Везде

ОХНММеталлы Russian Metallurgy

  • ISSN (Print) 0869-5733
  • ISSN (Online) 3034-5391

Козловa М. В.

  • Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий
  • Департамент теоретической физики и интеллектуальных технологий
Код пользователя
82379

Статьи автора

  • ОСОБЕННОСТИ ТИТАНОВОГО СЫРЬЯ РОССИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТИТАНА И ЕГО ПИГМЕНТНОГО ДИОКСИДА

    Приведен анализ характерных особенностей титанового сырья России, отмечены важные исторические аспекты создания титановой промышленности в СССР и развития научных исследований, направленных на решение сырьевой проблемы для дальнейшего развития титановой промышленности страны. На основе результатов многолетних исследований в ИМЕТ РАН месторождения титансодержащих руд России подразделены на четыре промышленных типа: редкометальные титансодержащие, комплексные железо-титан-ванадиевые (титаномагнетитовые), титан-цирконовые пески (циркон-рутил-ильменитовые россыпи) и собственно титановые (лейкоксеновые песчаники Тимана). Описаны руды каждого типа месторождений и обоснованы возможные пути их использования.
    14 0

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ И ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА ПОД ЗАКАЛКУ НА СТРУКТУРУ И ТВЕРДОСТЬ СТАЛЕЙ Fe-13%Cr, ЛЕГИРОВАННЫХ АЗОТОМ, ВАНАДИЕМ, НИОБИЕМ

    Исследованы микроструктура и фазовый состав, твердость трех модельных азотсодержащих сталей с 13%Cr, 0,02—0,2%С, 0,10—0,12%N, микролегированных ванадием и ниобием. Стали находились в разных вариантах структурного состояния: после горячей пластической деформа ции (ковка и прокатка) и после закалки горячедеформированного металла от температур 800—1150 °C. Результаты сопоставлены с литературными данными измерений твердости российских и зарубежных сталей системы Fe-13%Cr-С(0,14—0,5%) после закалки от температур в указан ном диапазоне, известными диаграммами Fe-13%Cr-C(0,1 и 0,2%). Сделана оценка размера зерна при нагревах под закалку во взаимосвязи с фактором растворения частиц избыточных фаз при нагревах. В том числе при анализе использованы данные, ранее полученные авторами методом дифференциальной сканирующей калориметрии, о процессах, протекающих в этих сталях при нагреве. Показана роль азота в изученных сталях для расширения высокотемпературной обла сти существования аустенита. Выявлено влияние легирования ванадием и дополнительного (к ванадию) легирования ниобием на интенсивность упрочнения сталей с 13%Cr и сдерживание роста зерна.
    13 0

  • ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МИКРОТВЕРДОСТИ ПЛАЗМЕННОГО ПОКРЫТИЯ ИЗ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ФРИКЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ

    Исследованы изменения микроструктуры и микротвердости плазменного покрытия из аустенитной стали Fe-23,7Cr-11,9Mn-3,2Ni-0,57C-0,52Si на цилиндрической стальной подложке после фрикционной обработки (ФО) двумя инструментами из быстрорежущей стали Р18М5 при давлении 30 МПа, сдвиговых напряжениях 4 МПа и температуре до 1225 °C. Операцию ФО выполнили при вращении образца с покрытием и дополнительном перемещении инструментов вдоль образующей подложки. Мощность процесса ФО характеризуется сдвигающим усилием инструментов на покрытие и линейной скоростью подложки с покрытием при ее вращении. Максимальная температура покрытия определяется отношением выполненной работы к обработанной площади покрытия. При повышенном термосиловом воздействии инструментов на покрытие и на его границу с подложкой в результате пластической деформации формируются полосы, разрушающие исходную структуру покрытия в состоянии после напыления, с дроблением оксидов на поверхности напыленных частиц. Окисление поверхности покрытия при ФО с одновременным его деформированием приводит к формированию слоев, в которых содержится до 29 об.% равномерно распределенных оксидов округлой формы. Микротвердость покрытия после ФО повышается с 2,95 до 6,1 ГПа в результате уплотнения материала покрытия и сваривания напыленных частиц между собой.
    14 0

  • СТРУКТУРА И КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЛИТОЙ Cr-Ni-Mo-N-СТАЛИ, ПОЛУЧЕННЫХ СВАРКОЙ С НИЗКОЙ ПОГОННОЙ ЭНЕРГИЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОАЗОТИСТОЙ СВАРОЧНОЙ ПРОВОЛОКИ

    Проведено исследование сварных соединений, изготовленных из пластин толщиной 20 мм литой аустенитной Cr-Ni-Mo-N-стали c высоким содержанием азота (~0,6 мас.%), полученных дуговой сваркой с низкой погонной энергией в защитной среде аргона. По разработанной техно логии сварки получены качественные бездефектные сварные соединения. Показана возможность сохранения при сварке по использованной технологии с низкой погонной энергией сварки высо кого (0,58 мас.%) содержания азота в металле сварного шва. Полученные сварные соединения характеризовались аустенитной структурой металла шва с минимальным количеством отдель ных частиц δ-феррита; в металле шва и околошовной зоне отсутствовали цепочки нитридов по границам зерен. Благодаря этому при испытаниях на электрохимическую коррозию в 3,5%-ном растворе NaCl сварные соединения проявили высокую устойчивость к воздействию данной среды и имели плавную зависимость в координатах плотность тока—потенциал.
    13 0

  • ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, МЕХАНИЧЕСКИХ И КОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ РАЗРАБОТАННОЙ АЗОТИСТОЙ БЕЗНИКЕЛЕВОЙ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ 20Х15АГ10М2

    Проведены исследования структуры, механических свойств, а также сопротивления питтинговой и межкристаллитной коррозии безникелевой азотистой (0,26 мас.% N) аустенитной стали 20Х15АГ10М2 после горячей деформации и закалки от 1100 °С. Показано, что сталь после данного режима обработки имеет аустенитную структуру, проявляет высокие механические свойства в испытаниях на растяжение. Характеристики относительного удлинения и относительного сужения составили 57 и 62% соответственно. При этом предел прочности σв = 914 МПа, а условный предел текучести σ0,2 = 503 МПа. По результатам электрохимических исследований стойкости против питтинговой коррозии в 3,5%-ном растворе NaCl исследованная сталь находились в устойчиво пассивном состоянии и показала высокое сопротивление образованию питтингов вплоть до потенциала Еb = 270 мВ, значительно более высокого, чем у стали 08Х18Н10Т. Исследование стойкости против межкристаллитной коррозии методом потенциодинамической реактивации показало, что отношение зарядов реактивации и пассивации стали составило 0,028.
    13 0

  • ТУГОПЛАВКИЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДЫ МОЛИБДЕНА, НИОБИЯ, ХРОМА — ОСНОВА НОВЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ КОМПОЗИТОВ (ОБЗОР)

    Эффективность газотурбинных двигателей (ГТД) напрямую связана с повышением температуры рабочего газа и, следовательно, рабочих температур во всех контурах установки. Интенсивное развитие инженерии ГТД требует разработки жаропрочных конструкционных материалов нового поколения, способных превзойти по жаропрочности современные никелевые суперсплавы. В качестве потенциальных кандидатов рассмотрены современные тугоплавкие интерметаллиды, такие как Nb3Al, Mo3Si, Mo3Al, Nb5Si3, Cr2Ta и др. Несмотря на высокую жаростойкость и жаропрочность, данные фазы обладают низкой трещиностойкостью даже при высоких температурах, в свете чего возникает необходимость в создании композитных структур, таких как интерметаллид + твердый раствор. Проведен сравнительный анализ механических свойств и жаростойкости композиционных структур интерметаллид + металлическая матрица. Более подробно рассмотрена система Cr-Cr2Ta, которая обладает высокой жаростойкостью, что дает предпосылки для создания жаропрочных сплавов нового поколения для замены существующих никелевых суперсплавов. Отмечено, что порошковая металлургия представляет собой конкурентоспособную технологию по сравнению с методами литья. В частности, представлены данные о современном состоянии в области металлотермического синтеза тугоплавких интерметаллидов.
    13 0

  • ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ И МИКРОТВЕРДОСТИ ТАНТАЛА В УСЛОВИЯХ ИМПУЛЬСНЫХ ПУЧКОВО-ПЛАЗМЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ РАЗНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ

    Проведено исследование воздействия импульсных потоков высокотемпературной плазмы и ионов D+ и He+, генерируемых в двух установках Плазменный фокус с энергозапасом Е до ~1 MДж (установка ПФ-1000) и Е ≈ 5 кДж (ПФ «Вихрь»), на листовые образцы из тантала. Определены общие черты и различия в изменении микроструктуры, текстуры и микротвердости их поверхностных слоев после облучения. Выполнено численное моделирование воздействия быстрых ионов D+ и He+ на танталовую мишень в условиях, соответствующих проведенным экспериментам. Расчеты показали, что при облучении в режиме, реализованном на более мощной установке ПФ-1000, за 1 импульс испаряется поверхностный слой ~6 мкм, что превышает глубину проникновения ионов D+ и He+ с энергией 100 кэВ в танталовую мишень (1,1 мкм для D+ и 0,6 мкм для He+). В то же время в более мягком режиме облучения с использованием установки ПФ «Вихрь» толщина испаренного слоя (~0,5 мкм) меньше глубины проникновения ионов. Следствием этого являются более выраженные изменения в микроструктуре после облучения в ПФ «Вихрь»: появление множества кратеров (следов выхода имплантированного газа) и микротрещин, образованию которых способствуют дополнительные напряжения, создаваемые этими газами в тантале, а также термические напряжения, возникающие на стадии охлаждения. Имплантация газовых ионов приводит к увеличению микротвердости поверхностного слоя в образцах, облученных гелием или дейтерием в экспериментах на ПФ «Вихрь», в то время как после облучения дейтерием в установке ПФ-1000 микротвердость или не меняется, или незначительно снижается. В поверхностных слоях облученных образцов формируется текстура, обусловленная направленным теплоотводом при охлаждении и кристаллизации оплавленного слоя. Основной чертой изменений является увеличение интенсивности рефлексов от семейства плоскостей {211}, более выраженное в образцах, облученных в ПФ «Вихрь». Исследовано влияние типа рабочего газа (дейтерия или гелия) на микроструктуру, текстуру и микротвердость поверхностного слоя после облучения образцов тантала в установке ПФ «Вихрь». Заметной разницы в изменениях морфологии поверхности и текстуры при использовании дейтерия или гелия не обнаружено. В то же время микротвердость значительно больше повышается при использовании в качестве рабочего газа гелия, чем при использовании дейтерия.
    12 0

  • ВЛИЯНИЕ КРИТИЧЕСКОГО ПЕРЕГРЕВА РАСПЛАВОВ НА ВИД КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

    Методами циклического термического анализа изучены условия перехода от квазиравновес ной кристаллизации (КРК) к неравновесно-взрывной (НРВК) для ряда легкоплавких металлов и сплавов в одинаковых условиях эксперимента. Установлено, что переходы КРК⇆НРВК зависят от соответствующих критических перегревов расплавов. Результаты работы трактуются на базе кластерно-коагуляционной модели кристаллизации.
    11 0

  • ПОЛУЧЕНИЕ ПАРАВОЛЬФРАМАТА АММОНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ СПЛАВОВ ВОЛЬФРАМ-РЕНИЙ В РАСТВОРАХ КАРБОНАТА АММОНИЯ

    Методом линейной вольтамперметрии в потенциодинамическом режиме исследовано электрохимическое поведение рения, а также сплавов ВР-5 (мас.%: W 95, Re 5) и ВР-20 (мас.%: W 80, Re 20) в растворах карбоната аммония (0,5—1,5 моль/л). Выявлено, что при увеличении содержания рения в сплаве снижается величина максимальной анодной плотности тока, при этом рост концентрации карбоната аммония в электролите приводит к существенной интенсификации процесса окисления сплавов. Определены условия максимальной скорости растворения сплава ВР-5 под действием постоянного электрического тока, обеспечивающие выход сплава по току ~100%. Представлен материальный баланс процесса получения паравольфрамата аммония путем электрохимического растворения отходов сплава ВР-5, последующего упаривания электролита и кристаллизации соответствующей соли.
    20 0

  • РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕНА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ОБЖИГУ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ НА КОНВЕЙЕРНОЙ МАШИНЕ

    Выполнен анализ приведенного в литературе аналитического решения задачи о нагреве слоя материала движущимся газом. Установлено, что недостатком такого решения является постоянство теплофизических свойств материала и газа, а также коэффициента теплопередачи, что не позволяет учитывать их изменение в процессе нагрева слоя, а также различное развитие химических реакций. В реальных условиях в обжигаемых окатышах протекает комплекс физико-химических процессов: окисление магнетита, разложение карбонатов, образование новых химических соединений и др. Отмечается, что расчет окислительного нагрева железорудных окатышей основан на закономерностях передачи теплоты в неподвижном слое. При этом длительность нагрева слоя зависит от многих факторов и определяется в основном длительностью теплообмена между слоем окатышей и газом. Разработана методика расчета теплообмена в слое обжигаемых офлюсованных окатышей применительно к конвейерной машине. Достоинство методики состоит в том, что она позволяет проводить расчет окислительного обжига окатышей с учетом кинетики процессов, происходящих в окатышах при нагреве. С ее использованием можно определять температуры материала и газа в слое окатышей не только в начальный, но и в любой момент времени, что достигается использованием граничных условий и путем интегрирования дифференциальных уравнений, описывающих теплообмен в неподвижном слое. Причем теплофизические свойства газа и материала, а также коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи принимались в виде функций от температуры, а не постоянными, как отмечается в предлагаемых решениях аналогичной задачи. Полученные в работе результаты имеют большое практическое значение, так как позволяют проводить анализ влияния разных параметров обжига на степень завершенности процессов в слое и получать обожженные окатыши с требуемыми металлургическими свойствами, а также определять размеры зоны обжига и оптимальную длину конвейерной машины, а следовательно, и ее производительность.
    17 0

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И УПРУГИЕ СВОЙСТВА ЛИСТОВ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Cu-Li В-1480 И В-1481

    Исследовано влияние легирующих элементов (Cu, Li) на кристаллографическую текстуру, фазовый состав и величину модуля Юнга листов толщиной 1,4 мм из сплавов В-1480 и В-1481 системы Al-Cu-Li. С использованием оригинального метода количественного фазового анализа, основанного на законе Вегарда и балансе химического и фазового составов, определено содержание интерметаллидных фаз δ (Al3Li) и T1 (Al2CuLi) в сплавах. На основе этих данных впервые оценены модули Юнга этих интерметаллидов, которые значительно выше, чем у твердого раствора (~70 ГПа), и составляют 100—120 ГПа. При этом в отличие от прочностных свойств, вклад T1фазы в которые в разы превышает вклад δ-фазы, упругие свойства этих фаз близки. Показано, что в листах сплава В-1480 формируется текстура {110}<112>, обусловливающая максимальное значение модуля Юнга в поперечном направлении листа и минимальное в направлении под углом 45°. В листах сплава В-1481 формируется слабовыраженная многокомпонентная текстура, при этом величина модуля Юнга практически одинакова во всех направлениях листа (долевом, поперечном и под углом 45° относительно направления прокатки).
    18 0

