Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение

Проведены исследования антифрикционных свойств композиционных материалов на основе эпоксидных связующих. Для получения модифицированных композиций использовалась эпоксидная диановая смола ЭД-20 (ГОСТ 10587-84). В качестве сшивающих агентов для холодного отверждения использовался аминоалкилфенол (АФ-2) (ТУ 2494-052-00205423-2004), а для горячего отверждения - гексаметилендиамин (ГМДА) (ТУ 6-09-36-73). В качестве наполнителя применялся волластонит марки «Миволл 10-97» (ТУ 577-006-40705684-2003) отечественного производства ЗАО «Геоком» с характеристическим отношением длины к диаметру зерен 15:1. Для активации поверхности волластонита использовались поверхностно-активные вещества. Изучено влияние структуры аминного отвердителя, а также типа поверхностно-активных веществ, которые применялись для активации поверхности минерального наполнителя на износостойкость, твердость и коэффициент статического трения эпоксиполимеров. Испытания проводились на автоматизированной машине трения Tribometer, CSM Instruments (Швейцария). Методом Барколя изучено влияние модификации эпоксидных композиций поверхностно-активированным волластонитом на твердость эпоксиполимера. Износостойкость образцов из эпоксидной композиции измерялась на вертикальном оптиметре ИЗВ-1 с точностью ±0,001 мм. Таким образом, разработаны составы антифрикционных материалов на основе эпоксидных смол, модифицированных поверхностно-активированным волластонитом, представлены результаты исследования влияния поверхностно-активных веществ на модифицирующие действия волластонита. Установлено, что активация поверхности природного волластонита обусловливает улучшение ряда антифрикционных свойств наполненных им эпоксидных материалов. Причем более значительное повышение твердости и износостойкости наблюдается при отверждении гексаментилендиамином, а при отверждении АФ-2 снижается также коэффициент статического трения. При этом более перспективно использование алкилтриметиламоний хлорида с более длинным алкильным радикалом.

Представлены исследования порошковых сплавов системы Fe - (30-36) % Ni на основе карбонильных порошков. Показано влияние размера зерна аустенита и концентрации компонентов на особенности структуры и свойства порошковых Fe-Ni-сплавов. Для выполнения эксперимента и исследований были использованы: металлографический анализ, методика измерения зерен аустенита и мартенсита, рентгенофазовый анализ, рентгеноструктурный анализ, спектральный анализ, магнитометрический метод; были определены температуры g-a-превращения. При исследовании микроструктуры сплавов Fe - (30-36) % Ni выявлено, что увеличение концентрации никеля способствует укрупнению среднего размера зерна аустенита, а укрупнение зерна способствует ускорению аустенитно-мартенситного превращения. В сплавах с содержанием никеля в диапазоне 30-32 % температура фазового превращения возрастала при увеличении минимального размера зерна мартенсита прямо пропорционально содержанию никеля, критический размер зерна аустенита составил 1-3,5 мкм. Установлено, что превращение в сплавах с 30,3-31,93 % никеля происходит в широком интервале температур (70-120°), а в сплавах с 34,35-36,33 % никеля - в узком (1-2°). Показано, что с увеличением содержания никеля от 30 до 36 % увеличивается размер зерна и повышается температура фазового g-a-превращения на 75 К, доля образовавшегося мартенсита увеличивается в 5 раз. Обнаружено, что распад аустенита в железоникелевых сплавах (30-32 % Ni) был в диапазоне 70-92 %, с содержанием Ni 33-36 % распад аустенита был незначительным 2-15 %. Установлено, что при охлаждении образцов до 5 К в поле с напряженностью 5 кЭ возрастало значение намагниченности до 113-189 emu/g. Выявлено, что уменьшение критического размера зерна провоцирует превращение в железоникелевых сплавах.

