Характеристика сырья и основных технологических материалов

Курсовой проект

«Проектирование производственного участка по изготовлению композиционных дисковых электродов для электроискрового легирования из сплава марки

CТИМ-9/20АОАн,легированных тугоплавким нанокомпонентом, производитель-

ностью 80 кг в месяц»

 

 

Выполнил: ст. гр. РПМ-09-1

Горохов А.А.

Руководитель: Погожев Ю.С.

Москва 2012

 

Содержание

Введение. 3

1 Краткий обзор литературы.. 4

2 Технологическая схема. 6

3 Характеристика сырья и основных технологических материалов. 7

4 Характеристика основного оборудования, приборов и приспособлений. 9

5 Технологический процесс. 12

5.1 Сушка исходных компонентов и песка. 12

5.1.1 Порошки основных компонентов (хром, алюминий) 12

5.1.2 Бор. 12

5.1.3 Оксид алюминия (нанодисперсный) 12

5.2 Рассев песка. 12

5.3 Дозирование компонентов исходной шихты для смешивания. 12

5.4 Механическое активирование шихты.. 13

5.5 Прессование (брикетирование) шихты.. 14

5.6 Синтез заготовок. 15

5.7 Термообработка. 16

5.8 Шлифование опорных плоскостей заготовок. 16

5.9 Электроэрозионная резка на мишени-катоды заданных размеров. 17

5.10 Приемка, контроль упаковка. 17

6 Организация производства. 19

6.1 Расчет материального баланса и необходимого количества оборудования. 19

7 Анализ опасных и вредных факторов на производстве и разработка мер защиты от них21

7.1 Идентификация опасных и вредных производственных факторов. 19

7.2 Характеристика используемых веществ и материалов. 23

7.3 Разработка мер защиты от опасных и вредных факторов. 26

8 Аппаратурно-технологическая схема производства. 27

Заключение. 28

Список литературы………………………………………………………………...…………29

 

 

Введение

 

В данной работе будет рассмотрена технологическая схема производства однослойных композиционных дисковых мишеней-катодов из керамических материалов, изготовленных из заготовок, полученных по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), совмещенного с прессованием (СВС-П), предназначенных для электроискрового напыления многофункциональных наноструктурированных покрытий на детали машин и режущий инструмент для повышения эксплуатационных характеристик.

Повышение эксплуатационных характеристик различных деталей машин и инструмента является одной их ключевых инженерно-технических задач, решение которой напрямую связано с внедрением в промышленность принципиально новых функциональных материалов и покрытий с повышенными свойствами.

Важным, бурно развивающимся направлением науки о наноматериалах и нанотехнологиях является инженерия поверхности применительно к созданию функциональных наноструктурных пленок с характерным размером кристаллитов от одного до нескольких десятков нанометров. Высокая объемная доля границ раздела с прочной энергией связи, отсутствие дислокаций внутри кристаллитов, возможность получения пленок с контролируемым соотношением объемных долей кристаллической и аморфной фаз, изменение взаимной растворимости элементов в фазах внедрения позволяют получить многофункциональные наноструктурные пленки (МНП) с уникальными свойствами. Это проявляется в высоких значениях твердости, модуле упругости, прочности, термической стабильности, жаростойкости и коррозионной стойкости. Они находят применение для защиты поверхности изделий и инструмента, подвергающегося одновременному воздействию повышенных температур, агрессивных сред и различным видам износа.

Для получения МНП в настоящее время широко используют методы физического осаждения, такие как магнетронное распыление, конденсация с ионной бомбардировкой, электронно-лучевое и ионно-лучевое распыление.

Мишени-катоды для электроискрового легировая могут быть получены методом силового СВС-компактирования. СВС-технология обладает преимуществами перед другими методами, такими как горячее изостатическое прессование, плазменное искровое спекание. Прежде всего, к ним относится самоочистка продуктов, что обеспечивается высокими значениями температуры, скорости горения и температурным градиентом в волне горения.

Цель работы заключается в проектировании производственного участка по изготовлению композиционных дисковых мишеней-катодов марки СТИМ-9/20АОАн, легированных тугоплавким нанокомпонентом, производительностью 80 штук в месяц.

