::Реакционно – способные порошковые композиции в аддитивных технологиях

Публикации Достижения 1995 - 2017 годов Стартовая страница

Реакционно-способные порошковые композиции, это порошковые композиции, традиционно используемые в технологии Самораспространяющегося Высокотемпературного Синтеза (СВС). Нами предложено использовать:

Такие мезо материалы перспективны при создании "smart" устройств (Микро-Нано Электро- Механических Систем, МЭМ-изделий) :

Диагностика совмещения процессов СЛС и СВС (исследование температурных полей и ЭДС на фронте волны горения):

Лазерное воздействие, по нашему мнению, не сводится лишь к дополнительному тепловому вкладу. Так, определенный подбор частоты и амплитуды внешнего поля по отношению к собственным частотам колебаний системы “порошковая смесь + конечный продукт синтеза” может инициировать ряд явлений резонансного характера. Лазерное излучение как один из способов реализации такого резонансного состояния легко управляемо, энергоемко, имеет точечный характер и поэтому чрезвычайно перспективно в качестве источника внешних электромагнитных полей.

При этом необходимо каждый раз убеждаться, что контролируемая экзотермическая реакция горения реализуется точно в пятне ЛИ, при сканировании последнего по поверхности порошковой композиции. Поскольку только пространственно - селективное спекание с высоким разрешением позволяет строго выдерживать форму синтезируемого объекта и отвечает конечным целям настоящего исследования, то есть синтезу новых фаз (интерметаллидных, пъезо- или феррито- электрических и т.п.).

Стенд для экспериментальных измерений температур и ЭДС горения при совмещении процессов СЛС+СВС (рис.1)

Схема установки для изучения электротермических явлений в СВС - процессах. 1 – исследуемая шихта, 2 – вводы для измерительных устройств, 3 – опорный зонд, 4 – регистрирующий зонд, 5 – термопары, 6 – изоляторы, 7 -кювета для порошка.

Передний план панели виртуального стенда (DELPHY software): синим цветом - первая термопара, зеленым-вторая, розовым - третья, голубая - четвертая, желтая - пятая, фиолетовая-шестая.

Измерение распределения температуры проводились вокруг зоны лазерного спекания (один монослой в объеме порошковой композиции) в зависимости от режимов ЛВ (мощности, скорости сканирования, диаметра пучка). Исследовались как реакционно-способные системы (Ni-Ti, Ni-Al, Ti-Al, окисление титана на воздухе), так и инертные наплавочные порошки (ПЖРНЛА, МПК /никелевый наплавочный порошок (ПГСР4) + полиамид (марка П12) в пропорции 4:1/).

Лазерное спекание в системе Ni+ Al (марка АВС) = 1:1, диаметр пучка d = 100 мкм.

Трехмерное распределение температур вдоль кюветы по времени при СЛС в системе Ni-Al.

Расположение фронта горения по кювете при СЛС в системе Ni-Al.

На рисунках выше показаны результаты измерений температур на нашем исследовательском стенде для СЛС(рис.1) при лазерном спекания экзотермической порошковой смеси Ni-Al. Видна задержка (~ 4 с) между началом сканирования лазером по поверхности порошка и ростом температуры. Эти измерения коррелируют с нашими численными расчетами (рисунок ниже).

Распределение температуры -T (низ графика) и степени превращения при СВС - h (верх) в зависимости от безразмерных координат при оптимальных режимах совмещения СЛС и СВС процессов ( P = 15.7 Вт). Система Ti+N2.

V =1.9 см/с

V = 2.8 см/с

Атермический эффект от внешнего электромагнитного поля при СВС обуславливает специфические условия для перемещения дефектов и «плазмо -подобных» ионов в расплаве на фронте горения. Различные экспериментальные исследования обнаружили, что высокая температура на фронте горения в течение синтеза материалов генерирует электрическое напряжение и остаточную намагниченность вплоть до 1.5 В и 10 mT, соответственно. До настоящего времени механизм этих явлений не установлен, предполагается, что имеет место генерация переменных электрических полей и спонтанного намагничивания в течение горения как ферромагнитных, так и неферромагнитных материалов. Чтобы расширить понимание этих явлений, мы изучали образование и изменение во времени электродвижущей силы (ЭДС) горения.

Временные зависимости потенциала, сгенерированного фронтом волны горения в системе Ni-Al при СЛС.

Временные зависимости потенциала, сгенерированного фронтом волны горения в системе Ni-Ti при СЛС.

Смеси металлов для синтеза интерметаллидов

Синтез интерметаллидов системы Ti-Al и Ti+Al2O3

Синтез интерметаллидов системы Ti-Ni

Синтез интерметаллидов системы Cu-Ni-Al, совместно с /ENISE/

Laser chemical vapour deposition - LCVD процесс:

СЛ-Синтез нитрида титана (TiN). Кубик 10х10 мм.

СЛ-Плавление нитрида титана (TiN). Кубик 10х10 мм. /ENISE©/

СЛ-Синтез нитрида аллюминия (AlN) - 5 слоев на подложке, совместно с /ENISE/

Смеси оксидов металлов для синтеза керамики:

Нами была показана возможность синтеза методом СЛС:

* PZT - цирконат титанат свинца, **PVDF – поливинилиденфторид.

Огнеупорная керамика Al(Al2O3) + Zr(ZrO2)

Синтез пъезокерамики из смеси оксидов TiO2 + ZrO2 + PbO.

Композиционная ЦТС керамика в смеси с SiO2

Cмеси оксидов для синтеза изделий с электрофизическими свойствами

Монослой - гексаферрит на основе оксидов -BaO2+Fe ( ПЖ РНЛ - А ) +Cr2O3

Монослой - гексаферрит на основе оксидов: BaO2 + Fe2O3 + Cr2O3 + Fe

Косвенное лазерное спекание ВТСП оксидных материалов- SrFe12O19


::СФ ФИАН версия 4.0 --> ::design by © Игорь В. Шишковский 2005