Исследованы процессы взаимодействия экзогенных наночастиц тугоплавких соединений ZrO2 с модельными жаропрочными никелевыми сплавами, содержащими олово. Показано, что в лабораторных условиях степень удаления олова из металла после введения наночастиц ZrO2 зависела от длительности изотермической выдержки и составляла 11-18 отн.%. Определено содержание разных форм циркония после опытов и показано, что количество ZrO2, удалившегося из металла на границу раздела фаз Ме/(огнеупор, шлак, газ), составило в среднем 50 отн.%.
Рентгеноструктурными методами исследовали влияние степени деформации при испытании растяжением на фазовый состав, текстуру и напряженное состояние a- и g-фаз сплава ВНС9-Ш. Показано, что в процессе испытания до разрушения количество a-фазы увеличивается на поверхности от 75 до 91% и от 45-50 до ~70% в подповерхностных слоях. Для оценки склонности двухфазных сталей к трип-эффекту предложен параметр метастабильности аустенита в виде относительной доли распавшегося аустенита на отдельных этапах деформации растяжением. Установлено, что в исходной ленте стали толщиной 0,3 мм в результате положительного объемного эффекта превращения g ® a в аустените формируются сжимающие напряжения, достигающие на поверхности величины -1000 МПа, в отличие от растягивающих напряжений в мартенсите. Их наличие связывают с нагревами металла, охлаждение которого приводит к растягивающим напряжениям в мартенсите из-за его значительно более низкой по сравнению с аустенитом величины ТКЛР (температурный коэффициент линейного расширения).
Влияние примесей на структурные и физико-химические свойства расплавов рассмотрено с целью улучшения рабочих свойств литейных жаропрочных сплавов. Изменения в состоянии расплавов никеля в зависимости от содержания примеси олова и температуры исследовали по параметрам таких структурно-чувствительных свойств, как плотность и поверхностное натяжение. Установлено, что с увеличением в расплавах никеля содержания олова до сотых долей процента возрастают их плотность и компрессионный эффект, но дальнейшее увеличение его содержания до 0,6 мас.% сопровождается значительным снижением данных свойств. Показано формирование устойчивого кластерного раствора на основе никеля с повышением значений плотности и поверхностного натяжения при содержании олова 0,02 мас.%. С повышением температуры до 1650 °C свойства расплавов характеризовались небольшим снижением поверхностного натяжения и плотности при сохранении вида зависимостей.
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.
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.
Исследованы структурно-чувствительные свойства (плотность и поверхностное натяжение) расплавов железа в зависимости от содержания примеси фосфора при разных температурах. В области низких содержаний фосфора (сотые доли процента) выявлены действие компрессионного эффекта и появление отрицательных отклонений от закона Рауля. В области более высоких содержаний фосфора (десятые доли процента) отмечено смещение в сторону положительных отклонений. Существенное влияние на свойства расплава приобретает адсорбционный фактор как результат образования оксидной пленки от остаточных содержаний кислорода и ее полного или частичного распада при температуре нагрева. С повышением содержания фосфора увеличивалось количество адсорбировавшегося вещества.
Индексирование
Scopus
Crossref
Высшая аттестационная комиссия
При Министерстве образования и науки Российской Федерации