Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Разработка новых конструкционных материалов с оптимальным балансом прочности и пластичности является ключевой задачей современного материаловедения. Среднеэнтропийные сплавы системы Co-Cr-Ni представляют значительный интерес, однако их свойства могут быть повышены за счет микролегирования элементами, вызывающими значительные атомные искажения кристаллической решетки, такими как ниобий и марганец. Понимание влияния таких добавок на структуру и механическое поведение является актуальной научной задачей. Цель работы. Изучение возможностей управления механическими свойствами среднеэнтропийных сплавов системы Co-Cr-Ni путем контролируемого легирования малыми добавками ниобия и марганца (2–6 ат.%). Используемые методы. Четыре сплава системы Nb-Mn-Ni-Co-Cr были получены методом вакуумного литья с последующим переплавом для гомогенизации. Механические характеристики исследовались методами одноосного растяжения при комнатной температуре, микро- и наноиндентирования (согласно ISO 14577) для определения твердости и модуля упругости. Фрактографический анализ поверхностей излома проводился с использованием сканирующей электронной микроскопии. Новизна. Впервые систематически изучено влияние комбинированного легирования ниобием и марганцем на комплекс механических свойств среднеэнтропийных сплавов на основе Co-Cr-Ni. Установлены корреляции между элементным составом, твердостью, пределом прочности и характером разрушения. Результат. Установлено, что добавка ниобия приводит к твердорастворному упрочнению за счет атомных искажений решетки. Наибольшие значения микротвердости (140,7 HV), нанотвердости (2,29 ГПа) и модуля Юнга (156 ГПа) зафиксированы для состава Nb₂Mn₂Ni₃₆Co₄₀Cr₂₀. Максимальный предел прочности (641 МПа) при относительно низкой твердости продемонстрировал сплав Nb₂Mn₂Ni₃₀Co₄₀Cr₂₆, что указывает на достижение благоприятного сочетания прочности и пластичности. Фрактографический анализ подтвердил преимущественно вязкий характер разрушения. Практическая значимость. Полученные результаты демонстрируют, что контролируемое легирование ниобием и марганцем является эффективным инструментом для управления балансом прочность-пластичность в среднеэнтропийных сплавах, что открывает перспективы для создания новых конструкционных материалов с заданными эксплуатационными характеристиками.

Аннотация: Технологическая трансформация на базе конкурентоспособной добычи и глубины переработки минерально-сырьевых ресурсов предполагает внедрение инноваций в добычу и переработку полезных ископа-емых, а также стимулирование технологической трансформации со стороны государственной политики и меж-дународного сотрудничества. Перспективы дальнейшего развития и внедрения этих технологий позволят от-расли оставаться конкурентоспособной и соответствовать современным вызовам. В статье, в преддверии разра-ботки и принятия Стратегии социально-экономического развития Дальневосточного федерального округа до 2030 года с прогнозом до 2036 года, авторами рассматривается сложная задача: между вызовами, угрозами и открывающимися возможностями обосновать Стратегию развития Дальнего Востока на следующие десять лет, предусмотрев социальное развитие региона, инфраструктуру, транспорт, добычу сырья и новые технологии. Исследуется минерально-сырьевая база Дальневосточного федерального округа, позволяющая создавать здесь фундаментальные объекты металлургической отрасли и тем самым сделать территорию самодостаточным ре-гионом. Раскрываются инфраструктурные ограничения: отсутствие дорог, энергомостов к перспективным рай-онам, а также недостаточность геологоразведочных работ, при том что многие месторождения остаются недо-разведанными или малоизученными. Обосновывается конъюнктура рынка нашей страны и стран АТР, относи-тельно приоритетов научно-технологического развития.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Актуальность работы обусловлена необходимостью получения гетерогенных композиций с заданными и обеспеченными показателями качества, что не позволяет получать ни одна традиционная технология. Цель работы. Реализация и изучение программы оптимизации поиска и анализа наиболее важных параметров для формирования показателей качества композитов и гетерогенных смесей, полученных различными методами и на различном оборудовании, в том числе с использованием нового класса автоматизированных машин – нонмиксеров методами управляемой однородности. Используемые методы. Ввод исходных данных для расчета осуществляется с использованием диаграммы Исикавы, а анализ полученных результатов осуществляется на основе данных диаграммы Парето. Оптимизация параметров производственных процессов осуществлялась с использованием симбеоза данных инструментов TQM с расширенным выбором различных алгоритмов, находящихся в теле разработанного программного обеспечения. Новизна. Методы управляемой однородности являются оригинальными и подтверждены соответствующими охранными документами на технологические методы, оборудование и программое обеспечение. Научная новизна заключается в разроботке и использовании новых методов формирования управляемой однородности гетерогенных композиций. Результат. Использование разработанного программного продукта позволило на практике применительно к некоторым (металлическим и неметаллическим) гетерогенным композициям оптимизировать получение высокой управляемой однородности и улучшить показатели качества композиций от 25% и выше. Практическая значимость. Использование разработанного программного обеспечения целесообразно и возможно как в условиях рельных производственных процессов для улучшения качества выпускаемой продукции, так и в учебных целях при подготовке специалистов различного уровня профильных направлений.