Аннотация: Бинарные интерметаллидные сплавы на основе Fe и Al, ввиду уникальных характеристик, находят применение в таких областях промышленности, как металлургия (в качестве лигатур), машиностроение (поверхности, стойкие к абразивному износу и коррозии). Сложные и многооперационные процессы получения изделий с поверхностями из сплавов системы Fe-Al определяют актуальность разработки вариантов повышения энергоэффективности, реализовать которые удается с помощью одностадийных алюмотермических процессов переплава термитных шихт. На итоговые свойства получаемого литого металлопродукта оказывают влияние такие факторы, как исходный химический состав, температуры шихтовых и огнеупорных материалов. В продолжение полученных ранее результатов экспериментов, содержащих данные о температуре струи расплава, массах металлической фазы, плотности и химического состава итоговых сплавов, в настоящей работе представлен сравнительный анализ влияния отмеченных факторов на структуры образующихся интерметаллидных сплавов системы Fe-Al, формирующихся в результате экзотермического переплава термитных шихт с содержанием активного алюминия в диапазоне значений 25-60 масс.%. В результате анализа определен технологический вариант, обеспечивающий максимальное содержание алюминия в итоговых сплавах, установлены особенности формирования однородных и неоднородных структур по составу и размерам зерен, полученных в результате различных температурных условий.

Аннотация: В работе представлены результаты исследования структурных особенностей и свойств поверхностных слоев, полученных по технологии вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошковой смеси Ni-Cr-Mo-Cu-Ti на аустенитную сталь 12Х18Н9Т. Наплавленные слои характеризуются гетерогенной структурой, состоящей из дендритов легированного аустенита, а также карбидных и боридных частиц. Испытания на коррозионную стойкость и жаростойкость показали повышение свойств полученных легированных слоев по сравнению с основным металлом.

Аннотация: Представлены результаты исследования структуры и свойств покрытий, сформированных на поверхности конструкционной стали 12Х18Н9Т. Наплавку порошковых композиций на основе никеля выполняли на промышленном ускорителе электронов ЭЛВ-8 с выводом в воздушную атмосферу. В работе решались задачи по разработке высококачественного поверхностного слоя с повышенным уровнем жаростойкости и жаропрочности. С этой целью проведена оценка фазового состава и элементного распределения легирующих компонентов в покрытии, проанализированы структурные особенности наплавленного слоя. Показано, что на поверхности стали формируются покрытия толщиной 2000-2250 мкм. Покрытие имеет дендритное строение. По данным рентгенофазового анализа, дендриты представляют собой γ-твердый раствор на основе Fe, Ni, Cr. Установлено, что жаростойкость сформированного слоя в ~15,5 раза выше жаростойкости стали 12Х18Н9Т. Испытания на растяжение при температуре 850 °С показали повышение прочностных характеристик покрытия в два раза относительно основного материала.

Аннотация: В данной работе рассмотрена возможность повышения коррозионной стойкости конструкционной стали путем формирования наплавленных слоев, содержащих бориды гафния и титана, с использованием вневакуумной электронно-лучевой наплавки (ВЭЛН) порошковых смесей. Были получены покрытия толщиной 1,6 мм на конструкционных сталях 12Х18Н9Т и 40Х. Структурный и фазовый анализ показали присутствие фаз HfB2, HfB и HfTi в покрытиях. Это обеспечило минимальную скорость коррозии (0,05 и 0,01 мг после 30 ч), превосходя эталонные - сталь 12Х18Н9Т и сталь 40Х (0,25 и 0,9 мг после 30 ч, соответственно). Увеличение содержания гафния привело к снижению скорости коррозии и сохранению морфологии покрытия после воздействия агрессивной среды.

Аннотация: В данном исследовании обсуждается влияние технологии производства интерметаллидных сплавов Ti(Al1-xFex)3 на их структуру и свойства. Материалы исследования были сформированы методом дугового переплава и по технологии прямой лазерной наплавки. Установлено, что в сплавах с 9 ат. % Fe независимо от технологии получения формируется L12 структура с близким содержанием вторичных фаз, но различной степенью дисперсности. Так, высокие скорости охлаждения при реализации технологии прямой лазерной наплавки приводят к значительному измельчению дендритной структуры сплавов. Мелкодисперсная структура сплава состава Ti25Fe9Al66, полученного методом аддитивного производства, обеспечивает уровень твердости и трещиностойкости, превосходящий показатели литого сплава Ti26Fe9Al65 на 8,1 и 22,4%, соответственно. Твердость сплава с избыточным содержанием Fe (16 ат. %), полученного методом прямой лазерной наплавки, в 2,1 раза превышает твердость выплавленного материала. При этом сплав данного состава, несмотря на формирование мелкодисперсной структуры, характеризуется минимальной трещиностойкостью среди рассмотренных сплавов (3,1 МПа·м1/2), уровень которой в 2,3 раза ниже уровня литого материала. Этот эффект связан с выделением большого количества хрупких вторичных фаз TiFeAl2 и Fe4Al13.