Посвящено вопросу создания экологически безопасной, технологически эффективной и экономически выгодной высокопроизводительной комплексной схемы по переработке свинецсодержащих промпродуктов и отходов, в частности, силикатного шлака (CШ), образующегося при плавке медеэлектролитного шлама, с получением товарных моноэлементных продуктов. Среди возможных способов рекуперации СШ выделяется вакуумная перегонка, считающаяся одним из самых эффективных и экологически чистых методов для разделения и очистки, переработки и рафинирования различных металлов. Для анализа поведения поликомпонентного сплава в процессе переработки, предварительного выбора температуры и давления системы, оценки эффективности разделения компонентов при вакуумной перегонке используют фазовые диаграммы температуры - состав « Т-х » и давления - состав « р-х ». Целью работы является расчет равновесных состояний газ - жидкость VLE (vapor liquid equilibrium), включая зависимости состава фаз от температуры ( Т - х ) и давления ( р - х ) для Pb-Sb-сплава при вакуумной перегонке на основе модели MIVM (мolecular interaction volume model), а также определение термодинамических параметров процесса. расчет коэффициентов активности компонентов Pb-Sb-сплава выполнен с помощью объемной модели молекулярного взаимодействия мolecular interaction volume model. Новизной работы является расчет диаграмм VLE с использованием модели MIVM. В интервале температур 823-1073 К рассчитаны давления насыщенного пара для Pb (0,0263...14,9)·10-2 Па и Sb (3,954…273,66). Высокие значения соотношения = (15,04…1,83)·103 и коэффициента разделения logβSb = 3,18-4,27 создают теоретические предпосылки для селективного выделения этих металлов вакуумной дистилляцией, когда сурьма обогащается в газовой фазе (βSb > 1), а свинец - в жидкой. Мольная доля cвинца в газовой фазе у Pb = (6…5855)·10-6 увеличивается с ростом температуры (823-1073 К) и мольной доли металла в сплаве х Pb = 0,1…0,9. С использованием модели MIVM рассчитаны коэффициенты активности сурьмы gSb = 0,771…0,998 и свинца gPb QUOTE = 0,811…0,998 для Pb-Sb-сплава различного состава в исследованном температурном диапазоне. Для фазовых диаграмм VLE может быть использовано правило рычага (правило отрезков) для прогнозирования количества вещества, остатков и возгонов при заданной температуре. Для границы раздела фаз жидкость - газ Pb-Sb-сплава определены значения избыточных энергии Гиббса, энтальпии и энтропии: QUOTE = -(0,145…0,424) кДж/моль; QUOTE = = -(0,156…0,427) кДж/моль; QUOTE = 0,0100…0,0565 Дж/моль·К. Фазовые диаграммы VLE сплавов обеспечивают необходимой информацией для проектирования технологических параметров промышленного производства вакуумной металлургии, а также для прогнозирования температуры и давления процесса с целью получении Pb- и Sb-содержащих продуктов заданного состава.

Приведен краткий обзор научных исследований процесса коррозионного растрескивания под напряжением сварных соединений высоколегированных хромоникелевых сталей. с позиций общей теории коррозионной усталости металлов сварные соединения являются одними из наиболее сложных объектов. При их эксплуатации возникает ряд проблем, связанных с неоднородностью свойств материала, сложностью структуры, наличием конструктивных и технологических концентраторов напряжений, остаточных напряжений и т.д. Отмечены характерные особенности коррозионного растрескивания, приводимые в исследованиях российской и зарубежных научных школ. Рассмотрены основные типы коррозионного поражения на различных участках сварного соединения, а именно: коррозия металла шва, ножевое поражение, которое возникает на границе между швом и основным металлом, а также поражение зон термического влияния. Проанализированы модели зарождения и развития трещин по механизму межкристаллитной коррозии. Помимо механизмов образования трещин, описанных в научных работах исследователей, приводятся сведения о причинах, вызывающих склонность стали к межкристаллитной коррозии. Систематизированы данные по влиянию термической обработки на склонность металла сварного шва к межкристаллитной коррозии. Отмечены основные закономерности коррозионностойкого легирования. Приводятся данные исследований по методам предотвращения межкристаллитной коррозии и снижения склонности металла сварных швов к коррозионному растрескиванию под напряжением. Описываются металлургические методы, связанные с воздействием на химический состав шва и структуру сварного соединения, и технологические методы, связанные с управлением параметрами режима сварки и термообработки, рассмотренные в различных научных работах.

