Создание конструкционных материалов с использованием ультрадисперсных порошков вольфрама

ТОШКЕНТ ДАВЛАТ ТЕХНИКА УНИВЕРСИТЕТИ ВА

ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ УНИВЕРСИТЕТИ УЗУРИДАГИ ФАН

ДОКТОРИ ИЛМИЙ ДАРАЖАСИНИ БЕРУВЧИ 16.07.2013 T/FM.02.02

РА АМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

ТОШКЕНТ ДАВЛАТ ТЕХНИКА УНИВЕРСИТЕТИ

НУРМУРОДОВ САЛОХИДДИН ДУСМУРОДОВИЧ

ВОЛЬФРАМНИНГ УЛЬТРАДИСПЕРС КУКУНЛАРИДАН

КОНСТРУКЦИОН МАТЕРИАЛЛАР ЯРАТИШ

05.02.01 – Машинасозликда материалшунослик. уймачилик. Металларга

термик ва босим остида ишлов бериш. ора, рангли ва ноёб металлар

металлургияси (техника фанлари)

ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

ТОШКЕНТ–2016

УДК 669:583.9, 669:14.018, 621:74.04

Докторлик иссертацияси автореферати мундарижаси

Оглавление автореферата докторской диссертации

Content of the abstract of doctoral dissertation

Нурмуродов Салохиддин Дўсмуродович
Вольфрамнинг ультрадисперс кукунларидан
конструкцион материаллар яратиш.................................................................... 3

Нурмуродов Салохиддин Дусмуродович
Создание конструкционных материалов использованием

льтрадисперсных порошков вольфрама ……….…………………………… 27

Nurmurodov Salokhiddin Do’smurodovich
Creation of structural materials using ultrafine
powders of tungsten………………………………………………………….….. 51

Эълон илинган ишлар рўйхати
Список опубликованн работ
List of published
works…………………………………………………………..........................… 76

2

ТОШКЕНТ ДАВЛАТ ТЕХНИКА УНИВЕРСИТЕТИ ВА

ЎЗБЕКИСТОН МИЛЛИЙ УНИВЕРСИТЕТИ УЗУРИДАГИ ФАН

ДОКТОРИ ИЛМИЙ ДАРАЖАСИНИ БЕРУВЧИ 16.07.2013 T/FM.02.02

РА АМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ

ТОШКЕНТ ДАВЛАТ ТЕХНИКА УНИВЕРСИТЕТИ

НУРМУРОДОВ САЛОХИДДИН ДУСМУРОДОВИЧ

ВОЛЬФРАМНИНГ УЛЬТРАДИСПЕРС КУКУНЛАРИДАН

КОНСТРУКЦИОН МАТЕРИАЛЛАР ЯРАТИШ

05.02.01 – Машинасозликда материалшунослик. уймачилик. Металларга

термик ва босим остида ишлов бериш. ора, рангли ва ноёб металлар

металлургияси (техника фанлари)

ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ

ТОШКЕНТ–2016

3

4

Кириш ( окторлик диссертацияси аннотацияси)

Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.

Жа онда

нанотехнологиялар асосида ахсус физик, биологик ва кимёвий хусусиятга эга
конструкцион материаллар олиш масаласи кун тартибига янги вазифалар

ўймо да. Статистик маълумотларга кўра ар йили анотехнологиялар асосида

материаллар яратишга 8-10 млрд. доллари, жумладан Европа ва МД
давлатларида 2-3 млрд. оллар, саноати ори даражада ривожланган
мамлакатларда 6-7 млрд. оллар мабла сарфланмо да.

Мамлакатимиз муста илликка эришгач ори технологияларга асосланган

конструкцион материаллар яратишга ало ида эътибор аратилиб, бу борада
вольфрам асосидаги материалларни айта ишлаш ор али экспортга
мўлжалланган янги турдаги конструкцион материаллар яратиш ва ори
технологиял плазмокимёвий усулда олинган ультрадисперс кукунлар
асосидаги янги материалларни ишлаб чи ариш бўйича муайян натижаларга
эришилди.

Замонавий илмий-техник вос талар ёрдамида йин эрийдиган

металларнинг кукунларини олиш ва улардан янги конструкцион материаллар
яратиш му им масалалардан исобланади. Шу жумладан вольфрамнинг
ультрадисперс кукунларини плазмокимёвий усулда олиш ам бугунги куннинг
долзарб

вазифаларидан

биридир.

Плазмокимёвий

усулда олинган

вольфрамнинг ультрадисперс кукунлари механик ва технологик талабларга
тўли жавоб бергани сабабли, уларни ўллаш ма садга мувофи

исобланади. Бундан таш ари ультрадисперс кукунлар асосида линган

материалларнинг физик, кимёвий ва технологик хоссалари атти отишмали
буюмларни яратишга ўйилган талабларга тўли жавоб беради. Шунинг учун
майда донли структурага эга бўлган материаллар олиш му им илмий-амалий

амият касб этади. орида кўрсатиб ўтилган маълумотлар мазкур диссертация

мавзусининг долзарблигини изо лайди.

Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2006 йил 14 декабрдаги -

530-сон

«

Республика вольфрам конларининг минерал хом ашё базасини янада

ривожлантириш тў рисида

»

ги арори ва 2011 йил 29 июлдаги ПФ-1590-сон

«Тайёр махсулотларни, ташкил илувчи буюмларни ва материалларни ишлаб чи
аришнинг локаллаштирилишини 2011-2013 йилларда саноат кооперацияси
асосида чу урлаштириш чора-тадбирлари» Фармони амда мазкур фаолиятга
тегишли бош меъёрий- ий ужжатларда белгиланган вазифаларни амалга
оширишга ушбу диссертация тад оти муайян даражада хизмат илади.

Тад отнинг еспублика ан ва технологиялар ривожланиш - нинг

устувор йўналишларига бо ли лиги.

Мазкур тад от республика фан ва

технологиялар

ривожланишинин

II.

«Энергетика,

энергия

ва

ресурстежамкорлик» ва VII. «Нанотехнологиялар ва кимё технологиялари»
устувор йўналишларига мос равишда бажарилган.

5

Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий тад отлар шар

1

.

Конструкцион материаллар яратишда ийин эрийдиган металларнинг
ультрадисперс кукунларидан фойдаланиш, уларни плазмокимёвий усулда
олишга йўналтирилган илмий изланишлар жа оннинг етакчи илмий
марказлари ва олий таълим муассасалари, жумладан, Америка фан ва
технологиялар университети ( ), Нагоя ниверситети (Япония), Англия

ехнологиялар ниверситети (Англия), Виен техника университети (Германия),

Австрия Илмий-тад отлар институти (Австрия), Белоруссия Миллий техника
университети (Белоруссия), атериалшунослик муаммолари институти
(Украина), еталлургия ва материалшунослик институти (Россия), Тошкент
давлат техника университети (Ўзбекистон)
томонидан олиб борилмо да.

ийин эрийдиган металларнинг ультрадисперс кукунларини плазмо

кимёвий усулда олиш ва уларни турли со аларда ўллашга оид жа онда олиб
борилган тад отлар натижасида атор, жумладан, уйидаги илмий натижалар
олинган: нанокристалл материаллар, наноструктурали,
нанофазали ва нанокомпозит материаллар олиш усуллари ишлаб чи илган
(laboratory of nationally Roskilde, USA); бу ланишни кондесацияла ор али
ультрадисперс кукунларни олиш технологияси ишлаб чи илган (laboratory of
nationally

Argon,

USA);

аноматериаллар

юза

структураларини

модификациялаш ор али ўзгартириш технологияси ишлаб чи илган (
еталлургия институти, Япония); плазмокимёвий тиклаш жараёни амда
синтезининг физик ва кимёвий асосларига йўналтирилган исперс нанотизим
ишлаб чи илган (Миллий техника университети, Белоруссия. атериал
шунослик муаммолари институти, Украина); турли ийин эрийдиган металл

амда

бирикмалар

нанокукунларини

ва

атти

отишмаларда

наноструктураларни олиш технологияси ишлаб чи илган ( еталлургия ва
материалшунослик институти, анлар академияси сси лик физикаси институти,
Россия); атти отишмали конструкцион материаллар таркиби ишлаб чи илган
(Тошкент давлат техника университети, Ўзбекистон).

Дунёда ийин эрийдиган металларнинг ультрадисперс кукунларини

плазмокимёвий усулда олиш бўйича атор, жумладан, уйидаги устувор

1

Диссертация мавзуси бўйича хорижий илмий-тад отлар шар Y.Zhang and J.Zhang, “Nanometer WC-Co

Carbide”, Xiyou Jinshu Cailiao Yu Gongcheng, 1995, 24(2), 18-21 (Chinese); High Temperature Synthesis of WC
in a CH4/H2 Gas Atmosphere”, Poroshk. Metall. (Kiev) 1995 (9-10) 21-26 (Russian); L.Gao and B.H.Kear,
“Synthesis of Nanophase WC Powder by a Displacement Reaction Process”, NanoStructured Materials, 9, 205-208,
1997; H.Kear, P.R.Strutt, “Chemical Processing and Applications for Nanostructured Materials”, NanoStruct.
Mater. 1995 6(1-4), 227-236;

A.V.Samokhin, N.V.Alexeev, Yu.V.Blagoveschenskiy, S.A.Kornev, Yu.V.Tsvetkov,

W-C nanosized composition synthesis and characterization, 9-th International Conference on Nanostructured
Materials, Brazil, 1-5 June, 2008; Y.V. Blagoveshchenskiy, A.V. Samokhin, Y.V. Tsvetkov, N.V. Alexeev, N.V.
Isaeva, C.A. Kornev , Y.I. Melnik. Nanopowders of WC-C system with different inhibitor additions manufacturing
by plasmochemical process. 17 Plansee Seminar – International Conference on High Perfomance P/M Materials.
Reutte, Austria, May 25-2-, 2009, Vol.3, GT 23/1-5;Samokhin A.V., Alexeev N.V., Kornev S.A., Tsvetkov Yu.V.,
W-C nanosized composition synthesis and characterization, 19th International Symposium on Plasma Chemistry
(ISPC-19), Bochum, Germany, July 25 - 31, 2009. ва бош манбалар асосида ишлаб чи илган.

6

йўналишда тад отлар олиб борилмо да: ийин эрийдиган металларнинг
дисперс кукунларини олиш ва улар асосида янги материал яратиш; ийин
эрийдиган

металларнинг

ультрадисперс

кукунларини

олиш

плазмотронларини яратиш, плазмокимёвий тиклаш жараёнининг янги
усулларини ишлаб чи иш; ультрадисперс кукунларни олиш учун янги
плазмокимёвий реактор конструкцияси ишлаб чи иш.

Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.

Материалларга ишлов бериш ва

металлургия со асидаги плазма технологияси ривожланиши аноструктурали

материалларни яратиш бўйича илмий тад отларнинг ривожланишид иккита

му им во еа: сканерловчи уннель микроскопининг яратилиши ва углероднинг

табиатда янги шаклда мавжудлигининг очилиши катта амиятга эга бўлиб, бу

материаллар тузилишини тад этишда янги усул амда урилмалардан

фойдаланиш, тунеллашнинг квант эффекти назариясининг ўлланилиши

монокристаллар юзасидаги атом-молекуляр

тузилишини нанометр орали даги ўлчамларда кўриш имконини берган.
Хорижлик олимлар G. Bennig, K. Kuatt, K. Gerber, H. Kroto, J. Health, S.
O’.Brien, R. Curl, R. Smalley лар наноструктура осил бўлиши ва материал
оссаларнинг ўзгаришини тад илишган бўлса, айнан, ультрадисперс
кукунлардан материал яратиш йўналишиг тад отлар етарли даражада олиб
борилмаган. Муста ил давлатлар амдўстлиги мамлакатларида янги
материаллар яратиш йўналишида ба ишланган тад отларни . .Рыкалин, .
.Цветковларнинг илмий илмий асарларида кузатиш мумкин. Мазкур олимлар
дисперс кукунлар асосидаги материаллар яратишнинг кейинги ривожланиши
ва амалиётга татби самарадорлигини асослаб беришган. Ўзбек олимларидан .
.Каламазов, . .Чекуров уларнинг шогирдлари атти отишмали конструкцион
материаллар яратиш бўйича илмий изланишлар олиб боришган. . .Каламазов
металл, бирикма ва отишмаларнинг нанокукунларини олиш, уларнинг
морфологияси, структура амда фаза таркибларини ўрганиш бўйича илмий тад
отлар олиб борган. . .Чекуров турли шароитларда ишлашга мўлжалланган
уйма биметалл композитларни яратишда таркиб, структура ва хоссаларининг
шаклланишида исси лик физикаси исобларини тад этган. Мамлакатимизда
озирги пайтда ийин эрийдиган еталларнинг ультрадисперс кукунларини олиш
йўналишида тад отларни амалга ошириш илмий- малий амиятга эга
исобланади.

Диссертация мавзусининг диссертация бажарилаётган олий таълим

муассасасининг илмий-тад от ишлари билан бо ли лиги.

Диссертация та

оти Тошкент давлат техника университетининг илмий тад от ишлари
режасининг ИКБ–10–15 «Нанокукунлардан фойдаланилган янги конструкцион
материаллар» мавзусидаги амалий лойи (2009-2010)

амда ИОТ–2012–5–13 « ишло хўжалик машиналарининг ишчи органлар муста

камлигини ошириш ва хизмат илиш муддатини узайтириш ма садида, улар

ишчи юзаларида ейилишга чидамли оплама олиш амда термик ишлов бериш

технологияларини ишлаб чи аришга татби этиш»

7

(2013–2014); ИОТ-2015-7-8 « кстремал шароитда ишлайдиган молибден-титан

отишмасидан тайёрланган асбобларни ишлаб чи аришга жорий этиш»
(2015–2016) мавзуларидаги инновация ишлар доирасида бажарилган.

Тад

отнинг ма сади

ийин эрийдиган металларнинг ультрадисперс кукунларини

ишлатган олда конструкцион материаллар яратиш ва вольфрамнинг
ультрадисперс кукунларини саноат ми ёсида ишлатиш учун назарий ва
амалий асосла дан иборат.

Тад отнинг вазифалари

:

реактордаги бу ланиш жараёнида плазмокимёви реакторнинг исси лик
физикаси исобини амалга ошириш;
вольфрам оксидини водород му итида плазмокимёвий тиклашнинг
технологик тартибларини ишлаб чи иш;
льфрамнинг ультрадисперс кукунлар ва уларнинг бирикмаларидан
фойдаланиб янги конструкцион материаллар яратиш;
водород – плазмокимёвий тиклаш ПУВ–300 урилмасига конструктив ва
технологи ўзгартиришлар киритиш;
белгиланган гранулометрик таркибдаги вольфрамнинг ультрадисперс
кукунлар ни олиш шароитларини ани лаштириш ва кукунларнинг талаб
этилган пассив цияланишини таъминлаш амда компакт металл, ультра
дисперс вольфрам карбид кукунлари, атти отишма ва композицион
материаллар олиш учун уларнинг физик, кимёвий ва технологик хоссаларини
ани лаш;
вольфрамнинг ультрадисперс кукунлари морфологияси, структураси, фазавий
ва ўшимчалар таркибини та лил илиш асосида талаб даража сидаги сифатга
эга бўлган кукунни яратиш;
вольфрамнинг ультрадисперс кукунлар дан тайёрланган ани турдаги атти
отишмали асбобларни термик ишлашнинг технологик режимларини ишлаб чи
иш.

Тад отнинг объект

сифатида вольфрамнинг ультрадисперс кукунлар ,

кукун металлургияси усулида тайёрланган Мо-TiC молибден отишмаси, ВК6,
ВК8, ВК15 (ГОСТ3882–74) атти отишмалар, 6M5 (ГОСТ19265–73) тезкесар
пўлат, 40ХНМЛ амда 40ХНМФЛ (ГОСТ977–75) маркали конструкцион
пўлатлар оли ган.

Тад от предмети.

ольфрам оксидини водород му итида плазмо кимёвий

тиклаш, вольфрам ультрадисперс кукунлар дан та ёрланган конструкцион
материаллар ташкил этади.

Тад от усуллари.

Диссертацияда акро- ва микроструктуравий,

рентгенофаз вий, рентгеноструктуравий, спектрал, электрон-микроскопик та
лил усуллари ўлланган.

Тад отнинг илмий янгилиги

уйидагилардан иборат:

ийин эрийдиган металларнинг ультрадисперс кукунларини олиш учун

янги плазмокимёвий реактор конструкцияси ишлаб чи илган;

8

ийин эрийдиган металларнинг майда донали кукунларидан тайёрлан

ган атти отишмали материалларни пресслаш ва пишириш технологияси
ишлаб чи илган;

биметалл кесувчи амда штамплаш асбоблар ни тайёрлаш ва тезкесар

пўлатл асбобларнинг термик ишлов бериш усуллари ишлаб чи илган;
плазмотрон реакторида бу ланиш яширин исси лиги бир текисда камайиши ва
жараённинг боришини таъминлайдиган технология ишлаб чи илган;

биметалл композитлар оптимал структуравий шаклланиши исобига

металлг ишлов берувчи асбобларнинг ишончли ишлашини таъминловчи
тезкесар пўлатга термик ишлов бериш усули ишлаб чи илган.

Тад отнинг амалий натижа .

труктуравий шаклланишдаги асосий

технологик катталикларни башоратлаш ва исоблаш учун математик модель
ишлаб чи илган;

ийин эрийдиган металларнинг майда донали кукунларидан тайёрланган

атти отишмали материалларни пресслаш ва пишириш технологиясини янада
такомиллаштириш бўйича таклиф ва тавсиялар ишлаб чи илган.

Тад от

натижалар нинг ишончлилиги.

Тад от натижаларининг ишончлилиги ишда

ўлланилган кспериментал тад натижаларини статистик айта ишлаш, мавжуд
натижалар ёки маълумотлар билан таққослаш, олинган натижаларн реал
тисодий самара билан ишлаб чи аришга татби илиш билан изо ланади.

Тад от атижаларининг илмий ва амалий амияти.

Тад от

натижаларининг илмий амияти птимал структурани шакллантириш эвазига
ультрадисперс кукунлардан тайёрланган композицион материаллар нинг
хоссаларини яхшиланиши билан изо ланади.

Тад от натижаларининг амалий амияти ольфрамнинг ультра дисперс

кукунлар ни ишлатган олда сбоблар ишлаб чи аришнинг илмий асосланган
янги технологиялари яратишга хизмат илади.

Тад от натижаларининг жорий илиниши

. ийин эрийдиган

металларни водород му итида плазмокимёвий тиклаш, вольфрамнинг
ультрадисперс кукунларини ишлатган олда янги конструкцион материаллар
яратиш бўйича ишлаб чи илган натижалар асосида:

ийин эрийдиган дисперс материалларни олиш ва улар асосида кесиш

ва штамплаш асбобларини тайёрлаш бўйича «Биметалл кесиш ва штамплаш
асбобинини тайёрлаш усули»га Ўзбекистон Респуликаси Интеллектуал улк
агентлигининг ихтирога патент олинган IAP 04728 (05.06.2013). Ишлаб чи
илган усул ейилиш бардошлиги ори бўлган биметал кесиш ва штамплаш
асбобларини тайёрлаш имконини берган;

тезкесар пўлатдан ясалган асбобларга термик ишлов бериш бўйича

«Тезкесар пўлатдан ясалган асбобларга термик ишлов бериш усули»

Ўзбекистон Респу ликаси Интеллектуал улк агентлигининг ихтирога патенти
олинган IAP 04531 (27.02.2012). Ишлаб чи илган усул тезкесар пўлатдан
ясалган асбобларга термик ишлов бериш имконини берган;

9

ийин эрийдиган дисперсс материалларни олиш учун ўлланиладиган

плазмо-кимёвий реактор конструкцияси бўйича «Плазмокимёвий реактор»
Ўзбекистон Респу ликаси Интеллектуа Мулк агентлигининг ихтирога патенти
олинган IAP 04732 (26.06.2013). Ишлаб чи илган плазмокимёвий реактор
конструкцияси ийин эрийдиган материаллардан ультрадисперс кукун олиш
имконини берган;

вольфрамнинг ультрадисперс кукунлари асосида янги таркибдаг

конструкцион материал ролик ишлаб чи аришда ўлланилган (« бекистон атти
отишмалар ва ўтга чидамли материаллар комбинати» акциядорлик
жамиятининг 2016 йил 11 артдаги 16/22-сон маълумотномаси). Илмий
натижанинг ўлланиши роликларнинг хизмат муддатини 1,2-1,3 марта ошириш
имконини берган.

Тад от натижаларининг апробацияси.

Тад от натижалари 10 та

илмий-амалий анжуманларда, жумладан « нновация–2009, 2010, 2011, 2012,
2013, 2014» (Тошкент), «Гл баллашув шароитида инновацион техноло
гияларни ташкиллаштириш ва жорий илиш муаммолари» (Тошкент, 2010),
«Современные техника технологии горно–металлургической отрасли пути их
развития» (Навоий, 2010), «Современное материаловедение
нанотехнологии» (Комсомольск–на–Амуре, 2010), «Композиционные
материалы на основе техногенных отходов местного сырья: состав, свойства
применение» ( шкент, 2010) мавзуларидаги республика ва хал аро илмий
амалий конференцияларда маъруза кўринишида баён этилган амда
апробациядан ўтказилган.

