авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 17 |
-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

XV МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ

КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ,

АСПИРАНТОВ

И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ

«СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА

И ТЕХНОЛОГИИ»

Сборник трудов

Том 2

г. Томск, 4–8 мая 2009 г.

УДК 62.001.5(063)

ББК 30.1Л.0

С56

XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых С56 ученых «Современные техника и технологии» / Cборник трудов в 3 томах. – Т. 2. – Томск:

Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 338 с.

Сборник содержит доклады XV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии». Все статьи разделены по секциям: электроэнергетика;

приборостроение;

технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств;

электромеханика;

системы и приборы медицинского назначения;

материаловедение;

информатика и управление в технических системах;

физические методы в науке и технике;

контроль и управление качеством;

теплоэнергетика;

дизайн и технология обработки материалов;

наноматериалы, нанотехнологии;

круглый стол «философия техники»;

круглый стол «проблемы организации научно-технического творчества молодежи».

Сборник представляет интерес для специалистов, исследователей в сфере материаловедения, машино- и приборостроения, энергетики, контроля и управления качеством, наноматериалов и нанотехнологий, а также по проблемам НИРС в вузах.

УДК 62.001.5(063) ББК 30.1Л. Материалы представлены в авторской редакции © Томский политехнический университет, СОСТАВ ПРОГРАММНОГО КОМИТЕТА КОНФЕРЕНЦИИ 1. Чубик П.С. д.т.н., профессор, ректор, председатель оргкомитета 2. Власов В. А. д.ф.-м.н., профессор, проректор по HPиИ, сопредседатель оргкомитета 3. Дмитриенко В.П. к.т.н., доцент, зам. проректора по НРиИ, сопредседатель оргкомитета 4. Шепотенко Н.А. к.ф-м.н., начальник УМАД НУ 5. Зольникова Л. М. нач. отдела ОНИР СиМУ УМАД НУ, ученый секретарь конференции 6. Негруль В.В. к.ф.-м.н., директор ИТЦ НУ 7. Сидорова О.В. эксперт отдела ОНИР СиМУ УМАД НУ 8. Кайрова Н.Н. эксперт отдела ОНИР СиМУ УМАД НУ 9. Сивков А.А. д.т.н., профессор каф. ЭСПП ЭЛТИ, председатель секции № 10. Космынина Н.М. к.т.н., нач. отдела ОНИР СиМУ ЭЛТИ, сопредседатель секции № 11. Климова Г.Н. к.т.н., доцент каф. ЭСПП ЭЛТИ, сопредседатель секции № 12. Вотяков В. Ф. к.т.н., доцент каф. ИИТ ЭФФ, председатель секции № 13. Темник А. К. к.т.н., зав. отд. НИИ ИН, сопредседатель секции № 14.



Силушкин С.В. ст.преп. каф КИСМ ЭФФ, сопредседатель секции № 15. Мойзес Б. Б. к.т.н., доцент каф. АРМ МСФ, председатель секции № 16. Ефременков Е.А. к.т.н., доцент каф. ТАМП МСФ, сопредседатель секции № 17. Соколов А. П. к.т.н., доцент каф. ТПМ МСФ, сопредседатель секции № 18. Муравлев О. П. д.т.н., профессор каф. ЭМА ЭЛТИ, председатель секции № 19. Дементьев Ю.Н. к.т.н., доцент, зав. каф. ЭПЭО ЭЛТИ, сопредседатель секции № 20. Евтушенко Г.С. д.т.н., профессор, декан ЭФФ, председатель секции № 21. Пеккер Я. С. к.т.н., профессор, зав. каф. БМК СГМУ, сопредседатель секции № 22. Аристов А.А. к.т.н., ст.преподаватель каф. ПМЭ ЭФФ, сопредседатель секции № 23. Зенин Б.С. к.т.н., доцент каф. ММС МСФ, председатель секции № 24. Егоров Ю.П. к.т.н., зав. каф. ММС МСФ, сопредседатель секции № 25. Овечкин Б.Б. к.т.н., доцент каф. ММС МСФ, сопредседатель секции № 26. Малышенко А.М. д.т.н., проф., зав. каф. ИКСУ АВТФ, председатель секции № 27. Триханова Н.В. к.т.н. доцент каф. ВТ АВТФ, сопредседатель секции № 28. Рудницкий В.А. к.т.н., доц. каф. ИКСУ, сопредседатель секции № 29. Потылицын А.П. д.ф.-м.н., проф., зав. каф. ПФ ФТФ, председатель секции № 30. Вергун А.П. д.ф.-м.н., профессор каф. ТФ ФТФ, сопредседатель секции № 31. Крючков Ю.Ю. д.ф.-м.н. проф. каф. ОФ ЕНМФ, сопредседатель секции № 32. Кулешов В.К. д.т.н., профессор каф. ФМПК ЭФФ, председатель секции № 33. Филатов И.С. д.т.н., профессор каф. ФМПК ЭФФ, сопредседатель секции № 34. Калиниченко А.Н. ст. преподаватель каф. ФМПК ЭФФ, зам. председателя секции № 35. Заворин А.С. д.т.н., профессор, зав. каф. ПГС ТЭФ, председатель секции № 36. Логинов В.С. д.ф.-м.н., зав. каф. ТГМ ТЭФ, сопредседатель секции № 37. Молодежникова Л.И ст. преподаватель каф. ТПТ ТЭФ, зам. декана, сопредседатель секции № 38. Кухта М.С. д.ф.н., проф. каф. АРМ МСФ, председатель секции № 39. Гольдшмидт М.Г. к.т.н., доц. каф. АРМ МСФ, сопредседатель секции № 40. Громов А.А. д.т.н., профессор каф. ТСН ХТФ, председатель секции 41. Митина Н.А. к.т.н., доцент каф ТСН, сопредседатель секции 42. Степанов А.А. д.ф.н., профессор каф. философии ТГПУ, председатель круглого сто ла «Философия техники»

43. Гужавина О.Б. к.филос.н., доц. ТГПУ, сопредседатель круглого стола «Философия техники»

44. Маслова С.В. ст. преподаватель каф. СОЦ ГФ, куратор иногородних участников конференции Состав редакционной коллегии трудов конференции на русском языке 1. Зольникова Л.М., нач. отдела ОНИР СиМУ УМАД НУ, ученый секретарь конференции, председатель секции № 2. Сидорова О.В., эксперт отдела ОНИР СиМУ УМАД НУ 3. Сивков А.А., д.т.н., проф. каф. ЭСПП ЭЛТИ, председатель секции № 4. Вотяков В.Ф., к. т.н., доцент каф. ИИТ ЭФФ, председатель секции № 5. Мойзес Б.Б., к. т.н., доцент каф. АРМ МСФ, председатель секции № 6. Муравлев О.П., д.т.н., профессор каф. ЭМА ЭЛТИ, председатель секции № 7. Евтушенко Г.С., д.т.н., профессор, декан ЭФФ, председатель секции № 8. Зенин Б.Б., к. т.н., доцент каф. ММС МСФ, председатель секции № 9. Малышенко А.М., д. т.н., профессор, зав. каф. РТС АВТФ, председатель секции № 10. Потылицын А.П., д.ф.-м.н., профессор, зав. каф. ПФ ФТФ, председатель секции № 11. Кулешов В.К., д.т.н., профессор, зав. каф. ФМПК ЭФФ, председатель секции № 12. Заворин А.С., д.т.н., профессор каф. ПГС ТЭФ, председатель секции № 13. Кухта М.С., д.ф.н., профессор каф. АРМ МСФ, председатель секции № 14. Громов А.А., д.т.н., профессор каф. ТСН ХТФ, председатель секции 16. Степанов А.А., д.ф.н., профессор каф. философии ТГПУ, председатель секции № СЕКЦИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Секция 6. Материаловедение УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ТВЕРДОГО СПЛАВА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ Агеев Е.В., Семенихин Б.А.





Курский государственный технический университет, 305040, Россия, г. Курск, ул. 50 лет Октября, E-mail: borisss@bk.ru Твердые сплавы получили широкое распро- ляется «цинковый метод» основанный на экстрак странение при изготовлении режущего инстру- ции Со в Zn-расплав с последующей дистилляцией мента. Zn. Метод основан на разрушении твёрдого сплава Твердые сплавы выпускаются в виде пласти- при контакте с расплавленным цинком [2]. Полу ченные по этому методу порошки твёрдых спла нок различных форм и размеров, получаемых ме вов не отличаются высокой химической чистотой.

тодом порошковой металлургии (прессованием и Приведенные выше методы утилизации отхо спеканием). Основой для них служат порошки дов твердых сплавов отличаются крупнотоннаж твердых зерен карбидов тугоплавких металлов (вольфрама, титана, тантала), сцементированных ностью, энергоёмкостью, большими производст кобальтом. венными площадями, а также, зачастую, экологи Промышленностью выпускаются три группы ческими проблемами (сточные воды, вредные вы твердых сплавов, различающиеся по составу их бросы).

карбидной основы: Одним из наиболее перспективных методов • вольфрамовые – группа ВК (сплавы WC – Со);

утилизации отходов твердых сплавов, отличаю • титановольфрамовые – группа ТК (сплавы щийся относительно невысокими энергетически ми затратами и экологической чистотой процесса, WC – TiC – Со) является метод электроэрозионного диспергиро • титанотанталовольфрамовые – группа ТТК вания (ЭЭД).

(сплавы WC – TiC – ТаС – Co).

Процесс ЭЭД представляет собой разрушение Использование твердых сплавов в качестве практически любого токопроводящего материала, режущего инструмента позволило в несколько раз повысить скорости резания при обработке метал- в том числе и пластин твердого сплава, в резуль лов, по сравнению со скоростями, применявши- тате локального воздействия кратковременных мися при использовании быстрорежущей стали, и, электрических разрядов между электродами [3].

тем самым, существенно повысить производи- В зоне разряда под действием высоких температур тельность труда в металлообрабатывающей про- происходит нагрев, расплавление и частичное ис мышленности. Применение твердых сплавов дало парение металла.