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). В современном двигателестроении преобладают легкие сплавы. В этой связи благодаря прогрессу в металлургии и новейшим технологиям обращает на себя внимание чугун, несмотря на традиционные представления о чугуне как о «тяжелом» материале с низкой удельной прочностью. Современные высокопрочные чугуны, включая чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ), демонстрируют уникальное сочетание механических и эксплуатационных свойств, делая их весьма перспективными для применения в ответственных деталях двигателей. Вопрос сохранения ценных свойств чугуна (низкая усадка, высокие демпфирующая способность, теплопроводность и др.) при одновременном достижении высоких удельных прочностных характеристик, сопоставимых с легкими сплавами, остается актуальной задачей. Цель работы. Продемонстрировать потенциал изотермически закаленного чугуна с вермикулярным графитом (ИЗЧВГ) для создания двигателей нового поколения, отвечающих требованиям по эффективности, надежности и экологичности, и рассмотреть перспективы применения ИЗЧВГ в двигателестроении на основе результатов исследования влияния современных технологий термической обработки на структуру и свойства ИЗЧВГ, а также оценке их влияния на эксплуатационные характеристики деталей двигателей, работающих в условиях высоких температур и циклических нагрузок. Используемые методы. В статье анализируются результаты исследований, полученные с использованием современных методов модифицирования чугунных расплавов с целью формирования вермикулярной формы графита в отливках. Рассматриваются технологические аспекты производства ЧВГ, включая состав шихты, режимы модифицирования расплава и термовременные условия его затвердевания и охлаждения. Исследуются теплофизические и механические характеристики, а также процессы структурообразования при изотермической закалке, включая влияние легирования. Для определения оптимальных режимов термической обработки изучаются теплофизические свойства и прокаливаемость ЧВГ. Новизна. Исследование фокусируется на перспективном, но недостаточно изученном в отечественном информационном пространстве материале – изотермически закаленном чугуне с вермикулярным графитом. Впервые комплексно анализируются его структурные особенности во взаимосвязи с эксплуатационными свойствами применительно к двигателестроению. Особый акцент делается на оценке термической стойкости структур, полученных после изотермической закалки, что является ключевым аспектом для высокотемпературных применений. Результат. Успешное освоение промышленных технологий производства ЧВГ со стабильной вермикулярной структурой, а также исследования его уникального сочетания высоких прочностных характеристик, термоусталостной стойкости, размерной стабильности и демпфирующей способности подтверждают потенциал материала. Определение оптимальных режимов изотермической закалки и легирования позволяет получить ИЗЧВГ с удельными прочностными показателями, не уступающими литым алюминиевым сплавам, и более высокой термостойкостью. Практическая значимость. Внедрение ИЗЧВГ в автомобильной и авиационной промышленности позволяет расширить возможности конструирования двигателей, повысить их мощность, срок службы, снизить массу и улучшить экологические показатели. Успешное применение в отечественном автопроме (КАМАЗ, ГАЗ, ЯМЗ) и первые разработки для авиадвигателестроения (ООО «Феникс») подтверждают практическую ценность материала. Дальнейшие исследования, включая оценку термической стойкости, обогатят научные знания и расширят области применения ИЗЧВГ, способствуя развитию отечественного машиностроения.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Защита транспортной и гражданской инфраструктуры в горных регионах от камнепадов и селей требует создания высокоэффективных инженерных заграждений. Традиционные кольчужные сетки из высокоуглеродистой стали часто достигают предела своей энергоемкости из-за низкой пластичности материала, что в условиях динамического удара приводит к локальному хрупкому разрушению колец и пробитию барьера. В этой связи актуальным является поиск новых материалов, способных сочетать высокую прочность с адаптивной пластичностью. Цель работы. Исследование и обоснование возможности применения сталей с эффектом пластичности, наведенной превращением (TRIP-сталей), для производства элементов противообвальных кольчужных сеток с целью повышения их энергопоглощающей способности. Используемые методы. Исследование проведено методом компьютерного моделирования в программном комплексе Abaqus. Разработана конечно-элементная динамическая модель взаимодействия жесткого индентора массой 300 кг с фрагментом кольчужной сетки при скоростях от 10 до 20 м/с. Проведено сравнительное моделирование поведения сетки из традиционной стали 80 и метастабильной стали TRIP700. Для описания TRIP-эффекта использована модель с учетом зависимости предела текучести и критериев разрушения (Ductile Damage) от скорости деформации. Новизна. Впервые предложена и обоснована концепция применения TRIP-сталей в метизном производстве для систем инженерной защиты. Установлено, что за счет фазового превращения аустенита в мартенсит в зонах концентрации напряжений реализуется механизм динамического упрочнения, предотвращающий преждевременную локализацию деформаций в узлах контакта колец.

