Вибростойкие металлокерамические пористые проницаемые СВС-материалы на основе окалины легированной стали и добавками ферросилиция

Abstract

Постоянно возрастающий интерес к практическому использованию пористых проницаемых металлокерамических материалов в машиностроении обусловлен необходимостью выпуска устройств для очистки газообразных выбросов в атмосферу от вредных веществ. Пористые проницаемые материалы, получаемые с использованием технологий самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), открытого академиком А.Г. Мержановым и описанного научными школами СФУ (г. Красноярск), НГТУ (г. Новосибирск), АлтГТУ (г. Барнаул) и др., обладают целым рядом преимуществ. К основным из них можно отнести следующие: низкая энергоемкость получения, возможность использования отходов машиностроения и металлургии, изготовление фильтров с высокими физико-механическими качествами и функциональными свойствами. Фильтры для очистки отработавших газов, полученные по СВС-технологиям, обладая достаточной механической прочностью на сжатие и изгиб, ударной вязкостью, коррозионной стойкостью при использовании на энергетических и автотранспортных средствах, подвержены разрушениям от вибраций. Целью исследования является создание вибростойких металлокерамических пористых проницаемых материалов на основе окалины легированной стали, оксидов цветных металлов, алюминия и ферросилиция, полученных с применением СВС-технологий методом подбора состава шихты. Результаты. Базовыми компонентами шихты являются Fe2O3 (окалина легированной стали) + Al2O3 (электрокорунд) + Al. Выбранный состав шихты получения проницаемых металлокерамических материалов на основе этих реагентов с добавлением (5-20) % CrO2 (или Ce2O3), Cr, Ni и (0,5-1,5) % FeSi (ферросилиция) позволяет получить виброустойчивый материал для фильтров отработавших газов на транспорте. Увеличение содержания по массе в % в указанных пределах компонентов, участвующих в синтезе (Fe2O3, Cr, Ni, и FeSi), приводит к увеличению модуля упругости, что увеличивает жесткость получаемых материалов.

Constantly growing interest in practical use of porous permeable ceramic-metal materials in mechanical engineering is caused by the need to manufacture devices for cleaning gaseous emissions into the atmosphere from harmful substances. Porous permeable materials obtained by using self-propagating high-temperature synthesis (SHS), discovered by academician A.G. Merzhanov and described by scientific schools of the Siberian Federal University (Krasnoyarsk), Novosibirsk State Technical University (Novosibirsk), Altai State Technical University (Barnaul) and others, have a number of advantages, such as: low energy consumption when obtaining, possibility of using wastes of engineering and metallurgy, production of filters with high physical-mechanical properties and functional properties. The filters obtained by SHS have sufficient mechanical strength in compression and flexural strength, toughness, corrosion resistance, but when they are used in energy and motor vehicles, they are susceptible to damage from vibration and shock. The aim of the study is to develop vibration-resistant porous permeable metal-ceramic materials based on alloy steel oxides, non-ferrous metal oxides, aluminum and ferrosilicon obtained by using the SHS technology by methods of selection of charge composition, control modes of technological process of production. The results. The basic components of the charge are Fe2O3 (oxide alloy steel) + Al2O3 (corundum) + Al. The selected model for obtaining materials on the basis of these reagents with addition of small amounts (5…20) % of CrO2 (or Ce2O3), Cr, Ni and minor additives (0,5…1,5) % of FeSi (ferrosilicon) allows obtaining vibration-proof material to filter exhaust gas in transport. The increase in the content by mass within the above limits of the components, involved in the synthesis (Fe2O3, Cr, Ni and FeSi), leads to the growth in elasticity modulus, which increases the rigidity of the resulting materials.