 

Краткий обзор литературы

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений – технологический процесс получения материалов, основанный на химическом взаимодействии исходных реагентов в твердой фазе в форме горения. Горение здесь является экзотермической реакцией взаимодействия порошкообразных реагентов между собой или порошкообразных реагентов с жидкими или газообразными реагентами с образованием твердых химических соединений. Чаще всего, это тугоплавкие неорганические соединения (карбиды, нитриды, бориды и т.п.), не разлагающиеся при горении, и материалы на их основе.Несмотря на свою древнейшую историю и богатейшую практику,процессы горения только сейчас начинают создавать новейшую СВС-технологию неорганических материалов. Эта технология альтернативна традиционной, основанной на использовании внешних источников тепла(печной и плазмохимический синтезы, спекание и горячее прессование,литье и наплавка и др.). Характерные черты СВС-технологии:

− использование более дешевой химической энергии вместо электрической;

− простота оборудования, благодаря отсутствию внешних источников тепла;

− большая скорость процессов, связанная со значительным саморазогревом в волне горения;

− послойный характер выделения тепла и, как следствие этого, возможность работы с Общая схема технологии СВС включает в себя такие основные технологические стадии, как приготовление шихты из порошкообразных реагентов, проведение собственно процесса СВС (сжигание шихты) и переработку продуктов горения. В настоящее время разработано около 100 технологических разновидностей СВС. Из этих разновидностей большое значение в практическом отношении имеет технология СВС-компактирования, в которой не успевший остыть пористый продукт горения подвергается уплотнению до беспористого состояния. При этом может быть организовано Наибольшее развитие СВС-компактирование получило для изготовления изделий из твердых сплавов. Твердые сплавы, синтезируемые при СВС-компактировании, получили название СТИМ – синтетические твердые инструментальные материалы. Их основу составляют карбиды, бориды, нитриды, карбонитриды и другие соединения тугоплавких металлов (Ti, Zr, Nb, Та и других).формообразование. большими количествами вещества и др.

К этим же сплавам отноносится СТИМ-9/20АОАн - это, керамический материал на основе TiB с модифицированной структурой, полученной путем введения в исходную шихтовую смесь нанодисперсных добавок тугоплавких соединений, выполняющих роль модификаторов в процессе первичного и вторичного структурообразования через жидкую фазу.

Сплав	Состав сплава
CТИМ 9/20А	80% TiB	20% Al

Так же в состав сплава СТИМ-9/20АОАн входит нанокристаллическая добавка:

 

Состав нанокристаллической добавки	Количество вводимой добавки, % объемные	Буквенное дополнение, вводимое в марку материала при данной добавке
Оксид алюмния (Al2O3)	6,5 – 8	ОАн

 

TiB-основой особенностью боридов титана является связь бор-бор, и мере того,как они становятся более прочными, критерий соотношения радиусов становится всё более менее важным. На первый план выходит трансформация независимых связей между атомами бора при увеличении его содержания в бориде. Связи между атомами бора ковалентные, но видимо, часть валентных электронов бора делокализованна и усиливает металлическую связь. Этим и объясняется аномально высокая температура плавления, металлический блеск, высокая твердость, теплопроводность и электропроводность. Бориды также стойки к воздействию солей, кислот, расплавов солей и металлов, высокотемпературному окислению. TiB- изоморфен, Тпл- 3225 °C

Al-лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.Tпл-660 ^оС.

Al₂O₃-амфотерный оксид. Практически не растворим в кислотах. Растворяется в горячих растворах и расплавах щелочей. Tпл=2044 °C. Является полупроводником n-типа.

 

В результате ЭИЛ перспективными наноструктурированными электродами на стали формируются сплошные покрытия (до 100%) толщиной до 70 мкм и микро-твёрдостью до 12,5 ГПа.

Введение нано-дисперсного компонента способствует росту микро-твёрдости покрытия. Введение в состав электродов порошков Al₂O₃ -нано способствует снижению шероховатости поверхностного слоя, по сравнению с покрытием, сформированным базовым электродом, не содержащим нано-дисперсный компонент. Сформированные на стали покрытия характеризуются минимальным количеством дефектов,так жу у этих покрытий высокая адгезионная прочность. При большом увеличении видно, что структура покрытия состоит из частиц размером менее 200 нм. Наличие элементов материала подложки (Fe, Cr) в покрытии показывает микро-перемешивание материалов анода и катода. В покрытии из электрода СТИМ-9/20A наблюдаются четыре фазы:

1)Диборид титана,

2)Боронитрид титана Ti(B, N)

3)Оксид алюминия (γ-Al2O3),

4)Интерметаллид FeAl.

