Влияние объемной доли частиц TiC на микроструктуру и механические свойства композита TiC/Ti-6Al-4V, полученного методом электронно-лучевого плавления проволоки

Буйлук, Артем Олегович Отделение экспериментальной физики (ОЭФ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В данной работе исследовано влияние объемной доли частиц TiC на микроструктуру и механические свойства композитов TiC/Ti-6Al-4V, полученных в результате электронно-лучевого сплавления титановой проволоки Ti-6Al-4V и карбидных порошковых частиц TiC. Установлено, что увеличение объемной доли карбидных фаз обуславливает повышение значения микротвердости и прочности на растяжение, однако приводит к постепенному снижению пластичности EBF3-композитов.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 15
Глава 1. Литературный обзор……………………………………………………………………. 17
1.1 Классификация аддитивных технологий …………………………………………. 17
1.2 Фазовые равновесия, фазы и соединения в системе Ti-C………………….. 23
1.3 Изготовление композитов TiC/Ti-6Al-4V методами аддитивных
технологий …………………………………………………………………………………………… 26
1.3.1 Изготовление композитов TiC/Ti-6Al-4V методом laser metal
deposition ………………………………………………………………………………………….. 26
Глава 2. Материалы и методика эксперимента ………………………………………….. 34
2.1 Технологические параметры 3D-печати ………………………………………….. 34
2.2 Методы подготовки и исследования 3D-напечатанных образцов ……. 37
Глава 3. Экспериментальная часть ……………………………………………………………. 39
3.1 Исследование микроструктуры и фазового состава композитов
TiC/Ti-6Al-4V, полученных методом EBF3 …………………………………………….. 39
3.2 Исследование механических свойств композитов TiC/Ti-6Al-4V,
полученных методом EBF3 ……………………………………………………………………. 44
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 48
Глава 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффеткивность и
ресурсосбережение…………………………………………………………………………………… 50
Ведение ……………………………………………………………………………………………………. 50
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научного исследования с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения…………………………………………………………………………………… 51
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………… 51
4.1.2 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………… 53
4.2 Планирование научно-исследовательской работы ……………………………….. 55
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………………. 55
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ…………………………….. 56
4.2.3 Разработка графика проведения научного исследования ………………. 57
4.3 Бюджет научного исследования ………………………………………………………….. 61
4.3.1 Сырье, материалы, комплектующие изделия и покупные
полуфабрикаты ……………………………………………………………………………………. 61
4.3.2 Специальное оборудование для научных работ ……………………………… 61
4.3.3 Основная заработная плата…………………………………………………………. 63
4.3.4 Дополнительная заработная плата научно-производительного
персонала ……………………………………………………………………………………………… 65
4.3.5 Отчисления на социальные нужды ……………………………………………….. 65
4.3.6 Накладные расходы………………………………………………………………………. 66
4.4 Определение ресурсоэффективности исследования …………………………….. 66
4.4.1 Интегральный финансовый показатель………………………………………… 67
4.4.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности ……………………… 68
4.4.3 Интегральный показатель эффективности …………………………………. 69
Выводы ……………………………………………………………………………………………………. 70
Глава 5. Социальная ответственность ……………………………………………………….. 71
Ведение ……………………………………………………………………………………………………. 71
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 72
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства ………… 72
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ……… 73
5.2 Производительная безопасность …………………………………………………………. 74
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов объекта исследования …………. 74
5.2.2 Анализ вредных и опасных факторов на рабочем месте ……………….. 75
5.2.2.1 Недостаток освещения рабочей зоны…………………………………… 76
5.2.2.2 Превышение уровня шума …………………………………………………….. 78
5.2.2.3 Микроклимат………………………………………………………………………… 80
5.2.2.4 Контакт с реактивом для травления образцов …………………….. 81
5.2.2.5 Электробезопасность ……………………………………………………………. 81
5.3 Экологическая безопасность ………………………………………………………………. 82
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 83
5.4.1 Защита в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 84
5.4.1.1 Техногенные ЧС …………………………………………………………………….. 84
5.4.1.2 Природные ЧС ………………………………………………………………………. 86
Выводы ……………………………………………………………………………………………………. 88
Список использованной литературы…………………………………………………………. 89
Приложение А …………………………………………………………………………………………. 93
1. Literature review ……………………………………………………………………………………. 94
1.1 Classification of additive technologies ………………………………………………… 94
1.2 Manufacturing of TiC/Ti-6Al-4V composites using additive technologies… 99

Современные темпы развития промышленности требуют выбора
технологий производства, которые выполняют задачи в кратчайшие сроки с
наименьшими затратами. Наряду с новыми и передовыми технологиями
можно отметить быстрое развитие аддитивных технологий, позволяющих
создавать металлические изделия уникальной формы [1]. Они позволяют
пересмотреть весь процесс технологического производства из широкого
класса материалов, таких как, металлы, композиционные материалы,
неметаллы, керамики и т.д.
