Разработка фундаментальных основ технологии упрочнения металлических материалов экзогенных микро- и наночастицами карбидов.

1. Проанализированы существующие методы получения дисперсно-упрочненной стали и сплавов, выявлены их преимущества и недостатки. 2. Обобщены данные по кинетике и термодинамике реакций взаимодействия компонентов металлического расплава на основе железа с неметаллическими фазами, образующимися в системе Fe-Ti-C-N-O, определена кинетика взаимодействия карбида титана с компонентами металлического расплава. 3. Разработан способ получения слитков упрочненных дисперсными, тугоплавкими фазами, вытягиванием при непрерывной разливке из кристаллизатора вверх. 4. Получены аналитические соотношения, описывающие распределение твёрдых микрочастиц карбида титана в слитке в процессе непрерывной вытяжки слитка из кристаллизатора вверх и их объемной доли в расплаве. 5. Установлено, что при реализации способа получения слитков вытягиванием из кристаллизатора вверх фронт кристаллизации имеет вогнутую форму, а величина вогнутости возрастает с повышением скорости вытягивания. 6. Установлено равномерное распределение вводимых в жидкую металлическую матрицу упрочняющих, дисперсных, тугоплавких фаз по высоте слитка. 7. Распределение дисперсных, тугоплавких фаз по сечению слитка отличается стабильностью во всех исследованных случаях: отмечается увеличение концентрации дисперсной фазы от края к центру. 8. Ввод в металлическую матрицу дисперсных, твердых, тугоплавких фаз способствует увеличению износостойкости и практически не влияет на пластические характеристики. 9. Отмечено, что ввод в жидкую металлическую матрицу дисперсных, тугоплавких фаз приводит к увеличению плотности и уменьшению размера зерна литого и деформированного металла.
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики: простата и технологичность получения композиционного материала.
Степень внедрения – осуществлена выплавка композиционного, упрочненного материала в ЗФ ЮУрГУ. Проведена серия плавок с вытяжкой слитка из кристаллизатора вверх в условиях ОАО «ЗМЗ» г. Златоуст по получению композиционного металлического материала, упрочнённого дисперсными частицами карбида титана. Получены заготовки как сплошного, так и полого сечения массой до 0,5 тонны.
Эффективность установки определяется простотой конструкции, возможностью использования действующего оборудования с его минимальной модернизацией для получения упрочненного материала с использованием карбидов. Возможностью широко изменять значение износостойкости получаемого материала, за счёт изменения объёмной доли карбида в металлическом матричном растворе.