Для получения высокой температуры в огра возможность обрабатывать на станках изделия из ниченной области малого объема необходима твердых и абразивных неметаллических материа большая концентрация энергии. Достижение этой лов, например, стекла, фарфора и др.

Немаловажное значение твердых сплавов за- цели осуществляется использованием импульсно ключается также и в том, что дорогостоящий го напряжения, а ЭЭД осуществляется в жидкой вольфрам, являющийся основным компонентом среде (рабочей жидкости), которая заполняет ме этих сплавов, в их составе дает несравненно жэлектродный промежуток.

больший эффект, чем, например, в составе быст- Ввиду того, что любая гладкая поверхность рорежущей стали, используемой для обработки имеет свой макро- или микрорельеф, между двумя электродами всегда найдутся две точки, расстоя металлов. Так, режущим инструментом из твердо ние между которыми будет меньше, чем между го сплава, имеющим в своем составе 1 кг вольф рама, можно обработать в пять раз больше метал- другими точками поверхностей электродов. При ла, чем инструментом из быстрорежущей стали с подключении к электродам источника тока (в дан тем же количеством вольфрама. ном случае импульсного) между электродами на Традиционный метод утилизации отходов чинает протекать ток и возникает электрическое твердых сплавов основывается на химико- поле, напряженность которого между близлежа металлургических процессах. При этом методе щими точками электродов будет достигать наи кусковые отходы сплавляются селитрой. После большего значения. Под воздействием электриче ского поля в зоне наибольшего напряжения про выщелачивания, промывки и обработки аммоний исходит ионизация рабочей жидкости с образова ными соединениями образующиеся паравольфра нием канала повышенной проходимости, т.е. на маты аммония подвергаются термическому раз ложению. В результате получается окись вольф- рушается электрическая прочность рабочей жид рама, которая далее восстанавливается в водороде кости. И между этими двумя близлежащими точ до чистого вольфрама [1]. Более перспективным ками происходит пробой межэлектродного про методом утилизации отходов твердых сплавов яв- межутка. Между точками, в которых произошел XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

пробой рабочей среды, образовывается канал с шиностроении марок твердых сплавов – ВК8 и высокой электрической проводимостью. Т15К6, а в качестве рабочей жидкости использова Сечение канала разряда мало, а его расшире- лись углеродсодержащая жидкость – керосин осве нию препятствует магнитное поле, которое сжи- тительный (ТУ 3840158-10–90) и кислородсодер мает канал. Ту же роль выполняет и рабочая жид- жащая – вода дистиллированная (ГОСТ 6709–72).

кость, окружающая канал разряда. Длина канала На основе полученных данных и с учетом разряда и его диаметр очень малы и поэтому требований, предъявляемых к порошковым мате плотность энергии в нем достигает больших вели- риалам, была разработана технология утилизации чин, а температура в этом локальном объеме – отходов твердых сплавов методом ЭЭД, упрощен десятков тысяч градусов. В точках, в которых раз- ная схема которой представлена на рис. 1.

рядный канал опирается на электроды, происхо дит оплавление и испарение материала с поверх ности электродов. Рабочая жидкость, окружающая канал разряда, под воздействием высоких темпе ратур разлагается и испаряется. Все эти процессы происходят в очень малые отрезки времени и с выделением больших энергий, поэтому они носят динамичный взрывной характер.

Под действием сил, развивающихся в канале разряда, жидкий материал и парообразный мате риал выбрасывается из зоны разряда в рабочую жидкость, окружающую его, и застывает в ней с образованием отдельных частиц. В месте действия импульса тока на поверхности электродов появ ляются лунки, образовавшиеся вследствие удале ния материала импульсным разрядом. Таким об разом, осуществляется электрическая эрозия твер Рис. 1. Схема утилизации отходов твердых сплавов дого сплава, показанная на примере действия од методом ЭЭД ного импульса, с образованием одной эрозионной Порошковые материалы, полученные методом лунки. После прекращения действия импульсного разряда напряжение на электродах падает. Начи- ЭЭД из отходов спеченных твердых сплавов, мо нается процесс деионизации рабочей жидкости, гут эффективно использоваться в качестве высо т.

е. нейтрализация заряженных частиц и электри- котвердой фазы при изготовлении и восстановле ческая прочность рабочей жидкости восстанавли- нии деталей машин различными способами на вается. Межэлектродный промежуток подготавли- плавки (плазменно-порошковая наплавка, наплав вается для прохождения очередного разряда. Если ка под слоем флюса, наплавка в среде защитных на электроды от генератора периодически посту газов и др.) и напыления (детонационное, плаз пает импульсное напряжение, то процесс будет менное и др.), при нанесении гальванических по повторяться. При этом каждый новый импульс крытий (хромирование, железнение и др.), а также ный разряд будет происходить в том месте, где в качестве модификаторов различных литейных расстояние между электродами минимально.

сплавов или добавок при изготовлении пластин Если пауза между импульсными разрядами спеченных твердых сплавов.

достаточна для деионизации рабочей жидкости, то Таким образом, утилизация отходов твердых процесс будет повторяться с образованием новых сплавов методом ЭЭД в порошковые материалы и эрозионных лунок на поверхности, этим и обу славливается процесс ЭЭД. дальнейшее их использование в технологических Методом ЭЭД возможно получать порошки процессах при изготовлении, упрочнении и вос практически любых токопроводящих материалов становлении деталей машин имеет весьма важное в различных рабочих жидкостях (вода дистилли- значение в получении износостойких покрытий и рованная, керосин, масло индустриальное, спирты экономии дорогостоящего вольфрама.

и др.). Получаемые этим методом порошки, име Список литературы ют, в основном, сферические частицы размером от 0,01 до 100 мкм. Причем, изменяя электрические 1. Борд, Н.Ю. Новая технология переработки отходов твердых параметры процесса диспергирования (напряже- и тяжелых сплавов // Инструмент. 1996. № 6 С. 47–49.

ние на электродах и частоту следования импуль- 2. Заликман, А.Н. Получение твердых сплавов из регенери сов) можно управлять шириной и смещением ин- рованных смесей WC-Co, полученных из кусковых отхо тервала размера частиц, а также производительно- дов цинковым методом // Цветные металлы. 1993. – стью процесса. № 1 С. 10.

При выполнении исследований были исполь- 3. Немилов, Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов. – зованы отходы наиболее распространенных в ма- Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. – 160 с.

Секция 6. Материаловедение ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАИЕМ СЛОЖНЫХ КАТОДОВ СИСТЕМЫ (TiAlMoVZr) Алтухов С.И.

Научный руководитель Лавров В.Н., к.т.н., доцент Самарский государственный технический университет, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, Е-mail: altuhov_serg@mail.ru Применение износостойких покрытий по ме- Для оценки качества покрытий использова тоду КИБ является эффективным способом повы- ли метод АПИД (анодно – поляризационное шения работоспособности режущего инструмента. инициирование дефектов). Метод АПИД осу Важной задачей в технологии КИБ, от которой ществляется с помощью прибора ПККП. Этот существенно зависит эффективность режущих прибор предназначен для сравнительной экс инструментов с покрытиями, является поиск пу- прессной оценки качества износостойкости по тей, позволяющих направленно изменять свойства крытий в лабораторных и производственных ус покрытий. Наиболее перспективными являются ловиях. Показателем качества служит интеграль износостойкие покрытия сложного состава и мно- ный параметр качества К.

гослойного типа, для нанесения которых необхо Он отражает совокупность физико димо использование сложных катодов электроду химических свойств покрытий, определяющих гового испарителя, содержащих элементы осаж уровень износостойкости режущего инструмента даемого покрытия. Наибольшее применение в на с покрытием;

количественно характеризует со стоящее время находят покрытия на основе нит противление разрушению химически инертных рида титана, в том числе модифицированные пу покрытий при анодной поляризации участка по тем легирования их одним или несколькими эле крытия в электролитах, содержащие агрессив ментами.

ные анионы. При данном воздействии проис Модифицирование покрытий путем легирова ходит инициирование дефектов, и вследствие ния позволяет повысить их физико-механические этого, локальное разрушение покрытия с оголе свойства, снизить контактные удельные нагрузки, нием подложки. Текущее значение тока при по улучшить тепловое и напряженное состояние ре ляризации зависит от площади оголившейся жущего клина инструмента, что приводит к по подложки и условий поляризации. Процесс ого вышению периода стойкости.

Ионно-плазменные покрытия на образцы из ления участков подложки в свою очередь, отража быстрорежущей стали Р6М5 наносили на установ- ет динамику разрушения покрытия. Таким образом, ке «Юнион». Использовали катод из титанового назначением диагностики качества является контроль сплава ВТ20, изготовленный путем токарной об- напряженного состояния и адгезии.

работки. Метод АПИД является формой испытания, Таблица 1 которое включает в себя нагружение, модели Химический состав ВТ20 рующее механизм нагрузки на покрытие в процес Ti Al Zr V Mo се эксплуатации и регистрации реакции покрытия от 84.9% 5.5% 1.5% 0.8% 0.5% на данное нагружение. В этом методе использова до 91.7% 7% 2.5% 2.5% 2% ны электрострикционные свойства существующей на поверхности покрытия окисной пленки. Для создания в окисной пленке электрического поля высокой напряженности, поверхность покрытия подвергают анодной поляризации в среде элек тролита.

Электрострикционные напряжения в окисной пленке передаются на покрытие и реализуют не обходимые для диагностики отрывающие усилие.

Соответственно, результат воздействия поляризи рующего напряжения оказывается зависимым от структуры и свойств износостойких покрытий.