 

Технологическая схема

 

Основное сырье (порошки)Вспомогательное сырьё

Бор

Алюминий

Углерод

Титан

 

Песок

 

 

Дозирование

Механическое активирование

Сушка

Рассев песка

Прессование шихты

Синтез заготовок, охлаждение

Шлифование опорных плоскостей

заготовок

 

 

Ультразвуковой контроль заготовок

 

Электроэрозионная,

Электрохимическая

обработка заготовок для получения

дисковых электродов

 

 

Приёмка, контроль, упаковка

 

Готовая продукция

Технологический процесс

Бор аморфный технический

Бор просушивают в сушильном шкафу марки ШСВА-25-200 без вакуума в противнях при температуре не ниже 100˚С. Высота слоя засыпки – 4-5 см.

Время сушки – не менее 24 часов.

Песок

Песок просушивают в сушильном шкафу марки СНОЛ-3,5.3,5.3,5/3-ИЗ без вакуума в стальных противнях при температуре не ниже 100˚С, при этом высота слоя песка не должна превышать 5-6 см.

Время сушки составляет не менее 5 часов.

Рассев песка

После сушки производят рассев песка на механическом сите, через сито с диаметром отверстия в сетке 0,8 мм, а затем через сито 0,2 мм. Для проведения процесса синтеза в песчаной прессформе используют фракцию песка, прошедшую через сито 0,8 мм и не прошедшую через сито 0,2 мм.

Синтез заготовок

Синтез заготовок производится на гидравлическом прессе марки ДА-1532Б с максимальным усилием прессования 160 тс и автоматическим управлением в песчаных реакционных прессформах диаметром 250 мм при диаметре заготовки 202 мм.

Основание реакционной прессформы устанавливают на рабочий стол пресса и до верхнего уровня заполняют просеянным кварцевым песком в количестве 0,6-0,8 кг. Кварцевый песок используют для обеспечения равномерности передачи давления на заготовку. Он играет роль теплоизолятора, а также обеспечивает отвод газов, выделяющихся при синтезе.

Спрессованную заготовку (шихтовой брикет) устанавливают по центру реакционной прессформы на песок. Затем на основание надевают корпус прессформы. С одной стороны прессформы через специальный канал ввода вставляют инициирующую процесс горения спираль таким образом, чтобы она слегка касалась боковой поверхности заготовки, с другой стороны размещают фотоэлемент, регистрирующий окончание процесса горения.

Инициирующая спираль изготавливается из вольфрамовой проволоки диаметром 0,5 мм и должна иметь «П»-образную форму. Центральный участок спирали затачивают до толщины 30-50% от диаметра проволоки для увеличения сопротивления на этом участке. Заточка спирали производится на точильно-шлифовальном станке ТШ-332А.

Место касания спирали с боковой поверхностью заготовки заполняют «химической печкой» массой 2-3 г. Свободное пространство прессформы засыпают кварцевым песком, и производят ее окончательную сборку. Затем прессформу устанавливают под пуансон пресса.

На блоке автоматического управления пресса устанавливают следующие параметры синтеза:

1) Давление подпрессовки – 15 кгс/см² (устанавливается только для мишеней-катодов диаметром 127 мм). В остальных случаях давление подпрессовки определяется касанием подвижного плунжера пресса верхнего пуансона реакционной прессформы;

2) Давление компактирования:

250 кгс/см² для мишеней диаметром 202 мм;

3) Время задержки и время выдержки под давлением в зависимости от диаметра мишени показаны в табл. 3.

 

 

Таблица 3 – Основные временные характеристики синтеза заготовок

Марка мишени (фазовый состав мишени)	Диаметр мишени, мм	Время инициирования, с	Время задержки*, с	Время выдержки, с
CТИМ 9/20АОАн		0,5	15,0	15,0

* - время задержки фиксируется по регистрирующему самописцу от момента инициации процесса горения

 

Процесс синтеза начинается после нажатия кнопки «пуск» на блоке автоматического управления пресса, за счет инициирования теплового импульса (напряжение инициирования составляет 20-25 В). Начало протекания экзотермической реакции и окончание процесса горения заготовки фиксируется по регистрационному самописцу (время горения). После возвращения плунжера пресса в верхнее положение открывают защитные дверцы пресса, прессформа выдвигается, а затем ее разбирают.

