СОДЕРЖАНИЕ

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

Ю.В. Благовещенский, Н.В. Алексеев, А.В. Самохин,

Н.В. Исаева, М.А. Синайский, Ю.В. Цветков

Влияние условий формирования нанопорошков системы W-C в плазменной струе на синтез

гексагонального монокарбида вольфрама................................................................................................................................5

Исследовано влияние условий введения сырья и его смешения с высокотемпературным

газовым потоком в процессе плазмохимического синтеза ультрадисперсных порошков

системы вольфрам–углерод. Показано, что в случае неполного испарения сырья и резкой

закалки в струе образуется преимущественно кубический карбид вольфрама b-WC и

нано- и микроразмерные частицы сложного фазового состава. При полном испарении

сырья продуктами восстановительного синтеза являются нанопорошки вольфрама или

полукарбида W2C, в зависимости от количества введенного углеводородного сырья.

Для получения однофазного монокарбида вольфрама a-WC с максимальной удельной

поверхностью, образующегося на второй стадии процесса при низкотемпературном

печном синтезе, в процессе плазмохимического синтеза порошков системы W-C должно

быть обеспечено полное испарение сырья.

Ключевые слова: плазмохимический синтез, карбид вольфрама, ультрадисперсные

порошки, испарение сырья, условия смешения, низкотемпературный синтез.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-5-5-11

Функциональные покрытия и обработка поверхности

В.Н. Попов, В.Г. Щукин

Численное моделирование процессов модифицирования поверхностного слоя

металла с использованием высокочастотного индукционного нагрева.............................................................................12

Проведено численное моделирование теплофизических процессов модифицирования

поверхностного слоя металла в перемещающейся подложке при непрерывном

индукционном нагреве прямоугольной области подложки высокочастотным

электромагнитным полем. Распределение электромагнитной энергии на поверхности

подложки считается равномерным, а в ее объеме описывается эмпирическими формулами.

Предполагается, что при плавлении металла находящиеся в нем наноразмерные

частицы тугоплавкого соединения равномерно распределяются в объеме жидкого

металла и при остывании играют роль центров кристаллизации. Граница области

плавления определяется в приближении Стефана, а границы области роста твердой фазы

находятся в рамках теории Колмогорова о кристаллизации металлов. В приближении

квазистационарного распределения температурного поля проведены оценки размера зон

плавления и кристаллизации и рассчитана кинетика роста твердой фазы. Определены

характеристики индукционного нагрева, позволяющие сократить время обработки

поверхности. Получены расчетные оценки удельной мощности электромагнитного поля,

обеспечивающей сохранение неизменного размера области плавления при скорости

движения подложки в диапазоне 1-3 см/с.

Ключевые слова: численное моделирование, индукционная обработка, модифицирование

металла, теплоперенос, наноразмерные частицы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-5-12-20

В.И. Калита, А.А. Радюк, Д.И. Комлев, А.Ю. Иванников, А.Б. Михайлова,

А.В. Алпатов, А.В. Касимцев, Т.Р. Чуева, Н.В. Умнова, Д.Д. Титов

Керметные плазменные покрытия TiC-Ni-Mo-C...................................................................................................................21

Изучено изменение фазового состава, содержания углерода, кислорода и азота в кермете

исходного состава 60% TiC-33,5% Ni-3,7% Mo-2,8% C при получении порошка методом

механического легирования (МЛ), спекании и плазменном напылении с местной защитой.

МЛ осуществляли в две стадии. На первой стадии при МЛ смеси Ni-Mo-C содержание

кислорода в порошке повышалось с 0,18 до 1,51%, а азота — с 0,003 до 0,410%. На

второй стадии в исходную смесь добавляли TiC, и содержание кислорода в порошке

повышалось с 2,39 до 3,27%, а содержание углерода уменьшилось с 13,7 до 13,1%. При

спекании керметного порошка содержание углерода уменьшилось на 1,1% (до 12%),

а кислорода — на 2,7% (до 0,58%). При плазменном напылении содержание углерода

уменьшилось еще на 1,57% (до 10,43%), а кислорода увеличилось на 1,24% (до 1,82%).