Аннотация: Настоящая работа посвящена выявлению и описанию особенностей комплексного использования самонагревающихся углепородных отвалов. В ходе выполнения работы применялись методы научного анализа и обобщения, а также сценарного проектирования. Самонагревающиеся углепородные отвалы представлены как многофункциональные техногенные георесурсы, отличающиеся триединством энергетического, веще-ственного и пространственного ресурсов. Установлены отличительные признаки таких отвалов, основными среди которых являются тепловое состояние, литолого-минералогический состав и расположение отвалов отно-сительно геодинамически активной зоны. Показано, что в ходе освоения энергетического ресурса самонагре-вающийся углепородный отвал может использоваться в качестве генератора и аккумулятора тепла, а в процес-сах освоения вещественного или пространственного ресурсов – в качестве источника окисленных пород и эле-мента рельефа аккумулятивной формы соответственно. В качестве геотехнологической особенности комплекс-ного использования самонагревающихся углепородных отвалов выделено первоочередное освоение их энерге-тических ресурсов, включающее утилизацию невозобновляемого тепла, сгенерированного отвалами, и возоб-новляемого тепла, запасенного породами приповерхностной зоны отвалов за счет поглощения солнечной ради-ации. В качестве биотехнологической особенности комплексного использования самонагревающихся отваль-ных массивов выделено создание благоприятных условий для длительной теплогенерирующей жизнедеятель-ности отвальной популяции микроорганизмов, что соответствует принципам биоэтики. Выявленные особенно-сти необходимо учитывать в ходе создания и реализации сценариев комплексного использования самонагрева-ющихся углепородных отвалов Донбасса.

Аннотация: Актуальность исследования. Рост объемов горных работ и увеличение глубины карьеров пред-определяют необходимость совершенствования технологических схем с переходом на комбинированные виды транспорта – автомобильно-конвейерный или автомобильно-железнодорожный. В процессе открытой разра-ботки сложноструктурных месторождений вместе с кондиционными рудами извлекается большой объем не-кондиционной рудной массы, при этом в процессе взрывного рыхления руд некоторых формационных типов образуется рудная мелочь с повышенным содержанием полезного компонента, достаточным для ее рентабель-ной переработки. Цель работы. Обоснование адаптивной технологической схемы, предполагающей гибкое управление качеством минерального сырья в ходе выделения продуктивных мелких фракций из некондицион-ной рудной массы на усовершенствованном бункерно-экскаваторном перегрузочном пункте при ее перегрузке из автосамосвалов на железнодорожный транспорт. Результаты. Предлагаемая адаптивная схема с усовершен-ствованным перегрузочным пунктом, снабженным вибрационными грохотами-питателями и другим классифи-кационным оборудованием, позволяет выделять продуктивные фракции рациональной крупности в зависимо-сти от содержания металла в некондиционной рудной массе. Полученная рудная мелочь аккумулируется в накопительном бункере, а затем транспортируется на фабрику, где перерабатывается вместе с кондиционной рудой. Выводы. Регулирование размеров выделяемых мелких фракций позволит получать более качественное минеральное сырье в сравнении с известными технологическими решениями, а совмещение перевалки и клас-сификации рудной массы обеспечит сравнительно небольшую себестоимость технологического процесса и быстрые сроки окупаемости затрат на модернизацию. Применение предлагаемой технологии даст возможность дополнительно направить на обогащение минеральное сырье, содержащее более 4% металла, извлекаемого из недр, и снизить отрицательную нагрузку на окружающую среду.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Весьма близкие свойства флюорита и кальцита определяют сложность их флотационного разделения при обогащении средне- и высококарбонатных флюори-товых руд. Химическое сродство флюорита и кальцита, обусловленное наличием в узлах кристаллической ре-шетки минералов катионов Са2+, определяет их физико-химические характеристики, ограничивает эффектив-ность селективного флотационного разделения этих минералов и требуют новых подходов совершенствования реагентных режимов. Цель работы. Определение адсорбционных центров в структурах флюорита и кальцита для изыскания селективно действующих реагентов при обогащении труднообогатимых флюоритовых руд. Ис-пользуемые методы. Результаты получены с использованием программного комплекса Materials Studio в мо-дуле Forcite Plus, метода Charge Equilibration (QEQ) для расчѐта зарядов на атомах кальцийсодержащих минера-лов, метода Эвальда для вычисления кулоновских взаимодействий. Новизна. Впервые в работе представлен сравнительный анализ реакционной способности поверхности флюорита и кальцита через изучение по Малли-кену распределения атомных зарядов и оценки влияния электронных заселенностей для связи Са — Х (где Х — F, О, С) при изучении свойств кристаллических решеток разделяемых минералов. Результат. Путем молеку-лярно-динамического моделирования выявлены активные хемосорбционные центры флюорита и кальцита, представленные атомами Ca с общим зарядом, соответственно равным 1,41 e – для флюорита и 1.45 e – для кальцита. Установлено, что контрастность флотационного разделения между флюоритом и кальцитом практи-чески отсутствует и может быть достигнута подбором современных флотационных реагентов с заранее задан-ными свойствами, определѐнными молекулярно-динамическими расчѐтами реакционной способности извлекае-мого ценного компонента флюорита. Практическая значимость. Повышение селективности флотации трудно-обогатимых флюоритовых руд достигается применением предварительной дезактивации кальцита в начале технологического цикла при последующей флотации активированного флюорита.