Натижаларнинг эълон илинганлиги.

Диссертация мавзуси бўйича

жами 32 та илмий иши чоп этилган, шулардан, Ўзбекистон Республикаси
Олий аттестация комиссиясининг докторлик диссертациялари асосий илмий
натижаларини чоп этиш тавсия этилган илмий нашрларда 14 та ма ола,
жумладан, 12 таси республика ва 2 таси хорижий журналларда нашр этилган.
3 та ихтирога патент олинган.

Диссертациянинг тузилиши ва ажми.

Диссертация таркиби кириш,

бешта боб, хулоса, фойдаланилган адабиётлар рўйхати ва иловалардан иборат.
Диссертациянинг ажми 196 бетни ташкил этган.

10

ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ

Кириш

исмида диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурияти

асосланган, ма сади ва вазифалари, шунигдек, тад от объекти ва предмети
шакллантирилган, тад отнинг Ўзбекистон Республикаси фан ва технол -
гияларни ривожлантиришнинг мухим йўналишларига мослиги келтирилган,
тад отнинг илмий янгилиги ва амалий натижалар баён этилган, олинган
натижаларнинг ишончлилиги асосланган, тад от натижаларининг илмий
амалий амияти ёритилган, тад от натижаларини амалиётга ўлланган
муассасалар, эълон илинган ишлар ва диссертация тузилиши бўйича маълу
мот берилган.

Диссертациянинг

«Муаммонинг олати ва тад отлар йўналиши ни

танлаш»

деб номланган биринчи бобида ийин эрийдиган металларнинг

кукунларидан фойдаланиб машинасозлик учун конструкцион атериаллар
яратиш асосларининг озирги олати ўрганилган.

Бу муаммо билан кўпгина муаллифлар шу улланганлиги айтиб ўтил ган.

XXI срнинг бошлари ийин эрийдиган ультрадисперс материаллар тех
нологиясининг ривожланиши арафланади. Улар дунёнинг барча ривожлан ган
мамлакатларида инсон фаолиятининг му им со аларида (саноатда, мудо фа ,
ахборот со асида, радиоэлектроник , энергетик , транспорт со асида,
биотехнологияда, тиббиёт ва .) алла ачон ишлатилмо да. Инвестициялар
сишининг та лили, бу мавзудаги наш лар ми дори, фундаментал ва амалий
ишланмаларни та би илишни талаб илади ва ин йилларда янги илмий
йўналиш исобланган ийин эрийдиган ультрадисперс материаллар
технологиясини ивожлантириш имконини берган.

Физик ким ва металлургия со асидаги атериалларга ишлов бериш нинг

плазма технологияси жараёнлари ва материалларга ишлов бериш илмий
мактабининг ривожланиши металлург-олим академик Никола Николаевич
Рыкалиннинг фундаментал ояларига асосланаган.

. . Цветков, нинг шогирдлари ва сафдошларини бирлаштирган - зирги

Россия Федерацияси дудида, шунингдек бир анча иттифо дош

республикаларда, Прибалтика, Ўрта Осиё ва озо истонда плазмавий тиклаш ва
синтез жараёнлари амалга та би илинган. Мисол сифатида Ўзбекисто - да
вольфрам ва молибденнинг оридисперс кукунларининг технологик хоссалари
ва физик, кимёвий хоссалари тад отларини келтириш мумкин. Айни са
Ўзбекистон ўтга чидамли ва ийин эрийдиган металлар комбина тида жа онда
биринчи марта вольфрам оксидини плазм –водород му итида тиклаш
технологияси ва урилмаси жи озланишининг амали татби ни топди.
Плазмавий

урилмада

олинган

оридисперс

кукунлардан

буюмлар

тайёрланганда, ишлаб чи ариш унумдорлигининг кескин ортишидан таш ари
ишл хоссаларининг ортиши, тикла жараёнида ва кейи ги айта ишлаш
жараёнларида энергия сарфи камаяди. Оптимал конструкторлик ва
технологик жи озланган плазмавий жараёнлар атроф-му итга таъсири

11

сезиларсиз бўлиши билан бирга энергия ва ресурстежамкор исобланади.
Хулоса ил -диган бўлсак, плазмавий металлургия исти болли эканлиги маълум
бўлади.

Адабиётлар та лили шуни кўрсатдики, озирги ва тда плазмокимёвий

усулдан фойдаланиб, кўпгина ийин эрийдиган металларнинг ультрад перс
кукунларини олишнинг имкониятлари кўрсатиб берилган. Кўпгина давлат
ларда ўтказилган тад отларнинг натижалари ори ишла таснифларига эга
бўлган конструкцион, асбобсозлик ва бош материалларни ишлаб чи аришда
ийин эрийдиган металларнинг ультрадисперс кукунларидан фойдаланишнинг
реал имкониятлари авжудлигидан дарак бермо да.

ийин эрийдиган металларнинг ультрадисперс кукунларини олиш ва

уларни ишлатиш дунёда XXI юз йилликда илмий-техник ривожланишни
белгилаб берадиган йўналиш деб аралмо да. Дисперслик модданинг хосса
ларини белгилайдиган му им параметрлардан бири исобланади. Дисперс лик
натижасида юзалар ривожи ўшимча энергияни вужудга келтиради,
ундан атти жисмлар иштирокидаги жараёнларда, хусусан уларни компакт
лашда ўллаш фойдали.

Диссертациянинг

«Тад от усулларини ишлаб чи иш ва объект ар ни

танлаш»

деб номланган иккинчи бобида тад от объектлари келтирилган. Тад

от объекти сифатида ПУВ–300 водород плазмавий тиклаш урилмаси,

вольфрамнинг УДКлари ва машинасозликда ишлати ладиган: ВК6, ВК8, ВК15

(ГОСТ 3882–74) атти отишмалари, 6M5 (ГОСТ 19265–73) тезкесар пўлат,

Мо-TiC молибден отишмаси, 40ХНМЛ амда

40ХНМФЛ (ГОСТ 977–75) маркали конструкцион пўлатлар олинган. уйма
биметалл композицияларда ўтиш атлами фазавий таркиби ДРОН–2
урилмасида Fek

α

нурланишда, 0,1–0,2 мм адам билан алинлик ни камайтириш

ор али ани ланган.

Суратга олиш тартиби U=35 kW; 1=20 A; рентге трубкасидан диа

фрагманинг узо лашиш тартиби 1:10:0,25 мм; Соллер тешигининг хатолиги

2,5 град. ни ташкил илди; диаграмм лентасининг тезлиги – 720 / ; ис облагич
аракатининг тезлиги – 2 град/мин.

Ўтиш исми кўндаланг кесимида элементларнинг та симланиши "Link"

системали Si (Li) атти детекторда рентгенли энергодисперсион мик
роанализатор билан S–80 электрон микроскопида ани ланди. Пўлат 5 5 –

ўлат 40ХНМФЛ композитида: W, Mo, Cr, V, Cu, Ni, Fe элементларнинг та

симланиши ўрганилди. атти отишма ВК8 – пўлат 40ХНМЛ, пиширил ган
молибден отишма Mo–TiC – пўлат 40ХНМЛ тизимидаги композитларда: W,
Co, Cu, Ni, Fe Mb, Cu, Ni, Ti, Fe элементларининг та симланиши ўрганилди.
Ўтиш исми микроструктураси МИМ–8 металлографик микрос коп ва
РЭМ–200 электрон микроскопида ўрганилди. Микрошлифлар аммага маълум
бўлган усуллар ёрдамида тайёрланган.

12

Ўтиш исми кўндаланг кесими оссалари ўзгариши микро атти лик нг та

симланиши бўйича ба оланган (микротвердомер ПМТ–3, =100 юкламада,
h=0,l мм адам билан).

ўшимчалар таркибини ани лашда ейтрон-активацион та лил, масс

спектрометри , спектрал та лил усуллари ўлланилган.

Бирикмани муста камликка синаш–«силжиш муста камлиги» УММ–5

синов машинасида бажарилди, синовлар модел ва бевосита уйма намуна
ларда ўйилмани асбоб асосига нисбатан силжитиш йўли ўрганилган.

ўйилманинг уйма танада кучланганлик олати модел ва уйма на

муналарда ўрганилди. олди учланиш тензометрик усул билан ани ланди.
ПДВ–10/100 ензодатчиклар иккита ўзаро – перпендикуляр радиал ўналиш
ларда ўйилмага ёпиштирилди. атчикларнинг кўрсаткичлари ВДЦ–1

урилмаси ёрдамида композитни ташкил этган тана исмини чи аришдан

олдин ва кейин олинди. ўрсаткичлардаги фар ички олди кучланишлар
катталигини исоблаш учун асос бўлиб хизмат илган.

Кукун ва хомакиларнинг технологик амда ишловчанлик характеристи

каларини ани ла да мавжуд стандарт ўлчаш асбоблар дан фойдаланилган.
Диссертациянинг

«Вольфрамнинг ультрадисперс кукунлари таркиби ва

структурасининг тад отлари. Вольфрамдан фойдаланиб янги ком
позицион материаллар олиш технологиясини такомиллаштириш

» деб

номланган учинчи боби ольфрамнинг ультрадисперс кукунлари асосида
конструкцион материаллар яратишнинг назарий ва технологик асосларига ба
ишланган.

Конструкцион материаллар яратишнинг им технологик жи атларига

металларнинг плазм кимёвий тиклаш усули кўрсатиб ўтилган. Моддага
плазма нурланишининг тушиши асосан энергия имининг зичлигига,
давомийлигига, нурланиш тўл нининг зунлигига ва модданинг физик
хоссаларига бо ли . Нурланишнинг бир исми айтади, олган исми эса ютилади.

Агар нурланиш зичлиги катта бўлмаса (

≤

10

10

Вт/

2

), нурланиш нинг ютилган

исми энергияси исси лик диффузияси йўли илан материал бўйлаб тар
аладиган исси ликка айланади.

Нурланишнинг анча ори зичлигида юзанинг интенсив мослашиб изиши

( арорат 10

10

/ гача кўтарилади), юз беради ва айтиш лаё ати ўзи нинг тенг

ярмига тушиб кетади. Шундай илиб реакторда тахминан чу ур лиги (

Q

τ

)

1/2

бўлган эриган ванна осил бўлади. Бунда

Q

– исси лик ўтказув чанлик,

τ

–

плазм импульсининг давомийлиг . Нурланиш ими зичлиги нинг кўтарилиши
эриган ванна юзасининг айнаш ну тасига тў ри келадиган ароратгача
кўтарилишига олиб келади. ундай олат ютилган энергия тахминан захира бу
ланиш исси ига

L

S

тенг бўлганда содир бўлади ва уйидагича ани ланади:

L

S

1

, (1)

♠

P Q

⋅

τ

⋅

ρ

⋅ ⋅

τ

13

бунда – нурланиш уввати,

ρ

– модданинг зичлиги, Q – исси лик ўтка

зувчанлик,

τ

– плазм импульс нинг давомийлиги.

Энергия имларининг кераклича ори зичликларида арорат бир неча юз

эВ га етади, плазмадаги зарраларнинг критик зичлиги:

n

c

1

10

2 15

⋅

λ

♠

га

етиши мумкин (2)

бунда n

c

– нурланиш зичлиги,

λ

– лазм нури тўл ин уз нлиги. Бундан,

λ

= 1

мкм да нурланиш критик зичликка етганда

n

c

≅

10

27 –1

нур дда юза сига киради

ва издириш айта нурланиш ор али содир бўлади (1- асм). Унинг совиши
нурланишни ютиш билан мувозанатланади, критик зичлик

аракатини келтириб чи аради, лазма ўз ўзини бош арадиган жараёнга киради.

Бундай тартибда нормал атмосфер босимида зарралар аракатининг тезлиги
10

4

/ гача ўсиши кузатилади.

Плазмотроннинг чи иш исмида (1-расм) исси газларнинг тезлиги:

G

U

2

=

, / (3)

H

o

S

B

бунда G

2

– еакторнинг чи иш исмидаги исси газларнинг сарфи (

3

/сек); S –

имнинг чегара атламидаги исси газ чи аётган кесим юзаси (

2

). аз ва сую

ликнинг му итда аракатланиш ва тида худди ўша физик хоссаларга эга бўлган
олда тез иши (струйное) содир бўлади, айсики тангенсиал узилиш юзалари

борлиги билан тавсифланади. Тангенсиал узи лиш чегарасини ўз ичига олувчи
им йўналиши чегаравий алинлик эга бўлади ва им чегара атлам деб аталади.
им тешик (сопло) дан чиққан дан кейин узунлиги бўйича уч исмга (1-расм.)
бўлинади: I – плазма имида ламинар йўналиш ядроси борлигини
характерловчи, бошлан ич исм, II – - минар им турбулен имга айланадиган,
ўтувчи исм; III – турбулент имнинг шаклланиши юз берадиган, асосий исм.

Танланган назарий модел им параметрларини биринчи нлашиш даё ани

лаш имконини берди.

исоблашлар бўйича математик модел танланди.

Танланган моделнинг чегара атлами ими алинлиги аракатлар ми

дорининг са лани онунидан фойдаланиб топилади:

1

2

˜

˜

↓

ˆ

ℑ

ℑ

⊄

⊇

=

∨

0

2

2

U

Y

d

ρ

U b

ρ

U b

, (4)

0

b

0

0

U

2

бунда

ρ

–

му ит зичлиги;

U

0

–

опло чи иш исмидаги тезлиги;

b

0

–

бошлан ич

исм охиридаги чегар атлам имининг ярим алинлиги;

U

x

–

чегара атлам имининг

алинлиги бўйича тезлиги;

b –

чегара атлам

имининг ярим алинлиги;

Y –

чегара атлам ими алинлиги.

(4) ифодани

аппроксимациялаш ор али ба олашни чегара атлам ифо дасидан топиш
мумкин:

14

1

2

ℑ

ℑ

⊄

⊇ ⋅

∨ ∨

1

02 3 4

U

x

=

− ⋅

+

⋅ − ⋅ ⋅

˜

˜

↓

ˆ

Y

d

(

ω

ω

ω

)

d

ω

0

U

2
0

1 6 8 3

(5)

b

бунда

ω

–

чегара атлам алинлигининг ярим алинлигига муносабати. Бошлан

ич исмдаги им йўналишининг ўртача тезлигининг тахми ний пасайишини
сопло йўналишида ўртача тезлик ўзгаришини ифода ор али (2-расм) ба олаш
мумкин:

1

2

(

)

∨ ∨

˜

=

− ⋅

+

⋅ − ⋅

↓

ˆ

ℑ

⊄

⊇ ⋅ ⋅

1

02 3 4

U

H

(6)

0

U

0

2

y

d b

1 6

ϖ

8

ϖ

3

ϖ

Соплонинг чи иш кесимидаги ўртача тезликни ани лаб, сопло кесими

йўналиши ёнидаги им ўртача тезлигининг пасайишини ани лаш мумкин
(2-расм). Бунинг учун сопло есимигача керакли бўлган масофа олинади ва
калибрнинг иймати ани ланади

x/d

0

(2-расмдаги ну та). ну тадан

U

x

/U

0

=f(x/d

o

)

( ну та

)

эгри чизи билан кесишгунча вертикал чизи ўтказилади. ну тадан

U

/U

0

.

ийматни ани ловчи ордината ини кесувчи ( та) горизонтал чизи

ўтказилади. ну тадаги иймат масофада эркин олинган ўртача тезликнинг
тушиш коэффициенти деб аталади. Сопло кесимидан масофадаги имидаги
тезликнинг абсолют

U

U

=

.бўлади.

иймати:

o

U

x

U

o

1-расм. еактор соплосида
имнинг тар алиш траекторияси:
1–потенциал ядро; 2–турбулентли

чегара атлам.
2-расм. Сопл чи иш кесимидаги им
тезлигининг пасайиши.

Шундай илиб, сопло кесимининг чи иш исмидаги ўртача тезликни ани

лаб, имнинг бошлан ич исми атрофида соплодан ар андай масо фадаги
имнинг ўртача тезлигини, сопло кесими йўналиши ёнидаги им ўртача тезлиги
пасайишини ани лаш мумкин (2-расм).

Келтирилган исобни им йўналиши моделига ўллаш мумкин.

Нурланишнинг ори зичлигида эриган ванна юзасида интенсив изиш юз
беради ва бу ланиш жараёни бошланади.

15

Шуни айтиш мумкинки металлар учун бу ланиш жараёни нурланиш имининг

зичлиги

>

10

10

–10

11

Вт/

2

дан катта бўлганда бошланади ва бу - ланиш

тахминан 4 мс дан кейин юз беради. Бундай олат тахминан энергия

ютилиши яширин исси лик бу ланиши

L

S

га тенг бўлганда содир бўлади:

τ

P

L

S

, (7)

⋅ ♠

Q

ρ

τ

⋅ ⋅

бунда – нурланиш уввати,

ρ

– модданинг зичлиги,

Q

– исси лик ўтка

зувчанлик,

τ

– плазм импульсининг давомийлиги.

) )

) )

3- асм. Яшириш нурланиш исси лиги исобий ийматларининг нурланиш
увватти ( ), исси лик ўтказувчанлик ( ), модданинг зичлиги ( ) ва плазма

импульси давомийлигига ( ) бо ли лиги.

исоблашлар, нурланиш увватининг ортиши (3-расм, ) плазмотрон

реакторида бу ланиш яширин исси лигининг ортишига сезиларли таъсир
кўрсатади. Модда исси лик ўтказувчанлигининг ортиши (3-расм, ) струк тура

шаклланишидаги му им энергия омили исобланади ва плазмотрон реакторида
яширин исси лик бу ланишининг аста-секин камайишига олиб келади. Модда
зичлигининг ортиши эса (3-расм, ) бу ланиш яширин исси - лиги аста-секин
пасайишига олиб келади. Натижада структура шаклланиш жараёнини ма
садли бош ариш имкони ту илади. азм импульс даво мийлигининг ортиши
(3-расм, ) плазмотрон реакторидаги бу ланиш яши рин исси лиги сезиларли
таъсир кўрсатмайди.

16

Шундай илиб, мавжуд ПУВ–300 урилмаси техник жараёнларни ако

миллаштириш ва структура шаклланиш технологиясини оптималла имко
ниятлари назарий асосланган.

Диссертациянинг

«Вольфрамнинг УДКдан фойдаланиб тайёрланган

асбобларни термик ишлаш технологияси»

деб номланган тўртинчи бобида

вольфрамнинг ультрадисперс кукунлар дан фойдаланиб, тайёрланган асбоб
ларни термик ишлаш технологияси ва плазмокимёвий реакторнинг янги
конструкцияси келтирилган.

Мавжуд реакторда d/ муносабат1/10 га тенг бўлганда плазмокиёвий

тиклаш жараёни 0,03 секдан орти давом этмайди, бунда катта ми дордаги
плазма ими исси лик энергиясини тез йў отади. Шу сабабли маълум ми -
дордаги кукунлар тикланмай олади.

иссертант томонидан исси лик физикаси билан бо ли исоблар на

тижаларининг та лили асосида мавжуд бўлган ПУВ-300 (4-расм) урилма сини
модернизациялаш ор али янги технологик жараёнлар таклиф илинган.

)

)

4-расм. «ПУВ–300» урилмасида содир бўлаётган жараёнлар: -плаз

могенератордаги плазма осил бўлиш жараёни; - реакторда

содир бўлаётган жараёнлар.

Реакция исмига энергия нафа ат плазма ими кўринишида, балки ори

ароратгача издирилган газ реакция исмига лектрокалорифер ёрда мида
ўшимча им кўринишида девор исми ор али киритилади. 5-расмда
плазмокимёвий реакторнинг кўндаланг кесими бўйича ир ими келтирилган;
коаксиал цилиндрлар, оридан кўриниши, - ир ими, коаксиал цилиндр ар, - ир
ими ва 1-корпусдан иборат, 2-плазмогене ратор, 4-соплоли форсункалар
вольфрам ангидридини газсимон реагенти билан плазма ими реагенти
оришмасини бериш учун корпуснинг ори исмида, ички цилиндр атрофида
жойлаштирилган.

азсимон реагентни орпус(1) нинг девор ёнидаги бўшли киритиш учун

(4) сопло мавжуд.

Корпуснинг марказий бў лаб коаксиал ўрнатилган иккита ярим

цилиндрлар (5) ва (7) ўрнатилган. Марказда ўрнатилган 5 цилиндрда, унинг
бутун юзаси бўйлаб газсимон реагентни узатиш учун шахм тартибида
жойлаштирилган тир иш вазифасини бажарувчи тангенсиал тешик (6) лар
ўрнатилган.

17

Мавжуд лазмавий урилмада янги реакторни ўллаш ёрдамида техн -

логик тад отлар ўтказилган.

Диссертант томонидан ийин эрийдиган металларнинг дисперс кукун ларини

олиш учун таклиф илинган янги плазмокимёвий реактор, мавжуд

бўлганларидан, плазмокимёвий реактор корпусининг марказий бўйлаб,

орасида электрокалорифер жойлаштирилган иккита ярим цилиндрларнинг

коаксиал ўрнатилганлиги, бунда марказда ўрнатилган цилиндрнинг амма

юзасида шахмат тартибида жойлаштирилган тангенсиал тешиклардан ташкил

топган ал асимон соплолар илинганлиги билан фар илади.