Термообработка

Сразу после окончания синтеза, горячую заготовку извлекают из реакционной прессформы при помощи специальных щипцов из стали марки Х18Н10Т и помещают в муфельную электропечь марки МИМП-17П, расположенную вблизи пресса и предварительно разогретую до температуры 800˚С. Затем температуру в печи поднимают до значения 1100˚С и заготовки мишеней-катодов подвергают изотермической выдержке (отжигу) в течение 30 мин.

По окончании изотермической выдержки заготовки вместе с печью охлаждаются до комнатной температуры с целью минимизации остаточных напряжений и предотвращения растрескивания.

Допускается последовательная загрузка в печь до 3-х заготовок мишеней-катодов с последующим выводом ее на рабочий температурный режим (1100˚С).

С охлажденных заготовок удаляется слой «химической печки».

Приемка, контроль упаковка

Дисковые мишени-катоды предъявляют к приемке партиями. Количество мишеней в партии не должно превышать 50 штук.

Партия должна состоять из мишеней одной марки, изготовленных из шихты одного приготовления по одному технологическому режиму.

Контроль геометрических размеров, качества поверхности и остаточной пористости производят на 100% мишеней-катодов партии. Мишени-катоды, не удовлетворяющие требованиям указанных параметров контроля, бракуются.

Химический состав шихты для изготовления мишеней-катодов гарантируется технологией изготовления, и проверке не подлежит.

Один раз в 3 месяца проводится инспекционный контроль химического состава мишеней-катодов. Для проведения контроля одну мишень-катод из партии, прошедшую приемо-сдаточные испытания, разрушают на куски и получают пробу, масса которой должна быть не менее 100 г. Часть пробы, массой 50 г, измельчают в агатовой или алундовой ступке, просеивают через сито №10 по ГОСТ 6613-86 и используют для проведения химического анализа. Другую часть пробы хранят на случай арбитражного контроля в течение 12 месяцев со дня изготовления.

Каждая дисковая мишень-катод должна быть упакована в отдельную герметичную полипропиленовую банку с крышкой по ТУ 2297-003-00001422-2000, дно которой выстлано поролоном. Для того чтобы предотвратить перемещение мишени во время транспортирования, свободное пространство по периметру мишени заполняется поролоном. Сверху укладывается поролоновая прокладка, после чего банка плотно закрывается крышкой.

В каждую банку с мишенью должна быть вложена бирка с указанием:

- номера партии;

- марки и фазового состава мишени;

- размеров, мм;

- массы, г.

Банки с мишенями укладывают правильными рядами в деревянные или пластиковые боксы (ящики). Допускается применение других упаковочных материалов и видов упаковки, обеспечивающих сохранность мишеней во время транспортирования.

На каждый бокс (ящик) крепят бирку с указанием:

- стоимости посылки;

- наименования предприятия-потребителя;

- массы нетто;

- массы брутто;

- наименование предприятия-изготовителя.

Масса брутто упакованной партии мишеней-катодов не должна превышать 30 кг.

Каждую партию мишеней сопровождают паспортом, в котором указывают:

- номер паспорта;

- наименование или товарный знак предприятия-изготовителя;

- наименование и марка мишени;

- размеры, мм;

- количество мишеней в партии;

- массу, г;

- номер партии;

- дату выпуска;

- штамп технического контроля предприятия-изготовителя.

 

Организация производства

Расчет себестоимости

Величина затрат, связанных с производством и реализацией продукции (работ, услуг) называется себестоимостью продукции.При расчете затрат на производство важное значение имеет связь издержек с объемом производства. По этому признаку выделяют переменные и постоянные издержки. При расчете себестоимости продукции из переменных затрат рассчитываются: затраты на сырье, основные и вспомогательные материалы, энергозатраты.

Вспом. Материалы. (W и латунная проволока, шлифовальные алмазные круги) Зарплата + начисления на З/П (30,2 %), амортизация оборудования.