Содержание азота при механическом легировании повышается с 0,0026 до 0,41%, а при

плазменном напылении до 0,61%. Период решетки исходного карбида TiC (0,43265 нм)

не снижался при МЛ, но при спекании кермета на стадии приготовления порошка для

напыления снижался до 0,43235 нм, а в покрытии — до 0,43205 нм. Экспериментальные

значения микротвердости покрытия при малых нагрузках на индентор (14,313 ГПа)

близки к расчетным значениям, полученным по правилу смесей с учетом объемной доли

карбидов и снижения их твердости из-за потери углерода (TiC0,65).

Ключевые слова: плазменное напыление, TiC-Ni-Mo-C покрытие, насадка, механическое

легирование, потери углерода.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-5-21-30

Д.В. Загуляев, В.Е. Громов, С.В. Коновалов, Ю.Ф. Иванов

Повышение износостойкости поверхностных слоев силумина АК10М2Н путем

электронно-пучковой обработки............................................................................................................................................31

Установлено, что в результате обработки силумина АК10М2Н импульсным потоком

электронов с плотностью энергии 35 Дж/см² микротвердость поверхностных слоев

возрастает от 0,99 до 1,18 ГПа, одновременно в ~1,3 раза снижается коэффициент трения

и в ~6,6 раз — параметр изнашивания. После облучение в поверхностном слое силумина

формируется многослойная градиентная структура. В поверхностном слое включения

второй фазы отсутствуют, а в более глубоком переходном слое наблюдаются первичные

включения интерметаллидной фазы, являющиеся центрами кристаллизации алюминия.

Установлено, что изменения механических и трибологических свойств поверхностных

слоев силумина связаны с существенными структурными превращениями, в частности,

растворением кремния и интерметаллидов при облучении материала интенсивным

импульсным электронным пучком.

Ключевые слова: силумин, электронно-пучковая обработка, градиентная структура,

интерметаллиды, микротвердость, коэффициент трения, износостойкость.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-5-31-40

Композиционные материалы

А.М. Магеррамов, М.М. Кулиев, Р.С. Исмайилова, Р.С. Абдуллаев

Диэлектрические свойства композитов полиэтилен/TiO2 ..................................................................................................41

Исследованы частотные зависимости в интервале 25-10⁶ Гц диэлектрических свойств

(вещественная и мнимая части комплексной диэлектрической проницаемости

и электрического модуля) композиционных материалов на основе полиэтилена

высокой плотности и дисперсного наполнителя TiO2. Показано, что вещественная

часть комплексной диэлектрической проницаемости e′ композитов увеличивается с

уменьшением частоты. Величина эффекта возрастает с повышением содержания TiO2

в композите больше 20%. При высоких частотах >2·10³ Гц величина e′ композитов

практически не зависит от частоты. Определены частотные зависимости электрического

модуля M — величины, обратной комплексной диэлектрической проницаемости. В

композитах с содержанием TiO2 до 20% величина мнимой части электрического модуля

M′ уменьшается с увеличением частоты, а в композитах, содержащих от 20 до 50%

TiO2, наблюдается обратный эффект снижения М′ при низких частотах. На частотных

зависимостях всех диэлектрических характеристик отсутствуют какие-либо пики,

свидетельствующие о возможных механизмах диэлектрической релаксации, связанной

с молекулярной подвижностью.

Ключевые слова: композит, диэлектрическая проницаемость, наночастицы,

электрический модуль, диэлектрические потери, диоксид титана, частота.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-5-41-46

Н.А. Дормидонтов, Г.С. Бурханов, Н.Б. Кольчугина, А.Г. Дормидонтов, Ю.В. Милов

О корреляции “дисперсность порошка – гистерезисные характеристики” применительно к магнитам

на основе сплавов (Sm,Zr)(Co,Cu,Fe)z .....................................................................................................................................47

Установлена корреляция между морфологией, магнитными свойствами порошков сплава

(Sm,Zr)(Co,Cu,Fe)z и магнитными характеристиками магнитов, изготовленных из этих

порошков. Обнаружены монотонные вариации среднего размера частиц порошка и

плотности готовых магнитов при изменении времени измельчения сплава в планетарной

мельнице и показано, что зависимости основных магнитных характеристик магнитов

от этого параметра имеют экстремум, соответствующий оптимальному времени помола

порошка. Связь между средним размером частиц порошка, их морфологией и магнитными

свойствами порошка и магнитов из этого порошка проанализирована с учетом влияния

последующего спекания порошковых заготовок.