5-расм. Янги

плазмокимёвий реакторнинг онструкцияси:

1- оби , 2-плазмогенератор, 3-коаксиал цилиндрлар, 4-сопло, 5,7-

цилиндрлар, 6-тешиклар, 8-тир иш, 9-электрокалорифер, 10- чи иш

тешиклари.

Тад отларда ПУВ–300 саноат урилмаси фильтрларидан олинган

1-жадвалда кўрсатилган вольфрамнинг плазмавий кукунларидан фойдала
нилган.

Плазмотроннинг уввати 45-55 да ушлаб турилди, калорифернинг уввати

- 16-18 КВ , плазмогенератор ор али водород сарфи 20 / , калори фер ор али 40
дан 60 / гача ташкил этди. Вольфрам оксиди сарфи - 6- 10 кг/ . Калорифер
билан издирилаётган водороднинг арорати 1500-1600

0

ташкил илди. Шундай

илиб, умумий увват 75 КВ дан ошмади, водород нинг умумий сарфи 80 / ни
ташкил этди. йни ва тда водор сарфи 75 / бўлганда, ан анавий схемали
плазмотроннинг уввати 100 КВ таш кил илган.

Олинган кукунларни тад илиш шуни кўрсатдики, доналарнинг ўр тача

ўлчамлари кислород ва намлик бу лари ирликнинг 0,5% ни ташкил илганда

Фишер бўйича 0,07 - 0,09 мкм ни ташкил илган (1-жадвал). Кукунларни

грануляциялаш ўз атрофида горизонта ва вертикал те кисликларда

айланадиган ориштиргичларда амалга оширилди. издириш ва пишириш

жараёнларини танлаш «

ЎзҚҚЎЧМК

» АЖ 2 цехидаги ишлаб чи -риш жи

озларида (ПУВ–300, ЦЕП–214, СТН–1,6) амалга оширилган. Янги реакторда

вольфрам кукунларини олиш жараёнида реактор тагидаги чўкиш камерасида

деярли кукун топилмади, бу вольфрам оксидининг арийб

18

тўли тикланганлиги ва вольфрамнинг ультрадисперс кукунлари фил трларга
тушганлигидан далолат берган.

1-жадвал

Плазмокимёвий реакторда олинган кукунларнинг ишер бўйича

доналар ўлчами ва кислороднинг ирлик улуши

. .

Танлаш ну таси

Фишер бўйича

дона ўлчами, мкм

ислород ва нам

бу ларнинг ирлик

улуши, %

1

W плазмаси фильтр

0,08

0,8

2

W плазмаси фильтр

0,09

0,5

3

W плазмаси иш
камерасидан

0,09

0,5

4

W плазмаси фильтр

0,07

0,4

ольфрам оксидини тиклаш йўли билан олинган вольфрам ультра

дисперс кукунларининг электрон-микроскопи уратлари (6-расм, ), ультра
дисперс заррачаларнинг сферасимон шакли вольфрамнинг катта зарралари
учун характерли эмаслигини кўрсатган.

Шундай олатлар ам содир бўладики, гар махсус чоралар кўрилмаса,

УДКларга ар хил электр, диспер ия, магнит кучлари таъсирида конгломе
ратлар осил бўлган (6 – расм, ).

)

)

6- расм

.

Вольфрам ультрадисперс кукунларининг сферасимон шаклдаг ( ) ва

конгломератлар ( ) шаклланишининг лектрон–микроскопик кўриниши ( 100000).

Конгломератларнинг муста камлиги ало ида олатларда шунчалик орики,

уларни замонавий майдалагичлар (дисперегаторлар) дан фойдала ниб ам

дастлабки олатига айтариб бўлмайди. Бу кутилмаган олатга олиб

келади, ни имматба материалдан айта фойдаланиб бўлмайди. льтрадисперс
заррачаларнинг морфологияси (7–расм), водород плазмавий тиклаш йўли
билан олинган вольфрамнинг ультрадисперс кукунлари икки компонентли -W
ва

β

-W системадан ташкил топган. Берил ган кукун етарлича майда дон ли

бўлиб, ксеноморфизм ққол кўзга ташлана диган шаклсиз структурага эга.

Дифрагтограмма та лили атом текисликлари орасидаги ийматлар берилган
кукуннинг тоза вольфрамга тегишли эканли гини кўрсатган (8–расм).

19

I

2

θ

7–расм. Вольфрам карбиди ультра

дисперс кукунлари орфология ва

структур си ( 50000

)

.

8–расм. Вольфрам металли кукуни

ифрактограммаси.

ольфрам карбид кукунининг стандарт ва тикланган ультрадисперс

кукунлар асосидаги электрон–микроскопик кўринишлари (9–расм) келти
рилган. Микроструктурадан кўриниб турибдики, стандарт намуналардаги - би
конгломератлар осил илмасдан деярли бир текис майда дон ли стру - тура
осил илган.

Плазманинг урбулент исмида содир бўладиган ўта тўйинган локал

флуктацион ўзгаришлар, ароратнинг ори градиенти (10

3

град/ ),

реакцияларнинг катта тезлик ва жараёнларнинг тез бориши (10

-2

–10

-3

)

кристаллар ўсишининг номувозанат шароитларини келтириб чи аради. Шу
сабабли кристалларнинг шакли мавжуд бўлган плазмокимёвий реакторларда
олинганларидан фар илган.

Вольфрам кукунидаги кислород ми дорини камайтириш (пассивация)

учун ма сулотни реакторни ўзида ўрнатилган графитли ёки металл матоли
фильтрларда тутиб олиш таклиф илинди. Бу усул маълум муддатгача кукун

ўз-ўзидан алангаланиб кетишини (непирофорность), хав сизлигини
таъминлади, аммо ори ароратларда (800–1000

0

) унинг сув бу лари билан

таъсирлашиши рўй берди. Дастлаб хомашёни 5–10 мин орали да тўхтатиб
туриш жараёни синаб кўрилди. Бу рали да фильтрдаги ма сулот

уру водород имида термопассивланади. Кукун таркибидаги кислород ми

дори дастлабки 10–20 кун давомида 2–2,65 % гача етади ва бош ўзгармасдан
олган.

) )

9 - расм. Вольфрам карбиди кукунининг стандарт ( ) ва тикланган ультрадис

перс кукунлари ( ) асосидаги электрон-микроскопик кўринишлари

(катталаштириш 50000).

20

Пассивациялашнинг иккинчи усули хом ашё билан биргаликда углево

дородларни киритиш билан ишч ўшлиққ юборилаётган газни бензин ор али
пуркаш усули таклиф этилган. Бу усул яхши натижа берган. Натижа да W
кукунининг ўз-ўзидан ёниб кетмаслиги таъминланди. Бажарилган тад

отлар натижасида стандарт отишмалардан фар иладиган майда донали

структурага эга бўлган отишма ишлаб чи илди. W доналари ажмида ўл
чамлари 100 нм гача бўлган фаз 80–85% ни ташкил илади, ВК10– – -
тишмаларида 65–75%. W – фаз донларининг ўртача лчамлари 110 нм ни,
ВК10– – отишмасида эса 130–150 нм ни ташкил илган.

Мавжуд отишмаларга нисбатан линган отишма майда дон ли тузи лишга

эга ва ори кўндаланг эгилиш муста камлигига эга бўлган. Бундай натижа W –
фазани майдалаш, кобальт карбид фазалар хоссаларини ўзгар-тириш
натижасида эришилди. Майда донали структурага эга отишма

ори физик амда механик хоссаларга эга бўлади ва ори ишлаш хоссаларини

таъминлайди. ийин ишлов бериладиган материалларнинг лаборатория
синовлари, ВК10 отишмасига араганда таклиф этилаётган

отишманинг тур унлиги 1,5–3,0 ори эканлигини кўрсатган. Янги

плазмокимёвий реакторнинг технологик тад отлари натижа лари та лили (1-
жадвал, 5–9 расмлар) хомашёни айта ишлаш ва жараённи бош ариш
имконияти ортишини, кукуннинг дисперслиги амда отишма нинг
гранулометрик бирхиллиги ва тиклаш жараёнининг аракат- коэффици ент
ортишини кўрсатган.

Биметалл композитларни шу ва тгача термик ишлашга етарлича ъти бор

берилмаган. Мавжуд технологик режимлар биметалл композитларни ташкил
илувчи материалларга ўлланилган стандарт режимлардан фар

илмайди. Бунда бир неча турли металлдан ташкил топган композитларнинг

ўзига хос томонлари исобга олинмаган. Натижада термик ишлаш самара
дорлиги камайган, компози ларнинг потенциал имкониятлари тўли очиб бе
илмаган.

)

)

10-

асм. ВК8 атти отишма – 40 НМЛ пўлат композитини термик ишлаш ( ) ва

ўтиш исмида элементларнинг та симланиши ( ) схемаси.

21

Шу сабабли диссертант томонидан буюм тана исмида кучланганлик

олатининг композит хоссаларига таъсирини ўрганиш учун (10-расм) уйидаги
тартибдаги термик ишланган: дастлаб 220 ароратда 1 соат даво

мида издирилган: 1 усул – 280 да 1 соат изотермик тутиб туриган; 2 усул– 280
да 3 да изотермик тутиб турилган; 3 усул– 280 да 5 да изотермик тутиб
турилган.

Тад от натижаларидан (10

-

расм, ) кўриниб турибдики, композит нинг

осил бўлишида никел атти отишма ва пўлат атламларига 0,1 мм чу урликкача
кириб борган. u ва Ni асосли атлам W амда Со билан

атти отишма томондан ва пўлат томондан темир билан бойиган. u ва Ni нинг

эгри чизи даги мак мал та симланиши атти отишма томонга араб силжиган, бу
ўз навбатида орали атламда F нинг интенси эриганлигидан далолат беради.
Жуда кўп ми дорда

6

,

3

турдаги фазалар осил бўлган ва WC фаза ми дори 52 %

гача кўпайганлигини кўрсатди, Ўтиш исмининг фаза атлами та лили
(2–жадвал) u–Ni отишмасининг атти отишма била актив таъсирлашишини
тасди лаган.

Никелнинг пўлатга сингиши олди аустенитнинг пайдо бўлиши билан

кузатилади. Ўтиш зонасида катта ми дорда 30 % гача

γ

–Fe бўлади. Ком

позитнинг ўтиш зонаси уйидаги фазаларни ўз ичига олади:

α

–Fe,

γ

–Fe,

6

,

3

, МС, шунингдек атти отишма тарафидан Со билан осил бўл ган фазалар

кузатилган.

Композит бирикиш исми микроструктурас (11-расм, ) уйидаги ха

рактерли исмлардан иборат: 1- исм – атти отишма томонидан кимёвий
реактивларга ори таъсирланувча лиги ва карбид фазалари ўзаро масофа лари
узунлиги билан характерланади; 2- исм – бирикиш исми материали асосида
ташкил топган бўлиб, оби ва турли шаклга эга аустенит-карбид фазаларидан
иборат.

2– адвал

ВК8 атти отишма – 40ХНМЛ пўлат композити ўтиш зонаси

атламли фазавий рентген та лили натижалари

Композитни

ташкил этувчилар

Ташкил

этувчилар билан

чегарагача

бўлган масофа,

мм*

Рентген чизи ларининг нисбий интенсивлиги

Фаз таркиби, %

α

–Fe

γ

–Fe

M

6

Co

M

3

WC

ВК8

0,2
0,1

–
–

–
–

–
–

8,0
7,8

–

92
91

u–Ni асосли

бирикиш атлами

0,1
0,2
0,3

–

47,1
79,5

40
37
18

3,6

3,1

1,6

4,5

3
–

–
–

0,9

51,9

9,8

–

40ХНМЛ пўлат

0,1
0,2

95,2
98,7

3,5

–

–
–

–
–

1,3
1,3

–
–

*Масофа (бирикиш атлами кўндаланг кесими бўйича) металлографик та лил

маълумотлари бўйича ани ланди.

22

Бирикиш исми алинлиги 0,15-2,0 мм; 3- исм – алинлиги 0,05 ммгача

бўл-ган оби ; 4- исм – пенополистирол газланганлиг исобига осил бўлган
углеродга тўйинган перлит-цементит структурали ат-лам эвтектоидгача бўлган
пўлатлар структурасига хос феррит–перлит структурасига аста-секин ўтиб
борган.

Микро атти ликни композит ўтиш исми кўндаланг кесими бўйича

ўлчаш атти отишмага ин исмида атти лик дастлабки атти отишма атти лигига
нисбатан (1600–1800 HV дан 600–1000 HV гача) пасайганлиги ни кўрсатган.
Орали атлам материали асосидаги исмда атти ликни кескин 400 HV га
тушиши кузатилган. Углеродга тўйинган исмга ёндашган исмидаги атти лик
давомли равишда 300–400 HV дан 200–240 HV гача ка майган (11 – расм, ).

Таклиф илинган режимг асосан атти отишмали асбоб дастлаб 250

ароратда 3 да давомида издирилган, кейин 1100 ароратда 5 да издирилган, 280
ароратда 3 да авомида изотермик тутиб ту рилган. Сўнгра 860 ароратда 15 да
давомида айта издирилган. Тоб лаш издирилган да амалга оширилган.
Тобланган атти отишмали асбоб 220 роратда – 1 соат давомида бўшатилган.

Шундай илиб, иш ресурси ва ишловчанлик ишончлилиги анча ори

бўлган атти отишмали асбобни термик ишлашнинг янги тартиб ва услуби
ишлаб чи илган.

I

II

III

IV

) )

11- асм. ВК8 атти отишма–40ХНМЛ пўлат уйма биметалл композити ўтиш

исми микроструктураси: 1 - атлам миграция;

2 - атлам ўтиш атлами материали асосида; 3 - атлам оби ;

4 - атлам углеродга тўйинган атлам. 150 ва кўндаланг кесими бўйича

микро атти ликнинг та симланиш .

23

Диссертациянинг

«Тад от натижаларини ўллашнинг амалий

асослари ва тисодий-техник кўрсаткичларни ба олаш»

деб номланган

бешинчи бобида асбоблар учун вольфрам УДКларини ишлаб чи ариш ва
ўллашнинг тисодий-техник кўрсаткичлари келтирилган.

Ўтказилган тад отлар натижаларига асосланиб, металл кесувчи ва шакл

берувчи асбобларни вольфрамнинг ультрадисперс кукунларидан тайёрлаш
технологияси ишлаб чи илган.

Матрица ишчи исми материали сифатида атти отишмали пластин каларни

пресслаш учун ВК8 атти отишмаси ГОСТ 3882-74 олинган. синтези учун 150

мм диаметрли матрица олиш учун ВК8 атти отишмаси ГОСТ 3882-74 ва

пиширилган молибден отишмаси Мо-TiC фойдаланилган.

атти отишмали ўйилмалар вольфрамнинг ультрадисперс кукун ларидан

тайёрланди. Тайёр элементлар лаборатория шароитида каустик сода ва ацетон
билан сизлантирилди, ишлаб чи ариш шароитида ультратовуш ли ваннада 8-10
мин давомида ушлаб турилди, кейин эмульгаторли сувда

8-10 да давомида тутиб туриш ор али ювилди. сизлантирилгандан кейин

ўйилмалар уритилди. Орали атлам сифатида диаметри 0,1 - 0,6 мм бўлган
никел ва мис симлари ишлатилди. Сим бандаж кўринишида ишчи элементга
уни прессформага ўрнатишдан олдин кийдирилган.

уйма биметалл композициялар бирикиш атлами араметрларини

оптималлаш та отларни режалашнинг математик усулларини ўллаган олда
бажарилган. Композит ташкил этувчилари орасидаги муста камликни ани лаш
уч-ун N=2

3

кўринишидаги тўли омилли тад от режаси амалга оширилди. Бу

молибден тишмаси Mo-Ti -пўлат 40ХНМЛ композити учун уйидаги регрессия

тенгламаси кўринишида ўз аксини топган:

(8)

бунда X

1

– сим алинлиги, X

2

– ўрамлар орасидаги адам, X

3

– бандаждаги никел

ми дори, X

4

– X

1

,X

2

ўзаро муносабатлари, X

5

– X

1

,X

3

ўзаро муносабат лари X

6

– X

2

,X

3

ўзаро муносабатлари, X

7

– X

1

,X

2

,X

3

ўзаро муносабатлари.

Тенглама коэффициент ийматлари статистик ба оланганда кейин

регрессия тенгламаси уйидаги кўринишга келган:

(9)

Оптималлаш параметри максимал ийматини ани лашда «тик кўтари

лиш» усули ўлланилди ва ар айси композит учун ўтиш исми шаклла нишга
таъсир этадиган омилларнинг зарур ийматлари ани ланган.

Композитнинг ишчи исми атти отишма ва Mo-TiC отишмасидан

тайёрланган ўйилма, 3:2 муносабатли мис ва никел симдан ташкил топган
ўрам олидаги ўтиш атлами, тана исми уйма конструкцион пўлат 40ХНМЛ ва
40ХНМФЛ лардан тайёрланди. уйма биметалл композитлар тайрланган
асбоблар ори ишловчанли ни та минлади.

24

Вольфрамнинг ультрадисперс кукунларидан тайёрланган металл кесув

чи ва шакл берувчи асбобларнинг тажрибавий намуналари ишлаб чи риш
шароитида синовдан ўтказилган, тайёрланган пластинкаларнинг тур унлиги
ан анавийларига нисбатан солиштирганда 45 маркали пўлат учу 1,06–1,40 ва
Сч20 чўяни учун эса 1,22–1,80 марта ни ташкил илди. 23 кириш ути си
роликлари «

Ўзметко бинат

» АЖ ишлаб чи ариш шароитларида синовдан

ўтказилди ва 15531 тоннадан кўпро ну нсиз прокат олинган.

Тад отларнинг амалда ўлланилиши «

ЎзҚҚЎЧМК

» АЖ ва «

Ўзметкобинат

» АЖ

маълумотларига кўра 2010 йил учун йилига 170,3 млн. сўмни ташкил илди.

Тад от натижаларини жорий илишдан кутилаётган

тисодий самарадорли йилига 376 млн сўмни ташкил этган. Диссертация

иши натижаларининг ув жараёнига татби “Материалшунослик ва
конструкцион материаллар технологияси” фанидан 6 соат ажмда, “Нометалл
материаллар” фанидан 4 соат ажмда, жами бўлиб 10 соат ажмда
5520500-йўналишидаги бакалаврлар учун, шунингдек “Композицион
материаллар” фанидан 20 соат ажмд ва “Кукун металлургияси” фанидан 10
соат ажмда, жами бўлиб 30 соат ажмда 5 520510 - мутахас ислигидан
магистрлар тайёрлашдаги ув жараёнида фойдаланилган (04.05.2010 ва
02.04.2014 йил далолатномалари). Иккита дарслик нашрдан чи арилган бўлиб,
тегишли бўлимларида диссертациядан баён этилган материаллар ўз
ифодасини топган.

ХУЛОСА

« ольфрамнинг ультрадисперс кукунларидан фойдаланиб конструкцион

материаллар яратиш» мавзусидаги докторлик диссертацияси бўйича олиб
борилган тад отлар натижасида уйидаги хулосалар та дим этилди:

1. айнаётган сую лик–газ му итидаги заррачалар аракатининг аэро

динамик жараёнларини ўрганиш ор али ПУВ–300 реактори соплосидан им
ўртача тезлигининг пасайиш жадаллигини ба олаш илмий асосланди ва уни
асосий технологик параметрлар ўзгариш онуниятларини ани ифодалай
оладиган математик модел танланди. Ани ланган асосий термодинамик
омиллар: нурланиш уввати, исси лик ўтказувчанлик, плазма импульсининг
давомийлиги ва зичли бо ли равишда яширин исси лиги ўзгариш амда

онуният ари ультрадисперс кукунлардан олинадиган материалларнинг

таркибини исоблаш учун хизмат илади.

2. Технологик жараёни учун исси лик физикаси исоби ва та лили

асосида ПУВ–300 урилмаси плазмокимёвий реакторининг ишлаш режими ва
конструкциясини ани лаштиришга эришилди: ток ёйи 0,45 дан 0,55 КАгача,
ёй кучланиши 380 ан 410 гача, плазмотрон ор али ўтадиган водород сарфи 60
ан 70

3

гача, вольфрам ангидридини транспортировка лаш учун водород сарфи

2 дан 4

3

/ гача, плазмотрондаги сув сарфи 2,15

25

дан 3,6

3

/ гача ошганининг ани лангани нги конструкциядаги реакторларни

ишлаб чи ишда асосий кўрсаткич сифатида хизмат илади. 3.Технологик жи
озларнинг ишлаб чи ариш самарадорлигини сезиларли ошириш имконини
берувчи, ийин эрийдиган металларнинг ультрадисперс кукунларини олиш
учун биринчи марта янги плазм имёвий реактор ишлаб чи илди. Бу барча
турдаги металлардан ультрадисперс кукунларини ишлаб чи ишда му им амият
касб этади.

4. ланиш яширин исси лиги ми дорини исоблаш учун плазмотрон

реакторининг физик модели ишлаб чи илди. Бу исси лик алмашинув
жараёнини тад илишда ва плазмотрон конструкциясини такомиллаштиришга
хизмат илади.

