Високоефективний лазерно-ливарний процес отримання широкої гами композиційних матеріалів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorТимошенко, Андрій Миколайович
dc.date.accessioned2020-10-16T14:11:40Z
dc.date.available2020-10-16T14:11:40Z
dc.date.issued2020
dc.descriptionРобота виконана у відділі концентрованих енергетичних впливів Фізико-технологічного Інституту металів та сплавів Національної академії наук Україниuk
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the development of a new hybrid method for the production of cast dispersion reinforced composite materials, which combines the advantages of using concentrated energy sources with highly effective traditional casting technologies. The method is based on the formation of a suspension melt reinforced with metal (or non-metal) particles under the action of laser radiation. The work covers a wide range of issues related to research on the influence of gas-dynamic, hydrodynamic, and thermophysical processes in the formation of a suspension based on a metallic melt, and interaction of laser radiation with added to the melt particles. In the study, the designs of mixing reactors have been proposed and implemented, where the continuous formation of a metal suspension takes place, which differs: by imposing mechanical rotation on the reactor with the ability to control the number of particles added to the melt and the intensity of their mixing (forced mixing of the melt); the formation of a vortex motion of the melt as a result of controlling the hydrodynamics of the flow and a decrease in the volume of the melt in the reactor (compelled mixing of the melt); the processing of a moving stream of melt. For the hybrid laser-casting method, the designs of tuyeres are considered, which differ in the conditions of laser processing of particles (at the exit from the tuyere or in the tuyere itself) and the formation of a gas-flux flow (the degree of particle scattering over the surface of the gas cavity and the size of the cavity itself). We investigate the features of the change in the temperature of particles during movement in a gas-powder flow before the collision with the lance nozzle wall and before it enters the melt and obtained the dependences of the particle heating temperature on the laser radiation power and the speed of movement in the gas-powder flow. To reduce the use of inert gases and increase the efficiency of laser heating of particles, a hybrid laser-flame treatment process is proposed. A tuyere design with the laser-flame treatment of particles has been developed, which makes it possible to increase their heating due to the reaction of propane combustion and to increase the efficiency of laser heating by reducing the reflectivity, as well as to provide protection of the melt surface with reaction products. The temperature distribution over the surface and in the volume of the particle is investigated depending on the physical and thermodynamic parameters of the particle material, its speed of movement, and processing conditions. Experimental testing has confirmed the effectiveness of the use of the laser casting method for obtaining a dispersion-hardened composite material based on aluminum and copper alloys. Based on the metallographic results of the state of the particle in the matrix of the material, the adequacy of the calculated and experimental values of the technological parameters for creating composite materials by the laser casting method is shown. The developed laser casting method opens up the possibility of obtaining a porous material with a uniformly distributed porosity in the aluminum alloy matrix. The mechanism of pore formation was formulated: when an iron particle with a branched outer surface is added to the melt, which contains small gas pores in its volume during laser treatment, the gas from pores becomes the centers of pore formation in the melt matrix. The influence of the method of solidification of the melt on the number and size of pores was investigated which made it possible to control the density of the obtained porous material depending on the rate of crystallization. Here we demonstrate the expediency of using laser radiation for the production of composite material using various techniques for mixing the melt and reinforcing particles, which provides their heating in the gas laser flow, intensifying the mixing processes in the volume of the melt and allows obtaining a qualitative bond between the reinforcing elements and the matrix cast composite material.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена разработке нового гибридного метода непреры вного получения литых дисперсно-упрочненных композиционных материалов, который позволяет совместить преимущества использования концентрированных источников энергии с высокоэффективными традиционными литейными технологиями. Метод основан на формировании суспензии в реакторах смешения при непрерывной подачи расплава, который является основой композиционного материала, и газопорошкового потока при одновременной обработке частиц и расплава лазерным излучением. В дальнейшем полученный суспензионный расплав подвергается управляемому затвердеванию. Работа охватывает широкий круг вопросов по исследованию влияния газодинамических, гидродинамических и теплофизических процессов на формирование суспензии при взаимодействии лазерного излучения с частицами, которые вводятся в металлический расплав. Обоснована целесообразность использования лазерного излучения при получении композиционного материала различными технологическими приемами перемешивания расплава и армирующих частиц, что обеспечивает их нагрев в газолазерной потоке, интенсификацию процессов перемешивания в объеме расплава и позволяет получить качественную связь между армирующими элементами и матрицей литого композиционного материала.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена розробці нового гібридного методу безперер вного отримання литих дисперсно-зміцнених композиційних матеріалів, який дозволяє поєднати переваги використання концентрованих джерел енергії з високоефективними традиційними ливарними технологіями. Метод базується на формуванні суспензії в реакторах змішування за умови безперервної подачі розплаву, який є основою композиційного матеріалу, та газопорошкового потоку при одночасній обробці частинок і розплаву лазерним випромінюванням. В подальшому одержаний суспензійний розплав піддається керованому затвердінню. Робота охоплює широке коло питань щодо досліджень впливу газодинамічних, гідродинамічних та теплофізичних процесів на формування суспензії при взаємодії лазерного випромінювання з частинками, які вводяться в металевий розплав. Обґрунтовано доцільність використання лазерного випромінювання при отриманні композиційного матеріалу різними технологічними прийомами перемішування розплаву та армуючих частинок, що забезпечує ї х нагрів в газолазерному потоці, інтенсифікацію процесів перемішування в об’ємі розплаву та дозволяє отримати якісний зв'язок між армуючими елементами і матрицею литого композиційного матеріалу.uk
dc.format.page24 с.uk
dc.identifier.citationТимошенко, А. М. Високоефективний лазерно-ливарний процес отримання широкої гами композиційних матеріалів : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.03.07 – Процеси фізико-технічної обробки / Тимошенко Андрій Миколайович. – Київ, 2020. – 24 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/36827
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectлазерно-ливарний методuk
dc.subjectлазерне випромінюванняuk
dc.subjectлитий композиційний матеріалuk
dc.subjectреактор змішуванняuk
dc.subjectсуспензійний розплавuk
dc.subjectкомп’ютерне моделюванняuk
dc.subjectнагрів частинкиuk
dc.subjectlaser-foundry methoduk
dc.subjectlaser radiationuk
dc.subjectcast composite materialuk
dc.subjectmixing reactoruk
dc.subjectsuspension meltuk
dc.subjectcomputer simulationuk
dc.subjectparticle heatinguk
dc.subjectлазерно-литейный методuk
dc.subjectлазерное излучениеuk
dc.subjectлитой композиционный материалuk
dc.subjectреактор смешенияuk
dc.subjectсуспензионный расплавuk
dc.subjectкомпьютерное моделированиеuk
dc.subjectнагрев частицыuk
dc.subject.udc621.78.062:621.791.725: 621.74.047uk
dc.titleВисокоефективний лазерно-ливарний процес отримання широкої гами композиційних матеріалівuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Tymoshenko_aref.pdf
Розмір:
833.96 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.06 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (вільний доступ)