Наименование статей затрат	Количество	Цена, руб.	Сумма, руб.
1. Сырье и основные материалы, кг
Титан	48,5
Алюминий	14,9
Оксид алюминия	5,6
Бор (аморфный коричневый)	11,4
Итого сырья и основных материалов
2. Вспомогательные материалы, кг
Титан	39,31
Бор	6,45
Углерод технический (сажа)	6,24		187,2
Итого вспомогательных материалов			129117,2
3. Энергозатраты:
Электроэнергия, кВт/ч		3,8
Цеховая себестоимость
Себестоимость 1 электрода

 

Продолжение таблицы 4

Операция	Используемое оборудование	Опасные и вредные факторы	Нормируемое значение параметра
Прессование исходного шихтового брикета	Пресс гидравлический	1) Движущиеся детали и механизмы
2) Повышенный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека U = 380 В; I = 10 А; f = 50 Гц	U = 2 B; I ≥ 0,3 мА; f = 50 Гц
СВС-компактирование	Установка силового СВС-компактирования	1) Движущиеся детали и механизмы
2) Повышенный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека U = 380 В; I = 10 А; f = 50Гц	U = 2 B; I ≥ 0,3 мА; f = 50 Гц
3) Повышенная загазованность воздуха рабочей зоны
4) Повышенная температура поверхности матрицы оборудования	Твн > 1500 ^оС; Тст < 45 ^оС
Шлифование опорных плоскостей заготовок	Точильно-шлифовальный станок	1) Движущиеся детали и механизмы
2) Повышенный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека U = 380 В; I = 10 А; f = 50 Гц	U = 2 B; I ≥ 0,3 мА; f = 50 Гц

Продолжение таблицы 4

Операция	Используемое оборудование	Опасные и вредные факторы	Нормируемое значение параметра
		3) Повышенный уровень шума на рабочем месте УЗД = 90 дБ	ПДУ=60 дБ
4) Повышенный уровень вибрации на рабочем месте	ПДУ = 92 дБ; f=16 Гц
Электроэрозионная обработка заготовок	Электроэрозионный проволочно-вырезной станок	1) Движущиеся детали и механизмы
2) Повышенный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека U = 380 В; I = 10 А; f = 50 Гц	U = 2 B; I ≥ 0,3 мА; f = 50 Гц

Сушка

Титан,Алюминий

 

 

Углерод технический,бор,нанодисперсный оксид алюминия.

Песок

Рассев песка

Механическая активация

 

Заключение

 

Спроектирован производственный участок по изготовлению композиционных дисковых мишеней-катодов марки СТИМ-9/20АОАн производительностью 95 штук в месяц.

Приведена технологическая схема производства изделий и подробно описаны все технологические операции в производстве дисковых мишеней-катодов марки СТИМ-9/20АОАн с указанием технологических режимов на каждом переделе.

Рассчитан материальный баланс и необходимое количество оборудования для обеспечения заданной производительности.

Проведен анализ опасных и вредных факторов на производстве и разработаны меры защиты от них.

Рассчитана себестоимость изготовления единицы готовой продукции.

Приведена аппаратурно-технологическая схема.

 

Список литературы

1. Технологическая документация ЗАО «НПО «Металл» на композиционную дисковую мишень-катод марки КМНДО. ТИ 37-11301236-2008.

2. Левашов Е.А., Рогачев А.С., Курбаткина В.В., Максимов Ю.М., Юхвид В.И. перспективные материалы и технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза//М.: Изд. МИСиС. 2011.

3. Экономика порошковой металлургии. В. С. Пугин, В. Г. Чирков. Москва. Металлургия, 1999.

4. Проектирование и оборудование цехов порошковой металлургии. Москва, машиностроение, 1995

5. Основные положения по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции на промышленных предприятиях. 1995

 

 

 

 

Курсовой проект

«Проектирование производственного участка по изготовлению композиционных дисковых электродов для электроискрового легирования из сплава марки

CТИМ-9/20АОАн,легированных тугоплавким нанокомпонентом, производитель-

ностью 80 кг в месяц»

 

 

Выполнил: ст. гр. РПМ-09-1

Горохов А.А.

Руководитель: Погожев Ю.С.