Аннотация: Актуальность работы. В машиностроении значительная доля металлических изделий изготавливается методами горячего деформирования, при котором протекают процессы рекристаллизации, влияющие на структурные изменения и механические свойства материала. Аналитический обзор способов построения диаграмм рекристаллизации показал, что использование испытания на осадку является общепринятым способом их построения и имеет ряд нерешенных вопросов: большая трудоемкость построения диаграмм и неточность построения начального участка диаграмм; ограниченная информация о характере разнозернистости структуры; отсутствие возможности применения диаграмм в производственном процессе, характеризующемся сложным напряженным состоянием. Цель работы. Разработка способа построения диаграмм рекристаллизации, обеспечивающего решение вопросов по уменьшению числа испытаний при каждой температуре, возможности оценки разнозернистости структуры и применения построенных зависимостей рекристаллизации в производственном процессе. Основным направлением их решения явилось применение математических методов и технологий численного моделирования процессов деформирования твердого тела. Научная новизна. Для построения диаграмм рекристаллизации разработана имитационная модель осадки цилиндрических образцов, в которой для степеней обжатия 10 и 50% проведена оценка интенсивности деформации на всей поверхности продольных сечений осаженных образцов, в соответствии с координатной сеткой размером 2,0×2,0 мм. Это позволило выделить исследуемые зоны для металлографического анализа по определению среднего размера зерна и его разнозернистости. Разработанный метод расширил возможности для определения механизмов рекристаллизации в зависимости от температуры и степени деформации. Результаты. Апробация разработанного способа проведена при построении зависимости рекристаллизации II рода аустенитной стали Х18Н10Т. Построенные зависимости рекристаллизации, с учетом данных разнозернистости, расширили возможности оценки механизмов рекристаллизации в интервале температур 1050–1150°С и степени деформации в показателе интенсивности до значения εi = 0,75. Практическая значимость. Разработанный способ позволяет одновременно проводить построения диаграмм рекристаллизации III рода, а также проводить построения зависимостей рекристаллизации в зависимости от показателя накопленной (итоговой) деформации.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Внедрение аддитивных технологий в производство требует обеспечения высокой производительности при стабильно высоком качестве продукции. Прямое лазерное выращивание (ПЛВ) представляет собой перспективную технологию для изготовления крупногабаритных деталей сложной геометрии из порошковых материалов в ракетно-космической отрасли, что позволяет отказаться от традиционных подходов. Данная технология относится к классу аддитивных методов 3D-печати металлических изделий с прямым подводом энергии и материала. Однако процесс ПЛВ характеризуется высокой чувствительностью к технологическим параметрам, что может приводить к разбросу физико-механических свойств и образованию дефектов, таких как поры. Существующие методы постпроцессного контроля готовых изделий не позволяют прогнозировать и предотвращать возникновение дефектов, а также зачастую экономически неэффективны. Цель работы. Проведение анализа причинно-следственных связей, обуславливающих возникновение пор, для обеспечения гарантированного качества крупногабаритных изделий, изготавливаемых методом ПЛВ. Используемые методы. Комплексное управление качеством деталей, основанное на системном и процессном подходах с применением инструментов качества – диаграммы Исикава, диаграммы Ганта, экспертного метода МСА, а также метрологического обеспечения производства. Новизна. Применение комплексного подхода управления качеством на всех этапах жизненного цикла производства крупногабаритных изделий (диаметром более 2000 мм и высотой более 1500 мм), направленного на обеспечение требуемого качества и установление оптимальных технологических параметров для метода ПЛВ. Результат. В работе представлены результаты экспериментального исследования влияния технологических параметров на свойства изделий из алюминиевого порошка марки РС-320. На основе проведенных исследований по рекомендованным технологическим режимам методом прямого лазерного выращивания была изготовлена обечайка корпуса летательного аппарата в виде тонкостенного полого цилиндра «с ребрами жесткости вафельного типа». Практическая значимость. ПЛВ расширяет технологические и конструкторские возможности за счет значительного повышения производительности (приблизительно в 10 раз), возможности изготовления сложнопрофильных крупногабаритных конструкций, автоматизации процесса, улучшения эксплуатационных свойств готовой продукции и снижения массы при сохранении прочностных характеристик. Внедрение сквозного контроля на всех этапах производства позволяет гарантировать стабильное качество выпускаемой продукции.

Аннотация: Глубинное шлифование широко применяется при изготовлении ответственных деталей из жаропрочных авиационных материалов, однако сопровождается интенсивным адгезионно-когезионным процессом и значительным тепловыделением в зоне резания. Для титановых сплавов, обладающих высокой адгезионной способностью, особенно актуальной является проблема засаливания шлифовального круга и шаржирования поверхности продуктами износа абразивного инструмента, что может негативно сказываться на эксплуатационных характеристиках получаемых изделий. Известно, что эффективность процесса глубинного шлифования титановых сплавов определяется выбором параметров режима резания и характеристик шлифовального круга. Тем не менее вопрос влияния данных условий обработки на интенсивность адгезионно-когезионного процесса и состояние микрорельефа обработанной поверхности до сих пор остается малоизученным. В работе представлены результаты исследования состояния обработанной поверхности титанового сплава Ti6Al4V после глубинного шлифования. Представленные в работе результаты экспериментальных исследований получены с использованием сканирующего электронно-ионного микроскопа. Исследования проводили с учетом этапов формообразования поверхностного слоя, влияния глубины шлифования и характеристики абразивного инструмента из карбида кремния. Установлено, что состояние сплава Ti6Al4V определяется закономерностями изменения мгновенной режущей способности и изменяется по длине обработанной поверхности. На этапе постоянной длины дуги контакта наблюдается максимальная интенсивность адгезионного взаимодействия и переноса на обрабатываемую поверхность налипов металла и объектов с кристаллическим строением. На протяжении этапа выхода интенсивность этих процессов последовательно снижается. Установлено, что применение шлифовального круга с более высокой твердостью и меньшим размером зерна способствует снижению количества налипов металла при глубине шлифования 1,5–2 мм. Установлено, что увеличение глубины шлифования от 1,5 до 2 мм приводит к росту насыщения обрабатываемой поверхности посторонними объектами. Экспериментально подтвержден факт шаржирования поверхности сплава Ti6Al4V продуктами износа шлифовального круга из карбида кремния при глубинном шлифовании.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Развитие современной техники и электроники вызывает необходимость совершенствования методов промышленного производства сверхпроводящих систем с высокими значениями сверхпроводящих параметров, такими как плотность тока и температура перехода Тс ~90 К. В данной работе успешно изучен и протестирован процесс выращивания сверхпроводящих кристаллов, позволяющий получать монодоменные образцы YBCO различных размеров с заданными характеристиками (диаметром от 20 до 50 мм). Данный процесс представляет собой рост домена из перитектического расплава с использованием в качестве затравки монокристаллов Sm1.8Ba2.4Cu3.4O7-x, легированных оксидом магния (MgO). Используемые методы. Для выращивания сверхпроводящих монодоменов использовался метод роста из расплава с более тугоплавким затравочным кристаллом на поверхности образца. Образцы в виде таблеток были получены однонаправленным одноосевым прессованием из смеси порошков Y1.8 и 1% CeO 2. Партия образцов нагревалась до 1055 К, которая выше температуры перитектического распада Y1.8Ba2.4Cu3.4O7-x, но ниже температуры распада затравочного кристалла. Далее температура в печи опускалась до температуры зарождения домена из затравочного кристалла и постепенное снижалась со скоростью 0,2-0,3°C/ч. Новизна. Описана методика проведения измерения силы левитации. Результат. Получены зависимости приведенной массы монодоменных образцов YBCO (диаметром 30 мм) от времени насыщения кислородом. Методом РЭМ показано, что полученные рассматриваемым в работе методом сверхпроводники действительно являются монодоменными, о чем свидетельствует ступенчатая структура на поверхности. Практическая значимость. Исследование в области синтеза сверхпроводящих монодоменных керамик позволит повысить такие характеристики, как захваченное магнитное поле, и использовать ее в качестве сверхсильных магнитов.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Несмотря на внедрение СМК, по требованиям IATF 16949 объем дефектов, выявляемых у потребителя, и объем внутреннего брака остаются значительными. Систематизация задач поставщика по управлению дефектами показала, что эта методика не охватывает полный цикл выявления и устранения причин дефектов. Используемые методы. Системный анализ. Процессный подход. Анализ последствий потенциальных дефектов. Новизна. Управление дефектами автокомпонентов рассматривается как комплекс процедур, применяемых на этапах APQP-проекта, для выявления и устранения причин значимых потенциальных дефектов, возникающих в конкретных операциях жизненного цикла автокомпонента. Для прослеживания процесса развития значимого дефекта введены понятия «плечо дефекта» и «дефектоопасная операция», позволяющие выполнить прослеживание процесса развития значимого дефекта в операциях по этапам жизненного цикла изделия. На основе понятий «плечо дефекта» и «дефектоопасная