Целью работы является повышение эффективности электроэрозионной обработки (ЭЭО) деталей гидроцилиндров и изделий специального назначения (ГЦ и ИСН) путем применения электродов-инструментов (ЭИ) с повышенными электроэрозионными свойствами. Характерным признаком всех материалов, применяемых для изготовления деталей ГЦ и ИСН, является наличие в химическом составе сталей хрома. Наличие хрома повышает электроэрозионную стойкость материала, в связи с этим ЭЭО данных материалов сопровождается интенсивным износом ЭИ. Повышение износостойкости ЭИ является актуальной задачей. Известно, что при ЭЭО твердых и тугоплавких сплавов широко применяются ЭИ из композиционных материалов. В настоящее время разработаны композиционные материалы на основе меди, позволяющие улучшить эксплуатационные свойства электрода-инструмента. Однако анализ литературы показал, что не в полной мере изучено влияние процентного содержания компонентов композиционного материала на производительность и стойкость ЭИ при ЭЭО хромсодержащих сталей. Для определения влияния процентного содержания компонентов композиционного материала на эксплуатационные свойства ЭИ был поставлен эксперимент по ЭЭО хромсодержащей стали Х12Ф ЭИ из композиционных материалов систем CuCr, CuW, CuMo, CuC с различным содержанием составляющих компонентов. Согласно поставленному эксперименту и последующему анализу установлено, что наиболее оптимальными показателями обладал электрод системы CuC с содержанием C 0,2 %. Представлены графики зависимостей свойств ЭИ от процентного содержания составляющих компонентов при ЭЭО хромсодержащей стали. Полученные результаты показывают целесообразность использования ЭИ из композиционного материала системы медь - графит с содержанием графита 0,2 % для обработки деталей ГЦ и ИСН.

Целью работы являлось исследование микроструктуры и свойств электродов-инструментов из порошковых композиционных материалов для электроэрозионной обработки на основе меди, содержащих карбид, карбонитрид, карбосилицид титана. Для изготовления композиционных материалов на основе меди с различным содержанием тугоплавкой фазы использована технология порошковой металлургии. При спекании систем медь - карбид титана и медь - карбонитрид титана химического взаимодействия не наблюдалось, в системе медь - крабосилицид титана установлена диссоциация карбосилицида титана на силициды титана Ti5Si3(С) и TiSi2, карбиды кремния и титана. Карбосилицид при этом обеднялся кремнием, который диффундировал в медь с образованием твердых растворов. Установлено, что при увеличении концентрации тугоплавкой добавки от 12,5 до 80 об. % повышается твердость и прочность композиционных материалов, а также удельное электросопротивление. Наименьшая пористость (6 %) была в материалах, содержащих карбосилицид титана, независимо от его количества. Прочность на изгиб была в два раза выше в содержащих карбосилицид титана псевдосплавах, чем в материалах, содержащих карбид и карбонитрид титана. Относительный износ ЭИ на черновых режимах электроэрозионной обработки инструментальной стали показал, что все исследованные системы обладают лучшей износостойкостью, чем чистая медь и материал медь - карбид вольфрама. Точность электроэрозионной обработки материалом медь - карбосилицид титана была выше, чем при обработке чистой медью и другими исследованными материалами. Наименьший относительный износ при прошивке титана наблюдали при использовании медного электрода, содержащего зерна карбида титана в количестве 12,5 об. %.