Введение
Глава 1 Аналитический обзор литературы 11
1.1 Методы получения наноразмерных материалов с заданными свойствами 11
1.1.1 Методы механического диспергирования 11
1.1.2 Методы физического диспергирования 12
1.1.3 Методы химического диспергирования 13
1.1.4 Получение нанопорошков металлов восстановлением оксидных материалов 15
1.2 Кинетика процессов газофазного восстановления оксидных материалов 17
1.2.1 Механизм восстановления оксидов газообразными восстановителями 18
1.2.2 Кинетические закономерности процессов восстановления в разных слоях 22
1.2.3 Влияние электромагнитного поля на кинетику восстановления 26
1.2.4 Эмпирический подход и кинетические модели для газофазного восстановлении оксидных материалов 27
1.3 Аппаратурные конструкции для получения нанопорошков металлов газофазным восстановлением 31
1.4 Свойства наноматериалов триады железа и их перспективное применение 32
1.5 Методы механоактивации и гомогенизации полидисперсных порошковых систем36
1.6 Теория плотной упаковки частиц в полидисперсных порошковых системах и механизм дисперсного упрочнения материалов при наномодифицировании 39
1.7 Заключение по литературному обзору и постановка задач исследования 42
2 Методы исследования и исходные материалы 43
2.1 Методика и аппаратурное обеспечение исследования 43
2.1.1 Оборудование для обработки и гомогенизации порошковых образцов 43
2.1.1.1 Модернизированного аппарат вихревого слоя модели УАП-3 43
2.1.1.2 Турбулентный смеситель «TURBULA C2.0» 47
2.1.2 Оборудование и методика исследования свойств материалов 48
2.1.2.1 Методы определения плотности и текучести образцов 48
2.1.2.2 Термогравиметрический анализ 48
2.1.2.3 Измерение удельной поверхности образцов 49
2.1.2.4 Рентгеновский фазовый анализ и микрозондовый микроскопический рентгено-флюоресцентный анализ 49
2.1.2.5 Электронно – микроскопический анализ 50
2.1.2.6 Методика формования и спекания исследуемых образцов 51
2.1.2.7 Дилатометрический анализ 52
2.1.2.8 Определение объемной усадки, механических свойств образцов 52
2.1.3 Методы расчета кинетических параметров процессов водородного восстановления образцов 53
2.1.4 Расчет технических характеристик установки вертикальной печи для получения нанопорошков металлов Fe, Co, Ni в тонких слоях 55
2.1.5 Методика проведения экспериментов по восстановлению наноразмерных оксидов металлов водородом в изотермии 57
2.2 Приготовление кислородсодержащих прекурсоров для получения нанопорошков металлов 58
2.2.1 Методика получения нанопорошков кислородсодержащих соединений 59
2.2.2 Анализ свойств полученных нанопорошков кислородсодержащих соединений 60
2.2.2.1 Анализ свойств гидроксидных прекусоров металлов 60
2.2.2.2 Анализ свойств нанопорошков оксидных соединений 66
2.2.3 Приготовление исходных шихт при наномодифицировании порошковых материалов на основе W и Fe 68
2.3 Вывод по второй главе 71
3 Установление закономерностей влияния магнитного поля и энерго-механической обработки (ЭМО) в вихревом слое на китетику восстановления наночастиц оксидов металлов триады железа 72
3.1 Кинетические закономерности процессов водородного восстановления в вихревом магнитном поле оксидных соединений металлов 72
3.2 Рентгеновский анализ промежуточных и конечных продуктов восстановления 76
3.3 Анализ дисперсности и морфологии продуктов восстановления 80
3.3.1 Анализ удельной поверхности и среднего размера частиц 80
3.3.2 Электронно – микроскопический анализ 82
3.4 Вывод по третьей главе 87
4 Исследование механизма и кинетики восстановления нанооксидов металлов триады железа в тонких слоях 88
4.1 Исследование процессов получения нанопорошка Fe в тонких слоях с помощью установки вертикального типа 88
4.2 Исследование процессов получения нанопорошка Fe в тонких слоях на поверхности магнитного барабана 93
4.3 Исследование процессов получения нанопорошков Ni и Co в тонких слоях на поверхности магнитного барабана 97
4.4 Вывод по четвертой главе 102
5 Построение модели процессов восстановления наноразмерных частиц оксидов металлов 103
5.1 Кинетика водородного восстановления наноразмерных частиц в тонких слоях 103
5.2 Модель водородного восстановления наноразмерных частиц оксидов металлов 107
5.3 Разработка способа непрерывного производства нанопорошков триады железа с высокой производительностью 116
5.3.1 Принципиальная схема конструкции с вращающимся магнитным барабаном для получения нанопорошков триады железа 117
5.3.2 Расчет возможной производительности получения нанопорошков металлов на разработанной установке 119
5.4 Вывод по пятой главе 121
6 Исследование влияния наномодифицирования и энерго механической обработки в вихревом слое на процессы спекания и свойства порошковых материалов на основе W и Fe 122
6.1 Влияние ЭМО в вихревом слое и эффекта наномодифицирования на процесс искро-плазменного спекания (ИПС) микронных порошков Wи Fe 122
6.1.1 Дилатометрическое исследование прессованных образцов W и Fe 122
6.1.2 Исследование влияния наномодифицирования и ЭМО в вихревом слое ферромагнитных частиц на процесс ИПС и свойства полученных образцов 126
6.1.2.1 Свойства порошковых образцов после ЭМО в вихревом слое 126
6.1.2.2 Влияние эффекта наномодифицирования и ЭМО в вихревом слое ферромагнитных частиц на процесс ИПС порошков вольфрама 130
6.1.2.3 Влияние эффекта наномодифицирования и ЭМО в вихревом слое ферромагнитных частиц на процесс ИПС порошков железа 141
6.2 Исследование эффекта наномодифицирования порошковой стали Ст45 143
6.3 Выводы по шестой главе 148
Выводы 150
Список использованных источников 152
Приложение А 164
Приложение Б 165