Москва 2012

 

Содержание

Введение. 3

1 Краткий обзор литературы.. 4

2 Технологическая схема. 6

3 Характеристика сырья и основных технологических материалов. 7

4 Характеристика основного оборудования, приборов и приспособлений. 9

5 Технологический процесс. 12

5.1 Сушка исходных компонентов и песка. 12

5.1.1 Порошки основных компонентов (хром, алюминий) 12

5.1.2 Бор. 12

5.1.3 Оксид алюминия (нанодисперсный) 12

5.2 Рассев песка. 12

5.3 Дозирование компонентов исходной шихты для смешивания. 12

5.4 Механическое активирование шихты.. 13

5.5 Прессование (брикетирование) шихты.. 14

5.6 Синтез заготовок. 15

5.7 Термообработка. 16

5.8 Шлифование опорных плоскостей заготовок. 16

5.9 Электроэрозионная резка на мишени-катоды заданных размеров. 17

5.10 Приемка, контроль упаковка. 17

6 Организация производства. 19

6.1 Расчет материального баланса и необходимого количества оборудования. 19

7 Анализ опасных и вредных факторов на производстве и разработка мер защиты от них21

7.1 Идентификация опасных и вредных производственных факторов. 19

7.2 Характеристика используемых веществ и материалов. 23

7.3 Разработка мер защиты от опасных и вредных факторов. 26

8 Аппаратурно-технологическая схема производства. 27

Заключение. 28

Список литературы………………………………………………………………...…………29

 

 

Введение

 

В данной работе будет рассмотрена технологическая схема производства однослойных композиционных дисковых мишеней-катодов из керамических материалов, изготовленных из заготовок, полученных по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), совмещенного с прессованием (СВС-П), предназначенных для электроискрового напыления многофункциональных наноструктурированных покрытий на детали машин и режущий инструмент для повышения эксплуатационных характеристик.

Повышение эксплуатационных характеристик различных деталей машин и инструмента является одной их ключевых инженерно-технических задач, решение которой напрямую связано с внедрением в промышленность принципиально новых функциональных материалов и покрытий с повышенными свойствами.

Важным, бурно развивающимся направлением науки о наноматериалах и нанотехнологиях является инженерия поверхности применительно к созданию функциональных наноструктурных пленок с характерным размером кристаллитов от одного до нескольких десятков нанометров. Высокая объемная доля границ раздела с прочной энергией связи, отсутствие дислокаций внутри кристаллитов, возможность получения пленок с контролируемым соотношением объемных долей кристаллической и аморфной фаз, изменение взаимной растворимости элементов в фазах внедрения позволяют получить многофункциональные наноструктурные пленки (МНП) с уникальными свойствами. Это проявляется в высоких значениях твердости, модуле упругости, прочности, термической стабильности, жаростойкости и коррозионной стойкости. Они находят применение для защиты поверхности изделий и инструмента, подвергающегося одновременному воздействию повышенных температур, агрессивных сред и различным видам износа.

Для получения МНП в настоящее время широко используют методы физического осаждения, такие как магнетронное распыление, конденсация с ионной бомбардировкой, электронно-лучевое и ионно-лучевое распыление.

Мишени-катоды для электроискрового легировая могут быть получены методом силового СВС-компактирования. СВС-технология обладает преимуществами перед другими методами, такими как горячее изостатическое прессование, плазменное искровое спекание. Прежде всего, к ним относится самоочистка продуктов, что обеспечивается высокими значениями температуры, скорости горения и температурным градиентом в волне горения.

Цель работы заключается в проектировании производственного участка по изготовлению композиционных дисковых мишеней-катодов марки СТИМ-9/20АОАн, легированных тугоплавким нанокомпонентом, производительностью 80 штук в месяц.

