СОДЕРЖАНИЕ
Воздействие потоков энергии на материалы
Л.В. Баран
Влияние ионной имплантации на структурно-фазовый состав и
механические свойства
пленок хром-фуллерит-хром......................................................................................................................................................5
Методами
атомно-силовой микроскопии, рентгенофазового анализа и наноиндентирования
исследованы структура,
фазовый состав и механические свойства трехслойных пленок
хром-фуллерит-хром, подвергнутых
имплантации ионами В+ ( Е=80 кэВ, F=5·1017 ион/см2).
Установлено, что в
результате ионной имплантации происходит перемешивание слоев
хрома и фуллерита и твердофазное взаимодействие, в результате которого
формируется
гетерофазная структура с повышенным по сравнению с неимплантированными
образцами
значением нанотвердости.
Ключевые слова: пленки хром-фуллерит, ионная имплантация, структура, фазовый
состав, механические свойства, атомно-силовая
микроскопия.
Плазмохимические способы получения и обработки материалов
А.М. Кручинин, В.Ф. Кубарев,
Е.С. Рязанова, А.Ю. Чурсин
Расчет характеристик теплообмена дуги в струе газа
плазменно-дуговых печей..........................................................13
В рамках
теплообменной модели электрической дуги проведен расчет характеристик
дуги в струе газа
плавильного плазмотрона в приближении взаимодействия
полуограниченной
изотермической струи со стенкой. Определен температурный
профиль, структура
и величины тепловых потоков части столба дуги в плавильном
пространстве плазменно-дуговой
печи в отдаление от катода. Для заданной мощности и
состава
плазмообразующего газа установлены электрические и тепловые характеристики
плазмотрона и его
геометрия. Приведены примеры расчета характеристик дуги в аргоне
и аргоно-водородной смеси в начальный период плавки твердой
шихты при устойчивом
горении дуги с учетом
влияния параметров электрического контура. Представлены
результаты по
температурному профилю дуги в газовой струе.
Ключевые слова: электрическая дуга,
дуговые сталеплавильные печи, теория нагрева
электрической дугой.
А.А. Николаев, Д.Е.Кирпичёв, А.В.Николаев
Энерготехнологические характеристики плазменно-дуговой
восстановительной плавки
лейкоксенового
концентрата..................................................................................................................................................18
Исследована
плазменно-дуговая восстановительная плавка лейкоксенового
концентрата,
содержащего 36% SiO2, при вариации граничных условий ванны. Процесс основан
на углетермическом
восстановлении SiO2 до SiO c последующим
испарением SiO из
расплава,
продуктом плавки является синтетический рутил. Эксперименты проводили в
лабораторной плазменно-дуговая печи постоянного тока для
восстановительной плавки
оксидных
материалов в тиглях различной конструкции диаметром до 100 мм. Анодом
дуги служил
расплав в тигле, в качестве катода применялся графитовый электрод с
осевым каналом,
через который в ванну подавалась смесь концентрата с углеродом и
аргоном. Плавку
шихты, содержащей 10-20% углерода, проводили в горячих
графитовых
и холодных медных
тиглях при мощности дуги 10,2 кВт. Установлено, что лучшие
результаты дает
рафинирование в холодном медном тигле. Рассмотрена математическая
модель
формирования анодного пятна при температуре лейкоксена
в пятне не ниже
температуры
испарения кремния (2000 K). Рассчитано
температурное поле ванны в
горячем графитовом и
холодном медном тиглях с учетом излучения ванны и теплоты
физико-химических
процессов. Результаты расчетов согласуются с экспериментом.
Показано, что в
графитовом тигле диаметр анодного пятна больше, а плотность тока и
температура
материала в пятне меньше, чем в медном, что является
причиной худшего
рафинирования в
графитовом тигле. Удельная энергоемкость обработки концентрата
в графитовом тигле
почти вдвое выше, чем в медном, а коэффициент полезного
использования энергии
— втрое меньше.
Ключевые слова: плазма, дуга, анод,
пятно, восстановление, лейкоксен, кремний, рутил.
Функциональные покрытия и обработка поверхности
С.Ю. Корнилов, Н.Г. Ремпе, Н.Н.
Смирнягина
Вневакуумная наплавка защитных покрытий низкоэнергетическим электронным
пучком............................................26
Представлены
результаты электронно-лучевой наплавки на воздухе защитных покрытий
низкоэнергетическим
(120 кэВ) электронным пучком, создаваемым электронной пушкой
с плазменным эмиттером.