Ключевые слова: редкоземельные постоянные магниты, измельчение, спекание,

термическая обработка, коэрцитивная сила.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-5-47-52

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

Г.В. Шишалова, Г.П.Кобылянский, А.А. Шельдяков, В.Ю. Шишин, А.М. Новиков

Особенности применения метода газовой экстракции для определения содержания водорода в образцах

из облученных циркониевых материалов................................................................................................................................53

Результаты многолетних послереакторных исследований конструкционных материалов

ядерных реакторов показали, что содержание водорода в них, измеряемое методом

высокотемпературной экстракции, не всегда коррелирует с количеством и размерами

гидридов циркония, определяемыми методом металлографического анализа.

Дополнительные исследования показали, что водород содержится не только в металле,

но и в оксидной пленке образцов. Разработана методика определения степени

гидрирования циркониевых материалов в процессе облучения, которая позволяет

определять содержание водорода отдельно в металле и в оксидной пленке

облученных образцов.

Ключевые слова: циркониевые сплавы, метод газовой экстракции, определение

содержания водорода, оксидные пленки.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-5-53-62

В.В. Молоканов, Т.Р. Чуева, П.П. Умнов, Н.В. Умнова, А.В. Крутилин, А.Н. Шалыгин

Особенности электромагнитного поведения и стресс-чувствительность аморфных проводов Со-сплава

с отрицательной магнитострикцией при действии упругой деформации различного вида............................................63

Исследовано влияние диаметра провода, растягивающих и торсионных нагрузок на

способность к перемагничиванию и стресс-чувствительность аморфных проводов

Со-сплава. Показано, что аморфные провода диаметром 20-300 мкм сохраняют

высокую магнитную мягкость в приложенном электромагнитном поле. Амплитуда

электромагнитного сигнала электродвижущей силы (ЭМС) растет с увеличением

диаметра провода. Установлено, что аморфные провода диаметром 50-140 мкм

чувствительны к упругим растягивающим напряжениям. Увеличение приложенного

упругого напряжения до 300 МПа сопровождается четырехкратным снижением

амплитуды ЭМС. Эти провода также чувствительны к напряжениям кручения в слабо и

сильно растянутом состоянии. На первой стадии кручения зафиксирован интенсивный

рост амплитуды ЭМС до значений, близких к амплитуде сигнала для исходного

ненагруженного провода. На второй стадии кручения сохраняется достигнутое значение

амплитуды сигнала. Установлено, что оптимальный интервал регистрации напряжений

кручения определяется диаметром провода и величиной приложенной растягивающей

нагрузки. Сделан вывод, что аморфные провода в широком диапазоне диаметров

могут использоваться в качестве высокочувствительных бесконтактных сенсоров поля,

датчиков растягивающих напряжений и датчиков кручения.

Ключевые слова: аморфный провод, кручение, стресс-чувствительность, сенсор поля и

датчики растягивающих и торсионных нагрузок.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-5-63-69

К.С. Филиппов

Исследование объемных и поверхностных свойств расплавов никеля, содержащих примеси

сурьмы и кислорода, с использованием предварительно выплавленной заготовки........................................................... 70

Исследовано влияние вредной примеси сурьмы на свойства расплава никеля в области

составов, подчиняющихся закону Генри. Особенности формирования расплава из

предварительно выплавленной заготовки изучены по изменению температурных и

концентрационных зависимостей его плотности и поверхностного натяжения, а также

изотерм адсорбции. Установлено, что добавка сурьмы в расплавы никеля приводит к

появлению на температурных зависимостях плотности компрессионного эффекта и

снижению поверхностного натяжения. С использованием изотерм адсорбции определено

количество вещества на поверхности в зависимости от концентрации кислорода и

сурьмы в объеме. Увеличение количества адсорбировавшегося вещества связывается

с появлением неравновесного кислорода при охлаждении расплава. Показано, что

появление неравновесного кислорода при охлаждении расплава существенно влияет на

физико-химические свойства металла. Условия проведения экспериментов моделировали

технологический процесс изготовления турбинных лопаток с повторным переплавом

предварительно выплавленной заготовки.

Ключевые слова: плотность и поверхностное натяжение расплава никеля, примесь

сурьмы, компрессионный эффект, адсорбция.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-5-70-80