Научные основы и практические аспекты разработки технологий порошковой металлургии, основанных на использовании магнитовибрирующего слоя (16.11.2009)

Автор: Егорова Светлана Ивановна

ЕГОРОВА Светлана Ивановна

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЙ ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ, ОСНОВАННЫХ

НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ МАГНИТОВИБРИРУЮЩЕГО СЛОЯ

Специальность 05.16.06 – Порошковая металлургия и композиционные материалы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Ростов-на-Дону – 2009

Работа выполнена на кафедре «Физика» Донского государственного технического университета.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Юрий Михайлович Вернигоров.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Бадрудин Гасанович Гасанов;

доктор технических наук, профессор

Владимир Сергеевич Панов;

доктор технических наук, профессор

Андрей Евгеньевич Розен.

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ростовский государственный университет путей сообщения».

Защита диссертации состоится 11 февраля 2010 года в 10 часов на заседании совета Д212.304.09 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу: ул. Просвещения, 132, г. Новочеркасск, Ростовская область, 346428.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " "

Ученый секретарь

специализированного совета,

к.т.н., доцент Устименко В. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшей задачей порошковой металлургии (ПМ) является осуществление научно обоснованного подхода к конструированию порошковых материалов и изделий из них, а также разработка рациональных ресурсосберегающих технологий.

Дисперсное состояние веществ является основным во многих технологических процессах ПМ. Дисперсные материалы и их смеси подвергаются различным воздействиям с целью изменения их физико-технологических характеристик. К настоящему времени накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал о влиянии силовых полей различной физической природы на дисперсные системы. Наиболее существенное влияние на реологические свойства системы оказывает взаимодействие частиц. Образование агрегатов препятствует свободному движению частиц. Изменение реологических свойств дисперсной системы путем образования псевдоожиженного слоя представляет собой эффективное средство для интенсификации различных технологических процессов: помол, диспергирование, восстановление и окисление диспергированной твердой фазы, внесение легирующих примесей на частицы, обжиг, сушка, формирование требуемой ориентации магнитных моментов частиц порошка и др.

Для получения псевдоожиженного состояния дисперсных систем используют вибрационные, гидро- и аэрационные, акустические, электродинамические и электромагнитные способы воздействия. Особое место в ряду структурных изменений дисперсных систем занимает структурообразование под влиянием сил диполь-дипольного взаимодействия частиц. Структура дисперсной системы, у которой частицы анизотропны по магнитным свойствам, зависит не только от взаимного расположения частиц, но и от ориентации их магнитных моментов. Для таких дисперсных сред известны способы использования энергии электромагнитного поля для получения псевдоожиженного состояния: однородное переменное магнитное поле, вращающееся магнитное поле, неоднородное переменное магнитное поле, скрещенные магнитные поля. Движение частиц в псевдоожиженном слое происходит под действием сил, возникающих при взаимодействии частиц порошков магнитных материалов и магнитного поля.

Только в неоднородном магнитном поле энергия передается частицам непосредственно на их поступательные степени свободы. Во взаимно перпендикулярных переменном неоднородном и постоянном магнитных полях образуется динамически устойчивое взвешенное состояние из порошков магнитных материалов - магнитовибрирующий слой (МВС). Использование МВС позволяет существенно повысить реологические свойства порошков ферромагнитных материалов и совершенствовать технологию их получения, эффективно решать ряд практических задач.

Имеющиеся литературные данные освещают вопросы исследования отдельных реологических состояний дисперсной системы под действием переменного магнитного поля. Остаются неизученными задачи изменения реологических свойств дисперсных систем магнитотвердых материалов за счет создания условий для кажущегося перехода сухого трения в вязкое и превращения дисперсной среды из вязкотекучего в упругое состояние.

В этой связи особую актуальность приобретают работы по созданию, исследованию и использованию в промышленности специальных технологических процессов ПМ, обеспечивающих возможность управления состоянием тонкодисперсных порошков магнитотвердых материалов и позволяющих повысить эксплуатационные характеристики магнитов. Указанные тенденции обуславливают актуальность темы работы, посвященной решению задачи формирования заданных реологических свойств МВС, его использования при разработке новых технологий и методик управления процессом кажущегося изменения трения.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью работы является повышение эксплуатационных характеристик порошков ферромагнитных материалов за счет создания контролируемых состояний порошков, управления их реологическими свойствами в магнитовибрирующем слое на этапах помола, сепарации, дозирования и текстурирования на базе теоретических и практических разработок специальных методов ПМ.

Для достижения поставленной цели решались следующие научно-технические задачи:

Провести анализ технологических процессов связанных с созданием определенных форм относительного движения фаз многофазных сред как одного из аспектов научной проблемы формирования функциональных свойств порошковых материалов в МВС.

Разработать научную концепцию влияния параметров электромагнитного поля на реологические свойства дисперсных ферромагнетиков в МВС.

Изучить динамику агрегированного состояния дисперсных сред в электромагнитном поле и на основе установленных закономерностей разработать специальные методы контроля реологических особенностей дисперсных ферромагнитных материалов в состоянии МВС.

Определить зависимость сил внутреннего трения дисперсных систем в МВС от параметров электромагнитного поля.

Разработать математические модели движения ферромагнитных частиц в МВС при его наиболее характерных реологических состояниях.

Разработать математические модели дезагрегации и вторичного агрегирования дисперсных систем в МВС в зависимости от параметров электромагнитных полей, размеров частиц и состояния их поверхностей.

На базе предложенных моделей и результатов экспериментальных исследований разработать эффективные методики выбора параметров магнитных полей при формировании текстуры постоянных магнитов и установить корреляцию между свойствами МВС и изделия.

На основе изменения реологических особенностей МВС разработать способы интенсификации технологических процессов помола, дозирования, сепарации и устройств для их реализации.


загрузка...