5. Структура шаклланишида му им энергетик омил исобланган ну -

ланиш увватининг ортиши плазмотрон реакторида яширин бу аниш исси лиги
ортишига сезиларли таъсир кўрсатиш ани ланди. Модда исси лик
ўтказувчанлигининг ўзгариши плазмотрон реакторида яширин бу ланиш исси
лигининг секин камайишига олиб келади, одда зичлигининг ортиши эса
яширин бу ланиш исси лигининг бир текис пасайишига олиб келиш
кузатилди, атижада структура шаклланиш жараёнини ма садли бош ариш
имкони яратилди.

6. Кукунларни лаш учун термик ишлаш тартиблари таклиф илинган.

Кукунлар таркибидаги кислороднинг ми дори 20 сутка давомида 2,0–2,65 % га
етиш ва кейин ўзгарма дан олиши ани ланди. Вольфрам кукунида кислород
ми дорини камайтириш учун ма сулотни реакторнинг ўзида ўрнатилган
графитли ёки металлматоли фильтрларда тутиб олиш технологияси ишлаб чи
илди. Реакторга ом ашё билан биргаликда углеводородларни киритиш амда
ишчи бўшлиққ юборилаётган газни бензин ор али пуркаш усули ишлаб чи
илди. Бу реакторларнинг ишлаш самарадорлигини ошириш имконини яратди.

7. ольфрам ультрадисперс кукунларини ўллаган олда биметал кесувчи

ва штамплаш асбоблари ишлаб чи иш усули ишлаб чи илди. Бу иметалл
кесувчи асбоб ва штампларнинг ўлланиш со асини кенгайтириш имконини
беради.

8. Биметалл композитлар оптимал структуравий шаклланиши исобига

металлга ишлов берувчи асбобларнинг ишончли ишлашини таъминловчи
тезкесар пўлатнинг термик ишлаш усули таклиф этилди. Бу тезкесар
пўлатлардан ясалган асбобларнинг хизмат муддатини ошириш имконини
беради.
9. уйма биметалл атти отишмали асбобни термик ишлаш техноло гиясини
соддалаштирувчи ва асбоб тур унлигининг 30–40 % га ошишига са баб
бўладиган термик ишлаш усули таклиф илинди.

26

НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ПРИСУЖДЕНИЮ УЧЁНОЙ СТЕПЕНИ

ДОКТОРА НАУК 16.07.2013 /FM.02.02. ПРИ ТАШКЕНТСКОМ

ГОСУДАРСТВЕННОМ ТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

НАЦИОНАЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ УЗБЕКИСТАНА

ШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

НУРМУРОДОВ САЛОХИДДИН ДУСМУРОДОВИЧ

СОЗДАНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ

ВОЛЬФРАМА

05.02.01 – Материаловедение машиностроении. Литейное производство.

Термическая обработка обработка металлов давлением. Металлургия черных,

цветных редких металлов

(технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ ДОКТОРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

ШКЕНТ–2016

27

28

Введение ( ннотация докторской диссертации)

Актуальность востребованность темы диссертации.

Получение

материалов со специальными физическими, биологическими химическими
свойствами на основе нанотехнологий ставит новые задачи во всём мире.
статистическим данным, ежегодно мире для разработки материалов на основе
нанотехнологий ежегодно расходуются 8 – 10 млрд. доларов США, том числе
странах Европы СНГ 2-3, индустриальн развитых государствах 6-7 млрд.
долларов.

обретением независимости нашей страны особое внимание уделяется

разработкам конструкционных материалов, основанных на высоких
технологиях, где достигнуты определённые результаты по получению новых
конструкционных материалов на основе вольфрама получени новых
материалов

на

основе

ультрадисперсных

порошков

вольфрама

высокотехнологичным плазмохимическим методом.

Получение порошков твердосплавных металлов азработка новых

конструкционных материалов применением современных научно техничеких
средств считается одним из актуальных задач. частности, получение
ультрадисперсных порошков вольфрама также является одной из актуальных
задач сегодняшнего дня. Поскольку полученные плазмохимическим методом
ультрадисперсные порошки вольфрама полностью отвечают механическим
технологическим требованиям, то их применение является весьма
целесообразным. Кроме этого, материалы, полученные на основе
ультрадисперсных порошков, полностью отвечают физическим, химическим
технологическим требованиям, предъявляемым
твёрдым сплавам. Поэтому получение атериалов мелкозернистой структурой
имеет

важное

научно-практическое

значение.

Вышеизложенное

свидетельствует об актуальности диссертационной темы.

Данное диссертационное исследование определенной степени служит

полнению задач, предусмотренных постановлениях Президента Республики
Узбекистан ПП-530 от 14 декабря 2006 года « альнейше развитии
минерально-сырьевой баз вольфрамовых месторождений Республики»
постановлени Президента Республики Узбекистан - 1590 от 29 июл 2011 года
« ерах глубления локализации производства готовой продукции, остовляющих
изделий материалы на 2011-2013 год на основе коопераци промышленности»,
также други нормативно правовых документа , приняты данной сфере.

Соответствие исследования приоритетным направлениям разви

тия науки технологий еспублики.

Данное исследование выполнен

соответствии приоритетным направлением развития науки технологий
республики II. «Энергетика, энергия ресурсосбережение» VII. «Химические
технологии нанотехнологии».

29

Обзор международных научных исследований по теме диссерта

ции

1

.

Научные исследования, направленные на получение конструкционных

материалов на основе ультрадисперсных порошков тугоплаких металлов, их
получение плазмохимическим методом осуществляется ведущих научных
центрах высших образ вательных учреждениях мира, том числе
Американском университете науки технологий (США), ниверситет Нагоя
(Япония), Английском ниверситете ехнологий (Англия), Белорусском
Национальном техническом университете (Белоруссия), Институте проблем
материаловедения (Украина), нституте металлургии машиностроения
(Россия), Ташкентском государственном техническом университете
(Узбекистан).

результате исследований, проведенных мире по получению

применению ультрадисперсных порошков тугоплавких металлов плазмо
химическим методом, соответствующим современным требованиям, полу чен
ряд научных результатов, том числе: разработаны технологии получения
нанокристаллических материалов, наноструктур, нанофа нанокомпозитов
(laboratory of nationally Roskilde, USA), технологи получения
ультрадисперсных порошков через конденсацию испарения (laboratory of
nationally Argon, USA), разработаны методы изменения поверхностных
структур наноматериалов модифицированием (Японский институт
металлургии, Япония), разработана технология создания дисперсных
наносистем, направленная на физико-химические основы процессов
плазменного восстановления синтеза (Национальный технический
университет, Белоруссия), разработана технология получения наноструктуры
различных тугоплавких металлов (Институт металлургии материаловедения,
Россия), разработана технологи получения разных тугоплавких металлов
соединений получением наноструктур твердых сплавов применением
низкоиндукционных трансформаторных установок ( нститут теплофизики
РАН, Россия), разработан состав твердосплавных конструкционных
материалов (Ташкентский государственный технический университет,
Узбекистан).

____________________________________

бзор международных аучных исследований по теме диссертации использовались Y.Zhang and J.Zhang,

“Nanometer WC-Co Carbide”, Xiyou Jinshu Cailiao Yu Gongcheng, 2015, 24(2), 18-21 (Chinese); High
Temperature Synthesis of WC in a CH4/H2 Gas Atmosphere”, Poroshk. Metall. (Kiev) 2014 (9-10) 21-26
(Russian); L.Gao and B.H.Kear, “Synthesis of Nanophase WC Powder by a Displacement Reaction Process”,
NanoStructured Materials, 9, 205-208, 2011; H.Kear, P.R.Strutt, “Chemical Processing and Applications for
Nanostructured Materials”, NanoStruct. Mater. 2014 6(1-4), 227-236;

A.V.Samokhin, N.V.Alexeev,

Yu.V.Blagoveschenskiy, S.A.Kornev, Yu.V.Tsvetkov, W-C nanosized composition synthesis and characterization,
9-th International Conference on Nanostructured Materials, Brazil, 1-5 June, 2008; Y.V. Blagoveshchenskiy, A.V.
Samokhin, Y.V. Tsvetkov, N.V. Alexeev, N.V. Isaeva, C.A. Kornev , Y.I. Melnik. Nanopowders of WC-C system
with different inhibitor additions manufacturing by plasmochemical process. 17 Plansee Seminar – International
Conference on High Perfomance P/M Materials. Reutte, Austria, May 25-2-, 2009, Vol.3, GT 23/1-5;Samokhin
A.V., Alexeev N.V., Kornev S.A., Tsvetkov Yu.V., W-C nanosized composition synthesis and characterization, 19th
International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC-19), Bochum, Germany, July 25 - 31, 2009 другие
источники.

30

мире по получению ультрадисперсных порошков тугоплавких

металлов изготовлению из них инструментов по ряду приоритетных
направлений проводятся исследования, том числе: по учение дисперсных
порошков тугоплавких материалов на основе новых материалов,
разработка плазмотронов для получения ультрадисперсных порошков
тугоплавких материалов, разработка кострукции плазмо-химического
реактора для получения ульбтрадисперсных порошков.

Степень изученности проблемы.

Значительную роль ристальном

исследовании наномира сыграли, по крайней мере, два события: создание
сканирующего туннельного микроскопа открытие новой формы
существования углерода природе. Новые методы средства исследования
структуры материалов позволили наблюдать томно-молекулярную структуру
поверхности монокристаллов нанометровом диапазоне размеров благодаря
применению теории квантового эффекта туннелирования. научных работах
арубежны учёны G. Bennig, K. Kuatt, K. Gerber, H. Kroto, J. Health, S. O’. Brien,
R. Curl, R. Smalley проводились исследо вательские работы по образованию
наноструктур изменению свойств материаллов, созданию материалов на
основе ультрадисперсных порошков не уделялось должного внимания. Учёные
содружества независимых государств . .Рыкалин, . .Цветков проводили
исследования област получения новых материалов. Он выявили тенденцию
развития создании новых материалов на основе диссперсных порошков.

Узбекские ученые Каламазов . ., Чекуров . . их ученики проводили

научно-исследовательские

работы

по

созданию

твердосплавных

конструкционных материалов. Каламазов . . его ученики проводили
научно-исследовательские работы по получению нанопорошков металлов,
соединений сплавов по изучению морфологии, структур состав фаз. Чекуров .
. исследовал теплофизическое влияние, состав, структуру свойства литых
биметаллических композитов, предназначенных для работ различных
условиях.

настоящее время получение мелкодисперсных порошков тугоплавких

металлов условиях нашей страны является актуальным имеет научно
практическое значение.

Связь темы диссертации научно-исследовательскими работами,

выполненными высше образовательно учреждении.

Диссерт ционное

исследование выполнено рамках плана научно исследовательских работ
прикладных проектов Ташкентского государственного технического
университета по темам ИКБ–10–15 «Новые конструкционные материалы
использованием нанопорошков» (2009–2010), ИОТ–2012–5–13 «Внедрение
производство технологий получения износостойких покрытий рабочих
поверхностей органов сельхозмашин термообработки целью упрочнения
продления срока их эксплуатации»

31

(2013–2014), ИОТ-2015-7-8 «Внедрение технологии производства

нструментов из молибдено-титанового сплава, работающих экстремальных
словиях» (2015–2016).

Целью исследования

является разработка создани конструкционных

материалов использованием ультрадисперсных порошков тугоплавких
металлов, также теоретическое экспериментально обоснование необходимост
промышленного

освоения

ультрадисперсных

порошков

вольфрама

производстве композиционных машиностроительных материалов.

Для реа изации постав енной цели определены следующие

адачи

следования:

провести теплофизический расчет изменения скрытой теплоты

испарения плазмохимическо реакторе;

разработать технологические положения восстановления оксида

вольфрама водородной среде;

создать новые конструкционные материалы использованием

ультрадисперсных порошков вольфрама его соединений;

внести конструкторские технологические коррективы установку

водородно-плазменного восстановления ПУВ–300;

выявить условия получения ультрадисперсных порошков вольфрама

заданного гранулометрического состава обеспечения требуемой их
пассивации, исследовать их физические, химические технологические
свойства для получения компактного металла, мелкодисперсных порошков
карбида вольфрама, твердых сплавов композиционных материалов;

создание порошка получением требуемого качеств порошка на основе

анализа морфологии, структур , фазового примес ого составов
ультрадисперсных порошков вольфрама;

разработать технологические режимы термической обработки

применительно конкретным видам твердосплавных инструментов
использованием ультрадисперсных порошков вольфрама.

Объектом исследования

являются вердые сплав - ВК6, ВК8, ВК15 (ГОСТ

3882–74), ультрадисперсны порош вольфрама, также изготовленная етодом

порошковой металлургии быстрорежущая сталь

6M5 ГОСТ 19265–73, сталь 40ХНМЛ, сталь 40ХНМФЛ (ГОСТ 977–75).

редмет исследования

составляет плазмохимическое восстановление оксида

водорода среде водорода, конструкционные материалы на основе
ультрадисперсных порошков вольфрама.

Методы исследований

. диссертации применены акро- микро

структурный, рентгенофазовый, рентгеноструктурный, спектральный,
электронно-микроскопический методы анализов.

Научная новизна исследования

заключается сл дующем: азработана

новая конструкция плазмохимического реактора для получения
ультрадисперсных порошков тугоплавких металлов;

32

азработана технология прессования спекания материалов из

мелкозернистых порошков тугоплаких металлов;

разработаны

методы

изготовления

режущих

биметаллических

штамповочных инструментов термической обработки быстрорежущих
сталей;

разработана технология, обеспечивающая равномерное протекание

скрытого теплового испарения реакторе плазмотрона;

разработан метод термической обработки быстрорежущей стали

обеспечивающий надёжную работу приспособления ля обработки металлов за
счёт оптимального структурного строения биметаллических композитов.

Практические результаты исследования:

азработан математическая модель расчёта прогнозирования основных

технологических величин при структурном образовании; разработаны
рекомендации по совершенствованию технологии прессования спекания
тугоплавких материалов твёрдых сплавов.

Достоверность полученных

результатов.

Достоверность полученных результатов основывается на данных

статистической обработки результатов экспериментных исследований,
сравнении их существующими аналогами, внедрением полученных
результатов производство реальным эконо мическим эффектом.

Научная практическая значимость результатов исследования.

Научная значимость результатов исследования определяется использованием
результатов, полученных для улучшения свойств композиционных
машиностроительных материалов из ультрадисперсных порошков за счет
оптимального структурообразования.

Практическая значимость работы заключается использовании при

разработке новы технологи производства инструментов на основе
ультрадисперсных порошков вольфрама.

Внедрение результатов исследования.

На основе разработанных

зультатов по создани новых конструкционных материалов использованием
ультрадисперсных порошков тугоплавких металлов плазмохимическим
методом:

олучен патент Аген ства интеллектуальной собственности Республики

Узбекистан на способ получения тугоплавких дисперсных материалов
изготовление на их основе режущих штамповочных инструментов «Сп соб
изготовления биметаллического режущего штампового инструмента»,
IAP047028 (05.06.2013). Разработанный способ позволяет изгота вать
биметаллические режущие тамповочные нструмент повышенной
износостойкостью;

получен патент Аген ства интеллектуальной собственности Республики

Узбекистан

на

способ термической обработки инструментов из

быстрорежущей стали «Сп соб термической обработки инструментов из
быстрорежущих сталей» IAP04531 (27.06.2012). Разработанный способ

33

позволяет производить термообработк инструментов быстрорежущей стали;

получен патент Аген ства интеллектуальной собственности Республики

Узбекистан на азработанную конструкцию лазмохимического реактора для
получения тугоплавких дисперсных материалов «Плазмохимический
реактор»,

IAP04732

(26.06.2013).

Разработанная

конструкция

плазмохимического реактора позволяет получать ультрадисперсные порошки
тугоплавких материалов;

разработан новый состав конструкционного материал на основе

ультрадисперсных порошков вольфрам , примененный для изготовления
роликов (Справка 16/22 от 11 марта 2016 . АО «УзКТЖМ»). Применение
научного результата позволило увеличить срок службы роликов 1,2-1,3
раза.

Апробация результатов исследования.

Результаты исследования

изложены виде лекции прошли апробацию на 10 международной
республиканских научно-практических конференциях, том числе.:
«ИННОВАЦИЯ–2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014» (Ташкент), «Проблемы
формирования внедрения инновационных технологий условиях
глобализации» (Ташкент, 2010), «Проблемы формирования внедрения
инновационных технологий словиях глобализаци» (Ташкент, 2010),
«Современные техника технологии горно-металлургической отрасли пути их
развития» (Навои, 2010), «Современное материаловедение нанотехнологии»
(Комсомольск–на–Амуре, 2010), «Научно-технические проблемы
современном машиностроени » (Ташкент, 2010).

Опубликованность результатов.

По теме диссертации опубликованы

всего 32 научны работ . Из них 3 монографи , 14 научных статей, том числе 12
республиканских 2 зарубежных журналах, рекомендованных Высшей
аттестационной комиссией Республики Узбекистан для публикации основных
научных результатов докторских диссертаций.

Структура объем диссертации.

Структура диссертации состоит из

введения, пяти глав, заключения, спис использованной литературы,
приложений. Объем диссертации составляет 196 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении

обосновываются актуальность востребованность темы

диссертации, формируются цель задачи, также объект предмет исследования,
привод тся соответстви исследования приоритетным направлениям развития
науки технологии Республики Узбекистан,
излагаются научна новизна практические результат исследования, обоснов
вается достоверность полученных результатов, раскрывается теоретическая
практическая значимость полученных результатов, приведен список
внедрений практику результатов исследования, сведения по публикованным
работам структуре диссертации.

34

первой главе диссертации

«Состояние проблемы выбор

направления исследований»

проанализировано современно состояни

основы создания конструкционных материалов для машиностроения
использованием порошков угоплавких металлов.

Отмечено, что изучением данной проблемы занимались многие авторы.

Начало XXI века ознаменовалось развитием технологии тугоплавких
мелкодисперсных материалов. Они уже используются во всех развитых
странах мира наиболее значимых областях человеческой деятельности
(промышленности, обороне, информационной сфере, радиоэлектронике,
энергетике, транспорте, биотехнологии, медицине . .). Анализ роста
инвестиций, количество публикаций по данной тематике требую внедрения
фундаментальных рикладных работ позволя ближайшие годы развивать
технологии тугоплавких ультрадисперсных материалов, являющихся одним из
важных , вместе тем, боле перспективны новых научных направлени .

Становление развитие научной школы области физикохими технологии

плазменных процессов металлургии обработке материалов происходили под

воздействием фундаментальных идей выдающегося ученого–металлурга

академика Николая Николаевича Рыкалина, также Цветкова . ., несших

большой вклад практическую реализацию процессов плазменного

восстановления синтеза Прибалтике, Средней Азии Казахстане. качестве

примера можно привести осуществленный Узбекистане цикл исследований

физико-химических технологических свойств высокодисперсных порошков

вольфрама молибдена. Особенно получили практическую реализаци на

Узбекском комбинате тугоплавких жаропрочных металлов озданные впервые

мире технологии аппаратурное оформлени плазменно-водородного

восстановления оксидов вольфрама. При этом, помимо резкого повышения

производительности повышения эксплуатационных свойств, полученных из

производимых на плазменной установке высокодисперсных порошков,

отмечалось снижение энергозатрат как на собственно процесс

восстановления, так на последующие переделы. Таким образом, было

сформулировано положение, значительной степени определяющее

перспективы плазменной металлургии

целом - при оптимальном конструктивно-технологическом оформлении

плазменные процессы являются энерго- ресурсосберегающими при
обеспечении совместимости окружающей средой.

Анализ литературных источников показал, что настоящее время

использованием плазмохимического метода представлена принципиальная

возможность получения мелкодисперсных порошков большинства

тугоплавких металлов. езультаты исследований, проводимых во многих

странах, свидетельствуют реальной возможности применения

мелкодисперсных порошков тугоплавких металлов для изготовления

35

конструкционных, инструментальных других материалов повышенными эксп
уатационными характеристиками.

настоящее время олучение мелкодисперсных порошков тугоплавких металлов

рассматривается мире как одно из направлений, определяющих

научно-технический прогресс XXI столетии. Дисперсность один из важных

параметров, прис щих свойства вещества. Развитие поверхности создает

дополнительную энергетическую составляющую, которая может быть

полезно использована процессах участием твердых тел, том числе условиях их

компактирования. Таким образом, сформулированы цель задачи настоящей

диссертационной работы.

Во второй главе диссертации «

Разработка методик бъект

исследования

» приведены разработанные методики объекты исследо вания.

Объектом

исследования

является

установка водородно-плазменного

восстановления ПУВ–300 ультрадисперсных порошков вольфрама
применяемые машиностроении материалы: твердые сплавы ВК6, ВК8, ВК15
(ГОСТ 3882–74), быстрорежущая сталь 6M5 ГОСТ 19265–73, молибденовый
сплав Мо-TiC, изготовленный методом порошковой
металлургии, сталь 40ХНМЛ, сталь 40ХНМФЛ (ГОСТ 977–75) др. Фазовый
состав переходного слоя литых биметаллических композициях определялся
методом последовательного снятия слоев шагом 0,1–0,2 мм на рентгеновском
аппарате ДРОН–2 при Fek

α

излучении. Режим съемки U=35 kW; 1=20 A;

диафрагма порядке удаления от рентгеновской трубки 1:10:0,25 мм;
расходимость щели Соллера составляла 2,5 град.; скорость диаграммной
ленты – 720 мм/час; скорость движения счетчика – 2 град/мин.

