{"title":"ОДНОСТАДИЙНОЕ ОСАЖДЕНИЕ Ti–Cu ПОКРЫТИЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКОЙ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Ti6Al4V АНОДОМ ИЗ МЕДНЫХ И ТИТАНОВЫХ ГРАНУЛ","authors":"А.А. Бурков","doi":"10.25712/astu.1811-1416.2023.03.010","DOIUrl":"https://doi.org/10.25712/astu.1811-1416.2023.03.010","url":null,"abstract":"В настоящее время титано-медные покрытия привлекли большое внимание исследователей в области модификации поверхности промышленных и биомедицинских материалов из-за их превосходных механических свойств и биосовместимости. Приготовление интерметаллидного Ti–Cu покрытия осуществлялось методом электроискровой обработки в эквимолярной смеси гранул из электротехнической меди М0 и титанового сплава ВТ1-00. По данным энергодисперисионного анализа средняя концентрация меди и титана в покрытии составляла 30 и 70 ат. %, соответственно. По данным рентгенофазового анализа в структуре покрытия обнаружены интерметаллиды: CuTi3, CuTi, Cu4Ti3 благодаря которым микротвердость покрытия достигала 498,5 HV. Средняя толщина покрытия составила 43,7 мкм. Микроструктура покрытия представлена равноосными зернами диаметром 70-500 нм. Угол контакта с водой для Ti–Cu покрытия на 24 % больше чем у исходного сплава. Ti–Cu покрытие позволяет повысить жаростойкость титанового сплава Ti6Al4V в 1,3 раза. Приведенная величина износа покрытия составила 0,67×105 мм3/Нм. Применение электроискровых Cu–Ti покрытий позволяет повысить интенсивность изнашивания поверхности сплава Ti6Al4V в 11 раз. Сочетание окислительного и абразивного износа было механизмом изнашивания Ti–Cu покрытия, в то время как адгезионный износ был более характерен для сплава Ti6Al4V.","PeriodicalId":491041,"journal":{"name":"Fundamentalʹnye problemy sovremennogo materialovedeniâ","volume":"67 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-09-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136279392","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
{"title":"МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В РАДИОПОГЛОЩАЮЩИХ Ni–Zn ФЕРРИТАХ","authors":"С.Е. Игошина, Д.А. Мухаев, Е.И. Крупкин, А.А. Карманов","doi":"10.25712/astu.1811-1416.2023.03.005","DOIUrl":"https://doi.org/10.25712/astu.1811-1416.2023.03.005","url":null,"abstract":"Никель-цинковые (Ni–Zn) и магний-цинковые ферриты (Mg–Zn), а также композиты на их основе, являются одним из наиболее перспективных радиопоглощающих материалов, которые могут эффективно поглощать электромагнитное излучение в диапазоне частот от нескольких МГц до единиц ГГц. Многие вопросы, связанные с радиопоглощающими свойствами данных материалов, остаются открытыми до сих пор, что является следствием влиянием параметров образца, как на частотные зависимости магнитной и диэлектрической проницаемости, так и на параметры доменных стенок. В рамках настоящей работы предложена математическая модель процесса распространения электромагнитных волн в радиопоглощающих Ni–Zn ферритах. Поставлены граничные и начальные условия, учитывающие геометрию и микроструктуру образцов. Решение сформулированной краевой задачи на отрезке с использованием метода разделения переменных или метода Фурье показало, что амплитуда электромагнитной волны значительно уменьшается, пройдя половину толщины образца, что отвечает высоким радиопоглощающим свойствам исследуемых Ni–Zn ферритов. Проведен численный анализ отражения плоской поляризованной волны от двухслойной структуры Ni–Znферрит/металлическая пластина в области частот до 100 MГц. Результаты моделирования верифицированы экспериментальными данными по радиопоглощающим свойствам Ni–Zn ферритов марки 1000НН. Показано, что использование предположения об экспоненциальном характере зависимостей диэлектрической и магнитной проницаемости от нормированной координаты применимы только в узком частотном диапазоне до 3 МГц, для которого экспериментальные данные и результаты численного анализа находятся в хорошем согласии.","PeriodicalId":491041,"journal":{"name":"Fundamentalʹnye problemy sovremennogo materialovedeniâ","volume":"44 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-09-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136279224","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