  • ХАРАКТЕРИСТИКА Ti-Zr-ПОКРЫТИЯ НА ТИТАНОВОМ СПЛАВЕ Ti6Al4V

    Впервые Ti-Zr-покрытия были приготовлены путем электроискровой обработки титанового сплава Ti6Al4V в анодной смеси титановых гранул с добавлением 2, 4 и 6 об.% порошка циркония. Структура покрытий исследовалась методами рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной спектроскопии. Материал покрытий представляет собой твердый раствор α-(Ti-Zr). При повышении содержания циркониевого порошка в анодной смеси с 2 до 6 об.% содержание циркония в покрытии возрастало с 23,5 до 34,2 ат.%. При этом по глубине покрытия его содержание было равномерным. Коррозионные свойства образцов с покрытиями исследовались методами потенциодинамической поляризации и спектроскопии электрохимического импеданса в 3,5%-ном водном растворе NaCl. Испытание на циклическую жаростойкость проводилось при температуре 900 °С в течение 100 ч. Показано, что применение Ti-Zr-покрытий позволяет снизить скорость коррозии титанового сплава Ti6Al4V до 4,3 раз и повысить его жаростойкость до 1,84 раза. При увеличении содержания циркония в покрытии микротвердость Ti-Zr-покрытий монотонно возрастала от 4,68 до 6,39 ГПа, коэффициент трения повышался от 0,71 до 0,81, а износ покрытий монотонно снижался с 11,98•10-5 до 7,35•10-5 мм3/(Н•м).
    18 0

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ23 ПОСЛЕ ЗАКАЛКИ В ВОДЕ И ПОТОКЕ АЗОТА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

    Методами рентгенофазового анализа и дополнительного улучшения разрешения рентгенограмм исследовано фазовое состояние поверхности сплава ВТ23 после закалки в двух разных средах. После закалки в воде в поверхностных слоях сплава выявлены твердый раствор кислорода в фазе на основе α-титана и диоксид титана TiO2 (рутил), образовавшиеся как при нагреве под закалку и выдержке в окислительной среде, так и при закалке в воде. После закалки в потоке азота высокого давления в поверхностных слоях сплава выявлены твердый раствор азота в фазе на основе α-титана и нитриды TiN, Ti2N, образовавшиеся как при нагреве под закалку и выдержке в вакууме со следовым количеством молекулярного азота, так и при закалке в потоке азота высокого давления. Благодаря улучшению разрешения дифрактограмм выявлены дифракционные максимумы, отвечающие Ti3N2, Ti4N3.
    19 0

  • ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В АЗОТСОДЕРЖАЩИХ СТАЛЯХ НА ОСНОВЕ 13% Cr

    По данным для шести модельных плавок изучены структура и фазовый состав стали на основе 13%Cr-1,5%Mn c двумя уровнями содержания азота (~0,10—~0,14%) и углерода (~0,02—~0,20% С), а также добавками молибдена, ванадия и ниобия в состоянии после горячей пластической деформации ковкой и прокаткой с последующей закалкой от разных температур. Методами металлографии, измерений твердости и микротвердости, дифференциального термического анализа, дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгеновского фазового анализа проведены исследования структуры и фазового состава, оценка температур фазовых превращений в металле полученных образцов горячекатаной стали. Экспериментальные данные по фазовому составу и температурам мартенситного превращения сопоставлены с расчетными, полученными с использованием полуколичественной фазовой диаграммы Потака-Сагалевич, модифицированной фазовой диаграммы Шеффлера—Делонга и эмпирической формулы расчета температуры Мн начала образования мартенсита Финклера—Ширры. Показано, что после деформации и закалки из аустенитной области сталь с ~0,10% N и ~0,02% С имеет мартенситно-ферритную структуру с содержанием феррита 30—50%, а стали с суммарным содержанием азота и углерода ~0,3% имеют мартенситную структуру с разной плотностью частиц избыточных фаз и размером зерна, зависящим от содержания элементов карбидои нитридообразователей. Для изученных сталей выявлены: температуры Ас1 и Ас3; температуры, отвечающие стадиям распада мартенсита, и температуры окончания растворения частиц избыточных фаз при нагреве. Установлена корреляция Мн=f(Niэкв/Crэкв). Подтверждено соответствие фазового состава сталей расчетному по наличию феррита и мартенсита. Наличие небольшого количества остаточного аустенита, который должен быть в структуре четырех составов стали согласно диаграмме Потака—Сагалевич и одного состава стали согласно диаграмме Шеффлера—Делонга, использованными методами исследования не выявлено.
    9 0

  • ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ СТАЛИ 316L АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА

    На разных стадиях циклического нагружения измерены такие физические характеристики стали 316L, полученной методом селективного лазерного плавления, как электрическое сопротивление и вихретоковый параметр. Установлена корреляция этих характеристик с длиной и раскрытием малых усталостных трещин, возникших на технологических дефектах, а также с относительным числом циклов нагружения. Основой отмеченной корреляции является подобие стадийности изменения физических свойств и стадийности изменения длины и раскрытия малых усталостных трещин с увеличением числа циклов. Показано, что средняя длина малых трещин на стадии стабильного роста линейно зависит от относительного числа циклов нагружения как при низкой, так и при высокой амплитуде напряжения. Электрическое сопротивление, оцененное после разрушения вблизи изломов образцов, растет с увеличением амплитуды напряжения согласно линейному соотношению, которому отвечает и зависимость вихретокового параметра от числа циклов при низких амплитудах напряжения. С ростом раскрытия малых трещин значения вихретокового параметра увеличиваются.
    18 0

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕТЕРОФАЗНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОКСИДНЫХ ЭКЗОГЕННЫХ НАНОЧАСТИЦ С ОЛОВОМ В РАСПЛАВАХ ЖЕЛЕЗА И КОБАЛЬТА

    Исследовали процессы гетерофазного взаимодействия экзогенных наночастиц тугоплавких фаз ZrO2 и HfO2 с расплавами железа и кобальта, содержащими примесь цветного металла — олово. Отмечено, что введение наночастиц ZrO2 и HfO2 в модельные сплавы Fe-Sn и Co-Sn привело к уменьшению содержания олова до 27 отн.% в зависимости от длительности выдержки расплава после ввода наночастиц. Кроме того, на степень удаления олова значительное влияние оказыва ют состав расплава, а также природа и размер наночастиц.
    19 0

  • УПРОЧНЕНИЕ НИКЕЛЯ МАЛЫМИ КОЛИЧЕСТВАМИ НАНОЧАСТИЦ SiC

    Структуру композитов с улучшенными механическими свойствами состава Ni-ySiC (y = 0,001, 0,005 и 0,015 мас.%), приготовленных путем механической активации и искрового плазменного спекания, исследовали средствами растрового и просвечивающего электронного микроскопов и рентгеновской дифракции. Плотность спеченных образцов определяли методом гидростатического взвешивания. Испытания на изгиб проводили методом трехточечного изгиба при 25 и 400 °C, а модуль Юнга определяли ультразвуковым методом при температурах 25, 400, 750 °C. Термодинамическое моделирование показало, что при формировании материала искровым плазменным методом на межфазном слое между матрицей и наночастицей возможно выделение силицидов никеля. На границах зерен никеля выявлен пироуглерод, который мог сформироваться при выделении из никеля при спекании в результате попадания углеродсодержащего компонента в поры. Материал, содержащий 0,001 мас.% SiC, имел прочность на изгиб выше на 115% при 20 °C и на 86% при 400 °C, чем никель, спеченный без добавок.
    18 0

  • СРАВНЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ХРОМОНИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ Х30Н60М9 И Х23Н65М13 В ТЕМПЕРАТУРНОМ ИНТЕРВАЛЕ 500—625 °C ПО ДАННЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

    Предлагается способ качественной оценки термической устойчивости структурного состояния однофазных никелевых сплавов Х30Н60М9 и Х23Н65М13 с использованием расчетной формулы изменения энтропии. Экспериментальные данные для расчета определены по термограмме дифференциального термического анализа (ДТА). Итоговые результаты оценки привели к заключению, что в температурном интервале 500—625 °C термическая устойчивость структуры сплава Х30Н60М9 лучше, чем у сплава Х23Н65М13. Результат подтвержден экспериментальными данными: установлено, что при идентичности теплового воздействия на сплавы их отклик на приложенную температуру различен, что подтверждается сведениями о тепловых эффектах для образцов сплавов в температурном интервале 500—625 °C.
    19 0

  • МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ЛИТЫХ СТЕРЖНЕЙ ИЗ Со-СПЛАВА 84КХСР, ПОЛУЧЕННЫХ ЗОННОЙ ПЛАВКОЙ ПРИ РАЗНЫХ РЕЖИМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ СТЕРЖНЯ

    С использованием установленного оптимального режима зонной плавки (ЗП) литого стержня из Со-сплава 84КХСР, обеспечивающего максимальную прочность, получена партия стержней, охлажденных в вакууме, гелии и воде. Проведено исследование структуры и механических свойств материала стержней при трехточечном изгибе и сжатии. Установлено, что при всех принятых режимах охлаждения в стержнях формируется структура одинакового типа, состоящая из продольно ориентированных игольчатых дендритов, плотно упакованных в дисперсной эвтектической матрице. Для всех использованных режимов получены высокие значения прочности при изгибе σв изг = 1970—2220 МПа и сжатии в сж = 2300—2600 МПа. При испытаниях на сжатие установлены экстремально высокие значения упругой деформации ε = 2—3% и низкий модуль упругости Е = 64 ГПа. Общая обратимая деформация по характеру изменения близка к упругой и составляет 5—6%. Излом стержней хрупкий, следы пластической деформации отсутствуют. Отмечены перспективы использования высокопрочных сверхупругих бездефектных околоэвтектических литых стержней, полученных ЗП.
    20 0

  • ВЛИЯНИЕ РОТАЦИОННОЙ КОВКИ НА СТРУКТУРУ, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЧИСТОГО ЦИНКА И СПЛАВА Zn-1%Mg-0,1%Dy

    Проведено исследование микроструктуры, механических свойств, коррозионной стойкости и биосовместимости in vitro чистого цинка и сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy (мас.%) до и после ротационной ковки (РК). После РК при 200 оC в чистом цинке формируется частично рекристаллизованная структура с размером зерна ~20 мкм, а в сплаве Zn-1%Mg-0,1%Dy в структуре образуются зерна a-Zn, вытянутые вдоль направления ковки, а также глобулярные частицы фаз Mg2Zn11 и MgZn2. Формирование частично рекристаллизованной микроструктуры обеспечило повышение прочности oв чистого цинка с 44+-7 до 96+-1 МПа и одновременно пластичности B с 6,2+-1,3 до 20,2+-2,8%. Для сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy после РК также отмечено увеличение предела прочности (с 132+-18 до 223+-16 МПа) и относительного удлинения (с 0,8+-0,5 до 5,8+-1,1%). При этом РК не приводит к изменению потенциала коррозии исследуемых материалов, но ускоряет коррозию чистого цинка и замедляет коррозию сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy. Биосовместимость сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy после РК не ухудшалась, а биосовместимость чистого цинка после обработки стала лучше, что снижает риск его цитопатогенного воздействия при длительном контакте образцов с кровью. В целом комбинация легирования чистого цинка магнием и диспрозием с ротационной ковкой позволяет существенно повысить его прочность и коррозионную стойкость без ухудшения биосовместимости.
    18 0

  • ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ СТАЛИ ВКС-10 ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО АЗОТИРОВАНИЯ

    Методом рентгеновской дифрактометрии поликристаллических образцов с использованием математических методов для повышения разрешающей способности получены данные о фазовом составе и истинном уширении дифракционных максимумов стали ВКС-10 на основе Fe-Cr-Ni, подвергнутой лазерной обработке с разной интенсивностью и последующему азотированию. Также исследованы закономерности формирования нитридных фаз при рассмотренных видах обработки. Установлено, что с увеличением интенсивности лазерной обработки возрастает количество твердого раствора на основе y-Fe и оксидных фаз, а также увеличиваются ширины дифракционных линий. После азотирования появляются нитридные фазы CrN, Fe3N, Fe4N, их объемные доли значительно возрастают с увеличением интенсивности лазерной обработки, однако при двукратной лазерной обработке доля нитридных фаз снижается.
    18 0

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ НАГРЕВА ПОД ЗАКАЛКУ И СКОРОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И ТВЕРДОСТЬ СТАЛЕЙ Fe-13%Cr, ЛЕГИРОВАННЫХ АЗОТОМ

    Исследованы микроструктура, фазовый состав и твердость трех модельных азотсодержащих сталей 13Cr-(0,02—0,2)С-(0,09—0,14)N с разными содержаниями углерода и азота, в том числе микролегированных ванадием и ниобием, в состоянии после горячей пластической деформации прокаткой с последующей закалкой от разных температур. Проанализировано влияние скорости охлаждения при закалке (в воду, в масло, на воздухе) и влияние длительности выдержки при нагреве под закалку в интервале температур 900—1150 oC на структурно-фазовое состояние и твердость сталей. Результаты сопоставлены между собой (оценка влияния содержания С, N, V, Nb) и с литературными данными исследований сталей системы 13Cr-(0,14—0,5)С-(0—0,08)N после закалки по нескольким режимам. Выявлены особенности влияния содержания элементов карбидо- и нитридообразователей и вариаций режимов закалки на рост размера зерна при нагреве и образование остаточного аустенита, прирост и снижение твердости. Подтвержден ранее наблюдавшийся на сталях системы 13Cr-(0,14—0,5)С эффект влияния скорости охлаждения при закалке на положение максимума твердости на температурной шкале у двух изученных мартенситных сталей и показано, что ферритно-мартенситная сталь с содержанием ~40% феррита нечувствительна к скорости охлаждения. Предложены (по критериям размера зерна, твердости, отсутствия цепочек частиц избыточных фаз по границам зерен, отсутствию трещин при закалке) режимы закалки (температура, длительность выдержки, среда охлаждения) для трех азотсодержащих сталей (мартенситно-ферритная Cr-С-N-V и две мартенситные стали Cr-С-N-V/(V+Nb)).
    12 0

  • АЗОТИРОВАНИЕ ПОРОШКА ЖЕЛЕЗА В РЕЖИМЕ СВС

    Проведены экспериментальные исследования по азотированию порошков железа со сферической формой микроразмерных частиц в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Продукты азотирования получены в виде композиций Fe-Fe3C-FexN (х = 2—4). Доля FexN по данным рентгенофазового анализа составила не более 50 мас.%. Результаты исследования микроструктуры показали, что частицы азотированного железа представляют собой сферические композиции «ядро—оболочка», в которых ядро — железо, а оболочка — нитриды железа FexN (х = 2—4). Оболочка сфер состоит из кристаллов в виде субмикроразмерных игл.
    17 0

  • ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ОБЖАТИЯ ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА ИЗОТРОПНОГО ПОРОШКОВОГО СПЛАВА Fe-30Cr-20Co-2V

    Получены образцы магнитотвердого сплава Fe-30Cr-20Co-2V методом порошковой металлургии и холодной прокатки со степенями обжатия 30, 50 и 70%. Холодная прокатка образцов осуществлялась при комнатной температуре после стадии закалки. Исследование их магнитных свойств показало, что после холодной прокатки со степенью обжатия 30% данные свойства материала остаются на уровне для непрокатанных образцов, однако дальнейшее повышение степени обжатия приводит к их снижению. Вне зависимости от степени обжатия магнитные свойства в направлении, перпендикулярном направлению прокатки, оказались выше измеренных вдоль направления прокатки. Исследования текстуры показали, что в ходе холодной прокатки вне зависимости от степени обжатия в сплаве формируется текстура в виде отдельных ориентировок типа (111)[uvw], принадлежащих o-волокну, характерных для материалов с ОЦК решеткой. Согласно исследованиям фазового состава при повышении степени обжатия до 50% и выше в материале формируются включения немагнитной тетрагональной o-фазы, что и приводит к понижению магнитных свойств сплава. Результаты механических испытаний на сжатие показали, что при всех режимах холодной прокатки предел текучести o0,2 сплава повышается более чем в 1,5 раза до 1600—1700 МПа. При холодной прокатке со степенью обжатия 30% наблюдается также увеличение пластичности материала, однако дальнейшее повышение степени обжатия вызывает охрупчивание материала, что связано с появлением o-фазы в структуре.
    17 0

  • ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ И ОРИЕНТАЦИИ ОБРАЗЦОВ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ СТАЛИ 10ХСНД ПРИ УДАРНОМ И СТАТИЧЕСКОМ ИЗГИБЕ

    Исследовано влияние технологии обработки стали 10ХСНД и ориентации нагрузки по отношению к направлению прокатки на ударную вязкость, динамическую трещиностойкость, температуру вязко-хрупкого перехода и механизмы разрушения. Сталь изучали в двух состояниях — после термической обработки закалкой с отпуском (ТО) и после контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением (КП + УО). Показано, что для стали после КП + УО характерно повышение критической температуры хрупкости, наиболее выраженное для поперечно ориентированных образцов, и появление значительной анизотропии величины ударной вязкости. На поверхностях разрушения образцов на ударный изгиб после КП + УО выявлены многочисленные расслоения вдоль текстуры прокатки, которые могут привести к преждевременному разрушению конструкций при эксплуатации. Исследования макро- и микрорельефа изломов образцов размерами 350x90x20 мм, испытанных в условиях статического трехточечного изгиба по ГОСТ 6713—2021, показали, что значения критической температуры хрупкости образцов большего поперечного сечения выше ее значений, оцененных по данным ударных испытаний. Доля вязкой составляющей в изломах образцов после ТО выше, чем у образцов после КП + УО, как при комнатной, так и при пониженной температурах.
    17 0

  • ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ И ДИСЛОКАЦИОННОЙ СУБСТРУКТУРЫ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ ЗАЭВТЕКТОИДНЫХ РЕЛЬСОВ

    С использованием метода просвечивающей дифракционной электронной микроскопии выполнен количественный анализ эволюции фазового состава и тонкой структуры по радиусу скругления выкружки головки рельса из заэвтектоидной стали Э90ХАФ после эксплуатации на Забайкальской железной дороге. Исследования выполнены на расстояниях 0 (верхний слой контактной поверхности колесо—рельс), 2 и 10 мм. Проведен анализ тонкой структуры, размеров и плотности распределения карбидных частиц, скалярной и избыточной плотности дислокаций, кривизны кручения кристаллической решетки, амплитуды внутренних напряжений. Определены источники внутренних напряжений и выявлены места зарождения микротрещин.
    18 0

  • РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФОРМЫ ПОКОВОК ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ СТАЛЕЙ

    Представлено новое программное обеспечение, разработанное с учетом государственных стандартов, а также рекомендаций из справочных материалов и позволяющее упростить операции при проектировании штамповой оснастки на этапе предварительной подготовки производства деталей, получаемых горячей объемной штамповкой. При разработке чертежа поковки инженер-технолог, зная геометрические размеры готового изделия, параметры оборудования, режимы обработки и прочее, должен назначить припуски на механическую обработку, а также напуски, включая штамповочные уклоны, перемычку под прошиваемое отверстие, форму облойной канавки. В предлагаемом варианте автоматизации проектирования штамповой оснастки выполнение указанных операций многократно ускорено, т.е. в итоге значительно облегчается процесс подбора окончательной формы штамповки.
    18 0

  • СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА СЛОЖНОЛЕГИРОВАННЫХ РАСПЛАВОВ НИКЕЛЯ, СОДЕРЖАЩИХ ОЛОВО И НАНОФАЗЫ ОКСИДА ЦИРКОНИЯ

    Методом большой капли исследованы поверхностное натяжение и плотность расплавов жаропрочных никелевых сплавов ЖС32 и ЖС36, содержащих примесь цветного металла (Sn) и нанофазы ZrO2. Показано, что присутствие в расплаве ZrO2+Sn в отличие от систем только с ZrO2 или Sn приводит к существенному увеличению температурного коэффициента и возрастанию степени разрыхленности. Показана связь изменения данных свойств с образованием ансамблей Ме+(ZrO2-Sn) c новыми поверхностными свойствами, их перераспределением в расплаве и на границах раздела фаз и изменением структурных свойств расплава.
    18 0

  • ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ЦИНКА И СКАНДИЯ НА СВОЙСТВА СПЛАВА Mg-Y-Gd-Sm-Zr

    Исследовано влияние добавок раздельно цинка (до 1 мас.%), скандия (до 2 мас.%) и совместно цинка и скандия на структуру и механические свойства магниевого сплава ИМВ7-1 системы Mg-Y-Gd-Zr, содержащего 2 мас.% Sm. Изучена кинетика распада пересыщенного твердого раствора на основе магния в процессе старения при 175, 200, 225 и 250 C. Установлено, что при введении цинка в структуре образуется пластинчатая фаза, соответствующая тройному соединению магния, редкоземельных металлов и цинка, тогда как в случае введения скандия он только растворяется в магниевом твердом растворе. Добавка цинка приводит к необходимости снижения температуры обработки на твердый раствор, а скандий ее повышает. Сплавы с добавками совместно цинка и скандия упрочняются при старении, при этом цинк способствует упрочнению при более низких температурах старения, а скандий — при более высоких. Цинк и скандий повышают устойчивость магниевого твердого раствора и приводят к замедлению его распада при старении.
    19 0

  • ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, ТЕКСТУРА И АНИЗОТРОПИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СПЛАВОВ В-1480 и В-1481