В зависимости от конкретного сочетания когези Рис. 1. Чертеж катода онных свойств покрытия, напряженного состоя XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

ния, толщины, адгезии электрострикционные на- Таблица пряжения могут привести к отделению фрагмен- Данные измерений по методу АПИД тов покрытия с оголением участка подложки или Количество Интеграль же отделение может произойти внутри слоя по- электричества, Кл ный крытия. параметр Q0 Q0 Q1 Q качества, К При оголении подложки вступает в действие ср ср 599 второй механизм разрушения покрытия. Его появ 667 639 332 331 0, ление связано с наличием в износостойких покры 650 тиях значительных остаточных внутренних на Структуру покрытий определяли при помощи пряжений сжатий и анодной растворимостью под сканирующего электронного микроскопа JEOL ложки. За счет растворения подложки под покры JSM-6390A.

тием происходит ослабление связи покрытие – Измерения по методу АПИД свидетельствуют подложка и в результате действия внутренних о низких физико-химических свойствах покрытий.

напряжений дельнейшее разрушение покрытия. В составе полученных покрытий большую долю Для количественной интегральной оценки ка- имеет капельная фаза чистых металлов, которая не чества покрытия используется интегральный па- лучшим образом влияет на свойства покрытий.

раметр качества К: Вероятно, это связано с недостаточной проработ кой технологии нанесения и необходимостью К = (Qo – Q1)/Qo, уменьшения капельной фазы.

где Qo – количество электричества прошедшее через электролитическую ячейку при поляризации поверхности образца без покрытия;

Q1 – количе ство электричества, прошедшее через электроли тическую ячейку при поляризации поверхности образца с покрытием.

Параметр К является безразмерным и норми рованным. Высшее качество покрытия соответст вует значению К = 1, а низшее качество покрытия соответствует значению К = 0.

Рис. 3. Структура покрытия при увеличении х Для анализа структуры покрытий необходимо сделать рентгеновский микроанализ для опреде ления нитридов Ti, Ai, Mo, Zr, V.

Считаем целесообразным продолжение ис следований по данной теме.

Список литературы 1. Чихранов А.В. Повышение работоспособности режущего инструмента путем разработки и применения многоэле ментных износостойких покрытий на основе модифици Рис. 2. Схема АПИД:

рованного нитрида титана: Автореф. дис... канд. техн.

1 – покрытие, 2 – подложка, 3 – электролитическая наук. – Удьяновск, 2006. – 19 с.

ячейка, 4 – электролит (NaCl), 5 – источник 2. Прибор контроля качества покрытий ПККП – 1К паспорт / поляризующего напряжения, 6 – резиновая насадка Самар. гос. техн. ун-т, 1997.

с калиброванным отверстием Секция 6. Материаловедение ЗАВИСИМОСТЬ ХАРАКТЕРИСТИК НЕОДНОРОДНОСТИ ДЕФОРМАЦИИ МОНОКРИСТАЛЛОВ НИКЕЛЯ ОТ КОЛИЧЕСТВА И ОРИЕНТАЦИИ ДЕЙСТВУЮЩИХ СИСТЕМ СКОЛЬЖЕНИЯ Алфёрова Е.А.1, Савченко М.В.1 (студ.) Научный руководитель Лычагин Д.В.2, д-р. физ.-мат. наук, профессор Юргинский технологический институт Томского политехнического университета, 652050, г. Юрга, ул. Ленинградская, 26, katerina525@mail.ru Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634021, г. Томск, пл. Соляная, Процесс пластической деформации металли- Анализ зависимости неоднородности от числа ческих монокристаллов (алюминий, медь, никель, систем сдвига проводился для разных схем на Ni3Fe) протекает неоднородно с формированием пряженного состояния. Наибольшая неоднород деформационных доменов. Формоизменение об- ность деформации по всем компонентам отмечена разца при этом определяется направлением векто- для области всестороннего сжатия для всех иссле ров макросдвига в различных деформационных дованных ориентаций монокристалла.

доменах. Изучение зависимости неоднородности де Кристаллогеометрический фактор, различие формации от числа действующих систем сдвига показало, что сильнее всего неоднородность де напряженного состояния в соседних объемах мо формации проявляется для ориентаций, в которых нокристалла, деформированного сжатием, при расположение плоскостей сдвига в образце оказы наличии торцевого трения и расположение базо вается таким, что в зоне сдвига действуют обрат вых макроскопических концентраторов напряже ные напряжения от противоположного пуансона ний – являются основными факторами, влияющи ми на фрагментацию сдвиговой деформации и испытательной машины. В этом случае деформа определяющими морфологию первичных доменов ция реализуется путем образования систем макро сдвига. Ранее авторами была установлена, связь полос, что характерно для монокристаллов с осью деформации в доменах со структурными элемен- сжатия [ 1 11] (число действующих систем – 6).

тами деформации. Их тип зависит от ориентации В области одноосного сжатия [ 1 11] оси нагружения монокристаллов, а степень их монокристаллов неоднородность деформации проявления – от ориентации боковых граней. выше на грани (110), где формируются системы макрополос, чем на грани (1 1 2 ), где формируются Целью настоящей работы является изучение системы складок.

влияния количества и ориентации систем сдвига, ориентации оси сжатия и боковых граней на неод- На границе областей с разной схемой напря нородность деформации ГЦК-монокристаллов женного состояния наибольшего значения неод никеля при сжатии. нородность интенсивности деформации достигает Количественные результаты представленные для [ 1 11]-монокристаллов на боковой грани (110), в работе получены с использованием метода дели- где образуется система макрополос.

тельных сеток. Для схемы всестороннего сжатия максималь На рисунке показана зависимость неоднород- ная неоднородность деформации по компоненте ex отмечена для грани (110), а неоднородность ин ности деформации по компонентам и неоднород тенсивности деформации больше для грани (1 1 2 ).

ность интенсивности деформации от числа дейст В целом, сравнивая между собой неоднород вующих систем сдвига (N). Неоднородность де формации определяется отношением среднеквад- ность деформации на взаимно перпендикулярных ратического отклонения Sd усредненного по до- гранях, можно отметить, что она максимальна для менам, в соответствующей схеме напряженного компоненты ex для всех схем напряженного со состояния, к средней величине деформации по стояния. Различие в величине неоднородности грани, по соответствующей компоненте. Анало- интенсивности деформации на взаимно перпенди гично определялась неоднородность интенсивно- кулярных гранях наблюдается для областей со сти деформации. Для [001]-монокристаллов, для схемой всестороннего сжатия и для границы об {110} и {100} боковых граней фактор Шмида ра- ластей с разной схемой напряженного состояния.

вен 0,41. Для [ 1 11]-монокристаллов с боковыми Анализ неоднородности деформации от коли чества систем сдвига показал, что на неоднород гранями (110) и ( 1 1 2 ) фактор Шмида – 0,27, для ность влияет не количество систем сдвига, как [110] с боковыми гранями ( 1 10 ), (001) и ( 1 1 1 ), таковое, а организация деформации в объеме мо ( 1 1 2 ) – 0,41. Монокристаллы с ориентацией оси нокристалла, обусловленная кристаллогеометри деформации [ 1 1 2 ] интересны тем, что имеют на ческим фактором. Наличие обратных напряжений бор систем сдвига с разным фактором Шмида, в зоне сдвига и возможность реализации дефор причем максимально нагруженными являются две мации путем образования систем макрополос по системы октаэдрического сдвига (111) [ 01 1 ] и зволяет произвести рационально формоизменение ( 11 1 ) [ 1 0 1 ] с фактором Шмида 0,41.

[ 1 11]-монокристаллов. Как следствие этого, наря XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

[112] [110] [111] [001] [112] [110] [111] [001] [112] [110] [111] [001] 3 SdГ 2 Г Г ГГ Г Г Г 1 0 10 0 0 Sde z ez -10 - ez - ez ez -20 -20 - -30 -30 - 10 10 0 0 Sde y -10 - ey ey - ey -20 - ey - -30 -30 - 10 10 0 Sde x -10 - ex ex - ex ex -20 -20 - -30 -30 - 2 4 6 а) б) в) 2 4 6 8 2 4 6 N N N Рис. Зависимость неоднородности деформации по компонентам и неоднородности интенсивности деформации от числа действующих систем сдвига: а) для схемы одноосного сжатия, б) для схемы всестороннего сжатия, в) для границы областей с разной схемой напряженного состояния.

Точки на рисунке соответствуют ориентации боковых граней (слева направо): [ 1 1 2 ] (110), ( 1 11 );

[110] ( 1 10 ), (001) и ( 1 1 1 ), ( 1 1 2 );

[ 1 11 ] (110), ( 1 1 2 );

[001] {110}, {100} ду с возрастающей неоднородностью в области нородность деформации выше для первого случая.

одноосного сжатия повышается неоднородность в Причем, заметим, что на грани (110) формируется приторцевой области и на границе областей с раз наибольшее число деформационных доменов. Это ной схемой напряженного состояния.

связано с тем, что в первом случае расположение После [ 1 11]-монокристаллов по величине не плоскостей сдвига относительно базовых концен однородности деформации выделяются [1 1 2 ] траторов напряжения (вершин образца) такое, что монокристаллы (число действующих систем – 2).

каждая из восьми вершин может активизировать, Для них наиболее высокое значение неоднородно по крайней мере, одну систему сдвига. Во втором сти по компоненте ex наблюдается для одноосной случае расположение плоскостей и систем сдвига схемы напряженного состояния и для границы относительно базовых концентраторов напряже областей с разной схемой напряженного состоя ния такое, что из восьми базовых концентраторов ния. Причем наиболее высока неоднородность по напряжения активно могут включаться только компоненте ex и неоднородность интенсивности четыре, но каждый из них может активировать по деформации для [1 1 2 ]-монокристаллов на грани две системы сдвига с одинаковым фактором ( 1 11) по сравнению с гранью (110).

Шмида.

Для монокристаллов с осью сжатия [110] Для [001]-монокристаллов (число систем – 8) не (число действующих систем – 4) структурными однородность деформации по компонентам ey, ez и элементами деформации являются мезополосы, неоднородность интенсивности деформации наи для всех случаев ориентации боковых граней. Не меньшая из всех ориентаций монокристаллов и очень смотря на одинаковые элементы деформационно близка для этих монокристаллов с различным набо го рельефа и на равное количество действующих ром боковых граней. Для компоненты ex, неоднород систем сдвига, при одной и той же оси сжатия, ность деформации больше для грани (110).

неоднородность деформации на разных боковых Таким образом, при одинаковых количествах гранях отличается, следовательно, можно просле равнонагруженных систем сдвига и типах струк дить влияние ориентации боковых граней, на ве турных элементов деформации неоднородность личину неоднородности деформации.

деформации на гранях различается вследствие Сравнение неоднородности деформации различия ориентации плотноупакованных направ [110]-монокристаллов с набором боковых граней лений относительно базовых концентраторов на ( 1 10 ), (001) и ( 1 1 1 ), ( 1 1 2 ) показывает, что неод пряжений и боковых граней монокристалла.

Секция 6. Материаловедение КИСЛОТНО-ОСНОВЫЕ СВОЙСТВА НОВЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ХЕЛАТНЫХ СОРБЕНТОВ Баранова Н.В., Неудачина Л.К.

Научный руководитель Неудачина Л.К., к.х.н., профессор Уральский государственный университет, 620083, Россия, г. Екатеринбург, пр. Ленина, E-mail: Ludmila.Neudachina@usu.ru В аналитической химии для концентрирова ния и разделения широко применяют сорбенты.

Возможности современного органического синте- за позволяют создавать ионообменные смолы с рН разнообразными функциональными группами.

Как известно, сорбционные свойства сорбентов определяются концентрацией функциональных 0 1 2 3 групп, а селективность сорбционного процесса зависит от их основности [1]. Поэтому кислотно СКОН, ммоль/г основные свойства хелатообразующих сорбентов являются важной характеристикой, которая опре- Рис. 2. Семейство кривых потенциометрического деляет их селективность. Зная константу иониза- титрования сорбента 3а: – 5 часов, – 1 день, – 2 день, – 3 день, – 5 дней, – 9 дней, ции сорбента можно определить его степень иони – 14 дней. СКОН = 0,011 моль/л, = 0,1 моль/л KCl зации при любых значениях рН и наоборот. Це лью данной работы было изучение кислотно- основных свойств синтезированных нами поли мерных хелатных сорбентов, содержащих функ- рН циональные группы аминопропионовой кислоты.

Методом полимераналогичных превращений нами синтезировано три типа хелатообразующих сорбентов: карбоксиэтиламинополистирол (сор- 0 5 10 бент I) на основе линейного полистирола, карбок- СКОН, ммоль/г сиэтиламинометилполистирол (сорбент II) на ос Рис. 3. Семейство кривых потенциометрического нове сополимера стирола и дивинилбензола (2% титрования сорбента III: – 1,5 дня, – 2 дня, ДВБ) и карбоксиэтилполиаллиламин (сорбент III). – 4 дня, – 6 дней, – 9 дней, – 10дней.

Изучение кислотно-основных свойств синте- СКОН = 0,015 моль/л, = 0,1 моль/л KCl зированных нами сорбентов проводили методом Как видно из рисунков кривые титрования потенциометрического титрования [2]. В качестве идут полого. Такой вид кривых характерен для титранта использовали бескарбонатный водный полиамфолитов [2]. рН начала титрования выше, раствор КОН с концентрацией 0.01 моль/дм3 при чем для мономерных аналогов, например, пропио постоянной ионной силе раствора, равной новой кислоты. При этом скачки рН хорошо вид 0.1 моль/дм3, которую создавали KCl. рН раствора ны только на дифференциальных кривых (рис. 4).

измеряли при помощи иономера И-130 с точно стью ±0.05 ед. рН. Считали, что равновесие уста- новилось, если значение рН раствора над сорбен dpH /dС том не изменялось во времени. Результаты пред ставлены на рис. 1–3. Концентрацию функцио- нальных групп определяли методом обратного потенциометрического титрования.

0 5 СКОН, ммоль/г рН 5 Рис. 4. Дифференциальная кривая потенциометрического титрования сорбента I (партия 3). СКОН = 0,011 моль/л, = 0,1 моль/л KCl 0 5 Как видно из (рис. 4) на кривой титрования CKOH, ммоль/г сорбента I наблюдается один скачок титрования.

Для сорбента II наличие метиленового мостика Рис. 1. Кривая потенциометрического титрования между азотом иминодипропионатной группы и сорбента I. СКОН = 0,011 моль/л, = 0,1 моль/л KCl XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

бензольным кольцом увеличивает основность аналогов, что можно объяснить как влиянием по атома азота, в результате чего скачок рН составля- лимерной матрицы, так и наличием невосстанов ет около 2 ед. рН и хорошо виден на кривой тит- ленных нитрогрупп и незамещенных аминогрупп.

рования (рис. 2). Этот скачок можно отнести к В результате такого влияния селективность синте ионизации бетаинового протона аминогруппы [1]. зированных нами сорбентов может отличаться от На кривой титрования сорбента III наблюдается селективности мономерных аналогов.

два скачка титрования, которые хорошо видны на 8, дифференциальной кривой титрования. Их можно 6, отнести к ионизации протона карбоксильной группы и бетаинового протона аминогруппы [1]. 4, pK По результатам титрования сорбентов рассчи 2, тали условные константы ионизации функциональ 0, ных групп (рКa1, рКa2). Для расчета воспользова лись уравнением Гендерсона – Гессельбаха [3]. 0,00 0,50 1, pKa = pH n lg (1) a 1 Рис 5. Зависимость рКа от для сорбента I где n – определяется как тангенс угла наклона Из данных потенциометрического титрования прямой pH = f lg.

так же определены концентрации функциональ ных групп сорбентов. Для сорбента I она состави Результаты представлены в табл. 1. Так как ла 5,6 ммоль/г, для сорбента II – 0,9 ммоль/г, а для из-за своей способности к ионизации полимерные сорбента III – 11,2 ммоль/г.

хелатные сорбенты представляют собой полиэлек Нами установлено, что данные сорбенты мо тролиты, то в процессе титрования рКа функцио нальных групп могут изменяться [4]. Как видно из гут быть использованы для разделения и концен зависимости pK a = f ( ) на рис. 5 для сорбен- трирования ионов переходных металлов меди(II), никеля(II), кобальта(II) и цинка(II) из природных и та I, с ростом степени ионизации константы ио сточных вод. При этом максимум сорбции наблю низации почти не изменяются. Аналогичные зави дается в интервале рН от 5.5 до 8.0, что согласует симости были получены и для сорбентов II и III.

Это позволило нам найти средние значения кон- ся с данными по комплексообразованию моно стант ионизации для каждого сорбента. мерных аналогов N-арил-3-аминопропионовых кислот [5]. Однако в отличие от мономерных ана Таблица логов, которые являются селективными по отно Константы ионизации сорбентов и мономерных аналогов шению к ионам меди(II), синтезированные нами сорбенты являются групповыми по отношению к Сорбент или Литера рК1 рК мономер тура ионам переходных металлов. Однако, регулируя Данная рН раствора, можно провести селективное извле Сорбент I – 6,64 ± 0, работа чение ионов меди(II).

Данная Сорбент II – 7,37 ± 0. работа Список литературы Данная Сорбент III 4,65 ± 0,06 7,06 ± 0,04 1. Дятлова Н.М., Темкина В.Я. Колпакова И.Д. Комплексо работа ны. – М.: Химия, 1970. – 416 с.

Иминодипро пионовая ки- 4.11 9.61 [1] 2. Салдадзе К.М., Копылова-Валова В.Д. Комплексообра слота зующие иониты. – М.: Химия, 1980. – 335 с.

Анилиндипро 3. Мясоедова Г.В., Саввин С.Б. Хелатообразующие сорбен пионовая ки- 3,89 ± 0,02 6,41 ± 0,07 [5] ты. – М.: Химия, 1984. – 173 с.

слота 4. Шур А.М. Высокомолекулярные соединения. – М.: Выс Бензилимино диуксусная 2,24 8,90 [1] шая школа, 1981. – 656 с.

кислота 5. Скорик Ю.А., Неудачина Л.К., Вшивков А.А. Корреляци Как видно из табл. 1, полученные значения онный анализ кислотно-основных и комплексообразую щих свойств N.N-ди(2-карбокси-этил)-анилинов // Журн.

констант ионизации изученных нами сорбентов общ. Химии, 1999. – Т. 69. – Вып. 2. – С. 296–301.

отличаются от констант ионизации мономерных Секция 6. Материаловедение СВАРКА ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Бахматов П.В., Мелкоступов К.А., Дебеляк А.А.

Научный руководитель Муравьев В.И., д.т.н., профессор ГОУ ВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет», 681013, Россия, г. Комсомольск-на-Амуре, ул. Ленина, Свариваемость высокопрочных алюминиевых Вращающийся по часовой стрелке с угловой сплавов неудовлетворительная. Актуальным в скоростью n = 1400 об/мин РИ заглублялся в обра этом направлении, является разработка и внедре- зец до касания заплечника, после чего включалась ние способов сварки, позволяющих получать продольная подача стола к термопаре с постоян сварные соединения по химическому составу и ной линейной скоростью V = 35 мм/мин. Угол механическим свойствам близкими к основному наклона РИ относительно оси шва в направлении металлу. Перспективным является способ сварки сварки – 3°. Результаты эксперимента приведены трением с перемешиванием (СТП), позволяющий на рис. 2.

получать соединения несвариваемых и ограни ченно свариваемых материалов, обладающий вы- сокой производительностью и низкой энергоёмко стью [1–3]. В ходе экспериментального исследования Температура 0С СТП ставились следующие задачи: определение максимальной температуры в зоне сварки в зави симости от формы сердечника и режимов сварки, влияния термического цикла сварки на механиче ские свойства сварных соединений. Исследование СТП проводились на образцах из алюминиевого сплава В95Т2 размерами 4х50х200 мм, инструментом из стали ШХ 15 раз 0 20 40 60 80 личной конфигурации на фрезерном станке Расстояние от точки ввода РИ 6К81Ш на различных режимах. Образцы к сварке специально не подготавливались (торцы и по- Рис. 1 Значения температуры в зависимости от рас верхность не зачищались, термообработка не про- стояния от точки ввода РИ изводилась). Раскрой заготовок осуществлялся на Максимальная температура составила порядка гильотинных ножницах.

