов VА группы с
диселенидами………………………………………………………..……….…184
4.3.Закономерности взаимодействия переходных металлов VIA
с диселенидами……………………………………………………..………..…217
4.4.Механизмы образования диссипативных структур в системах
переходный металл - селен………………………………..……………..…….228
4.5.Выводы…………………………………………………….………….…….242
5.Закономерности и механизмы активированного спекания
в реакционных порошковых системах …………………………….…………244
5.1.Закономерности реакционного спекания с участием
жидкой фазы в двухкомпонентных системах……………………………...…245
5.2.Закономерности реакционного спекания с участием
жидкой фазы в металлических композициях с
неорганическими соединениями………..…………………………….…….…252
5.3. Термокинетика и активация спекания композиций
на основе сложных неравновесных систем…………………….………….….259
5.4. Особенности структурообразования при нагреве и
спекании во временно и постоянно возбудимых
физико-химических системах………..……………………………………..…271
5.5.Выводы……………………….…………………………….…….…………278
6. Термокинетические модели и механизмы образования
структур в порошковых системах с участием реакций, инициируемых
контактным плавлением в эвтектических и
перитектических ………………………………………………………………279
6.1.Феноменологическая модель изменения температуры
в реакционной порошковой среде с тепловыделением………………….….280
6.2. Локальная термокинетическая модель и механизм
образования временной структуры в системе с перитектическим
характером взаимодействия в приближении проточного
5
реактора, идеального перемешивания…………………………………..……285
6.3. Механизм и модель возникновения тепловой структуры
в реакционной жидкости при перитектическом плавлении.......………........294
6.4.Модель возникновения тепловой и концентрационной
структуры в реакционной жидкости при перитектическом
плавлении…………………………………………..………………………..….296
6.5. Модель и механизм спонтанного возникновения
пространственно-временной организованной структуры
в порошковых реагирующих системах..................................…….........……..298
6.6. Модель реакционного взаимодействия в эвтектической
системе в приближении проточного реактора, идеального
перемешивания...............................................................................……….....…300
6.7. Термокинетика экзотермических реакций, наблюдение
волновых процессов и возникновение пространственно
организованной структуры в порошковых реагирующих
системах……………………..…………………………………………………..307
6.8.Выводы…………………………………………………………………..….316
7.Закономерности и механизмы износа гетерогенных композиций
на основе технически важных металлов в условиях сухого трения
в вакууме и окислительных средах……………………………………………318
7.1.Роль структурных составляющих в формировании
триботехнических свойств металлических композиционных
материалов при трении в вакууме…………………………………………….318
7.1.1.Закономерности трения и износа композиций на основе
металлов с кубической решеткой………………………………..…………....324
7.1.2. Закономерности трения и износа композиций на основе
металлов с гексагональной решеткой………………………………………...327
7.2. Роль структурных составляющих в формировании
триботехнических свойств металлических
композиционных материалов при трении на воздухе……….…………..…..336
6
7.2.1. Закономерности трения и износа порошковых
композиций на основе титана…………………………………………..…......337
7.2.2. Закономерности трения и износа порошковых
композиций на основе меди…………………………………………………...345
7.3. Роль структурных составляющих в формировании
триботехнических свойств металлических
композиционных материалов при трении в среде СО2……………..…..……347
7.4.Выводы ………………………………………………………………..……351
8.Практическое применение неравновесных процессов в технологии
получения и повышения функциональных свойств порошковых
материалов, работающих в экстремальных условиях…………………….….353
8.1.Износостойкие материалы для работы в условиях сухого
трения в различных средах……………………………………………….……354
8.1.1.Материал рулевой тяги на основе мартенситостареющей
стали для шарнира рулевой тяги троллейбуса и его
физико-механические и служебные свойства...................................................355
8.1.2. Материалы с элементами самоорганизации для работы
в космическом вакууме, среде СО2 , работающих по схеме
«зубчатая передача» в рамках программы космического
эксперимента «Материал-Трение»...................…........................…………….361
8.2. Металлический материал многоразовой тепловой защиты на основе
нихрома Н80Х20……………………………………………………………….365
8.3.Выводы……………………………………………………………………..373
Общие выводы…..…….……………………………………………………….375
Литература……………………………………………………………………...380
Приложение А……………………………………………………………….…399
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