    Исследовали фазовый состав, кристаллографическую текстуру и анизотропию механических свойств при растяжении (о0,2, ов, о) листов толщиной 1,4 мм из сплавов В-1480 и В-1481системы Al-Cu-Li. Показано, что в листах сплава В-1480 формируется текстура {110}<112>, приводящая к выраженной анизотропии механических свойств. При этом в долевом направлении (направление прокатки (НП)) показатели пределов текучести и прочности равны соответственно 560 и 590 МПа, тогда как в 45°-ном направлении они составляют 473 и 510 МПа. В сплаве В-1481 формируется близкое к бестекстурному состояние и соответственно практически отсутствует анизотропия — пределы текучести и прочности в долевом направлении составляют 483 и 510 МПа соответственно, а в 45°-ном направлении — 473 и 520 МПа. Важно отметить, что, несмотря на значительно более высокие прочностные показатели как в долевом, так и поперечном относительно НП направлениях для сплава В-1480, минимальные их значения для обоих сплавов, которые являются определяющими для любых полуфабрикатов, одинаковы. Это свидетельствует о необходимости контроля текстуры листовых полуфабрикатов сплавов системы Al-Cu-Li с учетом того, что минимальные прочностные свойства текстурированных полуфабрикатов соответствуют 45°-ному направлению относительно НП, испытания в котором на практике не используется. Отсутствие текстуры и выраженной анизотропии механических свойств в сплаве В-1481, возможно, связано с наличием в нем скандия, который образует дисперсные частицы Al3Sc, препятствующие формированию текстуры.
    19 0

  • ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОГНЕУПОРНОЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ Al2O3 С ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫМ РАСПЛАВОМ

    Методом лежащей капли исследовано взаимодействие железоуглеродистого расплава рельсовой стали с огнеупорной керамикой на основе Al2O3 в зависимости от длительности выдержки, температуры и состава газовой фазы. Проведены анализ микроструктуры и элементное картирование границ поперечных срезов металла и керамики. Отмечено уменьшение содержаний углерода и марганца и увеличение содержаний алюминия и хрома в металлическом расплаве после опытов. С помощью термодинамического анализа рассмотрено взаимодействие углерода стали с материалом керамики, восстановление элементов из оксидов керамики и их переход в расплав. Анализ керамики в области контакта с металлом показал снижение концентраций хрома и железа и их присутствие в керамике в виде металлических включений. Наблюдался рост «ворсинок» на грани керамической подложки при высоких температурах (1923 K), которые представляют собой нитевидные образования диаметром в несколько микрометров из чистого оксида алюминия Al2O3.
    18 0

  • ИЗМЕНЕНИЕ ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ ПРИПОВЕРХНОСТНОЙ ОБЛАСТИ СТАЛИ 95Х18 ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ВАКУУМНОЙ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

    Приведены результаты исследований фазового состава и структуры приповерхностной области стали 95Х18 после разных видов вакуумной химико-термической обработки. Данные рентгенофазового анализа дополнены сведениями оптической микроскопии и результатами измерения поверхностной микротвердости. Для повышения разрешения рентгенограмм применен метод специальной математической обработки. Выявлено, что структура стали в исходном состоянии представлена поликристаллической матрицей на основе твердого раствора a-Fe и карбидными фазами. После вакуумной цементации объемная доля карбидов хрома в приповерхностной зоне увеличивается, что повышает поверхностную микротвердость до 890+20 HV0,05. При вакуумном азотировании образуются дисперсные нитриды хрома, что увеличивает микротвердость поверхности до 930+15 HV0,05. После комбинированной вакуумной обработки (вакуумное азотирование с последующей вакуумной цементацией) микротвердость поверхности повышается до 990+15 HV0,05, что можно объяснить более существенным увеличением количества содержащихся в диффузионном слое карбидов хрома, чем при вакуумной цементации. Выявлено увеличение объемной доли фазы Cr2N в диффузионном слое. Также отмечено возможное образование карбонитридов, что, по-нашему мнению, дополнительно повышает микротвердость поверхности.
    18 0

  • ЭФФЕКТ УЛУЧШЕНИЯ ФОРМУЕМОСТИ РАСПЫЛЕННОГО ПОРОШКА БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ ПРИ ВВЕДЕНИИ ТВЕРДЫХ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ

    Исследована возможность улучшения уплотняемости и формуемости газораспыленного порошка быстрорежущей стали 10Р6М5 при измельчении его частиц и изменения их морфологии обработкой в планетарной центробежной мельнице (ПЦМ). Показано ограниченное влияние такой обработки и обнаружен эффект улучшения формуемости при введении в порошок в ходе обработки в ПЦМ твердых частиц карбида VC в количестве 1 и 3%. Это связано с интенсификацией пластической деформации в зоне контакта карбидных частиц с частицами стали, возникающей при введении более твердых частиц VC в металлическую матрицу, которые в результате соединяют порошковые частицы стали.
    20 0

  • ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ, ЦИКЛИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ И МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ СТАЛИ 10ХСНД ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И КОНТРОЛИРУЕМОЙ ПРОКАТКИ

    Изучено влияние термической обработки (ТО по режиму: температура аустенитизации в интервале 910—960 °C, температура отпуска в интервале 600—680 °C) и контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением (КП+УО по режиму: температура конца прокатки в интервале 800—900 °C) на механические характеристики и рельеф поверхности изломов стали 10ХСНД при статическом и циклическом нагружении. Анализ полученных данных показал, что после ТО значения трещиностойкости KQ для образцов, ориентированных как вдоль, так и поперек направления прокатки, выше чем у образцов после КП + УО. Циклическая прочность стали после ТО превосходит ее значения для образцов после КП. Исследованиями макро- и микрорельефа поверхности изломов выявлены многочисленные расслоения на изломах образцов после КП, присутствием которых, вероятно, и объясняется снижение циклической прочности.
    18 0

  • КАРБИДЫ В НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СПЛАВАХ МОЛИБДЕНА И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

    Обсуждаются результаты сравнения двух вариантов прокатки листов низколегированного молибденового сплава ЛМ2 до толщины 0,17 мм: с использованием промежуточного высокотемпературного отжига и без такой термической обработки (ТО). На основании экспериментальных данных, полученных с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) тонких фольг и растровой электронной микроскопии высокого разрешения поверхности прокатанных листов, установлена существенная роль карбидной составляющей сплава. Показано, что после полной рекристаллизации, обусловленной проведенной ТО, значительно снижаются напряжения, необходимые для деформации холодной прокаткой, и происходят заметные изменения в распределении карбидов Mo2C по размерам. Лист сплава ЛМ2 толщиной 2,8 мм был подвергнут высокотемпературной ТО и последующей холодной прокатке до толщины 0,17 мм. В результате в приготовленных для ПЭМ тонких фольгах не выявлено карбидов с поперечным размером >300 нм. В результате описанного выше изменения в структуре ЛМ2, связанного с проведенной высокотемпературной ТО, заметно снижается количество таких дефектов прокатки на поверхности и внутри листов толщиной 0,17 мм, как трещины и расслоения. Последнее подтверждается экспериментальными данными о микроструктуре сплава ЛМ2 и данными по измерению плотности полученных листов.
    19 0

  • АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ БИОМЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

    Методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) разработаны методики количественного определения концентрации элементов (Ag, Nb, Ta, Ti, Zr) в широком диапазоне концентраций (от n10–3 до n10 мг/л) в сложных солевых растворах, полученных при проведении иммерсионных коррозионных испытаний композиционных материалов биомедицинского назначения. Подобран состав кислотного раствора (1M HCl) для получения устойчивых во времени растворов легко гидролизующихся аналитов. Оптимизированы условия определения концентрации элементов. Изучено влияние компонентов растворов на аналитические сигналы элементов и способы их учета. Правильность результатов определения концентраций элементов контролировали сопоставлением с данными, полученными другими методами анализа: масс- спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП) и пламенным вариантом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС). Предлагаемые методики аналитического контроля позволят обеспечить исследования по созданию новых материалов на основе титанового сплава системы Ti-Nb-Zr с поверхностными слоями из титана, тантала и серебра, что особенно важно в условиях импортозамещения композиционных материалов биомедицинского назначения.
    17 0