операция» разработана методика экспертного выявления и оперативного устранения причин наиболее опасных последствий дефектов, возникших у пользователя изделия, в производстве заказчика, в производстве поставщика по этапам APQP-проекта подготовки производства новых автокомпонентов. Результат. Прослеживание осуществляется по картам непрерывных потоков операций на этапах производства автокомпонента и его составляющих. Условия каждой операции идентифицируются по выверенной технической документации. Практическая значимость. Разработаны дополнительные процедуры подготовки производства и документооборот выявления и устранения причин значимых потенциальных дефектов APQP-проекта. При условии компьютерной реализации вероятность предупреждения потенциальных дефектов возрастает, сроки устранения причин выявленных дефектов значительно сокращаются, отчеты заказчику становятся более адекватными.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Воссоединение Донецкой и Луганской Народных Республик, а также Запорожской и Херсонской областей с Российской Федерацией обусловило необходимость разработки новых направлений использования человеческих и природных ресурсов Донбасса в условиях, когда сложившиеся рынки сбыта стали недоступными. Традиционный способ решения проблемы, связанный с консервацией шахт, не исключает расходы по их обслуживанию и лишает значительную часть шахтеров привычной работы, что ухудшает социально-экономический и политический климат в проблемном регионе России. Требуется инновационное техническое решение отмеченных проблем. Цель работы. Разработка инновационного подхода к технической проблеме комплексного использования природных, трудовых и длительно не востребованных инфраструктурных ресурсов Донбасса в сфере энергетики, направленного на решение социально-экономических проблем региона путем увеличения его экспортного потенциала. Используемые методы. В работе использованы экспертные методы оценки, основанные на инновационно-логистическом подходе к развитию энергетических комплексов с учетом современных мировых технологических тенденций и стратегических ориентиров Российской Федерации. Новизна. Авторами предложен ряд комплексных организационно-технических решений, направленных на вовлечение в хозяйственный оборот невостребованных ресурсов региона с использованием технологий накопления энергии и глубокой переработки угля. Результат. Проработаны варианты комплексного использования энергетического потенциала Донбасса, позволяющие в ближайшей перспективе использовать природные, человеческие и длительно не востребованные инфраструктурные ресурсы территории, а также гармонизировать интересы вовлеченных в проект сторон. Практическая значимость. Предлагаемые организационно-технические решения могут быть оперативно реализованы с опорой на имеющуюся инфраструктуру и трудовые ресурсы.

Аннотация: Проволочно-вырезная электроэрозионная обработка (ПВЭЭО) широко применяется в машиностроении, однако обрывы проволочного электрода-инструмента остаются в настоящее время одной из ключевых проблем, снижающих эффективность процесса. Исследование гидродинамики диэлектрической жидкости в рабочем зазоре позволяет выявить критические режимы обработки и минимизировать вероятность обрывов. Недостаточность сведений о месте образования мостика сварки и его влиянии на возникновение короткого замыкания и обрывы проволоки, а также противоречивость данных об условиях стабильной прокачки диэлектрической жидкости обусловливают актуальность данного исследования. Целью работы является экспериментальное исследование потоков диэлектрической жидкости при ПВЭЭО для определения зон возникновения «мостика сварки» и предотвращения обрывов электрода-инструмента. Методом вычислительной гидродинамики выполнено компьютерное моделирование потоков жидкости с последующими макетными и натурными экспериментами на станке Sodick VZ 300L. Научная новизна работы заключается в установлении области столкновения встречных потоков диэлектрической жидкости в рабочем зазоре при ПВЭЭО, расположенной на 5% ниже геометрической полувысоты детали, подвергнутой обработке в режиме «CLOSE». На основе результатов моделирования предложена гипотеза о локализации области формирования «мостика сварки», приводящего к обрыву проволоки. Практическая значимость полученных результатов заключается в возможности оптимизации системы подачи диэлектрической жидкости в межэлектродный зазор, снижении вероятности обрывов проволоки и повышении производительности ПВЭЭО. С учетом полученных результатов представляет интерес моделирование условий удаления частиц шлама из межэлектродного промежутка при различных режимах промывки межэлектродного зазора (отключение одного из сопел, увеличение/уменьшение давления промывки для предотвращения образования «рециркуляционной зоны». Альтернативным направлением развития дальнейших исследований является разработка алгоритмов адаптивного управления параметрами прокачки в реальном времени.