РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОРОШКА СИСТЕМЫ «ТИТАН-ДИОКСИД ТИТАНА-ДИГИДРИД ТИТАНА» ДЛЯ МИКРОПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621 Бобкова Т.И., Сердюк Н.А., Гошкодеря М.Е.

Бобкова Т.И.

канд. техн. наук, ученый секретарь НИЦ «Курчатовский институт» ЦНИИ КМ «Прометей» (г. Санкт-Петербург, Россия)

Сердюк Н.А.

канд. техн. наук, старший научный сотрудник НИЦ «Курчатовский институт» ЦНИИ КМ «Прометей» (г. Санкт-Петербург, Россия)

Гошкодеря М.Е.

инженер 2 категории НИЦ «Курчатовский институт» ЦНИИ КМ «Прометей» (г. Санкт-Петербург, Россия)

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОРОШКА СИСТЕМЫ «ТИТАН-ДИОКСИД ТИТАНА-ДИГИДРИД ТИТАНА» ДЛЯ МИКРОПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ

Аннотация: для определения эффективности технологических режимов механолегирования композиционных материалов с управляемой наноструктурой была проведена серия механосинтеза при различных технологических параметрах.

Ключевые слова: механосинтез, наноструктура, композиционный порошок, титан, дикосид титана, дигидрид титана.

Введение.

Стремительное развитие современной промышленности формирует необходимость разработки эффективных технологий синтеза композиционных порошковых материалов для напыления функциональных покрытий, обладающих специальными свойствами [1,2]. Исследование технологических параметров механосинтеза металлокерамических композиционных порошков предоставляет возможность для разработки технологии создания наноструктурированных композиционных материалов, на основе которых будут нанесены функциональных покрытия на проточные фильтрующие модули водоочистных сооружений, осуществляющих обеззараживание загрязненной воды [3].

Цель настоящей работы - определение оптимального режима механолегирования металлокерамического порошка системы «Ti-TiO2-TiH2» с управляемой наноструктурой.

Материалы и оборудование.

В качестве исходных компонентов использовались порошки титана, наноразмерного диоксида титана и дигидрида титана для синтеза композиционных материалов новой системы фракцией 20-32 мкм.

Механолегирование композиционных порошков осуществлялось на высокоэнергетической установке ИВЧ-3. Исследования морфологии синтезированных порошков осуществлялось на сканирующем электронном микроскопе Phenom Pro X.

Для определения оптимального режима синтеза были выбраны режимы, отличающиеся переменными параметрами (табл. 1).

Таблица 1. Режимы механосинтеза композиционного порошка.

Режимы механосинтеза

Номер Фракция Продолжительность Масса компонентов смеси, г.

режима мкм механосинтеза, мин. Т1 ТЮ2 Т1Н2

1 3

2 20-32 6 94,5 40,5 15

3 9

Результаты исследований.

При изменении продолжительности механосинтеза была проведена серия экспериментов по изготовлению маталлокерамического композиционного порошка системы «титан-диоксид титана-дигидрид титана». Технологичность механосинтеза оценивалась по следующим параметрам:

- формирование порошка с равномерным распределением армирующих компонентов,

- формирование композиционных частиц поверхностно-армированной конфигурации.

а б в

Рисунок 1. СЭМ-микрофотография композиционных порошков системы «Ть ТЮ2-Т1Н2» при использовании режимов: 1 (а), 2 (б), 3 (в).

По СЭМ-микрофотографиям видно, что все синтезированные порошковые материалы отличает равномерное распределение армирующих компонентов по области исследования.

Механосинтез в течение 3-х минут оказался нецелесообразен по причине того, что за данный период времени в поверхность титановой частицы внедряется малое количество армирующих компонентов. Синтез в течение 9-ти минут оказался неэффективным в связи с высоким энергетическим вложением в синтезированные частицы, что привело к сильному перегреву и измельчению частиц композиционного порошка.

Необходимая продолжительность механосинтезирования, проводимого на высокоэнергетической установке ИВЧ-3, должна осуществляться в течение 6-ти минут для обеспечения эффективного процесса армирования поверхности частиц титана наноразмерными частицами диоксида титана и дигидрида титана. Выводы.

В ходе проведенного исследования была определен оптимальный режим механолегирования композиционного порошка системы «Т1-ТЮ2-Т1Н2», частицы которого обладают поверхностно-армированной конфигурацией.

Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда, проекта № 21-73-30019.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Жабрев В.А., Лукьянов Г.Н., Марголин В.И., Рыбалко В.В., Тупик В.А. Введение в нанотехнологию. Учеб. пособие. - Московский Государственный институт электроники и математики (технический университет), М., 2007. 293 с;

2. Изотова А.Ю., Гришина О.И., Шавнев А.А. Композиционные материалы на основе титана, армированные волокнами (обзор) // Труды ВИАМ. - 2017. - № 5 (53). - С. 42-49;

3. Н.А. Сердюк «Разработка принципов создания металлокерамических композиционных материалов, армированных дисперсными частицами, для микроплазменного напыления функциональных покрытий» Сердюк Н.А., Бобкова Т.И. Сборник тезисов X Всероссийского молодежного научного форума с международным участием. Гатчина, 2023. С. 209

Bobkova T.I., Serdyuk N.A., Goshkoderya M.E.

Bobkova T.I.

Central Research Institute of Structural Materials «Prometheus»

(St. Petersburg, Russia)

Serdyuk N.A.

Central Research Institute of Structural Materials «Prometheus»

(St. Petersburg, Russia)

Goshkoderya M.E.

Central Research Institute of Structural Materials «Prometheus»

(St. Petersburg, Russia)

DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY FOR PRODUCTION OF COMPOSITE POWDER OF TITANIUM DIOXIDE-TITANIUM DIHYDRIDE SYSTEM FOR MICROPLASMA DEPOSITION OF FUNCTIONAL COATINGS

Abstract: to determine the effectiveness of the technological modes of mechano-alloying composite materials with a controlled nanostructure, a series of mechanosynthesis was performed at various technological parameters.

Keywords: mechanosynthesis, nanostructure, composite powder, titanium, titanium dioxide, titanium hydride.