 

Краткий обзор литературы

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений – технологический процесс получения материалов, основанный на химическом взаимодействии исходных реагентов в твердой фазе в форме горения. Горение здесь является экзотермической реакцией взаимодействия порошкообразных реагентов между собой или порошкообразных реагентов с жидкими или газообразными реагентами с образованием твердых химических соединений. Чаще всего, это тугоплавкие неорганические соединения (карбиды, нитриды, бориды и т.п.), не разлагающиеся при горении, и материалы на их основе.Несмотря на свою древнейшую историю и богатейшую практику,процессы горения только сейчас начинают создавать новейшую СВС-технологию неорганических материалов. Эта технология альтернативна традиционной, основанной на использовании внешних источников тепла(печной и плазмохимический синтезы, спекание и горячее прессование,литье и наплавка и др.). Характерные черты СВС-технологии:

− использование более дешевой химической энергии вместо электрической;

− простота оборудования, благодаря отсутствию внешних источников тепла;

− большая скорость процессов, связанная со значительным саморазогревом в волне горения;

− послойный характер выделения тепла и, как следствие этого, возможность работы с Общая схема технологии СВС включает в себя такие основные технологические стадии, как приготовление шихты из порошкообразных реагентов, проведение собственно процесса СВС (сжигание шихты) и переработку продуктов горения. В настоящее время разработано около 100 технологических разновидностей СВС. Из этих разновидностей большое значение в практическом отношении имеет технология СВС-компактирования, в которой не успевший остыть пористый продукт горения подвергается уплотнению до беспористого состояния. При этом может быть организовано Наибольшее развитие СВС-компактирование получило для изготовления изделий из твердых сплавов. Твердые сплавы, синтезируемые при СВС-компактировании, получили название СТИМ – синтетические твердые инструментальные материалы. Их основу составляют карбиды, бориды, нитриды, карбонитриды и другие соединения тугоплавких металлов (Ti, Zr, Nb, Та и других).формообразование. большими количествами вещества и др.

К этим же сплавам отноносится СТИМ-9/20АОАн - это, керамический материал на основе TiB с модифицированной структурой, полученной путем введения в исходную шихтовую смесь нанодисперсных добавок тугоплавких соединений, выполняющих роль модификаторов в процессе первичного и вторичного структурообразования через жидкую фазу.

Сплав	Состав сплава
CТИМ 9/20А	80% TiB	20% Al

Так же в состав сплава СТИМ-9/20АОАн входит нанокристаллическая добавка:

 

Состав нанокристаллической добавки	Количество вводимой добавки, % объемные	Буквенное дополнение, вводимое в марку материала при данной добавке
Оксид алюмния (Al2O3)	6,5 – 8	ОАн

 

TiB-основой особенностью боридов титана является связь бор-бор, и мере того,как они становятся более прочными, критерий соотношения радиусов становится всё более менее важным. На первый план выходит трансформация независимых связей между атомами бора при увеличении его содержания в бориде. Связи между атомами бора ковалентные, но видимо, часть валентных электронов бора делокализованна и усиливает металлическую связь. Этим и объясняется аномально высокая температура плавления, металлический блеск, высокая твердость, теплопроводность и электропроводность. Бориды также стойки к воздействию солей, кислот, расплавов солей и металлов, высокотемпературному окислению. TiB- изоморфен, Тпл- 3225 °C

Al-лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.Tпл-660 ^оС.

Al₂O₃-амфотерный оксид. Практически не растворим в кислотах. Растворяется в горячих растворах и расплавах щелочей. Tпл=2044 °C. Является полупроводником n-типа.

 

В результате ЭИЛ перспективными наноструктурированными электродами на стали формируются сплошные покрытия (до 100%) толщиной до 70 мкм и микро-твёрдостью до 12,5 ГПа.

Введение нано-дисперсного компонента способствует росту микро-твёрдости покрытия. Введение в состав электродов порошков Al₂O₃ -нано способствует снижению шероховатости поверхностного слоя, по сравнению с покрытием, сформированным базовым электродом, не содержащим нано-дисперсный компонент. Сформированные на стали покрытия характеризуются минимальным количеством дефектов,так жу у этих покрытий высокая адгезионная прочность. При большом увеличении видно, что структура покрытия состоит из частиц размером менее 200 нм. Наличие элементов материала подложки (Fe, Cr) в покрытии показывает микро-перемешивание материалов анода и катода. В покрытии из электрода СТИМ-9/20A наблюдаются четыре фазы:

1)Диборид титана,

2)Боронитрид титана Ti(B, N)

3)Оксид алюминия (γ-Al2O3),

4)Интерметаллид FeAl.

 

Технологическая схема

 

Основное сырье (порошки)Вспомогательное сырьё

Бор

Алюминий

Углерод

Титан

 

Песок

 

 

Дозирование

Механическое активирование

Сушка