Быстрая обработка затвердевания.

Быстрая обработка затвердеванием (RSP) - это метод, разработанный Пол Дювесом в CalTech в 1960 году. В этом способе расплавленный металл или сплав охлаждают очень быстро со скоростью около 106 К / с, но по меньшей мере около 104 К / с. Это традиционно было сделано с помощью: (1) затвердевания расплавленных капель либо в виде надписей (на хорошей теплопроводящей подложке, например, при закалке «пушки»), либо путем воздействия холодного потока воздуха или инертного газа Против расплавленных капель (как, например, при атомизации) или (2) стабилизации потока текучего расплава так, чтобы он зависал как непрерывная нить, лента или лист, контактирующие с движущейся поверхностью охлаждения (формование из расплава и его варианты), Или (3) технологии поверхностной плавки, включающие быстрое плавление на поверхности с последующим быстрым охлаждением, поддерживаемым быстрой экстракцией тепла в нерасплавленный блок (обработка поверхности лазером). За прошедшие годы было разработано множество методов, основанных на этих трех категориях, которые были обобщены в некоторых обзорах.

Технология RSP революционизировала многие традиционные концепции металлургии и материаловедения. Например, было показано, что металлические материалы могут быть созданы либо в стекловидном (некристаллическом) состоянии, либо в квазикристаллическом состоянии (в котором могут наблюдаться традиционно запрещенные симметрии кристалла), В дополнение к их нормальному кристаллическому состоянию. Кроме того, возможно получить множество других метастабильных фаз, таких как пересыщенные твердые растворы и неравновесные промежуточные фазы. Быстро затвердевшие материалы находят множество применений, в том числе ряд мягких (для сердечников из трансформаторного сердечника) и твердых магнитных материалов, износостойких легких сплавов, материалов с улучшенными каталитическими характеристиками и для применения на топливных элементах, инструментальных сталей и суперсплавов порошковой металлургии, а также новые сплавы для медицинских имплантатов и зубных амальгамов.

Механическое легирование

Механическое легирование, являющееся предметом данной книги, представляет собой технологию порошковой обработки, разработанную в середине 1960-х годов Джоном Бенджамином для производства суперсплавов на основе оксидной дисперсии оксида (ODS) для применения в газовых турбинах. Впоследствии было осознано, что механическое легирование можно также использовать для синтеза разнообразных как равновесных, так и неравновесных материалов при комнатной температуре и начиная с смешанных элементарных порошков. Этот метод привлек внимание большого числа исследователей в течение последних 15-20 лет или около того. Обработка включает в себя повторную холодную сварку, разрывание и повторную сварку частиц порошка в высокоэнергетической шаровой мельнице, приводящей к образованию фаз сплава. Этот метод также способен синтезировать множество равновесных и неравновесных фаз сплава, начиная с предварительно обработанных порошков. Фактически, все неравновесные эффекты, достигнутые RSP металлических расплавов, наблюдались также в механически легированных порошках. Следовательно, интерес к этой технике постоянно растет. Механическое легирование в настоящее время является одним из самых популярных методов неравновесной обработки.

Обработка плазмой

Высокая температура, высокая энтальпия и быстрая скорость закалки, связанные с плазменной обработкой, предоставляют неограниченный потенциал для синтеза новых и усовершенствованных материалов с улучшенными свойствами. Скорости гашения, связанные с этим методом, обычно находятся в диапазоне 105 -107 К / с. Плазменные процессы обычно представляют собой одноступенчатые процессы с возможностью обработки больших объемов в небольших объемах реакторов в относительно короткие сроки обработки. Этот метод был использован для синтеза различных сплавов, интерметаллидов и тугоплавких соединений.

Осаждение паром.

Методы осаждения паров на протяжении многих десятилетий используются для получения неравновесных фаз, в том числе аморфных. Скорость превращения пара в твердое вещество очень велика и может достигать значений около 1012 К / с. В этих условиях было создано много различных типов неравновесных фаз. Вариации этого метода, включая физическое осаждение из паровой фазы (PVD) и химическое осаждение из паровой фазы (CVD), регулярно используются для изучения формирования и характеристик как стабильных, так и метастабильных фаз, в дополнение к производству покрытий для декоративных целей, а также для повышения износа и стойкостью к окислению.

Формовочное формование.

При формовании распылением высокоэнергетические газовые струи сталкиваются с потоком расплавленного металлического материала и расщепляют расплав на небольшие нерегулярные связки. Они почти мгновенно превращаются в сферические капли, которые затем охлаждаются газом атомизации, что облегчает перенос импульса и заставляет капли остывать и затвердевать во время их полета к подложке. Осаждение одного слоя металла над другим приводит к формированию слоистой структуры ''splat'', аналогичной структуре, полученной в технике ''gun'' быстрого затвердевания металлических расплавов. В этом отношении типы микроструктуры и природы фаз, образующихся при распылении, несколько схожи с типами, полученными на нижнем конце скорости охлаждения RSP.

Существует несколько других неравновесных методов обработки, таких как лазерная обработка, ионное перемешивание, синтез горения и применение высоких давлений. Но из-за ограниченности пространства мы не будем обсуждать эти способы получения неравновесных эффектов.

Глава 2

Введение

Механическое легирование (МА) представляет собой технологию порошковой обработки, которая позволяет получать однородные материалы, начиная со смешенных смесей элементарных порошков. Джон С. Беньямин и его коллеги из исследовательской лаборатории Paul D. Merica из Международной никелевой компании (INCO) разработали этот процесс в 1966 году. Этот метод был результатом длительного поиска для производства суперсплава на основе никеля для газотурбинных установок, который сочетают высокотемпературную прочность дисперсии оксида и прочность промежуточной температуры осадка gV. Требуемая стойкость к коррозии и окислению также была включена в сплав с помощью подходящих легирующих добавок. Бенджамин обобщил историческую предысторию процесса и справочную работу, которая привела к развитию настоящего процесса.