Распределение элементов по поперечному ечению переходной зоны

определялось на растровом электронном микроскопе S–80 рентгеновским
энергодисперсионным микроанализатором на твердотельном детекторе Si(Li)
системы "Link". композите сталь 5 5 – сталь 40ХНМФЛ изучалось рас
пределение элементов W, Mo, Cr, V, Cu, Ni, Fe. композитах твердый сплав ВК8
– сталь 40ХНМЛ, спеченный молибденовый сплав системы Mo-TiC – сталь
40ХНМЛ исследовалось, соответственно, распределение элементов W, Co, Cu,
Ni, Fe M , Cu, Ni, Ti, Fe.

Микроструктура переходной зоны соединения изучалась помощью

металлографического микроскопа МИМ–8 на растровом электронном
микроскопе РЭМ–200. Приготовление микрошлифов производилось со
ответствии известными методами.

Изменение свойств по поперечному сечению переходной зоны оцен -

валось по распределению микротвердости (микротвердомер ПМТ–3, нагрузка
=100 , шаг h=0,l мм).

Для определения состава примесей применены методы нейтронно

активационного анализа, масс-спектрометрии, спектрального анализа.

36

Испытание соединения прочность – “прочность на сдвиг” проводи лось

на прессе для испытаний УММ–5, на модельных образцах непосредственно
на отливках путем смещения вставок относительно корпуса инструмента.

Исследования напряженного состояния вставки корпусе велись модельных

образцах непосредственно на отливках, напряжения определялись

тензометрическим методом. Тензодатчики ПДВ–10/100 наклеивались двух

взаимно-перпендикулярных радиальных направлениях на вставку. Показания

датчиков помощью прибора ВДЦ–1 снимались до после удаления несущей

основы композита. Разность показаниях служила основой для расчета уровня

знака внутренних остаточных напряжений.

Измерения

технологических

эксплуатационных

характеристик

порошков

заготовок

производились

использованием существующих

стандартных методов измерительного парка приборов.

третьей главе диссертации

«Исследования

структуры состава

ультрадисперсного порошка вольфрама. Совершенствование технологии
получения новых композиционных материалов использованием
вольфрама

»

исследованы вопросы теоретически техно логически основ

создания конструкционных материалов на основе ультра дисперсных
порошков вольфрама.

Показано, что важным технологическим аспектам создания конструк

ционных материалов относится получение металлов методом плазмохи
мического восстановления оксидов вольфрама.

Попадание плазменного излучения на вещество зависит основном от

плотности потока энергии, длительности, длины волны излучения от
физических свойств вещества. Часть излучения отражается, остальное излу
чение поглощается. Если плотность излучения невелика (

≤

10

10

Вт/

2

),

энергия поглощенной порции излучения превращается теплоту, которая
распределяется по всему материалу путем тепловой диффузии. При более
высокой плотности излучения происходит интенсивный локальный нагрев
поверхности (температура поднимается до 10

10

/ ), спо собность отражению

падает на половину своей величины. Таким образом, образуется
расплавленная ванна реакторе глубиной примерно (

Q

τ

)

1/2

, где

Q

–теплопроводность,

τ

–длительность плазменного импульса. Дальнейшее

увеличение плотности потока излучения вызывает повышение температуры до
значения, соответствующего точке кипения поверхности расплавленной
ванны, начинается процесс испарения. Это случится, когда оглощенная
энергия приблизительно будет равна скрытой теплоте испарения

L

S

,

определяемого выражением:

L

S

1

, (1)

⋅

τ

⋅

ρ

⋅ ⋅

τ

♠

P Q

37

где – мощность излучения, r – плотность вещества, Q – теплопроводность, t –
длительность плазменного импульса.

Предположено, что при достаточно высоких плотностях потоков

энергии достигается температур многих сотен , критическая плотность частиц

плазме может приближаться

n

c

1

10

2 15

⋅

λ

♠

(2)

де n

c

– плотность излучения,

λ

– длина волны плазменного луча. Отсюда, при

λ

= 1 мкм достижением критической плотности излучения

n

c

≅

10

27 –1

, луч

проникает поверхност вещества, дальнейш нагрев дет производит ся косвенно,
переизлучением плазмы (рис.1). Плазма входит режим саморегулировани , где
охлаждение её расширением сбалансируется поглощением излучения, что
вызывает движение порога критической плотности по направлению плазме.
этом режиме наблюдается увеличение скоростей частиц до 10

4

/ при

нормальном атмосферном давлении.

Скорость горячих газов на выходном сечении плазм трона (рис.1):

G

U

2

=

, / (3)

H

o

S

B

де G

2

– расход горячих газов на выходном сечении реактора (

3

/сек); S –

площадь выходного сечения горячего газа струйного пограничного слоя (

2

).

Во время движения жидкости газа среде при тех же физических свойствах

возникает струйное течение, которое характеризуется наличием

тангенциальных поверхностей разрыва. Течение струи, охватываемой

границей тангенциального разрыва, имеет конечную толщину называется

струйным пограничным слоем. Струя при истечении из отверстия (сопла)

бразует по длине три участка (рис.1): I – начальный участок, который харак

теризуется наличием ядра ламинарного течения плазменного потока; II – пе

реходный участок, где ламинарное течение переходит турбулентное; III –
основной участок, где происходит развитое турбулентное течение. бранная
теоретическая модель позволяет определить параметры струи первом
приближении.

Толщины струйного течения пограничного слоя отмеченной модели

определяются из закона сохранения количества движения:

1

2

˜

˜

↓

ˆ

ℑ

ℑ

⊄

⊇

=

∨

0

2

2

U

Y

d

ρ

U b

ρ

U b

(4)

0

b

0

0

U

2

де

ρ

- плотность истекающей среды;

U

0

-

скорость на оси выходного сече ния

сопла;

b

0

-

полутолщина струйного пограничного слоя конце ачального

участка;

U

x

-

текущая скорость по толщине струйного погранич ного слоя;

b

–

текущая

полутолщина струйного пограничного слоя;

Y—

теку щее значение

толщины струйного пограничного слоя.

38

Аппроксимиру формул (4), оценку распределения скорости по толщине
начального участка струйного

пограничного слоя можно найти помощью

выражения

:

1

2

ℑ

ℑ

⊄

⊇ ⋅

∨ ∨

1

02 3 4

U

x

=

− ⋅

+

⋅ − ⋅ ⋅

˜

˜

↓

ˆ

Y

d

(

ω

ω

ω

)

d

ω

0

U

2
0

1 6 8 3

(5)

b

де

ω

−

отношение пограничного слоя полутолщине пограничного слоя.

Ориентировочную зависимость падения средней скорости вдоль течения
струи на начальном участке можно оценить, построи графическ зависимость
(рис.2.) изменения средней скорости от направления сопла выражением:

1

2

(

)

∨ ∨

˜

=

− ⋅

+

⋅ − ⋅

↓

ˆ

ℑ

⊄

⊇ ⋅ ⋅

1

02 3 4

U

H

(6)

0

U

2
0

y

d b

1 6

ϖ

8

ϖ

3

ϖ

Рис.1. Геометрическое очертание струи

реакторе: 1–потенциальное ядро;

2–турбулентный пограничный слой.

Рис.2. Падение средней скорости струи

вдоль направления

среза сопла.

адаваясь средней скоростью на выходящем сечении сопла, можно

найти падение средней скорости струи вдоль направления среза сопла (рис.2).
Для этого выбирается необходимое расстояние от среза сопла определяется
значение калибра

x/d

0

(точк на рис.2). Из точки проводится вертикаль до

пересечения кривой зависимости

U

x

/U

0

=f(x/d

o

)

(точка

).

Из точки проводится

горизонтальная прямая до пересечения осью ординат (точка ), определяющей
значение

U /U

0

.

Значение точке

b

является коэффициентом падения средней скорости на

произвольно выбранном расстоянии

.

Абсолютное значение

U

U

=

.

скорости сечении струи от среза сопла на расстоянии будет:

o

U

x

U

o

Таким образом, можно определить среднюю скорость струи на любом

расстоянии от сопла пределах начального участка струи. адаваясь средней
скоростью на выходящем сечении сопла, можно найти падение

39

средней скорости струи вдоль направления среза сопла для модели струйного
течения (рис.2).

При более высокой плотности излучения происходит интенсивный

локальный нагрев начинается процесс испарения поверхности расплавленной
ванны.

Отметим, что для металлов процесс испарения начинается, когда

плотность потока излучения выше

>

10

10

–10

11

, Вт/

2

испарение происходит

приблизительно через 4 мс. Это случится, когда поглощенная энергия
приблизительно будет равна скрытой теплоте испарения

L

S

:

P

L

S

, (7)

τ

⋅ ♠

Q

ρ

τ

⋅ ⋅

где – мощность излучения,

ρ

– плотность вещества,

Q

– теплопроводность,

τ

–

длительность плазменного импульса.

Расчеты показали, что увеличение мощности излучения (рис.3, ) имеет

существенное влияние на возрастани скрытой теплоты испарения реакторе
плазмотрона, который является важнейшим энергетическим фактором при
структурообразовании; изменение роста теплопроводности вещества, (рис.
3, ), приводит медленному уменьшению скрытой теплоты испарения реакторе

плазмотрона, увеличение плотности вещества (рис.3, ) приводит более
медленному снижению скрытой теплоты испарения, результате
обеспечивается возможность целенаправленного регулирования процесса
структурообразования. величение длительности плазменного импульса (рис.3,
)

Рис.3. Зависимость расчетных значений скрытой теплоты от мощности

излучения ( ), теплопроводности ( ), плотности вещества ( ), длительности

плазменного импульса ( ).

40

имеет несущественное влияние на возрастание скрытой теплоты испарения
реакторе плазмотрона. Таким образом, теоретически обоснованы
возможности совершенствования технического процесса модернизацией
существующей установки ПУВ – 300 оптимизаци технологии
структурообразования.

четвертой

главе

«

ехнология

термической обработки

инструментов использованием УДП вольфрама

» описаны новая

конструкция плазмохимического реактора

технологии термической обработки

изготовленных инструментов применением

ультрадисперсных порошков

вольфрама.

Процесс плазмохимического восстановления обычном реакторе,

котором d/ равно 1/10, лится не более 0,03 сек, причем плазменный поток при
свободном истечении большом объеме быстро теряет запасы тепловой
энергии, поэтому некоторая часть порошка, попавшая периферийную область
струи, остается недовосстановленной.

Поэтому диссертантом на основе анализа результатов теплофизического

расчета предлагается новый технологический процесс модернизацией
существующей установки ПУВ-300 (рис.4).

)

)

Рис.4. роцессы, происходящие установке «ПУВ–300»: -процесс

плазмообразования плазмогенераторе; – процесс, происходящий

реакторе.

Энергия зону реакции вводится не только виде плазменной струи, но

виде дополнительного потока, нагретого до высокой температуры газа,
поступающего зону реакции сквозь пористую, обогреваемую электрока
лорифером проницаемую стенку.

На рис.5 изображен продольный разрез плазмохимического реактора;

коаксиальные цилиндры, вид сверху, разрез - ; коаксиальные цилиндры, разрез
- содержит корпус 1, плазмогенератор 2, форсунки соплами 3, размещенные
верхней части корпуса, области внутреннего цилиндра, для
подачи плазменную струю смеси реагентов – ангидрида вольфрама
газообразным реагентом, сопло 4 для ввода газообразного реагента
пристенную полость корпуса 1.

41

Рис. 5.

Конструктивная схема новог плазмохимического реактора: 1-корпус,

2-плазмогенератор, 3-коаксиальные цилиндры, 4-сопло, 5,7- цилиндры,

6-отверстия, 8-прорезь, 9-электрокалорифер, 10- выходные отверстия.

корпусе 1, по его центральной оси, коаксиально, установлено два полых

цилиндра 5 7. цилиндре 5, установленном центре, по всей его поверхности,

шахматном порядке выполнены тангенциальные отверстия 6, выполняющие

функции сопел, для подачи газообразного реагента.

На существующей плазменной установке были проведены техноло

гические исследования применением нового реактора.

Предложенный нами новый плазмохимически реактор для получения

дисперсны порошков тугоплавких металлов от существующих аналогов
отличается тем, что по центральной оси корпус плазмохимического реактора
коаксиально установлен два полых цилиндра, между которыми размещен
электрокалорифер, при этом цилиндре, установленном центре,
выполнены кольцевые сопла, образованные тангенциальными отверстиями,
размещенными шахматном порядке по всей поверхности цилиндра. Эти
конструкторски технологические изменения позволили повысить
эффективность установки новым реактором.

исследовании использовались плазменные порошки вольфрама,

отобранные фильтров промышленной установки ПУВ–300, характерис тики
которых приведен табл.1.

Мощность плазмотрона выдерживалась пределах 45-55 Вт, мощность

калорифера - 16-18 кВт, расход водорода через плазмогенератор 20 / , через
калорифер от 40 до 60 / . Расход оксида вольфрама - 6-10 кг/ .

емпература нагреваемого калорифером водорода 1500-1600

0

. Таким

образом, суммарная мощность составила не более 75 кВт, суммарный расход
водорода - до 80 / , то же время мощность плазмотрона по традиционной
схеме составляет 100 кВт при расходе водорода 75 / .

Исследование дисперсности полученных порошков показало, что

средний размер зерна по Фишеру равен 70 – 90 нм при содержании кислоро
да паров влаги 0,5% (табл.1).

42

Таблица 1

Размер зерна по Фишеру массовая доля кислорода порошках,

олученных плазмохимическом реакторе

Точка отбора

Размер

зерна по

Фишеру,

нм

Насыпная

плотнос

ть, /см

3

Удельная

поверхность

,

2

/

Содер

жание

кислоро

да %

1 Стандартный порошок

600

4,4

0,1

0,8

2 УДП W фильтра

90

0,70

4,0

0,5

3 УДП W осадительной

90

0,82

5,8

0,5

4 УДП W фильтра

70

0,90

8,0

0,4

Гранулирование порошков производили смесителе вращающемся по

своей оси горизонтальной вертикальной плоскостях. Отработка режимов
отжига, спекания проводилась на производственном оборудовании цеха 2
(ПУВ–300, ЦЕП–214, СТН–1,6) АО «УзКТЖМ».

процессе получения порошков вольфрама новом реакторе осадительной

камере под реактором практически не обнаружено порошка, это

свидетельствует том, что поступивший оксид вольфрама оказался

восстановленным полностью ультрадисперсные порошки вольфрама попали

на фильтры. лектронно-микроскопические снимки ультрадисперсных

порошков вольфрама, полученные восстановлением оксида вольфрама,

показали, что более сферообразная форма (рис.6 ( )) ультрадисперсны частиц

не характерна для крупных частиц вольфрама. Обнаружены случ , если не

предпринимать специальных мер, то УДП под действием различного рода сил:

электрических, дисперсионных, магнитных могут образовывать конгломераты

(рис.6 ( )). Прочность конгломератов иногда настолько возрастает, что

разделить их на исходные частицы даже использованием современных

дисперегаторов практически невозможно. Это приводит

ежелательным последствиям, делае невозможным повторное использование

дорогостоящего материала.

)

)

Рис. 6. Электронно–микроскопическое изображение сферообразной формы

порошков ( ) образования конгломератов ( ) ультрадисперсных порошков

вольфрама ( 100000).

43

Морфология ультрадисперсных (рис.7) частиц показывает, что зерна

ультрадисперсных

порошков

W, полученные водородно-плазменным

восстановлением, состоя из двух компонентны систем -W

β

-W. Данный

порошок оказался более мелко зернистым, резко выраженным ксеномор
физмом обломков (бесформенностью), из анализа дифрактограммы (рис.8)
можно заключит , что значения межплоскостных расстояний атомов
указывают на принадлежность данного порошка чистому металлическому
вольфраму.

лектронно-микроскопические

исследования

порошков

карбида

вольфрама на основе стандартного «довос тановленного» (рис.9)
ультрадисперсных порошков показывают образования более равномерно
распределенной мелкозернистой структуры, практически без образования
конгломератов нежели стандартного.

I

2

θ

Рис.7. Морфология, структура

ультрадисперсных порошков

карбида вольфрама ( 50000

)

.

Рис.8. Дифрактограмма порошка

металлического вольфрама.

Локальные флуктуации пресыщений, возникающие турбулентный среде

плазмы, высокие градиенты температур (10

3

град/ ), большие скорости

реакций быстрое течение процесса (10

-2

-10

-3

) создают неравновесные условия

оста кристаллов. По этой причине форма кристаллов отличается от
получаемых плазмохимических реакторах кристаллов по существующим
технологиям.

) )

Рис.9. Электронно-микроскопические снимки порошков карбида вольфрама

на основе стандартного ( ) «довос тановленного» ультрадисперсного порошка

( ) 50000.

Для снижения содержания кислорода вольфрамовом порошке

предложено улавливать продукт на графитовых или металлоткан ых

44

фильтрах, установленных самом реакторе. Этот способ пассивации позволил
обеспечить непирофорность порошка, однако при повышенных температурах
(800–1600

0

) может происходить его раскисление парами воды. Первоначально

опробован процесс периодическим прекращением подачи сырья на 5–10 мин,
течение которых продукт на фильтре термопас сивируется потоке сухого
водорода. Определено, что после выгрузки порошка содержание кислорода
нем течение 10–20 суток достигает уровня 2–2,65 %, после чего не меняется.

Второй метод пассивации путем ввода вместе сырьем углеводородов

был реализован барботажем транспортирующего газа через бензин, который
обеспечил непирифорность порошка W. Разработан сплав, который
отличается от стандартных сплавов мелкозернистой структурой. Так, объем
зерен W - фазы размером до 100 нм составляет 80–85%, сплавах ВК10–

–65–75%. Средний размер зерен W - фазы составляет 110 нм, сплаве ВК10–

–130–150 нм.

Полученный сплав имеет мелкозернистую структуру повышенный

предел прочности при поперечном изгибе по сравнению выпускаемыми
сплавами. Данный уровень свойств достигается результате измельчения W -
фазы, изменения свойств кобальтовой карбидной фаз. Сочетание высоких
физико-механических свойств мелкозернистой структуры обусловливает
высокие эксплуатационные свойства. Лабораторные испытания при обработке
труднообрабатываемых материалов показали увеличение стойкости 1,5–3,0
раза по сравнению со сплавом ВК10 .

Анализируя

результаты

(табл.1,

рис.

5–9)

технологических

исследований использованием нового плазмохимического реактора, можно
констатировать: повышается степень проработки сырья управляемость
процессом, также дисперсность порошка; возрастает однородность
гранулометрического состава; увеличивается коэффициент полученного
действия процесса восстановления.

Отмечено, что ермической обработке биметаллических композитов до

сих по не уделялось особого внимания результате не удавалось полностью
раскрыт

потенциальные

возможности

композитов их структурные

составляющие. Поэтому диссертантом зучено изменение свойств композита на
напряженное состояние корпусе при термообработке

(рис.10, ) по ежиму: тпуск при 220 1 : 1 вариант–изотермическая выдержка 1

мин. при 280 ; 2 вариант–изотермическая выдержка 3 мин. при 280 ; 3
вариант– изотермическая выдержка 5 мин. при 280 .

Для изучения влияния исходной структуры несущей основы перед

вторичной фазовой перекристаллизацией на напряженное состояние рабочего
элемента инструмента эксплуатационные показатели промежуточная
изотермическая выдержка осуществлялась области мартенситного бейнитного
превращения стали 40ХНМЛ течение

1, 3, 5 мин.

45

) )

Рис.10. Схема термообработки ( ) распределение элементов ( ) переходной

зоне литого биметаллического композита системы твердый сплав ВК8–сталь

40ХНМЛ.

Результаты исследования (рис.10, ) показали, что при формировании

композита происходит проникновение никеля прилегающие слои стали
твердого сплава на глубину до 0,1 мм. Зона на основе u Ni обогащена W Со
со стороны твердого сплава железом со стороны стали. Максимум на кривой
распределения u Ni смещен сторону твердого сплава, что свидетельствует
более интенсивном растворении F расплаве промежуточного слоя.
Сравнительно высокое содержание продуктов взаимодействия типа

6

,

3

говорит существенном увеличении количества фаз W (до 52 %).

Таблица 2

Распределение фаз их содержание по поперечному сечению

композита твердый сплав ВК8 – сталь 40ХНМЛ

Составляющ

ие композита

Расстояние

от границы

раздела между

составляющим

и, мм *

Относительная интенсивность

рентгеновских линий

Фазовый состав, %

α

–

Fe

γ

–

Fe

M

6

Co

M

3

WC

ВК8

0,2
0,1

–
–

–
–

–
–

8,0
7,8

–

92
91

Переходная

зона на основе

u–Ni

0,1
0,2
0,3

–

47,1
79,5

40
37
18

3,6

3,1

1,6

4,5

3
–

–
–

0,9

51,9

9,8

–

Сталь 40ХНМЛ

0,1
0,2

95,2
98,7

3,5

–

–
–

–
–

1,3
1,3

–
–

*Расстояние (по поперечному сечению переходной зоны) определялось

по данным металлографического анализа.

