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!

    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы

    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)