Пушка установлена на промышленном роботе-манипуляторе
KUKA, что обеспечивает возможность перемещения выведенного в атмосферу
электронного пучка
по заданной траектории без электромагнитной развертки. На данной
установке реализован комбинированный (СВС-процесс
и электронно-лучевая наплавка)
способ получения
покрытий из реакционных смесей TiO2:2,1C и TiO2:0,3Cr2O3:3,3С.
Оптимальный состав
реакционных смесей и режимы наплавки определены путем
термодинамического
моделирования по программе TERRA. Полученные
покрытия
толщиной 120-200
мкм имеют микротвердость 12 ГПа. Установлено, что
покрытия и
переходный слой
обладают хорошей жаростойкостью до температуры 900°С. Заметные
изменения весовых
характеристик покрытий происходят при температурах выше 1000°С.
Ключевые слова: электронный луч,
плазменный эмиттер, газовый разряд, электронная
пушка, система дифференциальной откачки, СВС-процесс, электронно-лучевая наплавка
при атмосферном давлении, микротвердость,
карбидные покрытия.
Г.А. Прибытков, А.В. Барановский, И.А. Фирсина, В.Г. Дураков,М.Г.
Криницын
Формирование структуры покрытий при электронно-лучевой
наплавке СВС композиционными
порошками “TiC+сталь
Р6М5”..............................................................................................................................................36
В режиме
послойного горения синтезированы и исследованы металломатричные
композиты “карбид
титана – связка из стали Р6М5”. Из продуктов синтеза получены
композиционные
порошки TiC + Р6М5, которые
использовались для электронно-лучевой
наплавки покрытий.
Установлено, что наплавленное композиционное покрытие содержит
разномасштабные
упрочняющие элементы в виде гранул композиционного порошка и
отдельных
карбидных частиц в стальной матрице, которые отличаются дисперсностью и
морфологией.
Прослежена эволюция микроструктуры гранул композиционного порошка
в процессе
наплавки, заключающаяся в частичном растворении
периферийной части
гранул с
высвобождением и переходом карбидных включений в расплав наплавочной
ванны.
Ключевые слова: металломатричные
композиты, карбид титана, быстрорежущая
сталь, самораспространяющийся
высокотемпературный синтез, температура горения,
дисперсность, наплавка, микроструктура.
Композиционные материалы
Г.С. Бурханов, Н.Б. Кольчугина, А.А. Лукин, Ю.С. Кошкидько,
Я. Цвик, К. Скотницова, В.В.
Ситнов
Структура и магнитные свойства магнитов Nd-Fe-B, полученных
из порошковых смесей с добавками гидрида диспрозия DyH2 .............................................................................................44
Методом бинарных
смесей, состоящих их сплава состава (масс. %) Nd-24,0, Pr-6,5, Dy-0,5,
B-1,0, Al-0,2, Fe-65,8 ост., обработанного по методу стрип-кастинг,
и 2 масс. % добавки
гидрида диспрозия DyH2, были получены спеченные постоянные магниты системы
Nd-Pr-Dy-Fe-B, обладающие после оптимальной термической обработки (500°C,
1 ч) высокими
гистерезисными характеристиками: магнитная индукция Br=1,29 Tл,
коэрцитивная сила jHc=1309 кA/м, критическое
поле Hk=1220 кA/м, максимальное
энергетическое
произведение (BH)max=322 кДж/м3. Характерной особенностью
магнитов,
полученных с добавками гидрида в порошковую смесь, является стабильность
гистерезисных
характеристик при последующих ступенчатых отжигах или плавных
нагревах в
интервале температур от 250 до 500°С с суммарным
временем выдержки более
20 ч. Определены
режимы низкотемпературных отжигов, приводящих к деградации
и последующему
восстановлению гистерезисных свойств магнитов. Методами
рентгенофазового
анализа и растровой электронной микроскопии изучена эволюция
микроструктуры и
фазового состава магнитов в процессе термообработки, определена
корреляция
структурных изменений с гистерезисными свойствами магнитов.
Ключевые слова: постоянные магниты Nd-Fe-B, коэрцитивная сила, стрип-кастинг,
гидрид диспрозия, низкотемпературная обработка, зернограничная диффузия.