Фазовый послойный анализ переходной зоны (табл.2) подтвердил

активное взаимодействие расплава u–Ni твердым сплавом. Проникновение

никеля сталь сопровождается образованием остаточного аустенита. переходной
зоне содержится большом количестве

γ

–Fe

46

(до 30%). Переходная зона композита включает следующие фазы:

α

–Fe,

γ

– Fe,

6

,

3

, МС, также со стороны твердого сплава, образуемого Со. Микроструктура

переходной зоны включает следующие характерные зоны (рис.11, ): 1-ая зона –
со стороны твердого сплава - отличается повышенной травимостью
увеличенным расстоянием между карбидными частицам ; 2-ая зона–
сформированная на основ материала промежуточного слоя включает корковый
слой фазу травления включением аустенитно карбидных образований
произвольной формы. Размер зоны 0,15–2,0 мм; 3-ая зона–корочка
мелкозернистой структурой толщиной 0,05 мм; 4-ая зона – науглероживание
материала несущей основы композита продуктами газификации полистирола c
перлитно-цементитной структурой, постепенно переходящей
ферритно–перлитную структуру доэвтектоидной стали. Замер микротвердости
по поперечному сечению переходной зоны композита показал, что
прилегающей твердому сплаву зоне происходит понижение твердости по
сравнению исходным вердым сплавом (от 1600– 1800 HV до 600–1000 HV). на
основе материала промежуточного слоя наблюдается резкий перепад
твердости до 400 HV. Твердость корочки прилегающая ней зон
науглероживания постепенно снижается 300–400 HV до 200–240 HV (рис.11,
).

I

II

III

IV

) )

Рис.11. Микроструктура переходной зоны ( ) распределение микротвердост ( )

по поперечному сечению композита системы ВК8 – сталь 40ХНМЛ): 1

она–миграция; II зона–на основе промежуточного слоя; III зона – корочка;

IV зона – науглероживание, 150

Согласно

предложенному

режиму

реализуются:

подогрев

твердосплавного инструмента до температуры 250 течение мин, нагрев до
температуры 1100 течение 5 мин, изотермическая выдержка при температуре
280 течение 3 мин, вторичный нагрев до температуры 860

течение 15 мин, закалка нагретое масло. Отпуск при температуре 220 –1 .

Таким образом, предложены новый способ режимы термообработки

твердосплавного инструмента, значительно повышающие ресурс работы
эксплуатационную надежность.

47

пятой главе диссертации

«Оценк технико–экономических

показателей

применения

результатов

исследования»

приведены

прикладные аспекты применения результатов исследования оценка их
технико–экономических показателей.

Разработана технология производства металлорежущих,

металлообрабатывающих, формообразующих, буровых других инструментов
различного назначения применением ультрадисперсных порошков вольфрама.

качестве материала рабочей части матрицы для прессования

твердосплавных пластин взят твердый сплав ВК8 ГОСТ 3882-74. матрицах ля
синтеза СТМ диаметром 150 мм использовался твердый сплав ВК6 ГОСТ
3882-74 спеченный молибденовый сплав Мо-TiC.

Вставки из твердого сплава изготовлялись из УДП вольфрама. Готовые

элементы обезжиривались лабораторных условиях раствором каустической

оды ацетоном, производственных – ультразвуковой ванне течение 8-10 мин

хладоне, затем выдерживались 8-10 мин воде добавкой эмульгатора

последующей промывкой. После обезжиривания вставки проводили сушку.

качестве промежуточного слоя использовали медную никелевую проволоки

диаметром (0,1-0,6 мм). Проволока виде бандажа надевалась на рабочий

элемент перед его установкой пресс-формы. Оптимизация технологических

параметров промежуточного слоя проводилась привлечением метода

математического планирования экспериментов. Реализация плана полного

факторного эксперимента N=2

3

для определения зависимости прочности

соединения между элементами композита, нашла выражение виде уравнения

регрессии для композита спеченный молибденовый сплав системы Mo-Ti

-сталь 40ХНМЛ:

(8)

где X

1

– толщина проволоки, X

2

– шаг между витками, X

3

– содержание никеля

бандаже, X

4

– совместно взаимодействие X

1

X

2

, X

5

– совместн взаимодействие

X

1

X

3

, X

6

– совместно взаимодействие X

2

X

3

, X

7

– совместно взаимодействие

X

1

X

2

X

3

.

После проведения статистической оценки значимости коэффициентов

уравнения установлено, что значимыми оказались следующие коэффициенты
уравнения регрессии:

(9)

Используя мето крутого восхождения при определении максимального

значения параметра оптимизации, были установлены соответствующие
значения факторов, влияющих на процесс формирования переходной зоны
для каждого варианта композитов, который был принят за основу при
проведении дальнейших исследований.

Рабочий элемент композита – вставка из твердого молибденового сплава

системы Mo-TiC, промежуточный слой виде бандажа из медной

48

никелевой проволоки соотношением 3:2, несущая основа – литейная
конструкционная сталь 40ХНМЛ 40ХНМФЛ. Литые иметаллические
композиты обеспечивали высокую работоспособность инструмента.

Опытные промышленные партии штамповых, металлорежущих

формообразующих инструментов использованием ультрадисперсных
порошков вольфрама прошли производственные испытания, результате
установлено, что при обработке резцами из ультрадисперсных порошков
вольфрама стойкость эти пластинок оказалась больше, по сравнению со
стандартными 1,05–1,40 раза, чугуна Сч20–соответственно, 1,22–1,80.
Экспериментальные ролики привалковой арматуры 23 прошли
производственные испытания условия АО «Узметкомбинат» прокатано свыше
15531 тонны проката без браковочных дефектов.

Практическая реализация результатов исследования по данным АО

«УзКТЖМ» АО «Узметкомбинат» за 2010 год составил 170,3 млн. сум год.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследования
составил более 376 млн. сум год, по ценам затрат на сырье технологии 2010
года.

езультаты диссертационной работы внедрены учебной процесс по

дисциплине «Материаловедение технология конструкционных материалов»

объеме 6 часов, «Неметаллические материалы» объеме 4 часа, всего 10 часов
для бакалавров по специальности - 5520500, также по дисциплин
«Композиционные материалы» объеме 20 часов «Порошковой металлургии»
объеме 10 часов, всего 30 часов для магистров по специальности - 5 520510.
(акты от 04.05.2010 02.04.2014 года). Изданы два учебника, которые вошли
материалы, изложенны диссертационной работе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе проведённых исследований по докторской диссертации на

тему

«

оздание

конструкционных

материалов

использованием

ультрадисперсных порошков вольфрама» представлены следующие выводы:

1. Изучением аэродинамических роцессов движения частиц кипящей

жидко-газофазной среды научно обоснована выбрана математическая модель
для оценки средней скорости падени струи выходном сечении сопла реактора
ПУВ-300, что позволило установит закономерность
изменения скрытой теплоты от основных термодинамических факторов.
Установленные мощности излучения, теплопроводности, плотности дли
тельности плазменного импульса послужат для расчёта состава получаемых
материалов из ультрадисперсных порошков.

2. роизведен теплофизический расчет плазмохимического реактора для

уточнения конструкции режимов работы ПУВ-300: установленные сила ток
дуги от 0,45 до 0,55 КА, напряжения дуги от 380 до 410 , расход

49

водород через плазмотрон от 60 до 70

3

, расход водорода для

транспортирования вольфрамого ангидрида от 2 4

3

/ , расход воды на

плазмотрон от 2,15 до 3,6

3

/ послужат основными показателями при

разработке реакторов новых конструкций.

3. Разработан новый плазмохимический реактор для получения

ультрадисперсных порошков тугоплавких металлов, позволяющих
значительно повысить производительность технологических оборудований.
Это имеет большое значение получении ультрадисперсных порошков из
различных металлов.

4. Разработана физическая модель реактора плазмотрона для расчёта

скрытой теплоты испарения. Это имеет большое значение исследовании
теплообмена усовершенствовании конструкции плазмотрона.

5. Установлено, что повышение энергии излучения при образовании

структуры значительно влияет на повышение тепла скрытого испарения
реакторе плазмотрона. Изменение теплопроводности тела приводит
снижению скрытого тепла испарения реакторе плазмотрона, повышение
плотности тела приводит равномерному снижению тепла скрытого испарения.
результате возникает возможность регулирования процесса

структурообразования.

6. Предложены режимы термообработки для пассивации порошков.

Определено, что после выгрузки порошка содержание кислорода нем течение
20 суток достигает уровня 2,0–2,65 %, после чего не меняется. Для снижения
кислорода вольфрамовом порошке предложено улавливать продукт на
графитовых или металлотканевых фильтрах, установленных самом реакторе.
Предложен метод пассивации путем ввода вместе сырьем углеводородов,
также барботажем транспортиру мого газа через бензин, который дал лучшие
результаты использован исследованиях. Это позволило увеличить
производительность реактора.

7. Разработан новый способ изготовления биметаллического режущего

штампового инструмента использованием ультрадисперсных порошков
вольфрама. Это позволит увеличить область применения биметаллических
режущих инструментов штампов.

8. Разработан режим термической обработки быстрорежущего инстру

мента,

повышающего

надёжность

работы

за

счёт оптимизации

структурообразования биметаллических композитов. Это позволит увеличить
срок службы инструментов из быстрорежущих сталей.

9. Предложен способ термической обработки литого биметаллического

твердосплавного инструмента, позволяющего упростить технологию
термической обработки повысить стойкость инструмента на 30-40 %.

50

RESEARCH COUNCIL TO AWARD THE DEGREE OF DOCTOR OF

SCIENCES 07.16.2013 T / FM.02.02. UNDER TASHKENT STATE

TECHNICAL UNIVERSITY AND THE NATIONAL UNIVERSITY OF

UZBEKISTAN

TASHKENT STATE TECHNICAL UNIVERSITY

NURMURODOV SALOHIDDIN DUSMURODOVICH

CREATION CONSTRUCTIONAL MATERIALS WITH

ULTRAFINE POWDERS OF TUNGSTEN

05.02.01. – Material Science in mechanical engineering. Foundry. Metal forming

and heat treatment. Metallurgy of ferrous, non-ferrous and rare earth metals

(Technical science).

ABSTRACT OF DOCTORAL DISSERTATION

TASHKENT–2016

51

52

INTRODUCTION (Annotation of doctoral dissertation)

Relevance and demand of the subject of dissertation.

Reception of

materials with special physical, biological and chemical properties on a basis
nanotechnology puts new problems all over the world. Under the statistical data,
annually in the world for working out of materials on a basis nanotechnology are
annually spent 8 - 10 billion dollars the USA, including in the countries of Europe
and the CIS 2-3, in industrially developed states of 6-7 billion dollars.

With finding of independence of our country the special attention is given to

workings out of constructional materials based on high technologies where certain
results on reception of new constructional materials on the basis of tungsten and
reception of new materials on the basis of ultradisperse powders of tungsten hi
tech plasma-chemical are reached by a method.

Reception of powders carbide metals and working out of new constructional

materials with application modern scientific and technical means, is considered one

of actual problems. In particular, reception of ultradisperse powders of tungsten
also is one of current problems of today. As received plasma-chemical
ultradisperse powders of tungsten completely answer with a method mechanical
and to technology requirements their application is rather expedient. Besides,
materials received on the basis of ultradisperse powders, completely answer
physical, chemical and to the technology requirements shown to firm alloys.
Therefore reception of materials with fine-grained structure has important
scientifically-practical value. The data set forth above testifies to an urgency of a
dissertational theme.

The given dissertational research in certain degree serves performance of

problems provided in the decision of the President Respubli Uzbekistan
I.A.Karimov of software 530 from December, 14th, 2006 about «Distant-shem
development of a mineral raw material base of tungsten deposits of Republic» and
in the decision of the President of Republic Uzbekistan of I.A.Karimov of software

1590 from July, 29th, 2011 «Measures of deepening of localisation of

manufacture of finished goods, components products and materials on 2011-2013
on the basis of industry cooperation», and also in other is standard-legal documents
accepted in given sphere.

Compliance of research with priority areas of science and technology of

Republic of Uzbekistan.

This study was performed in accordance with the priority

directions of development of science and technology of the Republic

of Uzbekistan

II. "Energy, energy and resources" within the framework of the project STP-3 -
Power, energy and

resource saving

, transport, mechanical engineering and

instrument making and VII. "Chemical and Nanotechnologies" under the program
project STP - 12. "The new technology of organic

non-organic

, polymer and other

natural materials."

53

Review of intrnational scientific research on the theme of the

dissertation.

1

The scientific researches directed on reception of constructional

materials on the basis of ultradisperse powders refractory of metals, their reception
plasma-chemical are carried out by a method in leading centres of science and the
higher educational world establishments, including at the American university of a
science and technologies (USA), at university Nagoya (Japan), at English
university of technologies (England), at the Belarus National technical university
(Belarus), at problem institute materials (Ukraine), at institute of metallurgy and
mechanical engineering (Russia), at the Tashkent state technical university
(Uzbekistan).
As a result of the researches spent in the world on reception and application of
ultradisperse powders of refractory metals by a plazmo-chemical method,
corresponding to modern requirements, a floor-cheny a number of scientific results,
including: Technologies of reception nanokristal-licheskih materials, nanostructure
are developed, nanophases and nanocomposites (laboratory of nationally Roskilde,

USA), is received technology of reception of ultradisperse powders through
evaporation condensation (laboratory of nationally Argon, USA), are developed
methods of change of superficial structures nanomaterials by modifying (Japanese
institute of metallurgy, Japan), is developed the technology of creation disperse
nanosystems, the processes of plasma restoration directed on physical and chemical
bases and synthesis (National technical university, Belarus), is developed the
technology of reception nanostructures various refractory metals (metallurgy and
materials technology Institute, Russia), is developed technology of reception of
different refractory metals and connections with reception firm alloys with
application low induction a trance-formatornyh of installations (institute of
thermophysics of the Russian Academy of Sciences, Russia), The structure carbide
constructional materials (the Tashkent state technical university, Uzbekistan) is
developed.

1

Review of foreign scientific-research on the topic of the dissertation Y.Zhang and J.Zhang, “Nanometer

WC-Co Carbide”, Xiyou Jinshu Cailiao Yu Gongcheng, 1995, 24(2), 18-21 (Chinese); High Temperature Synthesis
of WC in a CH4/H2 Gas Atmosphere”, Poroshk. Metall. (Kiev) 1995 (9-10) 21-26 (Russian); L.Gao and B.H.Kear,
“Synthesis of Nanophase WC Powder by a Displacement Reaction Process”, NanoStructured Materials, 9, 205-208,
1997; H.Kear, P.R.Strutt, “Chemical Processing and Applications for Nanostructured Materials”, NanoStruct.
Mater. 1995 6(1-4), 227-236;

A.V.Samokhin, N.V.Alexeev, Yu.V.Blagoveschenskiy, S.A.Kornev, Yu.V.Tsvetkov,

W-C nanosized composition synthesis and characterization, 9-th International Conference on Nanostructured
Materials, Brazil, 1-5 June, 2008; Y.V. Blagoveshchenskiy, A.V. Samokhin, Y.V. Tsvetkov, N.V. Alexeev, N.V.
Isaeva, C.A. Kornev , Y.I. Melnik. Nanopowders of WC-C system with different inhibitor additions manufacturing
by plasmochemical process. 17 Plansee Seminar – International Conference on High Perfomance P/M Materials.
Reutte, Austria, May 25-2-, 2009, Vol.3, GT 23/1-5;Samokhin A.V., Alexeev N.V., Kornev S.A., Tsvetkov Yu.V.,
W-C nanosized composition synthesis and characterization, 19th International Symposium on Plasma Chemistry
(ISPC-19), Bochum, Germany, July 25 - 31, 2009

and used through other sources

.

54

alloys with low induction transformer plants (Institute of Thermal physics of

the RAS , Russia).

As a result of receiving the UDP has been mastered and made of refractory

metals are tools for quality and superior durability of existing analogues. To ensure
effective high-tech industry is necessary to achieve the manufacture of parts and
products with the required properties, ensuring their reliability in service and their
competitiveness in both domestic and foreign market.

Degree of study of problem.

Considerable role in a neuder-press nanoworld

research two events have played, at least: creation of a scanning tunnel microscope
and opening of the new form of existence of carbon in the nature. New methods
and means of research of structure of materials have allowed to observe
atomno-molecular structure of a surface of monocrystals in nanometer a range of
the sizes, thanks to application of the theory of quantum effect of tunneling. From
the Uzbek scientists Kalamazov R. U, Chekurov V. V and its pupils spent research

works on creation carbide constructional materials. Kalamazov R. U and its pupils
spent research works on reception nanopowders metals, connections and alloys, and
on studying of morphology, structures and structure of phases. Chekurov V. V
investigated heat physics influence, structure, structure and properties of cast
bimetallic composites intended for works in various conditions.

In scientific works of foreign scientists G. Bennig, K. Kuatt, K. Gerber, H.

Kroto, J. Health, S. O’. Brien, R. Curl, R. Smalley were spent research works by
training nanostructures and to change of properties materials, and creation of
materials on a basis ultrafine powders was not given proper attention. Scientific
commonwealth of the independent states N.N. Rykalin, J.V.Tsvetkov conducted
researches in the field of reception of new materials. These scientists have proved a
tendency of development of creation of new materials on a basis disperse powders.
Now reception fine powders of refractory metals in the conditions of our country is
actual and has scientifically-practical value.

Contact dissertation topics with research works made of higher

educational institutions.

Dissertational research is executed within the limits of

the plan of research works of applied projects of the Tashkent state technical
university on themes ИКБ-10-15 «New constructional materials with use
nanometal» (2009-2010), ИОТ-2012-5-13 «Introduction in manufacture of
technologies of reception of wearproof coverings of working surfaces of bodies of
agricultural cars and heat treatment for the purpose of hardening and prolongation
of term of their operation» (2013-2014), and ИОТ-2015-7-8 «Introduction of the
production technology of tools from the molibdeno-titanic alloy, working in
extreme conditions» (2015-2016).

Reasearch goal

Working out creation of constructional materials with use of

ultradisperse powders of refractory metals, and also theoretically is and

55

experimentally to prove must industrial development of ultradisperse powders of
tungsten in manufacture of composite machine-building materials. For object in
view realisation following research problems are defined: To spend thermophysical
calculation of change of the latent warmth of evaporation in plasma-chemical the
reactor;

To develop technological positions of restoration oxide tungsten in the

hydrogen environment;

To create new constructional materials with use of ultradisperse powders of

tungsten and its connections;

To introduce design and technological corrective amendments in installation

of hydrogen plasma restoration ПУВ-300;

To reveal conditions of reception of ultradisperse powders of tungsten set

particle size distribution structure and to provide demanded passivation of powders
and to investigate their physical, chemical and technological properties for

reception of compact metal, fine powders of carbide of tungsten, firm alloys and
composite materials;

Creation of a powder with reception demanded quality of a powder on the

basis of the analysis of morphology, structure, phase and impurity structures of
ultradisperse powders of tungsten;

To develop technological modes of thermal processing with reference to

concrete kinds carbide tools with use of ultradisperse powders of tungsten.

The

object of the researchwork

Is firm alloys - ВК6, ВК8, ВК15 (GOST 3882-74), an

ultradisperse powder of tungsten, and also, made by a method of powder
metallurgy, fast-cutting steel 6M5 GOST 19265-73, a steel 40ХНМЛ, a steel
40ХНМФЛ (GOST 977-75).

The subject of the research work

is makes restoration oxide hydrogen in the

environment of hydrogen, constructional materials on the basis of ultradisperse
powders of tungsten.

Methods of researches.

In the dissertation are applied macro and micro structural,

X-ray, spectral, electron microscopic methods of analyses.

Scientific novelty of

research

consists in the following:

plazmyk the reactor the new design is developed for reception of ultradisperse
powders of refractory metals;

The technology of pressing and sintering of materials from fine-grained

powders metals is developed;

Methods of manufacturing cutting bimetallic tools and thermal processing of

fast-cutting steels are developed;

The technology providing uniform course of the latent thermal evaporation in

the reactor plazmyk is developed;

The method of thermal processing of a fast-cutting steel of the adaptation

providing to reliable work is developed for processing of metals at the expense of
an optimum structural structure of bimetallic composites.

Practical results of research

consist of the following:

56

The scientific significance of the results of the study determined the usetion

of the results obtained on the basis of improving the properties of composite
engineering materials from ultrafine powders through optimal structuring;

The practical significance of the work is to use the development of new tools

of production technologies based on ultrafine tungsten powders.

Reliability of

obtained results

is based on data from the statistical processing of the results of

experimental studies, in comparison with their counterparts exist, implementation
of the results in the production of a real economic effects.
Introduction of results of research. On the basis of the developed results on
creation of new constructional materials with use of ultradisperse powders of
refractory metals plazma a method:

The patent of Agency of intellectual property of Republic Uzbekistan for a

way of reception of refractory disperse materials and manufacturing for their basis
cutting and tools «the Way of manufacturing bimetallic cutting and punching the
tool», IAP047028 is taken out (6.5.2013). The developed method allows to produce
bimetallic cutting and stamping tools with high wear resistance;
The patent of Agency of intellectual property of Republic Uzbekistan for a way of
thermal processing of tools from a fast-cutting steel «the Way of thermal processing
of tools from fast-cutting steels» IAP04531 is taken out (6.27.2012).
The developed method allows for the heat treatment of tools of high speed steel;
The patent of Agency of intellectual property of Republic Uzbekistan for develop
design plasma-chemical the reactor for reception of refractory disperse materials
«Plasma-chemical reactor», IAP04732 is taken out (6.26.2013). Developed by
plasma chemical reactor design produces ultra-fine powders of refractory materials;

The developed new structure of a constructional material on the basis of

ultradisperse powders of tungsten is applied to manufacturing of rollers (the Inquiry
16/22 from March, 11th, 2016 of joint-stock company "UzKTJM"). Application of
scientific result has allowed to increase service life of rollers in 1,2-

1,3 times.