466°С, что свидетельствует о пребывании алюми Инструмент вводился сверху перпендикуляр ниевого сплава В95 в пластичном состоянии (об но оси шва путем его постепенного заглубления в ласть предпревращений, так как температура со образец с усилием 6 кг/мм2 в течении 60 с.

лидус сплава В95 составляет 500–620°С).

Распределение температурного поля в процес Рентгенографические исследования образцов се СТП образцов оценивали NiCr – CuNi термопа рой установленной на пластине из алюминиевого показали наличие следующих дефектов: несплав сплава В95 (снизу, на оси движения рабочего ин- ление 36 мм в начале шва, вероятная причина – струмента) на расстоянии 100 мм от входа инст- большой зазор по причине расхождения кромок в румента. Показания снимались с вольтамперметра результате заглубления РИ. В средней части свар М2038, через интервал времени t = 20 сек. ного шва на протяжении 40 мм наблюдается тем Исследование макро- и микроструктуры про- ная зона распространяющаяся вдоль оси шва, ши изводили на оптическом «Микро 200» и растро- риной 1,2–1,3 мм, Причина этого явления – утол вом электронном «IEOL» ISM 5600 микроскопах. щение металла шва на фрезерованной рабочим Замер твердости производился на приборе инструментом поверхности подкладной пластины.

ТШ-2М с нагрузкой 187.5 кг, путем измерения В процессе сварки образца наблюдался эф диаметра отпечатка от вдавливания шарика диа фект сдавливания (схождения) кромок перед ра метром 2,5 мм.

бочим инструментом, что способствуют образова Испытание механических свойств производи нию плотного шва. Причина – усадка сформиро ли на машине Р10.

вавшегося за РИ сварного шва.

Рабочий инструмент представляет собой ци Замер твёрдости проводился с лицевой и об линдр, диаметром 12 мм, длиной 70 мм, длиной ратной стороны шва, а также в самом шве. Резуль сердечника 3.8 мм, на одном из торцов которого таты приведены на рис. 2.

находится усеченный конус с резьбовой нарезкой.

XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

Ямочный характер разрушения свидетельст Лицевая сторона Обратная сторона вует о вязком разрушении основного металла и металла шва. В отличие от основного металла в изломе металла шва отсутствуют характерные участки для разрушения по плоскостям скольже Т в е р д о с ть H B ния, что свидетельствует об изотропности свойств металла шва.

-8 -7 -6 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 Расстояние от оси шва, мм Рис. 2– Распределение твёрдости с лицевой и обратной стороны шва образца № Как видно из рентгенограмм начало сварного шва характеризуется образованием несплавления протяженностью 35–40 мм со стороны обратной направлению вращения рабочего инструмента.

Величина несплавления (имеется ввиду ширина 0,2–0,5 мм), этот факт объясняет провал твердости с лицевой стороны на расстоянии 4 мм справа от оси шва по направлению сварки.

Во всех образцах, как с лицевой, так и с об ратной стороны твердость шва выше твердости основного металла почти в 2 раза (1.8) для лице вой стороны, и в 1,5 раза (1.43) для обратной сто роны шва.

Обратная сторона характеризуется равномер ным распределение твердости по поверхности с пиком максимального (наибольшего) значения твердости в точке, расположенной на оси шва.

Как видно из графика, твёрдость металла уве личивается в направлении от основного металла к Рис. 3. Фрактограммы изломов образцов Х 500:

центру шва и максимальное её значение достига а – основного металла, б – металла шва после ется в самом шве.

закалки и старения.

Таблица Выводы Механических свойства образцов из сплава В95Т 1. СТП позволяет получать сварные соединения Предел прочности, в, МПа термически упрочняемых алюминиевых спла Номер После СТП, Основной образца вов не поддающихся сварке плавлением со После СТП закалки и ста металл рения свойствами не ниже свойств основного металла.

1 539 274.4 547 2. СТП дает возможность изготавливать панели 2 539 284.2 535 вафельного типа с коэффициентом использо 3 539 296 503 вания металла 0,89–0,92 вместо 0,07–0,2 при 4 509.6 245 522 фрезеровании плит.

5 542 245.8 Список использованных источников По результатам механических испытаний 1. А.с. 195846 СССР. Способ сварки металлов трением / видно, что сварные соединения после СТП имеют Ю.В. Клименко. – БИ № 10, 1967.

прочность в 1.89 – 2.75 раза ниже, чем основной 2. Eur. Pat. Spec. 0615480 B1. Improvement relating to friction металл. После закалки и естественного старения welding / W. M. Thomas, E.D. Nicholfs, J.C. Needham:

значения механических свойств идентичны ос- Опубл. 1995.

3. Eur. Pat. 95907888.2 Friction stir welding / O. T. Midling, новному металлу.

E.J. Morley, A. Sandvik (Norsk Hydro, rights transterred to Изломы образцов из основного металла и TWI);

Опубл. 1995.

сварных образцов – приведены на рис. 3.

Секция 6. Материаловедение ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ПРЕССОВАНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СТЕНОВОЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ КРЕМНИСТО-КАРБОНАТНЫХ ОПОКОВИДНЫХ ПОРОД Бондарюк А.Г., Котляр В.Д., Лапунова К.А.

Научный руководитель Котляр В.Д. к.т.н., доцент Ростовский государственный строительный университет 344022, Россия, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, E-mail: bondarukanna.ru@rambler.ru как лицевой материал. Кирпич по своим качествен На сегодняшний день в условиях дефицита ка ным показателям не уступает традиционному кера чественного глинистого сырья расширение сырье мическому кирпичу пластического формования.

вой базы – важный фактор развития отрасли кера Для глинистых разностей кремнисто-карбонатных мических стеновых материалов. Также повышен пород приемлем способ «жёсткой» экструзии. При ные требования к энергосбережению и снижению этом необходимо подбирать формовочную влаж себестоимости в строительстве требуют увеличе ность с учетом быстрого высыхания массы.

ния объема выпуска эффективных стеновых мате Процесс прессования является важнейшей риалов полифункционального назначения, то есть технологической операцией в процессе производ одновременно являющихся конструкционными и ства прессованого кирпича. Дефектами прессова теплоизоляционными. В этом аспекте исследова ния являются недопрессовка, трещины расслаива ния, проводимые на базе Ростовского государст ния, выпрессовочные трещины и др., ухудшающие венного строительного университета по разработке внешний вид изделий и снижающие положитель кремнисто-карбонатных опоковидных пород в ка ные свойства сырья. Процесс прессования на ос честве основного сырьевого компонента для стено нове кремнисто-карбонатных опоковидных пород вой керамики представляют большой интерес [1–3].

имеет некоторые особенности связанные, в пер Кремнисто-карбонатные опоковидные породы вую очередь, с высокой микропористостью дан приурочены, как правило, к переходным частям ных пород. Исследования особенностей прессова разрезов от карбонатных пород верхнемелового ния были проведены на различных литологиче возраста к кремнистым породам палеоцена. Сфор- ских разностях кремнисто-карбонатных опоко мировались они в промежуточные эпохи от карбо- видных пород. Результаты работ по изучению натонакопления к кремненакоплению. В это время процесса уплотнения пресс-порошков и давления в бассейнах осадконакопления еще не прекратилась и зависимость значения коэффициента сжатия от садка карбонатного материала, и уже начались давления прессования при различной влажности процессы кремненакопления, сопровождаемые представлены на рис. 1–3. Зерновой состав исход синхронным формированием высококремнистых ного сырья приведен в табл. 2.

цеолитов. Такие породы являются естественной Таблица тщательно усредненной природной шихтой с раз Зерновой состав измельченной кремнисто личной стехиометрией СаО : SiO2. Усреднённый карбонатной опоковидной породы химический состав таких пород приведён в табл. 1.

Содержание фракций, мм, % Таблица 2,5-1,25 1,25-0,63 0,63-0,315 0,315-0,16 Менее 0, Химический состав кремнисто-карбонатных пород 10,8-13,2 16,4-18,6 18,1-20,7 13,1-15,9 35,7-37, П.п.п. SiO2 A12O3 CaO MgO K2O Na2O TiO2 Р2O Fe2O3+ SO FeO общ 5,29- 1,32 1,01 0, 49,83- 4,28- 1,54- 2,91- 0,63- 0,069- 0,12 17,6 - - 4- 1, 83,92 12,14 5,98 21,99 2,12 1,85 0, 5 2,94 1,86 0, Плотность прессовки, г/см 9 1, 0% Как показали результаты проведенных иссле- 1,4 10% 15% дований наиболее приемлемым является полусухой 20% 1, способ прессования и сухая (полусухая) подготовка пресс-порошка. Измельчение сырья при такой под 0, готовке осуществляется на щековых и молотковых дробилках, шахтных молотковых мельницах и др. 0, 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Данный способ производства, как показывает прак- Давление прессования, кгс/см тика, более оправдан с точки зрения технико Рис. 1 Влияние давления прессования на плотность экономического обоснования, так способствует прессовок из порошка различной влажности снижению затрат тепла, электроэнергии, численно сти обслуживающего персонала, стоимость основ- Исходя из полученных результатов исследова ных фондов. Получаемый кирпич имеет более чет- ния прессуемости кремнисто-карбонатных опоко кие грани и углы, что позволяет использовать его видных пород можно сделать следующие выводы:

XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

• интервал формовочной влажности пресс- ного сырья. Определение данных констант порошков на основе кремнисто-карбонатных должно быть необходимым условием при ис опоковидных пород составляет 10–20 %. При пытании сырья для получения изделий спосо данном широком интервале влажности суще- бом прессования;

ственно облегчается определение оптималь- 1, ных параметров прессования для получения Плотность в пересчете на твердую фазу, г/см бездефектных изделий;

