Исследование процессов динамического уплотнения реагирующей порошковой смеси Hf-B
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
ой металлургии; трудность изготовления в некоторых случаях изделий и заготовок больших размеров; сложность получения металлов и сплавов в компактном состоянии; необходимость применения чистых исходных порошков для получения чистых металлов.
Недостатки порошковой металлургии и некоторые ее достоинства нельзя рассматривать как постоянно действующие факторы: в значительной степени они зависят от состояния и развития, как самой порошковой металлургии, так и других отраслей промышленности. По мере развития техники порошковая металлургия может вытесняться из одних областей и, наоборот, завоевывать другие. Развитие дугового, электроннолучевого, плазменного плавления и электроимпульсного нагрева позволили получать не достижимые прежде температуры, вследствие чего удельный вес порошковой металлургии в производстве несколько снизился. Вместе с тем прогресс техники высоких температур ликвидировал такие недостатки порошковой металлургии, как, например, трудность приготовления порошков чистых металлов и сплавов: метод распыления дает возможность с достаточной полнотой и эффективностью удалить в шлак примеси и загрязнения, содержащиеся в металле до расплавления. Благодаря созданию методов всестороннего обжатия порошков при высоких температурах в основном преодолены и трудности изготовления безпористых заготовок крупных размеров.
В то же время ряд основных достоинств порошковой металлургии - постоянно действующий фактор, который, вероятно, сохранит свое значение и при дальнейшем развитии техники.
Для современной промышленности необходимы материалы, способные сохранять работоспособность под действием высоким температур. К таким материалам относятся бориды, например HfB2. Диборид гафния обладает очень высокой температурой плавления в 3250C и является самым термостойким из всех боридов. Эффективными методами промышленного получения порошкового материала типа HfB2 являются методы порошковой металлургии (порошковая металлургия используется не только для формирования порошков, но и для получения новых соединений материалов). Ударный синтез является одним из таких методов. Ударный синтез - новый шаг в технологиях порошковой металлургии, сулящий большие перспективы, так как при ударном сжатии порошков развиваются большие давления за короткое время и тем самым обеспечиваются как уплотнение, так и требуемая физико-химическая активация порошков. Ударно-волновое воздействие фактически объединяет три технологических процесса: механическую активацию, уплотнение и спекание, что имеет большое значение для формирования трудно обрабатываемых порошковых материалов.
Обычно при интенсивном механическом воздействии происходит увеличение реакционной способности порошковой смеси. За счёт этого происходит понижение порога запуска химических превращений. Степень механической активации определяется интенсивностью механического воздействия. В серии экспериментов по ударному синтезу карбида титана было обнаружено, что существует некоторый интервал амплитуд ударного нагружения в котором, с ростом интенсивности воздействия выход реакции уменьшается. Этот эффект может быть связан с тем, что инициирование химических превращений в процессе действия ударного импульса может привести к локальному изменению агрегатного и фазового состояния материала компонентов порошкового тела, определяя нелинейный характер ударного уплотнения. Для исследования возможных причин такого спада продукта реакции с ростом амплитуда ударного модель была модифицирована с учетом поведения экзотермически реагирующих порошковых материалов типа Ti-C. Тугоплавкий компонент смеси (графит) хрупкий материал и неспособен сопротивляться значительным сдвиговым нагрузкам. Этот фактор позволил построить физическую модель наблюдаемого явления. С некоторого уровня амплитуды динамического воздействия порошковый материал начинает вести себя как суспензия твердых частиц в расплаве. Такое поведение характеризуется уменьшением достижимой степени механической активации. Это определяет специфику физико-химического поведения реагирующей порошковой смеси типа Ti-C [9].
В рассматриваемой порошковой смеси гафний - бор может наблюдаться аналогичное поведение - уменьшение степени механической активации с ростом амплитуды ударного импульса. Это возможно вследствие того, что температуры плавления компонентов смеси (гафний и бор) лежат в одном температурном диапазоне и вследствие этого эта система не способна к формированию тугоплавкого каркаса. Для учёта этого фактора в математической модели порошковой смеси Hf-B допускается возможность плавления поверхностных слоёв частиц гафния и бора одновременно.
Ударный синтез, не смотря на все его преимущества, является дорогим методом. Как следствие, численное моделирование экспериментов по ударному синтезу порошкового материала гафний - бор является актуальной задачей.
Новизна работы заключается в следующем:
Сделан учет возможности плавления частиц второй компоненты смеси - бора в математической модели.
Показано что в порошковой смеси гафний - бор происходит смена режима уплотнения с пластического деформирования твердых частиц смеси на вязкопластическое течение суспензии взаимодействующих частиц в расплаве.
Цель работы: Исследование поведения экзотермически реагирующей порошковой смеси Hf-B, тугоплавкий каркас которой не способен сопротивляться значительным сдвиговым нагрузкам в процессе дин?/p>