Implementation of research results.

Experienced industrial lots of die,

metal cutting and shaping tools with the use of ultrafine tungsten powders are
tested at the production conditions of "UzKTZhM", JSC "Uzmetkombinat" GAO
"TAPOiCH". As a result of the test processing tungsten cutters of ultrafine powders
resistance of these plates was greater than in comparison with standard 1.05-1.40
times, and iron-C 20 1,22-1,80 respectively. Experimental rollers roll guides 23
tested under production conditions of "Uzmetkombinat" and rolled over 15531 tons
of rolled products without the acceptance of defects. The practical implementation
of research results according to the JSC "UzKTZhM" and JSC "Uzmetkombinat"
for 2010 amounted to 170.3 million Sums per year. The

57

expected economic effect of implementing the research results will be more than
376 million sums per year.

The results of the thesis are introduced in the educational process on discipline

"Materials and construction materials technology" in the amount of 6 hours,
"metallic materials" in the amount of 4 hours, with 10 hours for a bachelor's degree
in - 5,520,500, as well as the discipline "composite" materials in the amount of 20
hours and "Powder metallurgy" in the amount of 10 hours, a total of 30 hours for
the masters in the direction - 5A520510 (acts of 04.05.2010 and 02.04.2014 of the
year).

Approbation of research results.

Results of research are stated in the form

of lecture and have passed approbation on 10 international and republican,
scientifically-practical conferences, including: «ИННОВАЦИЯ-2009, 2010, 2011,

2012, 2013, 2014» (Tashkent), «Problems of formation and introduction of
innovative technologies in the conditions of globalisation» (Tashkent, 2010),
«Problems of formation and introduction of innovative technologies in conditions
globalization» (Tashkent, 2010), «Modern technics and technologies of mountain
metallurgical branch and a way of their development» (Navoi, 2010), «Modern
materials technology and nanotechnology» (Komsomolsk on cupid, 2010),
«Scientific and technical problems in modern mechanical engineering» (Tashkent,
2010).

Publication of the results.

According to the thesis topic published a total of

32 scientific papers. Of these, 3 monographs, 14 scientific papers, including 12
national and 2 international journals recommended by the Higher Attestation
Commission of the Republic of Uzbekistan for the publication of basic scientific
results of doctoral theses.

Structure and scope of the dissertation.

The dissertation consists of an

introduction, three chapters, conclusions. The total volume of the dissertation is 196
pages.

MAIN CONTENT OF DISSERTATION

In the introduction

it is proved the urgency and demand of the dissertation

theme, there are formed the purpose and tasks, and also object and subjectof the
research, it is held conformity of the research to priority directions of development
of science and technology of the Republic of Uzbekistan, it is stated scientific
novelty and practical results of the research, it is proved reliability of the received
results, it is revealed the theoretical and practical importance of the received results,
it is given the list of inculcation in practice of research’s results, it is shown data on
the published works and the structure of dissertation.

58

Chapter I

«Condition of a problem and choice of the direction of

researches»

is devoted to the current state of the basics of structural materials for

engineering with the use of refractory metal powders.

It was noted that the study of the problem involved many authors. The

beginning of XXI century was marked by the development of technology of
refractory finely divided materials. They are already used in all developed countries
of the world in the most important areas of human activity (industry, defense,
information sphere, electronics, energy, transportation, biotechnology, medicine,
etc.). Analysis of the growth of investment, the number of publications on this topic
require the introduction of fundamental and applied research and technology make
it possible to develop ultrafine refractory materials in the coming years, which is
one of the most important and at the same time, the most promising new research

directions.

Formation and development of scientific school in the field of physical

chemistry and technology of plasma processes in metallurgy and materials
processing took place under the influence of the fundamental ideas of prominent
metallurgist academician Nikolai Nikolaevich Rykalin.

Tsvetkov J.V, bringing together his students and colleagues, both in what is

now the Russian Federation, as well as in a number of Union republics, carrying
out the practical implementation of the processes of synthesis and plasma recovery
in the Baltic States, Central Asia and Kazakhstan. As an example, studies carried
out in Uzbekistan cycle physicochemical and technological properties of fine
powders of tungsten and molybdenum. Especially we got the practical
implementation on the Uzbek Refractory and heat resistant metal by first time in
the world of technology and hardware design of plasma hydrogen reduction of
tungsten oxides.

Thus in addition to the sharp increase productivity and improve performance

properties obtained from the plasma produced at installing superfine powders, there
was a decrease of energy consumption as the actual recovery process, and the
subsequent process stages. Thus, the position was formulated; to a large extent
determine the prospects for the plasma industry as a whole at the optimal structural
and technological design of plasma processes are energy and resource efficient,
while ensuring compatibility with the environment.

Analysis of the literature showed that at the present time using plasma

chemical method is a schematic possibility of obtaining fine powders of most
refractory metals. The results of studies conducted in many countries, according to
the real possibility of the use of fine powders of refractory metals for the
manufacture of structural, instrumentation, and other materials with enhanced
performance characteristics.

59

Currently, obtaining fine powders of refractory metals is regarded worldwide

as one of the areas that define the scientific and technological progress in the XXI
century. The fineness of one of the most important parameters that determine the
properties of matter. Development of the surface creates an additional energy
component, which may be useful in processes involving solids, including their
conditions of compaction. Thus we formulated the purpose and objectives of this
thesis.

Chapter II

«The object and technique of research»

are given objects of

research. The object of the research is to install a hydrogen plasma recovery RSV
300 ultrafine tungsten powder and used in engineering materials: hard alloys BK6,
BK8, BK15 (GOST 3882-74), high-speed steel P6M5 GOST 19265-73,
molybdenum alloy Mo-TiC, made by powder metallurgy, steel 40ХНM steel

40ХНМФЛ (GOST 977-75) and others.

The phase composition of the transition layer in the cast bimetallic

compositions was determined by sequential removal of layers with a pitch of 0.1-
0.2 mm in the X-ray machine DRON-2 at Fek

a

radiation. Shooting Mode U = 35

kW; 1 = 20 mA; removing the diaphragm in the order from the x-ray tube 1: 10:
0.25 mm; Soller divergence slit was 2.5 deg .; speed chart tape - 720 mm / hour;
speed counter movement - 2° C / min.

The distribution of elements across the cross section of the transition zone

defined by a scanning electron microscope S-80 with energy dispersive X-ray
microanalyzer on a solid-state detector, Si (Li) "Link" system. The composite steel

5M5 - steel 40ХНMФЛ studied the distribution of the elements W, Mo, Cr, V, Cu,

Ni, Fe. The composite solid BK8 alloy - steel 40ХНМЛ sintered molybdenum alloy
system Mo-TiC - Steel 40ХНМЛ investigated, respectively, the distribution of the
elements W, Co, Cu, Ni, Fe and Mo, Cu, Ni, Ti, Fe.

The microstructure of the transition zone of the compound was studied by

means of metallographic microscope MIM-8 and a scanning electron microscope
SEM-200. Microsections Preparation was carried out in accordance with known
methods.

Change of properties of the cross-section of the transition zone estimated

distribution of microhardness (Micro Durometer PMT-3, P = load of 100 g, Step h
= 0, l mm).

To determine the composition of the impurities used methods of neutron

activation analysis, mass spectrometry, spectral analysis.

Strength test compound - "shear strength" was conducted on the test press for

PMR-5 in model samples and for directly casting by displacing the inserts relative
to the tool housing.

60

Research the state of stress in the housing insert conducted on model

samples, and directly on the casting, the voltage determined by the strain. Load
cells PDV-10/100 glued in two mutually perpendicular radial directions on the box.
Sensor readings with an instrument VDTS-1 were taken before and after the
removal of the base substrate of the composite. The difference in the testimony
served as a basis for calculating the level of residual stress and internal plate.

Measurements technological and operational characteristics of powders and

preforms made using existing standard methods and measuring devices park.
Chapter III

"Improvement of technology of receiving new composite materials

with tungsten use. Research structures and structure of UDP of tungsten"

of

the dissertation is devoted to theoretical and technological bases of creation of
construction materials based on ultrafine tungsten powders. It is shown that in

important technological aspects of creating structural materials include production
of metals by plasma reduction of tungsten oxides. Contact material plasma radiation
depends mainly on the energy density, duration, wavelength, and the physical
properties of the substance. Part of the radiation is reflected and the rest is absorbed
by the radiation. If the density of the radiation is small (£ 1010 W / m2), the energy
of the absorbed radiation portion is converted into heat, which is distributed
throughout the material by thermal diffusion.

At higher radiation density is an intensive local heating of the surface (the

temperature rises to 1010 K / s), and the ability to repel the drops by half its value.
Thus, a molten bath reactor around the depth (Qt) 1/2, where Q-thermal
conductivity, t-plasma pulse duration. Further increase in flux density causes an
increase in temperature to a value corresponding to the point on the surface of the
molten bath boiling and evaporation process starts. This will happen when the
absorbed energy will be approximately equal to the latent heat of vaporization LS is
given by:

L

S

1

, (1)

⋅

τ

⋅

ρ

⋅ ⋅

τ

♠

P Q

where P - the radiated power, r - density substances, Q - heat conductivity, t -
duration of the plasma pulse.

It is assumed that at sufficiently high densities of energy flows reached

temperatures of many hundreds of eV, the critical density of the particles in the

plasma can approach

n

c

1

10

2 15

⋅

λ

♠

, (2)

where n

c

– radiation density,

λ

– the length of the plasma beam wave. Hence, when

λ

= 1 мкм the achievement of a critical density of radiation

n

c

≅

10

27 –1

beam

penetrates the surface of the material and further heating to be produced indirectly,

61

reemitting plasma (Figure 1). Plasma enters the mode of self-regulation, where its
cooling expansion balanced by absorption of radiation, which causes movement of
the critical density threshold toward the plasma. In this mode, an increase in
particle velocities up to 104 m / s at normal atmospheric pressure.
The speed of the hot gases at the outlet section of the plasma torch (Figure 1):

G

U

2

=

, / (3)

o

S

H B

where G

2

– hot gases flow in the outlet section of the reactor (

3

/s); S – area of the

outlet section of the hot gas jet boundary layer (

2

). During movement of liquid and

gas in a medium with the same physical properties occurs during jetting, which is

characterized by the presence of the tangential discontinuity surfaces. Jet flow
covered abroad tangential discontinuity has a finite thickness and is called the jet
boundary layer. Upon expiration of the jet holes (nozzle) forms a portion of the
length of three (Figure 1): I - an initial portion which is characterized by a core of
laminar flow of the plasma stream; II - a transition area where the laminar flow
becomes turbulent; III - the main site, where the developed turbulent flow.

Selected theoretical model to determine the parameters of the jet in a first

approximation.

The thickness of the boundary layer of the jet stream marked models are

determined by the law of conservation of momentum:

1

2

˜

˜

↓

ˆ

ℑ

ℑ

⊄

⊇

=

∨

0

2

2

U

Y

d

ρ

U b

ρ

U b

, (4)

0

b

0

0

U

2

where

ρ

- density of the flowing medium;

U

0

-

velocity of the axis at the nozzle exit;

b

0

-

half-thickness of the boundary layer of the jet at the end of the initial section;

U

x

-

the current speed of the jet thickness of the boundary layer;

b

–

The current

half-thickness of the boundary layer jet;

Y—

the current value of the jet boundary

layer thickness.
Approximating the formula (4) for evaluation, the velocity distribution across the
thickness of the initial portions of the jet the boundary layer can be found by the
expression:

1

2

ℑ

ℑ

⊄

⊇ ⋅

∨ ∨

1

02 3 4

U

x

=

− ⋅

+

⋅ − ⋅ ⋅

˜

˜

↓

ˆ

Y

d

(

ω

ω

ω

)

d

ω

0

U

2
0

1 6 8 3

(5)

b

where

ω

−

related to the boundary layer thickness of the boundary layer of the floor.

The estimated dependence of falling average speed along the jet flow in the

initial section can be estimated by constructing a graph of (Figure 2.) The average
rate of change of direction from the nozzle by the expression:

62

1

2

(

)

∨ ∨

˜

=

− ⋅

+

⋅ − ⋅

↓

ˆ

ℑ

⊄

⊇ ⋅ ⋅

1

02 3 4

U

H

(6)

0

U

2
0

y

d b

1 6

ϖ

8

ϖ

3

ϖ

Fig.1. The geometric shape of the jet in the

reactor 1, the potential core; 2-turbulent

boundary layer.

Fig.2. Falling average jet velocity along

the direction nozzle exit.

Assuming the average speed at the nozzle exit, you can find a drop in the

average jet velocity along the direction of the nozzle section (Figure 2). To do this,
select the required distance x from the outlet of the nozzle and is determined by the
value of the caliber

x/d

0

(Point A in Figure 2). From point and held vertical to the

intersection with the curve

U

x

/U

0

=f(x/d

o

)

(Point b). From the point b is held

horizontal line to the intersection with the y-axis (point in), which determines the
value

U /U

0

.

The value at the point b is the average speed ratio to fall randomly selected distance

x. The absolute value of the speed in the section of the jet

U

U

=

.

from the nozzle section at a distance x is:

o

U

x

U

o

Thus, it is possible to determine the average velocity of the jet at any distance

from the nozzle within the initial portion of the jet, wondering average speed on
exiting the nozzle, it is possible to find the average drop velocity along the jet
direction of the nozzle outlet (2), for the model of the jet stream.

At higher radiation density is an intensive local heating and evaporation

process begins with the surface of the molten bath.

Note that for the metal evaporation process begins when the flux density is

higher

>

10

10

–10

11

, W/m

2

evaporation occurs in about 4 ms. This will happen when

the absorbed energy will be approximately equal to the latent heat of vaporization

L

S

:

τ

P

L

S

, (7)

⋅ ♠

Q

ρ

τ

⋅ ⋅

63

Where – radiation power,

ρ

– the density of matter,

Q

– thermal conductivity,

τ

–

the duration of the plasma pulse.

Figure 3. The dependence of the calculated values of the latent heat radiation capacity

(a), thermal conductivity (b), the density of the substance (c), the duration of the plasma

pulse (g).

Calculations have shown that an increase in output power (Figure 3a) has a

significant impact on the growth of the latent heat of vaporization in the reactor
plasma torch, which is the most important factor in energetic structure formation;
changing the thermal conductivity of growth (Fig. 3b) of the substance leads to a
slow reduction of the latent heat of vaporization of the plasma torch in the reactor
and increase the density of the substance (Figure 3, c) leads to a slower decrease of

the latent heat of evaporation, it is possible as a result of deliberate regulation
process structuring. Increasing the duration of the plasma pulse (Figure 3, c) has
little effect on the increase of the latent heat of vaporization in the plasma torch
reactor.

Thus, theoretically justified the possibility of improving the technical process

of upgrading an existing installation of ПУВ - 300 of structure and optimization
technology.

Chapter IV

«Technology of heat treatment of tools with use of UDP of

tungsten»

describes a new design of plasma chemical reactor and heat treatment

technologies manufactured instruments with the use of ultrafine tungsten powders.

64

Plasma chemical recovery process in a conventional reactor wherein d / D is

equal to 1.10, lasts no more than 0.03 seconds, and with the free flow of plasma in
a large amount after rapidly loses heat energy reserves, however, some of the
powder, the peripheral region has got jet remains non-reinstatement.

Therefore, based on the analysis of dissertation thermophysical calculation

results suggest a new process to upgrade an existing installation of ПУВ-300
(Figure 4).

Energy is introduced into the reaction zone, not only in the form of a plasma

jet, but in the form of an additional flow of gas heated to a high temperature
flowing into the reaction zone through a porous, permeable wall heated by electrical
heater.

) b)

Figure 4. The processes occurring in the installation "ПУВ-300": a process
of plasma in the plasma generator; b - the process occurring in the reactor.

Figure 5 is a longitudinal sectional view of the plasma chemical reactor;

coaxial cylinders, a top view, section AA; coaxial cylinders, cut B-B and includes a
housing 1, plasma generator 2, the injector nozzle 3 arranged in the upper part of
the housing, in the inner cylinder, for feeding into the plasma stream of the reactant
mixture - tungsten anhydride with gaseous reactant nozzle 4 to enter the gas reagent
in the near-wall hollow div 1.

The div 1, on its central axis, has two coaxial hollow cylinders 5 and 7. The

cylinder 5 installed in the center, the entire surface thereof, formed in a staggered
manner tangential openings 6 that act as nozzles for supplying the gaseous reactant.

On existing plasma device technology research with the use of a new reactor

were held.Our proposed new plasma chemical reactor for dispersible powders of
refractory metals from the existing analogues characterized in that the central axis
of the plasma chemical reactor casing coaxially mounted two hollow cylinders,
between which the electric heater, and the cylinder, installed in the center, an
annular nozzle formed by the tangential holes placed in a staggered manner over

65

the entire cylinder surface. These design technological changes have improved the
efficiency of the plant with a new reactor.

Fig. 5. The design concept of the new plasma chemical reactor: 1 div, 2 plasma

generator, a coaxial 3-cylinder, 4-nozzle 5,7-cylinder, 6-hole, 8-slot, 9-electric heater, 10
outlets.

The study used a plasma tungsten powders selected from the installation

RSV-filter 300, the characteristics of which are presented in Table 1. Power torch
lingered within 45-55 Watt heater capacity - 16-18 kW, the hydrogen flow through
the plasma generator 20 / h, through the heater from 40 to 60 / h. Flow rate of the
tungsten oxide - 10.6 kg / hr. The temperature of the heated hydrogen 1500-16000
C. Thus, the total capacity was not more than 75 kW, and the total hydrogen
consumption - up to 80 / h, at the same time the power of the plasma torch

according to the traditional scheme is 100 kW at a hydrogen flow rate of 75 vz/h.

Study dispersion obtained powders revealed that the average grain size

according to Fisher is 70 - 90 nm at the oxygen and moisture vapor content of 0.5%
(Table 1).

Granulation of powders produced in the mixer rotating on its axis in the

horizontal and vertical planes. Testing of annealing conditions, sintering was carried
out at the production plant equipment 2 (ПУВ-300 flail-214, STN-1,6) JSC
"UzKTZhM".

During the preparation of the new tungsten powders reactor settling chamber

below the reactor powder is almost not detected, it indicates that the incoming
tungsten oxide appeared fully recovered and ultrafine powders of tungsten on the
filters were. Electron micrographs of ultrafine tungsten powder obtained by
reduction
of tungsten oxide have shown that more than a sphere-like shape (Figure 6 (a)) of
ultrafine particles is not typical for large tungsten particles. Detected cases, if not to

66

Table 1

The grain size according to Fisher, and the mass fraction of oxygen in the

powders obtained in plasma-chemical reactor

Sampling point

The grain

size

accordi

ng to

Fisher,

nm

Bulk

density,
g / cm

3

Specific

surface area,

2

/g

Oxygen

content in

%

1

Standard powder

600

4,4

0,1

0,8

2

UDP W with filter

90

0,70

4,0

0,5

3

UDP W with the
spin chamber

90

0,82

5,8

0,5

4

UDP W with filter

70

0,90

8,0

0,4

take special measures, the UDP under the influence of various kinds of power:
power, dispersion, magnetic, can form conglomerates (Figure 6 (b)). The strength
of the conglomerates is increased in some cases, so that separate them into the
precursor particles even with modern disperegatorov practically impossible. This

leads to undesirable effects, make it impossible to re use the expensive material.

)

b)

Fig. 6. Electron microscopic image of the spherical form of powders (a) and the formation

of conglomerates (b) ultrafine tungsten powders (h100000).

Ultrafine morphology (Figure 7) shows the particle that powders of ultrafine

grain W, obtained by reduction of the hydrogen-plasma consists of two component
systems -W and

β

-W. This powder proved to be more fine-grained, with a

pronounced allotriomorphism debris (formlessness) and from the analysis of the
diffraction patterns (Figure 8), it can be concluded that the values of the interplanar
distances of atoms indicate the affiliation of the powder to pure tungsten metal.

67

I

2

θ

Fig 7. The morphology, structure of

ultrafine tungsten carbide powders

(h50000).

Fig.8. The XRD pattern of tungsten

metal powder.

Electron microscopic studies of tungsten carbide powders on the basis of the

standard and "non-reinstatement." (Figure 9) shows the formation of ultrafine
powders are more evenly distributed fine-grained structure, virtually without
formation of conglomerates like standard. Local fluctuations satiety, resulting in
turbulent plasma medium, high temperature gradients (10

3

° C / m), high speeds and

quick reactions during the process (10

-2

-10

-3

c) create nonequilibrium conditions of

crystal growth. For this reason, different from the shape of the crystals obtained in
plasma chemical reactors existing technologies.