1, • при влажности изучаемых пород 12–15 % дос- 1, тигается максимальная уплотняемость пресс- 0% 10% порошков в пересчете на твердую фазу, при ко- 1, 15% 20% торой достигается максимальная прочность обожженных образцов. При большей влажности наблюдается небольшое уплотнение изделий за 0, счет воздушной усадки при сушке не более 1 %;

0, • при достижении давлений прессования 150– 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 300 кгс/см2, с учетом особенностей кремни Давление прессования, кгс/см Рис. 2 Влияние давления прессования на плотность сто-карбонатной опоки и формовочной влаж прессовок в пересчете на сухое вещество (твердую ности, плотность прессовок начинает превы фазу) из порошка различной влажности шать среднюю плотность сырья – плотность в куске. Это связано с процессами разрушения 2, первичных зерен исходного порошка, при ко- 2, торых проявляется отрицательное влияние 2, упругих деформаций;

2, 0% • при относительно невысокой влажности (ме К сжатия 10% 15% 1, нее 10–12 %) в процессе прессования на по- 20% 1, верхности сырца возможно появление трещин 1, как результата взаимодействия с прессформой 1, при выпрессовке;

• увеличение влажности пресс-порошка приво- 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 дит к увеличению коэффициента сжатия. Для Давление прессования, кгс/см обеспечения снижения данного показателя и Рис. 3. Зависимость значения коэффициента сжатия от давления прессования при различной влажности предотвращения появления дефектов прессо вания рекомендуется предуплотнение пресс- • на сегодняшний момент существует потреб порошка с его грануляцией;

ность в разработке универсальной методики • при влажности ниже оптимальной независимо лабораторно-технологических испытаний и от значения удельного давления прессования разработке рекомендаций, в первую очередь, показатели по разноплотности прессовки ко- для геологических организаций проводящих леблются в интервале 4-6 %, что приводит к поисково-оценочные и разведочные работы.

снижению физико-механических свойств изде Список литературы лий даже при отсутствии видимых дефектов;

• составить единое уравнение прессования в 1. Котляр В.Д. Опал-кристобалитовые породы (опоки) – как изученных интервалах давлений для порош- новый вид сырья для керамики // Известия высших учеб ных заведений. Северо-Кавказский регион. – 1995. – ков на основе исследуемых кремнисто № 2. – С. 47–48.

карбонатных опоковидных пород не пред 2. Котляр В.Д., Талпа Б.В. Перспективные направления ставляется возможным вследствие сущест использования кремнистых пород Нижнего Дона в произ венного различия свойств исходного сырья водстве строительных материалов // Строительный ком обуславливающих существенное различие ко- плекс ЮФО. – 2006. – № 45 [351]. – С. 8.

эффициентов (констант) в уравнениях. Досто- Котляр В.Д., Талпа Б.В. Опоки –перспективное сырье для 3.

верными могут быть только эмпирически ус- стеновой керамики // Строительные материалы. – 2007. – тановленные константы для каждого конкрет- № 2. – С. 31–33.

Секция 6. Материаловедение ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТЕЙ ОХЛАЖДЕНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ СЕЧЕНИЯХ ОТЛИВОК ИЗ НИКЕЛЕВОЙ БРОНЗЫ Борисов И. В., Мартюшев Н.В., Петренко Ю.Н.

Томский политехнический университет E-mail: nikitoid@mail.ru В настоящее время в машиностроении боль- секунду. Далее обработка результатов и построе шое количество деталей изготавливается из мед- ние графических зависимостей осуществляется на ных сплавов – бронз. Там где от таких сплавов персональном компьютере при помощи програм требуются повышенные прочностные характери- мы «TermoXp».

стики, применяется никелевая бронза. Однако из- Таким образом, в данной работе изучалось за её высокой дороговизны количество применяе- неравномерность охлаждения отливок, а так же мых в промышленности марок никелевых бронзы определялись скорости охлаждения материала в крайне ограниченно, а сами никелевые бронзы различных сечениях отливки. Исследуемые брон слабо исследованы. Вместе с тем высокий предел зы выплавляли в высокочастотной индукционной прочности на разрыв и хорошие триботехнические тигельной печи ВЧГ2-100/0,66 из технически чис характеристики делают эти сплавы в ряде случаев тых компонентов в тигле из графита. Состав ших просто незаменимыми. ты исследуемой бронзы приведен в табл. 1.

Сотрудниками кафедры МТМ ТПУ проводят- Таблица ся экспериментальные работы по выявлению за- Содержание элементов % масс.

кономерностей влияния условий кристаллизации Содержание элементов, % масс на структуру и свойства таких никелевых бронз. В Марка бронзы ходе проводимых исследований, было показано, Sn Ni Cu Раскислитель что скорость охлаждения влияет на структуру и БрОН10-20 10 20 69.5 0, свойства таких бронз. Кроме того, скорость охла ждения не постоянна по всему сечению отливки, Раскисление проводилось фосфористой ме что дает различную структуру по сечению. Уже дью перед закладкой никеля и олова в расплав.

имеющиеся данные в литературе содержат лишь Температуру заливки исследуемой бронзы со качественные данные об этом. В результате поя- ставляла 1170°C и контролировалась быстродей вилась задача количественной оценки влияния ствующим оптическим пирометром ТПТ-90 с ла скорости охлаждения. зерным наведением по графитовой таблетке на Для решения поставленной задачи сотрудни- поверхности расплава.

ками кафедр ПМЭ и МТМ ТПУ был создан при- Бронзу БрОН10-20 заливали в графитовую ли бор для построения зависимостей температуры тейную форму с соотношением массы отливки к охлаждаемой отливки от времени – «Термограф»

массе формы 1:2,5. После заливки в холодные гра (рис. 1).

фитовые формы при температуре 25°C, они охлаж дались на воздухе. Отливка представляла собой цилиндр с диаметром 18 мм и высотой 70 мм.

Рис. 1. Внешний вид прибора «Термограф».

Прибор имеет 8 хромель-алюмелевых термо пар. Регистрация значений термо-э.д.с. термопар ведется с помощью высокоскоростного прибора «Термограф». Значение термо-э.д.с. преобразуется Рис. 2. Внешний вид прибора ”Термограф”:

с помощью аналогово-цифрового преобразователя 1 – литейная форма;

2 – расплав;

и записывается в память прибора. Прибор спосо 3 – хромель-алюмелевые термопары.

бен регистрировать до 40 значений термо-э.д.с. в XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

скорость охлаждения (табл. 2). Такой выбор ин тервала обусловлен близкой к линейной зависи мостью температуры отливки от времени в нем.

Анализируя полученные результаты можно увидеть, что удаление от края отливки в осевом направлении, в соответствии с классическими представления о кристаллизации слитка, приводит к падению скорости охлаждения. Из таблицы видно, что в приповерхностной зоне скорость ох лаждения максимальна и составляет 160С/с. С удалением от донной части отливки скорость снижается.

Таблица Скорости охлаждения отливки в различных её сечениях Удаление от Скорость Номер термопары нижней части охлаждения, отливки, мм С/с 1 3 2 9 3 12 4 15 5 18 6 21 7 24 Рис. 3. Зависимости температуры отливки от времени 8 27 При построении кривых, хромель-алюмелевые По итогам проделанной работы можно сде термопары (с диаметром проволок 0,3 мм) распола лать следующие выводы и заключения:

гали на расстоянии 6 мм от стенки формы (рис. 2.) 1. Отработана методика определения скоро в соответствии с рекомендации, данными в работе стей охлаждения сплавов с использованием разра [1]. По высоте термопары располагались – первая ботанного прибора. Показано что для никелевых на расстоянии 3 мм от дна отливки, остальные на бронз оптимальным является измерение скорости расстоянии 3 мм друг от друга (рис. 2) охлаждения в интервале от температуры заливки Погрешность при измерении и преобразова (50–70°С) выше линии ликвидуса до 800°С.

нии сигнала в цифровой вид, при использовании 2. Определены численные значения скоростей хромель-алюмелевых термопар составляет при охлаждения в различных сечениях отливки из ни температурах выше 500С менее 1С [2] келевой бронзы при литье в графитовую литей На рис. 3 представлены кривые охлаждения ную форму. Показано, что разность скоростей ох никелевой бронзы при отливке в графитовый ко лаждения в приповерхностных и центральных киль, построенные с помощью прибора «Термо слоях в данном случае может достигать 15-17%.

граф» и компьютерной программы «TermoXp».

Номер кривых указывает на их удаленность от дна Список литературы отливки (рис. 2). Так кривая 1 соответствует по- 1. Барановский Э. Ф., П. В. Севастьянов, Идентификация ложению термопары на расстоянии 3мм от дна, теплообмена при литье металлов и сплавов. – Физико технический институт АН БССР. – Минск: Наука и техни кривая 2 – 6 мм, кривая 3 – 9мм и так далее.

ка, 1989. – 189 с.

По построенным зависимостям в интервале от 2. Граменицкий Е.Н., Котельников А.Р., Батанова А.М., температуры заливки (1170°С) до 800°С, (вклю- Щекина Т.И., Плечов П.Ю., Экспериментальная и техни чающем кристаллизацию), определили среднюю ческая петрология. – М.: Научный Мир, 2000. – 416 с.

Секция 6. Материаловедение ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СТАЛИ 65 Г Ван Ян, Лю Шань Научный руководитель Черданцев Ю.П., профессор Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, E-mail: wangyangmxj@163.com Введение структуры материалов. В переменном внешнем маг нитном поле скачкообразные изменения доменной Данная работа посвещена исследованию влия структуры материала воспринимаются магнито ния водорода на механические и магнитные свой индуктивными преобразователями, электрические ства стали. Известно, что наличие водорода в ме сигналы которых (магнитные шумы Баркгаузена или таллах и сплавах является одной из важнейших шумы перемагничивания) используют для контроля причин ухудшения их эксплуатационных характе стуктуры материалов [3]. Огибающая результирую ристик, связанных с возникновением хрупкости, щего высокочастотного сигнала преобразователя волосовин, раковин, пузырей, трещин и других шумов Баркгаузена, записанная в функции напря макроскопических несовершенств их структуры жённости переменного магнитного поля, характери [1]. Кроме того, мы установили, что в исследуемой зуется максимальным значением амплитуды Ммах и стали (65Г) присутствует высокая степень неодно значением напряженности магнитного поля Нсм при родности свойств для различных направлений (тек Ммах. Высокоинформативным параметром магнит стура). Влияние водорода на механические и маг ных методов контроля является также дифференци нитные свойства может быть различно в зависимо альная магнитная проницаемость, в частности, её сти от направления текстуры. Чтобы выяснить максимальное значение µmax и соответствующее влияние водорода на механические и магнитные значение напряжённости магнитного поля Нсµ.

