СОДЕРЖАНИЕ

 

            Воздействие потоков энергии на материалы

 

А. С. Щербаков, А. З. Бекешев, А. С. Мостовой, С. В. Арзамасцев, Б. О. Сарсенбаев, М. С. Досекенов

Воздействие СВЧ электромагнитного поля на структуру и свойства наполненного углеродными

нанотрубками полиэфирного композита.................................................................................................................................5

 

Изучено влияние сверхвысокочастотного (СВЧ) электромагнитного поля на свойства полиэфирного композита, наполненного углеродными нанотрубками (УНТ). Определено количество УНТ, при котором достигаются наилучшие показатели физико-механических характеристик. Рассмотрены процессы структурообразования, структура полученных композитов и их термическая стабильность.  

 

Ключевые слова: полиэфирная смола, углеродные нанотрубки, физическая модификация, гомогенизация, СВЧ обработка.

 

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-5-12

 

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

 

Е. А. Будовских, Л. П. Бащенко, В. Е. Громов, Г. И. Черепанова,

В. В. Почетуха, Н. Н. Малушин

Формирование структуры покрытий из быстрорежущей стали при плазменной

наплавке, последующем отпуске и электронно-пучковой обработке..................................................................................13

 

Методами световой и сканирующей электронной микроскопии на поперечных шлифах проведены исследования структуры многослойных покрытий быстрорежущей стали Р18Ю, сформированных на подложке из стали 30ХГСА, при плазменной наплавке порошковой проволокой марки ПП-Р18Ю в смеси аргона и азота. Показано, что покрытия имеют разориентированную дендритную структуру с характерным размером осей первого порядка 100 мкм, которая мало изменяется с глубиной. С помощью сканирующей электронной микроскопии детально изучена карбидная сетка эвтектических карбидов типа Ме6С по границам зёрен твердого раствора с размерами в пределах 5 – 100 мкм. Мелкие зёрна с характерными размерами до 10 мкм имеют однородную структуру, в более крупных формируется внутренняя область с феррито-мартенситной структурой и включениями равноосных изолированных карбидов. Типичный размер мартенситных игл в ней составляет 1 – 3 мкм. Обнаружен рост средней микротвердости от 472 до 528 HV0,1 после четырехкратного высокотемпературного отпуска при 580 °С в результате образования мартенсита и выделения дисперсных карбидов. Наблюдается рост мартенситных игл в пределах от 2 до 6 мкм. После электронно-пучковой обработки карбидная сетка сохраняется, в маленьких зернах образуются транскристаллитные трещины, в более крупных зернах происходит распад мартенсита, изолированные карбиды увеличиваются в размерах, средняя микротвердость возрастает до 628 HV0,1.

 

Ключевые слова: быстрорежущая сталь, плазменная наплавка, легирование, азот, высокотемпературный отпуск, растрескивание, электронно-пучковая обработка, микроструктура, карбидная фаза, мартенсит, микротвердость.

 

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-13-20

 

Функциональные покрытия и обработка поверхности

К. А. Фролов, А. А. Степнов, И. В. Беляев, В. Е. Баженов, П. С. Могильников

Исследование причин разрушения материалов, полученных методом холодного

газодинамического напыления, при их эксплуатации в вакууме...........................................................................................21

 

Исследованы причины разрушения материалов, нанесенных методом холодного газодинамического напыления (ХГДН) на поверхность изделий, работающих в вакууме. Для экспериментов был выбран материал марки А-20-11, представляющий собой механическую смесь порошков алюминия, цинка и корунда. В работе использованы методы рентгеновской компьютерной томографии, растровой электронной микроскопии, термогравиметрии, а также метод определения газов в металлах. Показано, что материалы, полученные методом ХГДН, не имеют открытой пористости. Нагрев газа- носителя до 400 °С не приводит к сплавлению материала покрытия. Обнаружено, что в его составе присутствуют водород и кислород, которые, по-видимому, находятся на поверхности частиц напыляемого материала (порошков алюминия, цинка и корунда) в виде адсорбированной влаги. Нагрев материала покрытия приводит к её испарению. Расширение образующегося пара является наиболее вероятной причиной разрушения покрытия. Полученные результаты использованы для усовершенствования технологии нанесения ХГДН-покрытий на поверхность изделий, работающих в вакууме.  

 

Ключевые слова: холодное газодинамическое напыление, пористость, влага, испарение, разрушение.

 

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-21-27

 

Композиционные материалы

 

Г. А. Прибытков, И. А. Фирсина, А. В. Барановский,

В. П. Кривопалов, Д. В. Ершов, З. Ю. Горлышкина

Горячее уплотнение титановых порошков при деформации со сдвиговой компонентой.................................................28

 

Исследована микроструктура, твердость и прочность при испытаниях на изгиб пластинчатых образцов, полученных горячим уплотнением титановых порошков, отличающихся дисперсностью и содержанием водорода. Порошки помещали в герметичные контейнеры и деформировали после кратковременного нагрева в печи до 900 °С. Схема деформирования обеспечивала преимущественно сдвиговую деформацию с боковым подпором, предотвращающим растрескивание. Наибольшие значения твердости и прочности на изгиб получены для мелкого порошка марки ПТОМ-1, содержащего 0,32 масс.% водорода. Дополнительный вакуумный отжиг прессовок из порошка ПТОМ-1 увеличивает прочность на изгиб на 60%.  

 

Ключевые слова: порошки титана, дисперсность, содержание водорода, горячее уплотнение, остаточная пористость, твердость, прочность на изгиб.

 

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-28-38

 

В. В. Аксенова, О. М. Канунникова, В. И. Ладьянов

Структурно-химические превращения в жидкой фазе при высокоэнергетическом измельчении

порошков Al и Mg с гептаном..................................................................................................................................................39

 

Получены образцы смесей Al + гептан и Mg + гептан, механоактивированные в шаровой планетарной мельнице. Рассмотрено влияние металла, и скорости вращения водила мельницы на превращения в жидкой органической фазе. Методами ИК- и УФ-спектроскопии исследован структурно-химический состав жидкой фазы на последовательных этапах механоактивации (МА). Установлено, что деформационно- индуцированное разложение гептана при МА сопровождается изомеризацией нормальных алканов, реакциями циклизации, дегидрирования и гидрирования. Показано, что интенсивность механокрекинга и скорость химических превращений зависят от природы металла, измельчаемого в органической среде. При МА происходит селективное поглощение продуктов разложения углеводородов металлическим порошком с образованием карбидов и гидридов. Методом термодесорбции водорода из измельченных порошков показано, что в условиях МА порошок магния абсорбирует в два раза больше водорода, чем порошок алюминия. Интенсивная абсорбция водорода порошком магния замедляет реакции в органической фазе, в то время как в присутствии алюминия химические превращения в жидкой фазе продолжаются на протяжении всего процесса механообработки. Увеличение скорости вращения водила мельницы существенно ускоряет структурно-химические превращения в органической фазе, при этом в продуктах разложения гептана увеличивается доля алифатических соединений изостроения и алкилбензолов.

 

Ключевые слова: гептан, алюминий, магний, высокоэнергетическое измельчение,  разложение, ИК-спектроскопия, УФ-спектроскопия.

 

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-39-48

 

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

 

В. Г. Шепелевич

Получение водорода при взаимодействии быстрозатвердевших фольг сплава

из алюминиевого лома и висмута с водой................................................................................................................................49

 

Представлены результаты исследования структуры быстрозатвердевших фольг сплава, изготовленного из алюминиевого лома (алюминиевой трубки, содержащей до 0,3 масс. % железа и кремния) и легированного висмутом до 7,5 масс. %. Скорость охлаждения расплава составила ~105 – 106 К/с. Установлена неоднородная микроструктура фольг, формирующаяся в процессе кристаллизации. Показано, что взаимодействие фольг с водой при комнатной температуре и атмосферном давлении сопровождается выделением водорода и белого порошка, состоящего из соединений Al2O3·3H2O + Al2O3·5H2O, и дисперсных частиц висмута.

 

Ключевые слова: получение водорода, быстрозатвердевшие фольги, алюминиевый лом, сплав алюминий – висмут.

 

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-49-55

 

С. С. Манохин, Ю. Р. Колобов, М. С.Гусаков, А. Г. Береснев, В. Н. Бутрим, Д. М. Кондратьев

Исследование особенностей структуры и фазового состава сплава системы Cr – Ta – W............................................56

 

Исследован сплав системы Cr – Ta – W, содержащий легированную вольфрамом интерметаллическую фазу Лавеса Cr2Ta (С15) и ОЦК фазы хрома и тантала. Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии в сочетании с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией изучено структурно-фазовое состояние сплава. Определены концентрации легирующих элементов в указанных выше фазах сплава.

 

Ключевые слова: система Сr – Ta – W, фаза Лавеса, интерметаллид, дефекты структуры.

 

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-56-60

 

В. М. Кийко, Д. О. Стрюков

Структура и прочность оксидных эвтектических волокон, полученных методом Степанова......................................61

 

Модифицированным методом Степанова получены волокна составов: сапфир – иттрий – алюминиевый гранат (Al2O3 – Y3Al5O12), сапфир – эрбий – алюминиевый гранат (Al2O3 – Er3Al5O12) и сапфир – алюмогадолиниевый перовскит (Al2O3 – AlGdO3). Исследовано влияние скорости кристаллизации на структуру получаемых волокон. Установлено, что характерные размеры компонентов структуры уменьшаются с ростом скорости, что соответствует модели кристаллизации эвтектик Ханта — Джексона. Проведены испытания волокон на прочность в условиях изгиба. Представлены убывающие зависимости прочности волокон от их длины.

 

Ключевые слова: оксидные эвтектические волокна, испытания, разрушение, прочность, структура.

 

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-61-69

 

О. О. Гавриленко, Д. С. Кушнерева, Е. В. Коробейникова,

Е. М. Борисова, С. М. Решетников, М. Д. Кривилев

Влияние провоцирующего нагрева на коррозионно-электрохимические свойства

сталей ВНС53 и ВНС53-М.......................................................................................................................................................70

 

Приведены результаты изучения коррозионно-электрохимического поведения высоколегированных сталей ВНС53 и ВНС53-М в сравнении со сталью 08Х18Н10Т. Коррозионно- электрохимическое поведение сталей исследовали методом потенциодинамической поляризации в водном боратном буферном растворе при pH = 7,4 и при добавлении к нему сульфата натрия при концентрации 0,01 моль/л. Изучаемые стали подвергали провоцирующей термической обработке при различных температурах, направленной на выделение карбидных частиц. Показано, что в испытанных электролитах после термообработки не наблюдается существенного изменения коррозионной стойкости сталей. Небольшое снижение скорости анодного растворения наблюдается для образцов ВНС53-М после провоцирующего нагрева при 600 °С. Полученный результат особенно важен для стали ВНС53-М, имеющей сложное легирование, которое может приводить к формированию включений карбидных и нитридных фаз, как в объеме, так и на поверхности стали.

 

Ключевые слова: термическая обработка, высокоазотистые стали, коррозионно-электрохимические свойства, микроструктура, включения.

 

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-70-82