) b)

Figure 9. Electron micrographs of tungsten carbide powders on the basis of the

standard (s) and "pre recovered" ultrafine (b) h50000.

To reduce the oxygen content in the tungsten powder product proposed trap

graphite or gauze filters installed in the reactor. This method allowed passivation of
pyrophoric powder secure but at elevated temperatures (800-16000S) can occur
deoxidation its water vapor. Initially, the process was tested with periodic
discontinuation feed for 5-10 minutes, during which the product in the filter thermal
lowering stream of dry hydrogen. It was determined that after discharging

68

the oxygen content of the powder within it reaches the level of 10-20 days 2-2,65%,
then not changing.

The second method by introducing passivation with hydrocarbon feedstock

has been realized by bubbling carrier gas through a gas, which is provided W.A
powder alloy which is different from standard fine alloy structure. Thus, the

amount of WC grains - phase to 100 nm is 80-85%, and alloys K10M-65-75%. The
average grain size of WC-phase is 110 nm and the alloy K10M-130-150 nm.

The alloy has a fine grain structure and increased tensile strength compared

to bending transversely to the ones produced alloys. This level of properties
achieved by milling WC-phase change properties of the cobalt and carbide phases.
The combination of high physical and mechanical properties of fine-grained
structure and makes high performance. Laboratory tests when processing difficult
materials showed an increase in resistance to 1.5-3.0 times in comparison with the
alloy K10M.

Analysing the results of (Table 1, Figure 5-9) technological research with a

new plasma chemical reactor, we can conclude: increased degree of elaboration of
raw material and process control, as well as the dispersion of the powder; increased
uniformity of grain size; increases the coefficient obtained by the action recovery
process.

It is noted that the heat treatment of bimetallic composite is still not paid

much attention and as a result it was not possible to fully disclose potential of
composites and their structural components. Therefore, the change of dissertation
studied the properties of the composite on the state of stress in the div during heat
treatment (Figure 10 a) on the treatment: tempering at 220 ° C for 1 hour: Option 1-
isotherm holding for 1 minute. at 280 ° C; Option 2-isothermal holding for 3
minutes. at 280 ° C; 3 variant isothermal holding for 5 minutes. at 280 ° C.

To study the base substrate of the original structure before the effect of the

secondary phase recrystallization on the stress state of the working tool element and
operating characteristics intermediate isothermal holding was carried out in the area
of martensite and bainite transformation began 40ХНМЛ for 1, 3, 5 minutes.

69

)

b)

Figure 10. Driving heat treatment (a) and distribution of the elements (b) in the

transition zone cast bimetallic composite system BK8 carbide-steel 40ХНМЛ.

Results of the study (Figure 10 b) have shown that the formation of a

composite nickel penetration occurs in the adjacent layers of the steel and the
cemented carbide to a depth of 0.1 mm. Zone-based Cu and W enriched Ni and Co
from the cemented carbide and iron from the steel. The maximum in the curve of
distribution of Cu and Ni is biased towards carbide, which indicates more intensive
dissolution of Fe in the melt of the intermediate layer. Relatively high levels of the
type of reaction products

6

,

3

It indicates a significant increase in the amount of C

phase (up to 52 %).

Table 2

Phase distribution and the cross-section of the composite carbide content

BK8 - steel 40ХНМЛ

Composite’s

content

The distance

from the

interface

between the

components,

мм*

Relative intensity

X-ray lines

Phase content, %

α

–

Fe

γ

–

Fe

M

6

Co

M

3

WC

ВК8

0,2
0,1

–
–

–
–

–
–

8,0
7,8

–

92
91

The transition

zone on the

basis of u–Ni

0,1
0,2
0,3

–

47,1
79,5

40
37
18

3,6

3,1

1,6

4,5

3
–

–
–

0,9

51,9

9,8

–

Steel 40ХНМЛ

0,1
0,2

95,2
98,7

3,5

–

–
–

–
–

1,3
1,3

–
–

* The distance (in the cross-section of the transition zone) was determined

according to metallographic analysis.

70

Phase stratified analysis of the transition zone (Table 2) confirmed the active

engagement of Cu-Ni alloy melt to a solid. Penetration of nickel steel is
accompanied by the formation of retained austenite. The transition zone is
contained in a large amount

γ

–Fe (до 30%). The transition zone composite

comprises the following phases:

α

–Fe,

γ

–Fe,

6

,

3

, МС, and by carbide forming Со.

The microstructure of the transition zone includes the following specific

areas (Figure 11, a): 1

st

- zone from solid alloy, has high etched and increased the

distance between the carbide particles; Second band-shaped based intermediate
material layer comprises etching the cortical layer and austenitic phase inclusion
carbide structures of arbitrary shape. The size of 0,15-2,0 mm zone; 3rd-crust area
with fine-grained structure to 0.05 mm thick; 4th zone - carburizing carrier base
material of the composite polystyrene gasification products c perlite-cementite
structure is gradually transforming into a ferrite-pearlite structure doevtektoidnoy
steel.

Measurement of microhardness over the cross section of the composite

transition zone showed that in the adjacent area to the solid alloy hardness is a
decrease compared with the original hard alloy (from 1600-1800 HV to 600-1000
HV). And on the basis of the intermediate layer material, a sharp drop of hardness
up to 400 HV. The hardness of the crust and the adjacent carburizing zone gradually
decreases from 300-400 HV up to 200-240 HV (Figure 11, b).

I

II

III

IV

)

b)

Fig. 11. The microstructure of the transition zone (a) and distribution of

microhardness (b) the cross section of the composite system K8 - steel 40ХНM )

1-migration zone; II area-based middleware; Zone III - the crust;

Zone IV - carburizing, x 150.

71

According to the proposed mode implemented heating carbide tools to a

temperature of 250° C for Z minutes, heating up to 1100° C temperature for 5 min,
isothermal hold at a temperature of 280° C for 3 min, the secondary heating to
860oS temperature for 15 minutes, quenched in heated oil. Tempering at a
temperature of 220° C-1 hr.

Thus, the proposed new method and heat treatment regimes carbide tools,

significantly increases the service life and reliability.

Chapter V

«Applied aspects of application of results of research and

assessment of their technical and economic indicators»

shows the practical

aspects of applying the results of research and assessment of their technical and
economic parameters.

A production technology of metal, metal-cutting, shaping, drilling and other

tools for different purposes using ultrafine tungsten powders.

The working part of the matrix material for pressing carbide inserts carbide

taken BK8 GOST 3882-74.V template for synthesis of the STM 150 mm in
diameter was used carbide BK6 GOST 3882-74 and sintered molybdenum alloy
Mo-TiC.

Inserts of cemented carbide made from tungsten UDP. Finished elements

degreased in vitro caustic solution and acetone, and in the production - in an
ultrasonic bath for

Khladone 8-10 min, then incubated for 8-10 minutes in water with the

addition of emulsifier, followed by washing. After degreasing, drying was carried
insertion. The use of copper and nickel wire diameter (0.1-0.6 mm) as an
intermediate layer. The wire in the form of a band worn on the work item before
you put it in a mold.

Optimization of technological parameters of the intermediate layer was

conducted with the assistance of the method of mathematical planning of

experiments. Implementation of the plan of full factorial experiment N = 23 to
determine the dependence of the strength of the connection between the elements
of the composite, has found expression in the form of regression equations for
composite sintered molybdenum alloy system Mo-TiC-steel 40ХНМЛ:

(8)

where X

1

– wire thickness, X

2

– pitch between coils, X

3

– Nickel content of the

shroud, X

4

– joint cooperation X

1

X

2

, X

5

– joint cooperation X

1

X

3

, X

6

– joint

cooperation X

2

X

3

, X

7

– joint cooperation X

1

X

2

X

3

.

After the statistical evaluation of the significance of the coefficients found

that the following factors were significant regression equation:

72

(9)

Using the method of steep ascent in the determination of the maximum value

of the parameter optimization, we installed the corresponding values of factors
influencing the process of forming a transition zone for each variant of composites,
which was adopted as a basis for further research.

Working element composite - insertion of a solid and a molybdenum Mo TiC

system alloy, an intermediate layer in the form of a band made from copper and
nickel wire with a ratio of 3: 2, the base substrate - Structural steel casting and
40ХНM 40ХНMФЛ. Bimetallic alloy composites provide high performance tools.

Made experimental batches of samples of cutting and shaping tools made of

ultrafine tungsten powders. These samples were tested in a production environment
NMP SE "NMSC" GAO "TAPOiCH" and JSC "UzKTZhM".

Experienced industrial lots of die, metal cutting and shaping tools with the

use of ultrafine tungsten powder production tested and found that the processing of
the incisors ultrafine tungsten powder resistance of these plates was more than

compared to the standard in the 1.05-1.40 times, and iron C 20, respectively 1,22-

1,80. Experimental rollers roll guides 23 production tested in the conditions of

"Uzmetkombinat" and rolled over 15531 tons of rolled products without the
acceptance of defects.

The practical implementation of research results according to the JSC

"UzKTZhM" and JSC "Uzmetkombinat" amounted to 170.3 million. Sums in 2010
year. The expected economic effect of implementing the results of the study will be
more than 376 million. Sum per year, at a price of costs for raw materials and 2010
Technology of the Year.

The results of the thesis are introduced in the educational process on

discipline "Materials and construction materials technology" in the amount of 6
hours' non-metallic materials "in the amount of 4 hours only 10 hours for
undergraduate specialty - 5520500, as well as the discipline of" composite
"materials in the amount of 20 hours and "Powder metallurgy" in the amount of 10
hours, a total of 30 hours for a master's degree - 5A520510.

73

Conclusion

It is shown that by far the leading role played by plasma technology, which

allows intensifying the process of obtaining pure metals, ensuring the preservation
of their special physico-chemical and technological properties and the creation of
materials with enhanced performance characteristics.

Grounded geometric and technological parameters of the new reactor for

ПУВ-300 are based on the modernization of the existing technologies. On the basis
of theoretical and experimental research and analysis of the results for the first time
offer a comprehensive scientific, technical and technological methods and
recommendations to identify further ways of development of high-tech processes in
mechanical engineering, contributing to the development and expansion of
scientific research, as well as being important for the sectors of the economy as a
whole.

The following may be mentioned as the main findings of the research:

1.Study aerodynamic particle movement process of boiling a liquid-gas phase
environment is scientifically proved and selected mathematical model to estimate

the average speed of the fall in the output section of the jet nozzle reactor RSV-300,
which made it possible to establish a pattern and change the latent heat from the
basic thermodynamic factors: radiation power, thermal conductivity, density, and the
duration of the plasma pulse.

2. Performed thermophysical calculation for verifying the plasma chemical

reactor designs and operating modes ПУВ-300: found that the arc current is
between 0.45 and 0.55 SC, arc voltage 380 to 410 V, the hydrogen flow rate
through the plasmatron from 60 to 70

3

hydrogen consumption for transportation of

tungsten anhydride from 2 to 4

3

/ h, water consumption in the plasma torch from

2.15 to 3.6

3

/ h.

3. For the first time proposed a new plasma-chemical reactor for the

production of ultrafine powders of refractory metals, to significantly improve the
performance of the process equipment. It increases the degree of elaboration of the
raw material and process control, as well as the dispersion of powder risen
uniformity of particle size distribution, increased coefficient obtained action
recovery process that is possible to obtain with the required quality characteristics
of ultrafine tungsten powders. The physical model of the reactor of the plasma
torch for approximate calculation to determine the latent heat of vaporization.

4. It is demonstrated that the increase in output power has a significant

impact on the increase of the latent heat of vaporization in the plasma torch reactor,
which is the most important factor in energetic structure formation. Changing
thermal conductivity material growth leads to a slow reduction of the latent heat of
vaporization of the plasma torch in the reactor and increase the density of the

74

substance leads to a slower decrease of the latent heat of evaporation, as a result it

is possible to regulate targeted structuring process.

5. Offered heat treatment regimes for passivation powders. It was

determined that after discharging the oxygen content of the powder in it for 20 days
reaches 2,0-2,65%, then not changing. To reduce the oxygen in the tungsten powder
product proposed trap or graphite metallic-textile filters installed in the reactor. A
method of passivation by entering with hydrocarbon feedstock and carrier gas
bubbling through the fuel, which gave the best results and is used in research.

6. Offered a new method of manufacturing a bimetallic cutting and

punching tools using ultrafine tungsten powders. The basis of the invention is to
improve the performance of the bimetallic cutting and punching tools, as well as
the expansion of its range due to the reliability of the connection tool part and
supporting part as a result of the interaction of the intermediate layer with
controlled composition, its constituent components with adjacent layers of steel
included in the composites.

7. A new method of manufacturing a bimetallic cutting and punching tools

using ultrafine tungsten powders. This will increase the range of applications of

bimetallic cutting tools and stamps.

8. A heat treatment regime of the fast tool increases the reliability of

operation due to optimization of structure of bimetallic composite. This will
increase the tool life of high-speed steels.

9. A method of heat treatment of the cast bimetallic carbide tool to

simplify the heat treatment technology and to increase tool life by 30-40%.

75

ЭЪЛОН ИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙХАТИ

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

LIST OF PUBLISHED WORKS

I бўлим ( I часть; I part)

1. Нурмуродов . ., Норкулов . . Теплофизические основы

структурообразования литых биметаллических композитах. Монография. –
Ташкент: Фан ва технология, 2010. –160 .

2. Нурмуродов . . еоретические технологические аспекты создания

конструкционных материалов на основе мелкодисперсных порошков
тугоплавких металлов. Монография. – Ташкент, ТашГТУ, 2012.-136 .

3. Нурмуродов . ., Расулов . Создание конструкционных материалов

использованием ультрадисперсных порошков вольфрама: Монография -
Ташкент, ТашГТУ, 2015. –168 .

4. Salokhiddin D. Nurmurodov, lisher K. Rasulov, Nodir D. Turahadjaev,

Kudratkhon G. Bakhadirov. Development of New Structural Materials with
Improved Mechanical Properties and High Quality of Structures through New
Methods. Journal of Materials Science Research, Vol. 5 No. 3, July 2016 e Version
First

tm

, pp. 52-58. (05.00.00 5).

5. Нурмуродов . . Освоение новейших технологий производства

материалов на основе нанокристаллических структур. //Компози ионные
материалы. – Ташкент, 2010. – – 4. . 45 – 47.[Миллий нашр 13].

6. Нурмуродов . ., Мамаражабов . .. Разработка освоение процессов

восстановления ок ов вольфрама на плазменной установке. //Химическая
технология. Контроль управление. – Ташкент, 2009. – 5. – . 29 – 32. (05.00.00
12).

7. Нурмуродов . ., Шевлякова . . овые композиции для обработки

труднообрабатываемых материалов //Вестник шГТУ. – Ташкент, 2010. – 1-2. –
. 80–84. (05.00.00 16)

8. Нурмуродов . . Расчет геометрических размеров камеры

плазмохимического реактора. //Вестник ашГТУ хабарлари. – Ташкент, 2011. –
1-2. – . 103–108. (05.00.00 16).

9. Нурмуродов . . Исследование влияния структурно-текстурных собенностей

твердосплавных изделий на их прочностные свойства. //Вестник ашГТУ. –

Ташкент, 2012. – 1-2.– . 92–96. [Миллий нашр 16].

10. Нурмуродов . . Испытания высокопрочных металлорежущих

формообразующих инструментов производстве. //Вестник ТашГТ . – Ташкент,
2013. – – 2. .105 – 108. (05.00.00 16).

11. Нурмуродов . ., Расулов . . Технология изготовления спирального

сверла каналами подвода смазочно-охлаждающей жидкости.//Вестник
ТашГТУ. – Ташкент, 2014. – – 3. . 103-107. (05.00.00 16.)

76

12. Нурмуродов . . Плазмохимическая технология получения ультра

дисперсных порошков вольфрама для создания композиций. //Компо зи
ионные материалы .– Ташкент, 2014.– 3. – .69–71. (05.00.00 13).

13. Нурмуродов . , Расулов . , Эшматов . . Технология изготовления

твердосплавных изделий использованием ультрадисперсних порошков
вольфрама. //Компози ионные материалы. – Ташкент, 2015. – 3. – . 29–32.
(05.00.00 13).

14. Патент IAP 04531.. Нурмуродов . . др. Способ термической обработки

инструментов из быстрорежущей стали. //Республика Узбекистан, Агентство
интеллектуальной собственности 27.06.2012.

15. Патент IAP 04732.. Нурмуродов . . др. Плазмохимический

реактор.//Республика Узбекистан, Агентство интеллектуальной собствен
ности 26.06.2013.

16. Патент IAP 04728. 05.06.2013. Нурмуродов . . др. Способ

изготовления биметаллического режущего штампового инструмента.
//Республика Узбекистан, Агентство интеллектуальной собственности
05.06.2013.

II бўлим ( II часть; II part)

17.Salokhiddin D. Nurmurodov, lisher K. Rasulov, Nodir D. Turahadjaev,

Kudratkhon G. Bakhadirov. Procedure-Technique for New Type Plasma Chemical
Reactor Thermo-physical Calculations. American Journal of Materials Engineering
and Technology Vol. 3, No. 3, 2015, pp. 58-62.

18.Нурмуродов . ., Расулов . . Исследование мелкодисперсных порошков

тугоплавких металлов. //Химия химическая технология. – Ташкент, 2012. – 3.
– . 66–68.

19.Нурмуродов . ., Расулов . . Исследование механических свойств

биметаллических матри для синтеза технических алмазов. //Химия
химическая технология. – Ташкент, 2012. – 4. – . 62 – 64.

20. Нурмуродов . ., Расулов . . Усовершенствование технологии

производства матриц для синтеза исскуственных технических алмазов.
//Узбекский химический журнал. – Ташкент, 2012. – – 4. . 51 – 54.

21. Нурмуродов . . Новейшие технологии производства материалов на

основе

нанокристаллических

структур.

Международная

научно–

практическая конференция "Инновация–2009".: Сборник научных статей. –
Ташкент, 2009. – . 98-99.

22. Нурмуродов . ., Алимов . . Определение марки сплавов для

изготовления

магнитов

плазменной

восстановительной

установке.

Международная

научно-практическая

конференция

«Проблемы

формирования

внедрения

инновационных

технологий

условиях

глобализации». //Сборник научных статей. – Ташкент, 2010. – . 84-88.

23. Нурмуродов . ., Шевлякова . . Твердые сплавы из нанопорошков для

обработки труднообрабатываемых материалов: //Материалы Республиканской
научно-технической конференции «Композиционные материалы на основе

77

техногенных отходов местного сырья». – Ташкент, 15–16 апреля 2010 . – .

303–304.

24. Нурмуродов . . Производство вольфрамового порошка - плазменного

восстановления: атериалы Международной аучно технической конференции
«Современные техника технологии горно металлургической отрасли пути их
развития». – Навои, 12–14 мая 2010 года. – . 254–255.

25. Нурмуродов . ., Алимов . . ийин эрийдиган металлар карбидлари

асосидаги атти отишмалар ишлаб чи ариш технологиялари. ал аро илмий –
анжуман. лмий ма олалар тўплам . " нновация–2010". – Тошкент, 2010. –
120–123 .

26. Нурмуродов . ., Алимов . . Мини-плазма-ёй урилмасида янги

конструкцион материаллар олиш технологияси. ал аро илмий – анжуман. лмий
ма олалар тўплам . "Инновация–2011". – Тошкент, 2010. 190–192 . 27.
Нурмуродов . . Исследование струйно-плазменного процесса восстановления
трехокиси вольфрама на укрупненной установке: Материалы Международной
научно-технической конференции "Современное материаловедение

нанотехнологии". – Комсомольск–на–Амуре, 2010. . 114-115.

28. Маматкулов ., Нурмуродов . . Нелинейные взаимодействия задачах

гидродинамики. //Международная научно-методическая конференция. –
Алматы, 2008. – . 12-14.

29. Норкулова . ., Нурмуродов . . Динамика расслоения растворенных

веществ про ессах сушки. //Международная научно-методическая конферен
ия. – Алматы, 2008. – . 14-15.

30. Нурмуродов . ., Расулов . . Внедрение технологии производства

породоразрушающих инструментов из порошков карбидов нитридов
тугоплавких металлов. Международная научная конферен ия. «Иннова ия –
2013» .– шкент, 2013. – . 117–118.

31. Нурмуродов . . Нанокукунлар ишлатилган янги конструкцион

материаллар. //Республика илмий-амалий анжуман илмий ма олалар тўплам .
– Ташкент, 2010. – 26–27 .

32. Нурмуродов . . Взаимодействие лазерного излучения веществом.

Тепловой расчет плазменного реактора.: Международная научно-техническая
конференция «Современное состояние перспективы развития энергетики»
Сборник трудов. Том II. – Ташкент, 2011. – . 117-121.

78

Muharrir: E.Bozorov

Badiiy muharrir: M.Odilov

Kompyuterda sahifalovchi: L.Kayimov

Bosishga ruxsat 07.07.2016 - y.da berildi. Bichimi 60x84 1/16.

Ofset qog‘ozi 2.«Times New Roman» garniturasi. Shartli b.t.

5.Nashr hisob t. 5.

Adadi 100 dona. 17 - buyurtma.

“HUMOYUNBEK - ISTIQLOL MO‘JIZASI”

bosmaxonasida chop etildi.

100000, Toshkent, Amir Temur 60 «A».

79