Самопоширюваний високотемпературний синтез: стан, проблеми та перспективи розвитку

Abstract

Роботу присвячено одній з актуальних проблем галузевого машинобудування – підвищенню ресурсу деталей сільськогосподарської та ґрунтообробної техніки за рахунок нанесення зміцнюючих та відновлювальних покриттів на основі композиційних матеріалів. У якості перспективного методу отримання композиційних матеріалів запропоновано використання – самопоширюваного високотемпературного синтезу (СВС), одного з високотехнологічних, наукоємних, енерго- та ресурсозберігаючих методів. Висвітлено історичні передумови та внесок О. Г. Мержанова, І. П. Боровінської та В. М. Шкиро у відкриття нового фізичного явища «твердого полум’я», що стало основою до появи СВС, ретроспективно наведені основні етапи його формування та розвитку. На основі огляду вітчизняних наукових робіт та розробок з використанням СВС-технології висвітлено створення трибологічних матеріалів типу TiFe-xC, проаналізовано та порівняно результати з розробки пористих (фільтраційних) металокерамічних матеріалів з використанням відходів машинобудування, представлено результати математичних розрахунків СВС-реактору та деяких реакцій синтезу, окреслено можливості суміщення СВС з технологіями нанесення покриттів. Авторами статті наведено власні наукові результати щодо розробки композиційного матеріалу, отриманого з використанням самопоширюваного високотемпературного синтезу та попередньої механічної активації вихідних реагентів, що містять у якості зносостійких дисперсних фаз оксиди SiO2 та AI2O3. На основі проведених досліджень підтверджено перспективність використання розробленого композиційного матеріалу зі структурою «зміцнююча фаза – матриця» {10 % (Ti–C–SiO2–Al2O3–Fe2O3–Al– ПТ-НА-01) + 90 % (ПГ-10Н-01)} для дугового наплавлення зміцнюючих та відновлювальних покриттів деталей машин. В кінці роботи сформульовано загальні висновки та наведено перелік подальших перспективних досліджень за цим напрямом.This work is devoted to one of the top problems of mechanical engineering – increasing the resource of parts of agricultural and tillage machinery, using the application of strengthening and restorative coatings based on composite materials. As a promising method of obtaining materials used self-propagating high-temperature synthesis (SHS), one of the high-tech, science-intensive, energy- and resource-saving methods, is proposed. The historical background and the contribution of O. G. Merzhanov, I. P. Borovinska and V. M. Shkyro to the discovery of a new physical phenomenon «solid flme», which became the basis for the appearance of SHS, are highlighted and the main stages of its formation and development are retrospectively shown. Based on a review of domestic scientifi works and developments using SHS -technology, the creation of tribological materials of TiFe-xC type is reflcted, results of development of porous (fitration) cermet materials using machinebuilding waste are analyzed and compared, and results of mathematical calculations of SHS reactor and some synthesis reactions are presented, possibilities of combining SHS with coating technologies are determined. The authors present their own scientifi results of development of a composite material obtained using SHS and preliminary mechanical activation of initial reagents containing SiO2 and AI2O3 oxides as wear-resistant dispersed phases. On the basis of the conducted research, the prospects of using the developed composite material with the structure «strengthening phase – matrix» {10 % (Ti–C–SiO2–Al2O3–Fe2O3–Al– PT-NA-01) + 90 % (PG-10Н-01)} for arc welding of strengthening and restoring coatings of machine parts. The article formulates general conclusions and a list of further promising studies in this area.