свойства стали, в данной работе измерены зависи мость механических параметров (скорости звуко- Экспериментальные результаты вых волн) и магнитных параметров (магнитной Образцы насыщали водородом путем электро проницаемости max, коэрцитивной силы Hc, коэф- лиза в течение 4 часов при токе 50 мА/см2. Измере фициента гармоник К) от угла поворота детектора ны зависимость скорости звуковых волн от угла до и после насыщения стали водородом [2]. поворота детектора до и после насыщения водоро да, зависимость max от угла поворота детектора до Техническое описание и после насыщения водорода, зависимость Hc от Измерения скорости звука проводились мето угла поворота детектора до и после насыщения дом автоциркуляции импульсов на приборе ASTR.


водорода, зависимость К от угла поворота детекто Используемый прибор предназначен для измерения ра до и после насыщения водорода (рис. 1, 2, 3, 4).

частоты автоциркуляции ультразвуковых колеба ний в материалах, Встроенный частотомер подсчи тывает число импульсов, прошедших через иссле дуемый участок поверхности материала за 1 секун ду. При этом частота импульсов автоциркуляции зависит от времени прохождения импульсом рас стояния между преобразователями, а значит от ско рости распространения ультразвука в контроли руемом объекте. Ультразвуковой датчик присоеди няется к поверхности образца через контактирую щую жидкость (трансформаторное масло). Измере- Рис. 1. Зависимость скорости звуковых волн от угла ние скорости звука можно проводить как после поворота детектора до и после насыщения водорода снятия механической нагрузки, так и в процессе измерения в режиме. Расстояние между пьезопре образователями фиксировано и не меняется при изменении длины образца во время измерения при растяжении. Скорость звука определяют как произ ведение измеряемой частоты на расстояние между пьезопреобразователями (32 мм).

Для исследования магнитных свойств образцов использован магнитный анализатор 3МА В основе физических принципов микромагнитных методов контроля структуры материалов, используемых в измерительной системе, лежит зависимость микро Рис. 2. Зависимость µmax от угла поворота детектора скопических магнитных переменных процессов от до и после насыщения водорода XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

Таким образом, можно сделать вывод об уменьшении дефектов после наводороживания.

Магнитная проницаемость max и коэффициент гармоник К после насыщения водородом практи чески не меняются.

Список литературы 1. Чернов И.П., Черданцев Ю.П., Тюрин Ю.И. Методы ис следования систем металл-водород. – Москва: Энерго Рис. 3. Зависимость Hc от угла поворота детектора атомиздат, 2004. – 270 c.

до и после насыщения водорода 2. Ван Ян, Лю Шань, Черданцев Ю.П. Исследование влия ния механической текстуры на анизотропию магнитных свойств стали 65Г // Перспективы развития фундамен тальных наук: Труды V международной конференции студентов и молодых учёных – Томск, 20–23 мая 2008. – Томск: ТПУ, 2008. – c. 12- 3. Лю Шань, Ван Ян, Черданцев Ю.П. Влияние текстуры металла на угловое распределение акустических (ско рость звука) и магнитных свойств (эффект Баргаузена) стали // Перспективы развития фундаментальных наук:

Труды V международной конференции студентов и мо Рис. 4. Зависимость К от угла поворота детектора лодых учёных – Томск, 20-23 мая 2008. – Томск: ТПУ, до и после насыщения водорода 2008. – c. 58–60 (60358462) ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА В МЕСТАХ ФОРМИРОВАНИЯ «ШЕЙКИ»

И РАЗРУШЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО AL Вантеев В.В., Федосова М.А., Ярулин А.Х., Зариковская Н.В.

Научный руководитель Зариковская Наталья Вячеславовна, к.ф.-м.н.

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина E-mail: onetooth@xakep.ru Проведены исследования образцов поликри сталлического алюминия на стадии предразруше ния и разрушения. Получены данные о структуре материала в местах формирования «шейки».

В качестве материала для исследований был выбран поликристаллический алюминий марки А85 (суммарное содержание примесей не более 0,15 %). Размер зерна варьировался от 0.04 до 5 мм.

Образцы для исследований вырезали из листов предварительно прокатанного поликристалличе ского алюминия толщиной 2 и 5 мм в форме лопат ки с размером рабочей поверхности 5010 мм.

В результате механических испытаний образ цы поликристаллического алюминия были дове дены до стадии предразрушения (образования Рис. 1. Деформированный образец, стадия шейки) (рис. 1) и разрушения (разрыва) (рис. 2). предразрушения (формирование шейки), размер зерна D = 0,08 мм Исходные образцы имели полированную, гладкую поверхностную структуру. На представ- Структура предварительно деформированных ленных рисунках отчетливо видны изменения по- образцов была исследована на растровом элек верхностной структуры материалов. Наблюдается тронном микроскопе HITACHI TM 1000.

ярко выраженная неоднородность. Поверхность Отчетливо видна разница структуры материа образца приобрела отчетливо выраженный рель- ла до места образования «шейки» и непосредст еф, что обусловлено разворотом зерен вдоль своей венно в зоне образования «шейки». При более оси в процессе деформирования материала [1, 2].

Секция 6. Материаловедение детальном исследовании поверхности материала, были выявлены места «растрескивания» материа ла. При этом границы зерен и скоплений начина ют играть более активную роль, что отражается на рисунке более четкими темными ломаными ли ниями (рис. 3, 4). Зерна на данной стадии облада ют хорошо выраженной слоистой структурой.

Рис. 5. Структура фрагментированного зерна При повышении степени деформированности концентрация деформации в отдельных зонах уве личивается. Впоследствии формируются одно – два места с явно выраженными признаками фор мирования «шейки» разрушения. Исследования структуры материала на данной стадии позволили Рис. 2. Деформированный образец, стадия разрушения (разрыва образца), D = 0.05 мм получить изображения характерных признаков вязкого разрушения – ямок разрушения. На рис. и 7, полученных с использованием микроскопа HITACHI TM 1000, наблюдаются характерные «ямки» вязкого разрушения.

Рис. 3. Структура деформированного поликристалли ческого алюминия, D = 0.08 мм Рис. 6. Структура образца в месте разрыва Рис. 4. Структура поликристаллического алюминия, D = 0.08 мм При исследовании зеренной структуры раз рушенных образцов отчетливо наблюдалась фраг Рис. 7. Ямки вязкого разрушения, образец ментированная структура зерна (рис. 5), которая поликристаллического алюминия, D = 0,08 мм образуется в процессе деформирования образцов.

XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

На рис. 7 представлено более детальное изо- бражения фрагментированной структуры зерна бражение «ямки» вязкого разрушения образца поликристалл-лического алюминия, которая обра поликристаллического алюминия зуется в процессе деформирования образцов.

В процессе дальнейших исследований полу- Проведен анализ полученных результатов.

чены более детальные данные о структуре мате Список литературы риала в местах растрескиваний.

1. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. Дефор В результате проведенных исследований были мационное упрочнение и разрушение поликристалличе получены данные о структуре материала на ста ских металлов. – Киев: Наукова думка. – 1986.– 248 с.

дии формирования шейки и в местах разрыва об 2. Беляев А.И., Бочвар О.С., Буйнов Н.Н. и др. Металлове разца на примере поликристаллического алюми- дение алюминия и его сплавов: справ. изд. – М.: Метал ния марки А85. Получены данные о структуре лургия, 1983. – 280 с.

зерен деформированных образцов. Получены изо ИCCЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБРАЗЦОВ СТАЛИ ЭК-181, ПОДВЕРГНУТЫХ СТАРЕНИЮ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ Василевская Е.О.1, Ветова Н.А.1, Мельникова Е.А. Научный руководитель Панин А.В., д.ф.-м.н.

Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, 634021, Россия, г. Томск, пр. Академический 2/ E-mail: katjawas@sibmail.com Введение баний рабочей поверхности волновода составляли 15 мкм и 24 кГц соответственно. Деформирующий Одним из способов увеличения рабочей тем инструмент прижимался к поверхности обрабаты пературы тепловыделяющих элементов (твэлов) ваемой пластины со статической нагрузкой 200 Н.

ядерных реакторов новых поколений является Таблица упрочнение оболочек твэлов за счет формирова Химический состав стали ЭК- ния в их поверхностных слоях нанокристалличе ской структуры методом ультразвуковой обработ Mn Mo Nb Cu Co Ta Cr Ni W Zr Si ки и последующего ее закреплением путем ионно Ti С N V B плазменного азотирования или выделения кар 0,003–0, бидных частиц в процессе старения [1].

0,02–0, 0,05–0, 0,03–0, 0,05–0, Данный доклад посвящен исследованию ме 0,1–0, 0,3–0, 0,5–0, 10– 0,2– ханических характеристик образцов стали 0, 0, 0, 0, 1, 0, ЭК-181, подвергнутых ультразвуковой обработке и старению при различных температурах, а также Ионное азотирование образцов стали под влиянию температуры ионно-плазменного азоти- вергнутых закалке и старению выполняли путем рования, на глубину проникновения азота. катодного распыления в плазме тлеющего разряда при температуре 550 °С и 650 °С в течение 5 мин.

Материалы и методика эксперимента Последующее старение азотированных образцов В работе исследовали образцы малоактивируе проводили при температуре 720 °С в течение мой стали ЭК-181 (марочный состав стали ЭК-181 часов с охлаждением на воздухе.