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Исследования направлены на понимание того, какие особенности теории структурно-параметрического синтеза применимы для исполнительного привода буровой установки, какие факторы многокритериальных сигналов управления и компенсации внешних воздействий комбинированного типа и каким образом влияют на формирование совокупных гидромеханических и электро-гидравлических эффектов, осуществляющих коррекцию и регулирование статических и динамических характе-ристик гидродвигателей привода вращения и подачи бурового инструмента. Цель работы. Целью работы явля-ется определение направлений улучшения характеристик буровой установки с гидравлическим приводом буро-вого инструмента за счет внедрения гидромеханических регуляторов для повышения точности, устойчивости, управляемости. Используемые методы. Рассмотрены основные возмущающие, управляющие и регулирующие воздействия на гидравлический привод бурового инструмента. Новизна. Современные тенденции к цифрови-зации процессов бурения, обслуживания, планирования и регистрации работ определяют необходимость рас-сматривать в качестве объекта исследования схему гидропривода бурового инструмента с бортовой цифровой вычислительной машины. Результат. Предложены новые гидромеханические регуляторы системы адаптивного управления процессом бурения: регулятор давления, регулятор мощности, регулятор динамического давления и LS–регулятор. Результат достигается за счет сбора, обработки и использования данных о потребляемой мощно-сти привода буровой установки на переходных режимах при случайной нагрузке и при работе в режиме «холо-стого хода». Данные используются в соответствующей задаче регулирования регулятора, который корректиру-ет работу насоса за счет изменения его производительности. Практическая значимость. Исследования позво-лили сформировать структурную базу регуляторов гидропривода буровой установки для коррекции статиче-ских и динамических характеристик и подготовить основу для синтеза структуры регуляторов.

Аннотация: Повышение требований к качеству катанки из подшипниковых сталей, предназначенной для по-следующего волочения и изготовления тел качения подшипников малотоннажных партий, обусловливает необ-ходимость разработки технологических решений для компактных литейно‑прокатных производств. При работе с квадратной заготовкой малого сечения (до 42×42 мм) возрастает влияние геометрических отклонений (вариа-тивность размера по стороне и ромбовидность), температурных градиентов и нестабильности режимов нагрева и охлаждения на устойчивость процесса прокатки и качество продукции (геометрия, дефекты поверхности, формирование микроструктуры стали ШХ15). Цель работы – обоснование технологии прокатки катанки диа-метром 5,0–18 мм преимущественно из стали ШХ15 и определение требований к составу оборудования непре-рывного сортового стана с учетом ограничений производственных площадей и объема производства. Методы исследования включали анализ деформационных и скоростных условий прокатки, оценку технологических рисков, а также численное моделирование формоизменения и энергосиловых параметров в первых проходах при подборе размеров и формы заготовки. Получены зависимости заполнения первого калибра и энергосило-вых показателей от размеров и температуры заготовки; уточнены предельные значения ромбовидности, при которых сохраняется устойчивость захвата и минимизируется риск дефектообразования. Обоснованы требова-ния к индукционному нагреву, включая необходимость синхронизации темпа нагрева с минимальной скоро-стью начала прокатки, и к режимам двухстадийного охлаждения катанки (линия типа Стелмор) для обеспече-ния требуемого структурного состояния. Практическая значимость результатов заключается в возможности использования предложенных решений при проектировании и настройке оборудования линии «нагрев – про-катка – охлаждение – смотка» для высококачественной катанки из стали ШХ15.

Аннотация: Процесс изготовления биметаллической проволоки включает два этапа: получение заготовки (ка-танки) и готовой продукции (проволоки). На основе научно-исследовательских и опытно-конструкторских раз-работок, проводившихся в Магнитогорском горно-металлургическом институте им. Г.И. Носова, учеными была разработана технология производства сталемедной катанки методом твердофазного соединения металлов и внедрена на одном из предприятий г. Магнитогорска. Данная технология позволила значительно повысить сцепление оболочки с сердечником и устойчивость процесса волочения катанки в проволоку. Однако при этом вопрос снижения затрат на производство биметаллической проволоки остался нерешенным. Поэтому важным является расчет эффективного маршрута волочения, который должен обеспечить получение качественной про-волоки с минимальными затратами на ее изготовление. Для анализа выбран существующий маршрут изготов-ления проволоки диаметром 1,15 мм, включающий три передела и 20 протяжек на одном из предприятий г. Магнитогорска, а также предлагаемый маршрут волочения, где использовали методику, разработанную в нашем университете, которая основывается на оценке напряженно-деформированного состояния проволоки в очаге деформации. Результаты расчетов обеспечивают возможность получения проволоки заданного уровня качества при минимальных энерго- и материалозатратах. Анализ действующего и предлагаемого маршрутов волочения показал, что последний обеспечивает устойчивость процесса (значения коэффициентов запаса ниже предельных), требуемое качество проволоки за счет обеспечения равномерной деформации по сечению прово-локи и высокую производительность за счет повышения стойкости волок и уменьшения суммарной длины про-волоки, проходящей через волоки. При этом количество протяжек сократилось на 7 или 35%, экономия элек-троэнергии составила 23%. Это обеспечивает снижение затрат на покупку оборудования и амортизационные отчисления также на 35%.