Аннотация: Методом вневакуумной электронно-лучевой обработки на образцах из стали 12Х18Н9Т сформированы поверхностные слои толщиной ~2 мм, легированные вольфрамом, хромом и бором. Изучены структура и фазовый состав сплавов двух типов, полученных при наплавке порошковых смесей, содержащих 10 или 20 масс. % вольфрама в сочетании с 5 масс. % хрома и 30 масс. % бора. В поверхностных слоях материалов, наплавленных электронным лучом, формируется структура доэвтектического типа, составляющими которой являются твердый раствор, выполняющий функцию матрицы, и колонии пластинчатой эвтектики с боридами сложного состава (упрочняющими частицами). После наплавки порошковой композиции 10W-5Cr-30B пластичная матрица сплава представлена твердым раствором хрома и никеля в γ-железе, в состав эвтектики входят частицы борида (Cr, Fe)2B. В сплаве, полученном при наплавке смеси с повышенным содержанием вольфрама (20W-5Cr-30B), зафиксированы твердые растворы двух типов - Fe(Cr, Ni) и α-Fe(Cr, Ni). Вколонии эвтектики входят бориды (Cr, Fe)2B и (Cr, W)3B4. По уровню жаростойкости в течение 100 ч при 650 °C модифицированные слоипримерно в 5 раз превосходят сталь 12Х18Н9Т. В процессе окисления поверхностно легированных материалов формируется оксидная пленка типа (Fe3-xCrx)O4.

Аннотация: В работе методом молекулярной динамики исследована эволюция дислокационной структуры в монокристаллах железа при одноосном сжатии вдоль различных кристаллографических направлений. Для идентификации дислокаций, анализа их плотности и векторов Бюргерса использован алгоритм Dislocation Extraction Algorithm. Показано, что переход от упругой к пластической деформации в бездефектных кристаллах происходит при значительно бóльших напряжениях, чем в классических сплавах на основе железа, что согласуется с экспериментальными данными для нитевидных кристаллов. Установлено, что пластическое течение носит циклический характер: периоды постепенного упрочнения сменяются резким разупрочнением, что связано с динамической перестройкой дислокационной структуры. Преобладающим типом дислокаций являются ½<111>, тогда как дислокации <100> и <110> встречаются реже. Результаты исследования позволяют глубже понять механизмы необратимой деформации железа на атомарном уровне и могут быть полезны для моделирования поведения материалов при экстремальных нагрузках.

Аннотация: Представлены результаты исследований механических свойств наплавленных участков из горячекатаной стали Л53 и термоупрочненной стали 65Г. Выполнен анализ изменения твердости в зоне наплавки, околошовной зоне и зоне термического влияния. Установлено, что термическое воздействие приводит к неоднородности механических свойств, наиболее выраженной в околошовной зоне. Для рассматриваемых сталей выявлены различия в изменении твердости, обусловленные спецификой термического воздействия и структурообразования, что свидетельствует о важности их учета при восстановлении и упрочнении деталей наплавкой. Исследования в области наплавки предварительно термоупрочненной стали 65Г показали результаты, во многом схожие с характеристиками стали Л53. Существенные различия наблюдаются в зоне термического влияния. Для обоих случаев характерна тенденция к повышению твердости в околошовной зоне (до 7 HRC), однако следующий за ней участок для стали Л53 характеризуется незначительным повышением твердости (до 2HRC от исходной на участке длиной 5,5 мм), тогда как в случае термоупрочненной сталью 65Г наблюдается снижение твердости (до 6,5 HRC от исходной на участке длиной 6,5 мм)...

Аннотация: Методом искрового плазменного спекания получены композиты «Zr35Hf17,5Ti5,5Al12,5Co7,5Ni12Cu10 - алюминий». Изучено влияние температуры спекания на структуру металлического стекла, его механические свойства и фазовый состав. Исследованы фазовые превращения в композите с использованием дифракции синхротронного режима в режиме in-situ. Спекание при температуре 500 °С позволяет сохранить разупорядоченную структуру стекла. Повышение температуры спекания до 600 °С способствует выделению в структуре интерметаллидов HfAl3 и CoZr4, приводя к повышению твердости до 690±7 HV 0.2. Исследования нагрева спеченного композита выявили четыре стадии изменения структурно-фазового состояния с образованием интерметаллидных фаз различного состава.