приведен в табл. 1) закаленные от температуры Образцы для микроструктурных и механиче 1080 °С выдержанные в течение 1 часа. Старение ских исследований были изготовлены методом закаленных, а также закаленных и подвергнутых электроискровой резки в форме пластин размером ультразвуковой обработке образцов стали прово- 5137,5 мм3 (для анализа глубины азотированно дили при температуре 720 °С в течение 3 ч;

620 °С го слоя) и двусторонней лопатки с размерами ра в течение 5 часов;

620 °С в течение 5 ч и 720 °С в бочей части 30,828 мм3 (для растяжения). Для течение 1 ч с охлаждением на воздухе. снятия дефектного слоя, возникшего в результате Ультразвуковое воздействие с двух сторон резки, полученные образцы подвергали механиче пластины выполняли на установке ИЛ4 путем ской шлифовке.

возбуждения в обрабатывающем инструменте Одноосное статическое растяжение с автома ультразвуковых колебаний. Обрабатывающим тической записью кривых нагружения проводили инструментом является стержень из твердого на испытательной машине INSTRON 5582 при сплава ВК диаметром 5 мм со сферическим за- комнатной температуре со скоростью нагружения круглением на конце. Амплитуда и частота коле- 0,2 мм/мин.

Секция 6. Материаловедение старение обуславливает увеличение азотирован Измерения микротвердости Н объемных об ного слоя до 190 мкм (рис. 2, б).

разцов выполняли на микротвердомере ПМТ-3 с использованием пирамидки Виккерса. Нагрузка на а б индентор составляла 50 г.

Для оценки толщины азотированного слоя ис пользовали травитель, состоящий из соляной ки слоты (100 мл), сернокислой меди (20 гр) и воды (100 мл). Исследования микроструктуры образцов и глубины проникновения азота проводили на оптическом микроскопе «Zeiss Axiovert 25». Рис. 2. Оптические изображения боковой грани образцов стали ЭК-181:

Результаты эксперимента а – закалка, ультразвуковая обработка, ионно-плазменное азотирование (550 °С, 5 мин);

При растяжении образцов, подвергнутых ста б – закалка, ультразвуковая обработка, ионно-плазменное рению при 620 °С в течение 5 часов предел прочно азотирование (550 °С, 5 мин), старение сти и пластичность достигают 800 МПа и 8 % со При увеличении температуры азотирования до ответственно (рис. 1, кривая 3). Увеличение темпе 650 °С глубина модифицированного слоя составля ратуры старения до 720 °С (3 ч) приводит к умень шению предела прочности (500 МПа), существенно ет 60 мкм. Последующее старение не изменяет глу не изменяя пластичность (рис. 1, кривая 1). В ре- бины модифицированного слоя (рис. 3, а, б).

зультате последовательного старения образцов при а б 620 °С и 720 °С средний предел прочности состав ляет 700 МПа, в то время как пластичность оказы вается наименьшей (рис. 1, кривая 5).

Промежуточная ультразвуковая обработка способствует увеличению, как предела текучести, так и предела прочности исследованных образцов стали ЭК–181 (рис. 1, кривые 2,4,6). При этом пластичность зависит от температуры последую- Рис. 3. Оптические изображения боковой грани щего старения: при 720 °С и (620 °С и 720 °С) – образцов стали ЭК-181:

увеличивается, а при 620 °С – уменьшается. а – закалка, ультразвуковая обработка, ионно-плазменное азотирование (650 °С, 5 мин);

б – закалка, ультразвуковая обработка, ионно-плазменное азотирование (650 °С, 5 мин), старение Заключение В ходе работы было выявлено, что промежу точная ультразвуковая обработка способствует увеличению как предела текучести, так и предела прочности образцов стали ЭК–181. Максимальное увеличение прочностных характеристик наблюда ется в образцах подвергнутых закалке, ультразву ковой обработке и старению при 620 С в течение 5 часов.

Также показано, что азотирование при темпе ратуре 550 С в течение 5 минут и последующее Рис. 1. Кривые «напряжение–деформация» старение образцов стали ЭК-181 обуславливает образцов стали ЭК–181: максимальное увеличение глубины проникнове 1 – закалка, старение (720 С, 3 ч);

2 – закалка, ультразвуковая ния азота.

обработка, старение (720 С, 3 ч);

3 – закалка, старение (620 С, 5 ч);

4 – закалка, ультразвуковая Список литературы обработка, старение (620 С, 5 ч);

5 – закалка, старение 1. Панин А.В., Леонтьева-Смирнова М.В., Чернов В.М., (620 С, 5 ч ;

720 С, 1 ч);

6 – закалка, ультразвуковая обработка, старение (620 С, 5 ч ;

720 С, 1 ч) Панин В.Е. Почивалов Ю.И., Мельникова Е.А. Повыше ние прочностных характеристик конструкционной стали Исследование влияние температуры ионо ЭК-181 на основе многоуровнего подхода физической плазменного азотирования показало, что при тем механики // Физическая мезомеханика. – 2007. – Т. 10. – пературе 550 °С в течение 5 минут формируется № 4 – С. 73–86.

слой толщиной 150 мкм (рис. 2, а). Последующее XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБ НА ВОЗМОЖНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ Веляев А.В.

Научный руководитель Амосов Е.А. доцент Самарский государственный технический университет 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, E-mail:Levin-bzg@yandex.ru Развитие современной науки и техники харак- благодаря высокой чувствительности и достовер теризуется резким возрастанием нагрузок на ра- ности обнаружения наиболее опасных дефектов, бочие органы машин и элементы конструкций, что точности, высокой производительности, отсутст требует обеспечения запаса прочности и надежно- вию вредного воздействия на организм человека и сти при одновременном снижении материалоем- окружающую среду, а так же низкой стоимости.

кости изделий. Решение таких задач невозможно Поликристаллическое твердое тело с известной без неразрушающего определения прочностных степенью приближения можно считать изотроп характеристик материала, как в процессе изготов- ным. Процесс затухания упругих колебаний в ме ления, так и во время эксплуатации. таллах, которые относятся к поликристаллическим Ультразвуковой контроль один из наиболее материалам, имеет очень сложную природу, при эффективных и универсальных видов неразру- чем, в зависимости от частоты и амплитуды коле шающего контроля и диагностики изделий из раз- баний, температуры образца, его строения может личных металлических и неметаллических мате- преобладать та или иная причина затухания.

риалов. Ультразвуковой контроль широко приме- Распространение упругих колебаний в твер няется при контроле технологических трубопро- дом теле характеризуется его плотностью и упру водов (как стальных, так и полимеров), а также гими характеристиками. В поликристаллическом при проведении толщинометрии. Отличительной гомогенном материале плотность среды во всех чертой данного метода является оперативность точках можно считать постоянной, упругие харак при проведении испытаний, применимость к теристики же по отношению к направлению рас большинству типов сварных соединений, удобст- пространению ультразвука вследствие упругой во применения дефектоскопов, быстрота получе- анизотропии кристаллической решетки будут раз ния объективных результатов, а так же их воспро- личными. Поликристаллический материал должен изводимость. Принцип обнаружения дефектов в быть акустически неоднородным и распростране теле трубы на внутренней и внешней поверхно- ние ультразвука в нем должно сопровождаться стях традиционным ультразвуковым методом по- рассеянием. Величина рассеяния определяется казан на рис. 1. величиной кристаллитов и упругой анизотропией кристаллической решетки.

Поглощение ультразвуковых волн в твёрдых телах неоднократно рассматривалось теоретиче ски многими авторами. В частности, было уста новлено, что затухание ультразвука в железе зави сит от величины зерна. У металлов, структура ко торых такова, что размеры кристаллов соизмери мы с длиной волны или больше неё, наблюдается особенно большое поглощение ультразвука и сре да становится для него «мало прозрачной», у ме таллов же с мелкозернистой структурой картина обратная.

При изменении степени напряжений в метал лическом образце изменяются его поликристалли ческая структура, микропористость, плотность и количество дислокаций. Совокупность этих изме нений является основной причиной изменения затухания ультразвука под действием напряже ний, при увеличении которой происходит резкое увеличение степени затухания ультразвуковых Рис. 1. Принцип обнаружения дефектов в теле трубы импульсов, проходящих через образец по сравне Ультразвуковой контроль составляет 70…80 % нию с ненапряженным состоянием, что ухудшает среди других методов неразрушающего контроля эффективность контроля.

Секция 6. Материаловедение Термическая обработка – важнейшая состав- ультразвукового контроля, следовательно и воз ная часть технологии производства различных можности этого контроля заметно возрастают.

видов стальных труб. Основные цели термической Наивысшие показатели прочностных и пласти обработки труб следующие: ческих характеристик труб можно получить путём • обеспечение различных эксплуатационных закалки с последующим отпуском.

свойств (трубы для добычи нефти и газа, трубы Закалка стали – термическая обработка, вклю для котлов теплоэнергетических установок и др.);

чающая нагрев до температур выше верхних крити • подготовка структуры и свойств для дальней- ческих точек на 30...50°С, выдержку при этих темпе шей обработки в различных областях маши- ратурах до полного прогрева металла и последую ностроения щее очень быстрое его охлаждение. В результате • восстановление пластичности металла для закалки в стали из аустенита образуется мартенсит.

возможности дальнейшего деформирования в Отпуск стали – термическая обработка, вклю процессе передела (трубы промежуточных чающая нагрев закаленной стали до температуры размеров);

ниже критических точек, выдержка при этой темпе • создание диффузионной связи между различ- ратуре и охлаждение. В результате отпуска в зави ными слоями в биметаллических, многослой- симости от температуры нагрева неустойчивая ных и сварных паяных трубах;

структура мартенсита закалки в результате диффу • выравнивание структуры и свойств металла зионного перераспределения углерода превращается сварных и литых труб переменной геометрии в более устойчивые структуры – мартенсит отпуска, троостит, сорбит и перлит.

по длине.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 17 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.