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Высокоэнтропийный сплав (ВЭС) CoCrFeNi является материалом с низкой энергией дефекта упаковки, что облегчает образование двойников в процессе пластической деформации при криогенных температурах. Эквиатомный состав и простая однофазная ГЦК-структура делают этот сплав одним из наиболее перспективных для промышленного освоения. Однако в литом состоянии ВЭС CoCrFeNi обладает невысокими пределом текучести (≈200 МПа) и пределом прочности (≈500 МПа). Обычные методы пластической обработки не могут в полной мере реализовать потенциал упрочнения ВЭС CoCrFeNi, поэтому его механические и эксплуатационные характеристики нуждаются в дальнейшем улучшении. Для решения проблемы повышения механических свойств ВЭС CoCrFeNi может быть применен метод асимметричной криогенной прокатки. Криогенная деформация может способствовать формированию нанодвойников, а скоростная асимметрия – формированию микрополос сдвига с высокой плотностью дислокаций и переходу механизма деформации от скольжения дислокаций к двойникованию. Соответственно, исследование механизмов деформации и упрочнения, реализующихся в ВЭС CoCrFeNi при асимметричной криогенной прокатке, является актуальным. Цель работы. Исследование влияния процесса асимметричной криогенной прокатки на микроструктуру и механические свойства высокоэнтропийного сплава CoCrFeNi. Используемые методы. Изготовление ВЭС CoCrFeNi выполнялось в лаборатории Центрального южного университета (Чанша, Китай) методом вакуумной левитационной плавки. Микроструктуру и механические свойства ВЭС CoCrFeNi исследовали как в литом состоянии, так и после прокатки по трем различным вариантам: 1) прокатка (симметричная) при комнатной температуре (25 °С); 2) криогенная (симметричная) прокатка (-196 °С); 3) асимметричная криогенная прокатка (-196 °С). Асимметричную криогенную прокатку также осуществляли в лаборатории Центрального южного университета (Чанша, Китай) на четырехвалковом реверсивном стане в рабочих валках одинакового диаметра 80 мм при соотношении скоростей валков . Для создания криогенных условий прокатки использовали жидкий азот. Исходные прямоугольные листовые заготовки размером 3×50×150 мм прокатывали за несколько проходов по четырем вариантам до толщины 2,4, 1,8, 1,2 и 0,6 мм соответственно. Испытания образцов на растяжение проводили с использованием универсальной машины Shimadzu AGS-X 10 кН.

Аннотация: Постановка задачи (актуальность работы). Уральский регион около 300 лет является металлургиче-ским центром России и за столь продолжительный период здесь накопилось большое количество шлаков, в том числе и медных. Изучение их вещественного состава является актуальной задачей, так как прежде чем их утилизировать, надо оценить их минеральный состав. Многие шлаки представляют собой потенциальную руду, которую можно до-полнительно переработать. Полевской металлургический завод (1724-1930) был крупным производителем черновой меди. От него сохранился небольшой медный шлакоотвал, возникший в последние годы работы предприятия, веще-ственный состав которого практически не изучен. На данный момент шлакоотвал активно загрязняет окружающую среду и его необходимо утилизировать. Цель работы. Изучение вещественного (минерального) состава медных шла-ков Полевского металлургического завода. Используемые методы. Геохимический состав шлаков установлен на масс-спектрометре Agilent 7700X (ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН), а химический состав минералов определен на сканиру-ющем электронном микроскопе TESCAN MIRA LMS, S6123 с энергодисперсионной приставкой INCA Energy 450 X-Max 80 фирмы Oxford Instruments (ИГГ УрО РАН). На последнем приборе сделаны и фотографии минералов. Новиз-на. Рассмотрение вещественного (минерального) состава шлаков проводилось с применением современной номен-клатуры Комиссии по новым минералам Международной минералогической ассоциации и использованием методов классической минералогии. Результат. Изучена минералогия медных шлаков Полевского металлургического завода, которые складированы в небольшом отвале у западного подножия горы Думной. Установлено, что шлаки представ-лены двумя типами, отличающимися друг от друга минералого-геохимическими характеристиками. Первый тип сло-жен фаялит-пижонитовым агрегатом с присутствием магнетита, стекла, форстерита, халькозина, купростибита, до-мейкита и меди. Второй тип представлен фаялит-авгитовым агрегатом с присутствием магнетита, брейтгауптита и сульфидов (идаита, кубанита, борнита, халькопирита, галенита). Первый тип шлака характеризуется «гипербазито-вым» геохимическим трендом, а второй – «базитовым».