Аннотация: Благодаря высокой технологичности и стойкости к коррозии хромоникелевые стали аустенитного класса нашли широкое применение при изготовлении деталей и узлов оборудования, используемого в нефтяной и горнодобывающей промышленностях. Характерной их особенностью является низкая стойкость в условиях абразивного изнашивания. Рост отмеченного показателя может быть достигнут путем поверхностного модифицирования стальных заготовок. В качестве метода поверхностного упрочнения использовали технологию вневакуумной электронно-лучевой наплавки. На стальные заготовки из хромоникелевой стали марки 12Х18Н9Т (AISI 321) наплавляли промышленный самофлюсующийся порошок на основе никеля и хрома. Структуру покрытий исследовали, используя световую и растровую электронную микроскопию. Фазовый состав материалов выявляли методом дифракции рентгеновского излучения. Износостойкость покрытий определяли в условиях воздействия закрепленных и нежестко закрепленных частиц абразива...

Аннотация: Одним из показателей прочности обожженных окатышей при макроскопических испытаниях является прочность на сжатие, характеризуемая усилием при разрушении. Основным видом разрушения является возникновение и развитие трещин, проходящих через центр ядра окатышей, где действуют интенсивные растягивающие напряжения. Применение метода инструментального индентирования дало возможность исследовать процессы локального деформирования и получить численные значения микротвердости, приведенного модуля упругости, показателя пластичности и ползучести для фаз титаномагнетита (магнетита) и титаногематита (гематита) в ядре неофлюсованных обожженных титаномагнетитовых окатышей. Сканирующая электронная микроскопия и рентгено-спектральный микроанализ ядра окатышей показали, что зерна состоят из фаз - титаномагнетита и титаногематита, в которых небольшое количество алюминия, магния и ванадия. В фазах магнетита и гематита, также имеется небольшое количество алюминия, магния...

Аннотация: В связи с наблюдаемым в последние годы ростом интереса к развитию малотоннажного металлургического производства особое значение приобретает развитие технологии и оборудования непрерывного литья заготовок горизонтального типа, обладающих существенными технико-экономическими преимуществами при получении ограниченных партий высококачественных заготовок различного сортамента из специальных сталей и сплавов. Cтатья посвящена анализу конструктивных и технологических особенностей и перспектив развития горизонтальных машин с двусторонним вытягиванием заготовок. Приводятся сведения о состоянии развития двусторонних горизонтальных МНЛЗ, их конструктивных и технологических особенностях, описание результатов эксплуатации в лабораторных и промышленных условиях, а также перспективы применения в современных условиях при создании специализированного литейно-прокатного производства в малотоннажной металлургии. Важной особенностью подобных машин является возможность экономичного производства малых партий тонкослябовых и сутуночных заготовок, в тех случаях, когда использование широко распространенных современных высокопроизводительных МНЛЗ невозможно или нецелесообразно.

Аннотация: Представлены результаты исследования структуры, коррозионной стойкости и жаростойкости покрытий, полученных наплавкой порошковых смесей Nb-Hf-Ta и Nb-Hf-Ta-Cr на конструкционную сталь. Наплавку проводили с использованием пучка релятивистских электронов, выведенных в воздушную атмосферу. Толщина покрытия составила ~2,4 мм. Показано, что в процессе электронно-лучевого нагрева в поверхностных слоях формируется структура дендритного типа, состоящая из ферритной матрицы (α-Fe) и интерметаллидов TaFe2 и Cr2Hf. Микротвердость упрочненных слоев достигала значений 800-850 HV . Наплавка защитных покрытий приводит к повышению коррозионной стойкости разрабатываемых материалов в 10%-ном растворе азотной кислоты. Наплавка Nb- Ta-Hf увеличивает область пассивации по сравнению с нержавеющей сталью 12Х18Н9Т. Однако такой сформированный слой не дает удовлетворительной коррозионной защиты в агрессивной среде. Добавка хрома в наплавочную смесь усиливает пассивацию благодаря его способности формировать плотные оксидные слои. Проведена оценка жаростойкости упрочненных слоев. Установлено, что жаростойкость сформированных поверхностных слоев при температуре 850 °С превышает стойкость коррозионностойкой стали 12Х18Н9Т в три раза.

Аннотация: В работе представлены результаты исследования листового проката класса прочности К65 с помощью физического моделирования циклов сварки на комплексе Gleeble-3800. Проведена опытная работа по сварке КСС из исследуемого материала, по металлографическим исследованиям образцов сварных соединений. В результате сопоставления результатов физического моделирования и опытной сварки показано, что использование моделирования термических циклов позволяет адекватно прогнозировать структуру участка перегрева зоны термического влияния в широком диапазоне скоростей охлаждения.

Аннотация: Анализируется решение, направленное на повышение стойкости хромоникелевой аустенитной стали AISI 321 в условиях воздействия гидроабразивной среды. Исследованы структура и износостойкость покрытий, полученных по технологии наплавки порошковой смеси B-Fe электронным пучком, выведенным в воздушную атмосферу. Показано, что для всех наплавленных материалов характерно присутствие γ-железа (матричного материала) и боридов Cr2B, Fe2B и Fe1,1Cr0,9B, выполняющих роль упрочняющей фазы. В условиях гидроабразивного изнашивания наиболее высокий уровень стойкости поверхностно легированных материалов наблюдается при атаке потока абразивных частиц под углами 20° и 45°, что в 2,5 и 1,9 раза выше по сравнению со сталью AISI 321. Столкновение абразивных частиц с поверхностью анализируемых образцов сопровождается пластическим течением материала и образованием кратеров. В результате накопления дефектов в поверхностном слое формируются усталостные трещины, объединение которых приводит к выкрошиванию микрообъемов материала. При увеличении угла атаки до 90°, сопровождающегося возрастанием интенсивности гидроабразивного воздействия, стойкость наплавленных покрытий снижается до уровня стали AISI 321.

Аннотация: На примере порошковой смеси меди и карбида титана проведено экспериментально исследование особенностей процесса холодного газодинамического напыления и структурообразования композиционных покрытий в широком диапазоне температур рабочего газа (300-700°С). Показано, что увеличение температуры рабочего воздуха от 300 до 500°С приводит к значительному повышению коэффициента напыления покрытия, при этом содержание карбида титана в покрытии практически не изменяется. Дальнейшее повышение температуры до 700°С напротив не оказывает влияния на коэффициент напыления покрытия, однако способствует получению более высокого содержания карбида в покрытии. При температуре 300°С пластическая деформация и нагрев медных частиц при ударе приводят к тому, что средний размер их кристаллитов в покрытии в среднем не изменяется по сравнению с порошком. В диапазоне температур 500-700°С тепловое воздействие на частицы становится доминирующим фактором, способствующим более интенсивному разупрочнению и росту размеров кристаллитов меди. Измельчение частиц и уменьшение размеров кристаллитов карбида титана с ростом температуры газа обусловлено накоплением внутренних напряжений вследствие увеличения скорости частиц и их разрушения при ударе.

Аннотация: В работе проведен анализ влияния методов химического синтеза оксидов марганца на фазовый состав, микроструктуру и магнитные свойства MnZn ферритов. Химическим осаждением получен α-Mn2O3 с удельной поверхностью 1,1 м2/г, золь-гель синтезом - α-Mn3O4 с удельной поверхностью 4 м2/г. Ферриты, спеченные при 1300 °С с применением химически осажденного α-Mn2O3, имеют равноосную зеренную структуру со средним размером зерен 6±3 мкм. Применение золь-гелевого α-Mn3O4 привело к формированию аномально крупных зерен феррита со средним размером 120±70 мкм. Ферриты, спеченные с химически осажденным оксидом марганца, показали на 25% большую начальную магнитную проницаемость, меньший уровень коэрцитивной силы и магнитных потерь.

Аннотация: В работе исследовано влияние обработки лазерным излучением на структуру и трибологические свойства покрытия Co- Cr, полученного холодным газодинамическим напылением. Смесь порошков кобальта и хрома в соотношении 40:60 масс. % напыляли на подложку из нержавеющей стали. Содержание хрома в полученном покрытии составило около 30 масс. %. Обработку покрытия лазером проводили при скорости сканирования 45 мм/с и мощности 1 кВт с целью получения минимального количества дефектов (пор, трещин, несплошностей). Структуру и фазовый состав формируемых покрытий анализировали методами сканирующей электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального и рентгенофазового анализов. Показано, что фазовый состав исходного покрытия представлен кобальтом и хромом, тогда как после обработки лазером в покрытии содержится только твердый раствор на основе кобальта. Изменения в структуре и фазовом составе после обработки лазерным излучением привели к повышению износостойкости покрытия в два раза: удельная скорость изнашивания в режиме сухого трения скольжения составила 3,99×10-5 мм3/(Н·м). Анализ поверхностей износа показал, что механизм износа в результате обработки лазерным излучением поменялся с абразивно-окислительного на окислительный.