  • ВЛИЯНИЕ КОБАЛЬТА НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ WC-Cu, ПОЛУЧЕННЫХ В УСЛОВИЯХ ВИБРАЦИИ

    Получены композиты WC-Сu-Со жидкофазной пропиткой разных композиций некомпактированных порошков с применением предкристаллизационной вибрации. Методами рентгеноструктурного анализа и рентгеноспектрального микроанализа исследованы структура, фазовый и химический составы. Измерены износостойкость и твердость композитов. Проанализировано влияние кобальта и способа его введения в расплав на структурообразование и свойства полученных композитов. Показана возможность упрочнения сплава кобальтом как в одностадийном процессе получения композитов WC-Cu-Co, так и при жидкофазной пропитке WC прекурсорным сплавом Cu-Co. Высказаны и обоснованы предположения о причинах улучшения смачиваемости WC в системе WC-Cu-Co и возможности подавления образования хрупкой n-фазы Со3W3C без нарушения стехиометрии по углероду.
    19 0

  • ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ КАЛЬЦИЕТЕРМИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ТАНТАЛА

    Приведены результаты исследований влияния условий термической обработки (ТО) на изменение пористой структуры кальциетермических порошков тантала. Рассмотрены два вида ТО: в присутствии металла-восстановителя (Ca или Mg) и высокотемпературная ТО в вакууме. Показано, что ТО в присутствии металла-восстановителя (как Ca, так и Mg) приводит к увеличению доли поверхности, обеспечиваемой площадью пор с размерами <10 нм. При ТО кальциетермических порошков в вакууме укрупнение частиц происходит при температурах выше 1000 C.
    19 0

  • ИЗУЧЕНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА РЕДКОМЕТАЛЬНОГО ШЛАКА, ПОЛУЧЕННОГО ПРИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОМ ОБЖИГЕ РУДЫ ЧУКТУКОНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

    Исследован фазовый состав ниобий-редкоземельного шлака при восстановительном обжиге высокожелезистой редкометальной руды Чуктуконского месторождения - одного из самых богатых источников ниобия и редкоземельных металлов (РЗМ) в России. Установлено, что при восстановительном обжиге (1400 °C) образуются четыре основные фазы: бетафит Ca2(Nb,Ti)3O8, бритолит Ca4(Ce,La,Nd,Pr)(Si,P)6O26, шпинель с общей формулой (Mn,Fe,Mg)(Al,V)2O4 и стекловидная матрица. С увеличением расхода твердого восстановителя (кокса) с 11 до 17% массы руды меняется количественное соотношение фаз редкометального шлака, в то время как фазовый состав остается неизменным. По мере увеличения добавки кокса количество марганцевой шпинели и бритолита в шлаке (без учета стекловидной фазы) уменьшается соответственно с 46 до 27 и с 42 до 34%, а количество бетафита, наоборот, увеличивается с 12 до 39%. По данным микрозондового анализа ниобий и титан сосредоточены в бетафите и стекловидной матрице. Редкоземельные элементы распределяются по всем фазам кроме шпинели, которая не разлагается минеральными кислотами даже при высоких температурах в автоклавных условиях. Показано, что в результате удаления железа и фосфора в составе чугуна шлак, получающийся при восстановлении руды, становится в 5-6 раз более богатым редкими и редкоземельными элементами по сравнению с рудой. Это приводит к снижению материальных потоков при дальнейшем солянокислотном выщелачивании шлака с извлечением РЗМ в раствор и концентрированием ниобия и титана в остатке.
    23 0

  • О РАЗЛОЖЕНИИ БАДДЕЛЕИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА ФТОРСОДЕРЖАЩИМИ РАСТВОРАМИ

    Исследовано разложение бадделеитового концентрата фторсодержащими растворами. Показано, что разложение бадделеитового концентрата методом сорбционной конверсии в присутствии сульфокатионита более эффективно проходит в растворе фторида аммония, чем в растворе фторида натрия. Цирконий распределяется между маточным раствором (основная часть) и сорбентом (меньшая часть), что затрудняет практическую реализацию метода. Показано, что более целесообразно проводить разложение бадделеитового концентрата фтористоводородной кислотой, нейтрализовать полученный раствор гидроксидом аммония с получением гидроксида циркония и раствора фторида аммония, из последнего регенерировать фтористоводородную кислоту методом сорбционной конверсии.
    19 0

  • НИТРИДИЗАЦИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПАРЫ Ti-Zr И ОЦЕНКА термоЭДС СИНТЕЗИРОВАННОГО КЕРАМИЧЕСКОГО ОБРАЗЦА

    Контролируемой нитридизацией металлических пар Ti-Zr синтезированы керамические нитридные образцы заданных состава и формы. Установлены кинетические и вольт-амперные зависимости взаимодействия пар Ti-Zr с азотом. Взаимодействия индивидуальных металлов и области спая с азотом протекают по разным механизмам. Для чистых металлов формирование керамики, близкой к стехиометрическому составу, происходит через образование трех- и двухслойных градиентных структур. Нитридизация области спая, содержащего твердый раствор Ti-Zr, характеризуется параллельно протекающими процессами и определяется химическим сродством каждого металла к азоту. Скорость реакции циркония с азотом возрастает с уменьшением количества титана в твердом растворе. Образование нитрида титана приводит к распаду твердого раствора Ti-Zr, сопровождающемуся сепарацией металлического циркония на границах зерен в виде отдельной фазы с одновременным взаимным растворением образующихся твердых растворов азота в титане и цирконии, взаимным растворением нитридов и диффузией атомов азотированных металлов в противоположные «ветки» пары. Проведена оценка величины термоЭДС системы Ti-Zr разной степени азотирования в интервале температур от –195,7 до +550 °C. Установлены зависимости термоЭДС для градиентных и керамических структур. Нитридизованные пары Ti-Zr, содержащие разное количество азота, можно использовать в качестве керамических термоэлектрических преобразователей.
    20 0

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМ ПРИСУТСТВИЯ КИСЛОРОДА В ПОРОШКОВОМ ИНТЕРМЕТАЛЛИДЕ Cr2Ta, СИНТЕЗИРОВАННОМ ГИДРИДНО-КАЛЬЦИЕВЫМ МЕТОДОМ

    Содержание примесей в порошковых материалах — один из ключевых параметров, который необходимо контролировать в процессе производства для обеспечения их высоких эксплуатационных характеристик. В работе проведены исследования форм присутствия кислорода в порошке интерметаллида Cr2Ta, полученного методом гидридно-кальциевого синтеза. Установлено, что при общем содержании в порошке 0,63 мас.% кислорода основная его доля (около 0,41 мас.%) находится в форме простых оксидов Cr2O3 и Ta2O5. Термодинамические расчеты показали присутствие комплексных оксидов TaxCayOz, доля которых около 0,17 мас.%, при этом лишь малая доля (около 0,08 мас.%) содержится в виде адсорбированных газов, органических соединений и влаги. Наличие большого количества Cr2O3 и Ta2O5 говорит о необходимости оптимизации гидрометаллургической обработки в растворах кислот, что позволит удалить CaO из продуктов реакции.
    21 0

  • АНАЛИЗ ОБРАЗОВАНИЯ И МОДИФИЦИРОВАНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ДИНАМНОЙ СТАЛИ

    Динамную (изотропную) сталь применяют в качестве основного материала в двигателях и генераторах, работающих во вращающемся магнитном поле. Легирование кремнием, а также алюминием повышает магнитную проницаемость в слабых и средних магнитных полях, уменьшает коэрцитивную силу, потери на гистерезис и вихревые токи. Сильное влияние на магнитные свойства динамной стали оказывают неметаллические включения. Они препятствуют движению границ доменов при перемагничивании стали, а также могут служить очагами разрушения металла в результате создаваемых вокруг них напряжений. Неметаллические включения образуются в процессах рафинирования, затвердевания и охлаждения металла. В работе проведен анализ технологии производства динамной стали. Методами фракционного газового анализа и электронной микроскопии исследованы пробы металла, отобранные на основных этапах внепечной обработки, из промежуточного ковша, от непрерывно литых заготовок и горячекатаных листов для шести промышленных плавок.
    25 0

  • ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ И СТРУКТУРЫ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ Р18 ПРИ ВАКУУМНОМ АЗОТИРОВАНИИ

    Методами рентгеновской дифрактометрии с использованием математических методов для улучшения разрешения рентгенограмм и последующего анализа полученного профиля распределения интенсивности по методике Ритвельда исследованы закономерности изменения фазового состояния и параметров решетки фаз Me6C и Fe быстрорежущей стали Р18 в результате вакуумного азотирования при 540 °C в течение 8, 16 и 24 ч. Удалось разрешить следующие сложные максимумы, связанные с наложением отражений фаз: Cr2N-CrWN2-Mn2N-Mn4N, (Fe,Cr)3W3C-Cr7C3-Mn2N-(Fe,Cr)3W3N, Fe4N-Fe3N, Fe3N-Fe4N-Cr7C3- (Fe,Cr)3W3C. Использовали съемки на CoKα- и CuKα-излучении с разной глубиной проникновения для выяснения особенностей процессов в поверхностных слоях разной глубины. Получено, что в результате азотирования в течение 8—16 ч уменьшаются параметры элементарной ячейки фазы на основе ОЦК железа как в поверхностном (расстояние от поверхности 2—6 мкм), так и в приповерхностном слое (расстояние от поверхности 6—18 мкм). Однако после 24 ч азотирования процесс уменьшения параметров решетки замедляется, отмечено меньшее изменение параметров решетки в слое 2—6 мкм по сравнению со слоем 6—18 мкм. Получены закономерности изменения параметров решетки фаз (Fe,Cr)3W3С и (Fe,Cr)3W3N для разных значений длительности азотирования и глубины проникновения излучения.
    19 0

  • ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗИОННОГО СОЕДИНЕНИЯ ТВЕРДОГО СПЛАВА ВК6 И СТАЛИ 45 ЧЕРЕЗ ПОРОШКОВЫЕ СЛОИ Ni/Co

    Получены образцы слоистого композита сталь—порошковая прослойка—твердый сплав. Исследованы микроструктура и фазообразование в диффузионных соединениях. Определена ширина переходных зон диффузионных соединений сталь—порошковая прослойка и твердый сплав—порошковая прослойка, показана зависимость ширины переходной зоны от состава прослойки. Максимальная ширина переходной зоны наблюдается в диффузионных соединениях, полученных через никелевый порошковый слой. Выявлено, что переходные зоны формируются в основном твердыми растворами и незначительным количеством химических соединений.
    19 0

  • ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА АЖК, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ

    Представлены результаты исследований структуры и свойств образцов, изготовленных из сплава АЖК по технологии селективного лазерного сплавления (СЛС). Структуру образцов исследовали методами оптической, растровой и просвечивающей электронной микроскопии. Установлено, что структура СЛС-образцов состоит из столбчатых зерен, сформированных в результате эпитаксиального роста, закристаллизовавшихся ванн расплава и дефектов структуры в виде микропор в количестве до 0,06%. Для модификации структуры СЛС-образцов и увеличения механических свойств на растяжение применяли комплексную постобработку, состоящую из горячего изостатического прессования (ГИП) и термической обработки (ТО). В результате проведения ГИП и ТО для СЛС-образцов отмечено двукратное уменьшение их пористости, выделение мелкодисперсной γ'-фазы в количестве до 57% и карбидов типа МС, Cr23С6, что, в свою очередь, обеспечивает максимальный уровень прочности на растяжение (σв = 1395 МПа, σ0,2 = 925 МПа) в сочетании с высокой пластичностью (δ = 21,6%) при комнатной температуре.
    19 0

  • ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ С РАЗНЫМ РАЗМЕРОМ ЗЕРЕН

    Приведены результаты анализа процесса разрушения в условиях растяжения образцов нержавеющей стали 12Х18Н10Т с разным размером зерен. Использована комплексная методика исследования, включающая оценку механических характеристик, в которой предусмотрено определение методом корреляции цифровых изображений размеров пластических зон и значений главной деформации, а также физических свойств методами оценки акустической эмиссии, коэрцитивной силы, вихретокового параметра, доли ферритной фазы. Выполнен анализ структуры и механизмов разрушения с использованием оптической и растровой электронной микроскопии и с помощью компьютерной обработки оценена поврежденность материала. Предложенная комплексная методика анализа процесса разрушения использована на разных стадиях нагружения, границы которых определены по данным анализа формы кривых деформирования. Установлена взаимосвязь механических свойств и характеристик акустической эмиссии с кинетикой пластических свойств и размером зерен, при этом показано, что зависимости прочностных и некоторых акустических характеристик отвечают уравнению Холла—Петча. С увеличением размера зерен возрастают акустическая активность и суммарное число акустических сигналов. Продемонстрирована корреляция изменений деформационных зависимостей размера слабодеформированной пластической зоны с магнитными характеристиками стали и локальной деформацией в точке деструкции, оцененной по изменению второй производной напряжения по деформации.
    20 0

  • ИЗУЧЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПОДПОРЕ ПРИ ГИБКЕ АЛЮМИНИЕВОГО ПРОФИЛЯ ДВУТАВРОВОГО СЕЧЕНИЯ НА ТРЕХВАЛКОВОЙ МАШИНЕ

    Представлены результаты математического моделирования процесса гибки алюминиевого профиля двутаврового сечения на трехвалковой машине. Изучено напряженно-деформированное состояние в технологическом подпоре, состоящем из набора упругих стальных полос, расположенном в межполочном пространстве профиля. Предложены принципы расчета рациональных параметров процесса гибки и технологической оснастки. Установлены значения толщины полос и межвалкового расстояния, при которых в процессе гибки во вставках не возникают пластические деформации.
    19 0

  • РОСТ КРИСТАЛЛОВ В ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ ЭВТЕКТИЧЕСКИХ РАСПЛАВАХ НА БАЗЕ СИСТЕМЫ Fe-B

    Проведено комплексное исследование процессов кристаллизации расплавов на базе системы Fe-B при их глубоких переохлаждениях. Для изучения особенностей протекающих процессов использовали сочетание экспериментальных методов и методов математического моделирования. Калориметрическими и рентгеноструктурными исследованиями аморфных лент, получаемых из расплавов Fe-B, показано, что при глубоком переохлаждении расплава на медном вращающемся барабане формируются кристаллы Fe, Fe2B и метастабильной фазы Fe3B. Полученная лента является рентгеноаморфной, кристаллы по-видимому имеют наноразмеры и механически между собой не взаимодействуют. Результаты эксперимента позволили уточнить теоретическое описание роста отдельных кристаллов каждой из фаз методами неравновесной термодинамики. При проведении расчетов использовали ранее разработанную модель роста кристалла, учитывающую взаимосвязанные диффузионные процессы в системе кристалл—расплав, а также процессы на поверхности раздела фаз. Проведенные расчеты позволили изучить закономерности изменения скоростей роста кристаллов каждой фазы в зависимости от переохлаждения расплава. Полученная методика позволяет моделировать процессы кристаллизации расплава в зависимости от режима охлаждения.
    21 0

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека