Materials. Technologies. Design

Влияние технологической наследственности на процесс ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде инструментальной стали Р6М5

Руслан Каримович Вафин — 2025-07-07

В данной работе представлены результаты определения влияния предварительного полирования на структуру и глубину упрочненного слоя после ионного азотирования в тлеющем разряде. Сухое электрополирование поверхности быстрорежущей стали Р6М5 при последующем ионном азотировании в тлеющем разряде способствует интенсификации диффузионных процессов и, как следствие, увеличению толщины диффузионного слоя при уменьшении нитридной зоны за счет повышения адсорбционной активности поверхности. Измерение микротвердости показало, что предварительное полирование позволяет получить более равномерный профиль распределения микротвердости по глубине поверхностного слоя за счет повышения диффузии азота в сердцевину образца. Применение сухого электрополирования поверхности быстрорежущей стали Р6М5 перед ионным азотированием в тлеющем разряде имеет перспективу для применения в инструментальной промышленности как самостоятельный метод упрочнения поверхности, так и в качестве предварительной обработки перед осаждением износостойкого покрытия, поскольку позволяет получать на обработанной поверхности упрочненный слой с более плавным градиентом твердости.

Влияние конструкционных параметров многослойных ионно-плазменных покрытий на их прочность и износостойкость

Константин Сергеевич Селиванов — 2025-07-07

В работе изложена методика исследования механических свойств многослойных ионно-плазменных покрытий царапанием (Scratch test), включающая в себя построение зависимостей контактного давления от нагрузки на полусферический алмазный индентор, определение максимального контактного давления и критических нагрузок разрушения. Приведены результаты микроскопического исследования покрытий и характера их разрушения, определены величины микротвердости (HV) и относительной износостойкости при газоабразивном изнашивании по методике ГОСТ 23.201‑78.

На основе экспериментальных данных установлена связь характеристик прочности и износостойкости с параметрами конструкции покрытия: состава материалов, толщины и количества слоев. Определена критическая (минимально необходимая) толщина нитридных слоев, при которой достигается значительное (до 2,5 раз) повышение стойкости исследуемых покрытий к хрупкому разрушению. Сделано предположение, что многослойные ионно-плазменные покрытия одновременно реализуют два механизма повышения износостойкости: сопротивление к образованию первичных (зародышевых) микротрещин и сдерживание их развития на границах металлических и нитридных слоев.

Полученные результаты могут быть использованы при выборе конструкции многослойных покрытий на основе титана, ванадия и их нитридов для упрочнения деталей из титановых сплавов, в частности рабочих лопаток компрессора стационарных газотурбинных установок и паровых турбин.

Проектирование и апробация электрофизических моделей для типовых технологических установок алмазодобывающего подземного рудника

Мария Николаевна Семёнова — 2025-07-07

Промышленное производство в нашей стране является основным потребителем электрической энергии. В настоящее время электроэнергетические системы промышленных предприятий становятся более сложными и энергоемкими. Поэтому разработка и проектирование их электроэнергетических систем является затруднительной без применения программ компьютерного и имитационного моделирования. В работе рассмотрены вопросы, связанные с моделированием электроэнергетических и электротехнических систем. В качестве программы моделирования выбран пакет MatLab. Произведен расчет необходимых параметров для моделирования. В результате исследования спроектированы, разработаны и апробированы электрофизические модели типовых технологических установок алмазодобывающего подземного рудника, а именно решались следующие задачи: были изучены теоретические основы электропривода; выбраны соответствующие блоки из библиотеки моделирования; разработаны электрофизические модели трех типов двигателей; проанализированные полученные результаты и определены погрешности при моделировании. Обозначены наиболее эффективные системы электропривода для использования в технологических установках промышленных предприятий.

Исследование структуры изломов цилиндрических образцов алюминиевого сплава 6101 при статическом растяжении после стандартной термической обработки

Дарья Курбановна Магомедова — 2025-07-25

В данной работе проведено исследование структуры излома образцов сплава Al 6101 после статического растяжения до разрушения при комнатной температуре. Для улучшения упруго-пластических свойств применялись методы термозакалки и старения, что связано с изменением структуры, физико-механических свойств и фазового состава. В более ранних работах был показан фазовый состав сплава Al 6101. В данной работе это исследование дополнено новым результатом: рассматривались включения частиц на основе Fe по границам раздела ямок разрушения. Было показано их преобладающее большинство относительно других включений, что позволило сделать вывод об их влиянии на общий процесс разрушения как об одном из факторов, влияющих на непосредственное разрушение.

Особенности рельефа поверхности образцов стали и меди после КВД

Дмитрий Валерьевич Гундеров — 2025-07-31

В статье исследованы особенности проскальзывания при КВД технически чистой Cu марки М1 и стали 10 (Fe-0,1% C) и проанализирована поверхность образцов. Нижний боек установки КВД имел канавку диаметром 10 мм, глубиной 0,5 мм. Верхний боек во всех случаях был «плоским». Деформация КВД проводилась при комнатной температуре и приложенном расчетном давлении Р = 6 ГПа. Заготовки Cu были подвергнуты КВД с числом оборотов бойков n = 2,5. Сталь – КВД с числом n = 5. Прямыми методами был оценен эффект проскальзывания при КВД образцов Cu после предварительного КВД n = 2,5 и стали после предварительного КВД n = 5. Показано, что при КВД Cu после n = 2,5 проскальзывание составляет около 40%. При КВД стали после n = 5 проскальзывание соcтавило более 95%. На нижней поверхности диска Cu после КВД с n = 2,5 оборотов наблюдаются плотно расположенные концентрические круги – риски, образованные в результате скольжения бойков с неровностями (выступами рельефа) по поверхности образца. На верхней поверхности диска Cu после КВД подобная картина концентрических кругов отсутстует, рельеф формируется локальными округлыми микровпадинами и микровыступами, что обусловлено совместным движением бойков и поверхности образца в результате их «схватывания» (что и обусловливает реализацию сдвиговой деформации при КВД). В отличии от образца Cu, и на верхней, и на нижней поверхностях диска из стали после КВД с n = 5 оборотов наблюдаются плотнорасположенные концентрические круги – риски примерно одинаковой глубины/ширины. Риски также, видимо, образовались в результате несовместного движения бойков и по верхней, и по нижней поверхностям диска (скольжение бойков по поверхности). Возможно, при КВД стали проскальзывание происходит то по одной, то по другой поверхности случайным образом.

Апробация методики определения температурного интервала хрупкости сплава ЭП718 при моделировании сварки плавящимся электродом

Роман Валентинович Никифоров — 2025-07-31

В статье представлена апробация расчетной методики определения температурного интервала хрупкости (ТИХ₂) при сварке сплава ЭП718, вызванного явлениями диффузионно-дислокационного характера, на основе численного моделирования термической задачи двухпроходной дуговой GMA-сварки. В качестве количественной меры для оценки вероятности трещинообразования в рассчитанном температурном интервале выбрано отношение приращения энергии дефекта упаковки к размеру этого интервала dγ/dT. Зоны сварных соединений, в которых наиболее вероятно возникновение околошовных горячих трещин, по результатам металлографического анализа совпадают с расчетной температурной областью интервала хрупкости (ТИХ₂) при численном моделировании термической задачи двухпроходной дуговой GMA-сварки в пакете ANSYS.

Исследование методом молекулярной динамики процессов образования дислокаций и областей разориентации в кристалле под воздействием лазерного импульса

Артем Владимирович Маркидонов — 2025-08-09

Известно, что воздействие лазерных импульсов на поверхность металла сопровождается такими процессами как локальный нагрев, плавление и даже испарение металла, что приводит к различным структурным изменениям поверхности. В частности под облученной поверхностью может наблюдаться протяженный дислокационный слой. Очевидно, что в связи с широким применением лазера в качестве инструмента обработки материалов исследование процессов, сопутствующих его воздействию, является актуальной задачей, которую, впрочем, не всегда удается решить исключительно экспериментальным путем и в данном случае требуется применение дополнительных методов исследования. В представленной работе методом молекулярной динамики изучаются структурные изменения, происходящие в монокристалле железа, подвергнутому относительной деформации различной величины, при моделируемом воздействии лазерного импульса. При построении модели предполагается, что подобное воздействие сопровождается лишь разогревом облученного материала до достаточно высоких температур. В ходе моделирования в расчетной ячейке возникала межфазная граница, которая является источником механических напряжений. Ее особенностью является наличие кривизны поверхности, приводящей к неравномерности распределения напряжений. Показано, что в результате последующей структурной релаксации в кристалле образуются дислокации, являющиеся откликом на внешнее воздействие, а по мере роста величины деформации формируются области разориентации. При этом для разориентации в данном случае не требуются большие деформации, а необходимо наличие жидкой фазы, а также избыточный свободный объем. Высказывается предположение, что возникновению дислокаций и областей разориентации также способствуют касательные напряжения, создаваемые межфазной границей.