Титан и сплавы на его основе находят широкое применение в
космическом материаловедении и машиностроении, благодаря своим
уникальным свойствам, таким как малый удельный вес, высокая прочность и
коррозионная стойкость [2]. Разработка композитных материалов, где в
качестве матрицы используется сплав Ti-6Al-4V, представляют
значительный интерес для этих отраслей не только с точки зрения
повышения прочностных свойств, но и для облегчения веса конструкции,
удешевления изделий и др. Обычно титановый сплав упрочняют
высокопрочными керамическими частицами, такими как, TiB, TiC, SiC для
получения металло-матричного композита (ММК). Частицы карбида титана
являются наиболее предпочтительными в керамическом армировании
титановой матрицы, вследствие большой стабильности и совместимости с
титановой матрицей, а также близких коэффициентов теплового расширения,
высоких твердости и модуля Юнга[1,3].
Традиционными методами производства металло-матричных
композитов являются литье и порошковая металлургия. В настоящее время
наблюдается громадный интерес к изготовлению металлических матричных
композитов методом аддитивных технологий. Особый интерес представляют
аддитивные технологии, основанные на электронно-лучевом плавлении
проволочного материала (англ. Electron Beam Freform Fabrication, EBF3).
Неоспоримым преимуществом EBF3 метода является практически 100%
эффективность использования расходного материала, а также чрезвычайно
высокая скорость послойного выращивания, которая достигает 2500 см3/час
[4]. Несмотря на то, что основным недостатком EBF3 – изделий из титанового
сплава Ti-6Al-4V является их невысокая прочность вследствие большого
размера первичных бета зерен, введение высокопрочных керамических
частиц успешно нивелирует указанный недостаток.
Целью настоящей работы является изготовление композитов TiC/Ti-
6Al-4V с повышенными механическими характеристиками, методом
электронно-лучевого плавления проволочного материала.
Для достижения поставленной цели будут решены следующие
задачи:
1. Исследовать закономерности формирования микроструктуры и фазового
состава композита TiC/Ti-6Al-4V, полученного методом электронно-лучевого
плавления проволоки.
2. Провести экспериментальные исследования механических свойств
композитов TiC/Ti-6Al-4V, полученных методом электронно-лучевого
плавления проволоки.
Положения, выносимые на защиту:
1. Одновременное электронно-лучевое плавление титановой проволоки и
порошка карбида титана позволяет получить безпористые металло-
матричные композиты с однородным распределением карбидных частиц.
2. Объемная доля TiC влияет на размер первичных бета зерен, альфа пластин
и выделяющихся эвтектических фаз TiC. С увеличением содержания
карбидных фаз происходит повышение прочности и снижение пластичности
EBF3-композитов.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Модифицирование поверхности полученного с помощью аддитивной технологии титанового сплава Ti-6Al-4V
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Изучение процессов термостимулированного и неравновесного выхода изотопов водорода из Pd, Ni, Pt, Zr, Ti
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)