С.Г. Вадченко, М.И. Алымов,
И.В. Сайков
Воспламенение некоторых порошковых смесей металлов с тефлоном.............................................................................55
Исследована
зависимость процессов воспламенения и формирования структуры
продуктов в
порошковых смесях металлов W-Ti, Ti-B, Ti-Cu и Ni-Al с тефлоном (Tf)
от способа
смешения и скорости нагрева. Показано, что увеличение скорости нагрева
незначительно
влияет на температуру воспламенения систем Ti-B-Tf, Ti-Cu-Tf, но
заметно изменяет
структуру продуктов реакции, приводя к образованию большого
количества
расплава. Составы, образующие в процессе воспламенения и горения
большой объем
газообразных продуктов, полностью разлетаются (W-Ti-Tf) либо
образуют
высокопористую структуру. Для слабо энергетической системы Ti-Cu-Tf
получены оценки
энергии активации процесса.
Ключевые слова: экзотермические смеси
металлов с тефлоном, воспламенение, механизм
горения и структурообразование, кинетика.
Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами
С.Н. Анучкин, Е.К. Казенас,
В.А. Волченкова, Н.А. Андреева, Т.Н. Пенкина
Исследование форм существования циркония в расплавах
никеля, содержащих экзогенные
оксидные тугоплавкие нанофазы............................................................................................................................................63
С применением
метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной
плазмой
разработаны новые методики количественного определения содержания
различных форм
циркония в никеле: циркония, растворенного в металле, и циркония в
виде ZrO2. Показано, что в условиях эксперимента при введении в
металл 0,40 масс.%
наночастиц ZrO2, соотношение Zr, находящегося в расплаве как в
виде раствора, так и в
виде наночастиц ZrO2, составляет 1:80, то есть ~99% Zr находится в виде ZrO2. Обнаружено,
что доля наночастиц в брикете композиционного материала влияет на
процессы усвоения
наночастиц жидким металлом,
а лиофобные по отношению к никелю наночастицы
ZrO2 склонны к
агломерации с образованием высокотемпературного каркаса.
Ключевые слова: наночастицы,
цирконий, оксид циркония, Ni, формы
нахождения,
методика определения, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной
плазмой.
Н.А. Дормидонтов, А.Г. Дормидонтов, Ю.С. Кошкидько
Особенности термической обработки сплавов (Sm,Zr)(Co,Cu,Fe)z ...................................................................................70
Исследовано
влияние термических операций изготовления на свойства постоянных
магнитов на основе
сплавов типа (Sm,Zr)(Со,Cu,Fe)z. Отмечено, что процесс увеличения
плотности
заготовок не завершается на этапе спекания, а продолжается во время
термообработки на
высокотемпературный твердый раствор. Показано, что динамика
магнитного
твердения исследованных магнитов в целом соответствует известным
представлениям о
фазовых превращениях при термообработке пятикомпонентных
дисперсионно-твердеющих
сплавов на основе SmСо. Особенностью исследованных
сплавов является
на порядок более высокие по сравнению с литературными
данными
значения
коэрцитивной силы после закалки от температуры изотермического отпуска.
Ключевые слова: редкоземельные
постоянные магниты, дисперсионное твердение,
спекание, термическая обработка, коэрцитивная сила.
В.Н. Мироненко, В.В. Васенев,
М.И. Ведерникова, И.В. Мышляев,
Ж.А. Карпова, Е.А. Шорстова
Структура и механизм деформации
штамповок заэвтектических илуминов.................................................................78
Показана
возможность квазигидростатической деформации заэвтектических
силуминов
с ТКЛР (10-13)·10–6 град.–1,
содержащих до 45 масс.% Si и 3 масс.% Ni. Методами
оптической
микроскопии, рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализа
исследована
структура горячепрессованных брикетов и заготовок штампованных
деталей из
композитов, полученных смешиванием или механическим легированием
матричного порошка
и дисперсного кремния. Предполагается, что в условиях объемного
сжатия имеет место
направленный диффузионный перенос в поле градиента напряжений
и образование
полос пластичного a-Al, по которым и
происходит деформация композита.
Деформация
механически активированного композита сопровождается зернограничным
проскальзыванием с
формированием полос триалюминида никеля на границах
зерен.
Ключевые слова: заэвтектические
порошковые силумины, гидростатическая деформация,
механическое легирование, диффузионный
массоперенос, зернограничное скольжение.