{"title":"ПОЛУЧЕНИЕ ФРАГМЕНТИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ МИКРО И НАНОУРОВНЯ В ЧИСТОЙ МЕДИ ПОСЛЕ ВОЛОЧЕНИЯ И РКУП","authors":"Н.В. Землякова, С.О. Рогачев","doi":"10.25712/astu.1811-1416.2023.03.014","DOIUrl":"https://doi.org/10.25712/astu.1811-1416.2023.03.014","url":null,"abstract":"В настоящее время представляет интерес возможность получения регламентированной субмикроструктуры меди методом равноканального углового прессования (РКУП). В работе показано изменение структуры субзерен чистой меди размером до 600 нм после интенсивной холодной пластической деформации. Цель работы – показать возможность получения микрофрагментов в регламентированной субструктуре меди на всех этапах холодной интенсивной пластической деформации. Для проведения работ был получен пруток технически чистой меди М1 диаметром 20 мм после холодной (Т = 20 ºС) деформации волочением (исходное состояние). Была проведена интенсивная пластическая деформация прутка методом РКУП по маршруту Bc за 4 и 8 проходов. Изображения субмикроструктуры и электронограмма образцов получены методом просвечивающей электронной микроскопии. В первичных субзернах, полученных после волочения, происходит сначала сдвиг с образованием деформационных дефектов в виде пакета нанодвойников, каждый толщиной 35 нм. Затем уже в объеме образца происходит аккомодационное скольжение, после чего пакеты нанодвойников разрушаются и образуются фрагменты округлой формы размером 100 нм. После четырех проходов РКУП в субзерне диаметром 500 нм были обнаружены фрагментированные микрополосы переориентации шириной от 70 нм и нанофрагменты шириной 20 нм. Отличие субструктуры меди, полученной в ходе интенсивной пластической деформации, состоит в том, что после четырех проходов РКУП присутствуют микрополосы переориентации, а после восьми проходов РКУП в границах и стыках субзерна образовались нанофрагменты диаметром от 35 нм. Микрополосы переориентации формировались под действием дисклинаций, расположенных в стыках и в субзеренных границах субзерна.","PeriodicalId":491041,"journal":{"name":"Fundamentalʹnye problemy sovremennogo materialovedeniâ","volume":"50 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-09-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136279225","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
{"title":"ЭВОЛЮЦИЯ СТРУКТУРЫ ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ СОСТАВА Ti+Al В ПРОЦЕССЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ","authors":"В.Ю. Филимонов, М.В. Логинова, А.В. Собачкин, А.А. Ситников, В.И. Яковлев, А.Ю. Мясников, А.А. Розный","doi":"10.25712/astu.1811-1416.2023.03.006","DOIUrl":"https://doi.org/10.25712/astu.1811-1416.2023.03.006","url":null,"abstract":"В представленной работе проведено изучение эволюции структуры механически активированной порошковой смеси состава Ti+Al при продолжительности процесса активации 3, 10, 17 мин. В качестве активатора использовалась планетарная шаровая мельница АГО-2 с двумя цилиндрами. Объем каждого цилиндра составлял 160 см3, диаметр шаров 8 мм, масса порошка в каждом цилиндре 10 г, масса шаров 200 г. Центробежное ускорение цилиндров составляло 400 мс-2 (40 g). Исследования микроструктуры активированных смесей проводились с использованием сканирующего электронного микроскопа SEM S-3400N Hitachi Science Systems Ltd на основе модуля HyperMAP оригинального программного обеспечения. Анализ активированных смесей проводился на дифрактометре ДРОН-6, с CuK-излучением (λ=1,5418 Å). Шаг сканирования составлял 0,05°, время экспозиции – 3 с. В процессе анализа микроструктур выявлено, что активированная смесь характеризуется элементом структуры, представляющим собой пластичную матрицу алюминия с внедренными частицами титана (механокомпозит). Для каждого интервала времени механической активации проводился дисперсный анализ активированной порошковой смеси с целью построения гистограмм распределения как по размерам частиц механокомпозита, так и по размерам частиц титана, распределенных в объеме матрицы. Установлено, что на первой стадии активации наблюдается рост размеров механокмпозитов, на второй стадии доминирует процесс измельчения, что связано с конкуренцией процессов разрушения и агломерации. Размер частиц титана в матрице при этом монотонно уменьшается. Анализ дифрактограмм процесса позволил установить, что основные изменения структуры кристаллической решетки компонентов размола происходят на ранних стадиях процесса механической активации, при этом соединений на основе титана и алюминия не обнаружено для всех времен активации.","PeriodicalId":491041,"journal":{"name":"Fundamentalʹnye problemy sovremennogo materialovedeniâ","volume":"36 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-09-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136279243","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
{"title":"ФОРМИРОВАНИЕ МИКРО- И НАНОСТРУКТУР ПРИ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОМ КАРБОБОРИРОВАНИИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ПО МЕХАНИЗМУ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ НЕУСТОЙЧИВОСТЕЙ","authors":"С.А. Невский, В.Д. Сарычев, А.Ю. Грановский, Л.П. Бащенко, В.Е. Громов","doi":"10.25712/astu.1811-1416.2023.03.004","DOIUrl":"https://doi.org/10.25712/astu.1811-1416.2023.03.004","url":null,"abstract":"Проведено исследование формирования микро- и нанокристаллических поверхностных слоев сплавов при воздействии гетерогенных плазменных потоков по механизму возникновения и развития неустойчивости Кельвина-Гельмгольца на примере систем Ti–B и Ti–C–B. Особое внимание уделялось начальной стадии ее развития, когда возмущения границы раздела сред считались синусоидальными. Течение первой и второй среды считались вязко-потенциальными. Из дисперсионного уравнения возмущений границы раздела сред была получена зависимость скорости роста возмущений от волнового числа. Ее анализ показал, что в плоскости параметров (ε, m) существует восемь областей, в которых она может быть аппроксимирована приближенными зависимостями: αI ‒ IV, αI/ ‒ IV/. Из данных зависимостей получены связи волнового числа, на которое приходится максимум скорости роста возмущений и характеристик материала, параметров внешнего воздействия. Показано, что в зависимости от поперечной скорости второго слоя, соотношения вязкостей и плотностей слоев относительные погрешности этих приближений составляют 1-12 %. Максимумы скорости роста возмущений поверхности раздела сред делятся на два типа: гидродинамический и вязкостно-обусловленный. Гидродинамический максимум, который возникает вследствие взаимного скольжения слоев, существует во всех областях на плоскости параметров (ε, m). Вязкостно-обусловленный максимум возникает в областях II и III при условии m > 0,4767, а также в II/ и III/ при m < 0,4767. В области I при условии гидродинамический и вязкостно-обусловленный максимум существуют одновременно. Полученные результаты были применены для процессов электровзрывного борирования и карбоборирования титана. Установлено, что на границе раздела титана и бора выполняется приближенная аналитическая зависимость с погрешностью 1 %, а максимум имеет гидродинамическое происхождение. Это же приближение выполняется и в случае карбоборирования на границе раздела «плазма/расплав».","PeriodicalId":491041,"journal":{"name":"Fundamentalʹnye problemy sovremennogo materialovedeniâ","volume":"57 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-09-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136279389","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
{"title":"ФОРМИРОВАНИЕ ВНУТРЕНИХ ПОЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ РЕЛЬСОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ","authors":"Н.Л. Попова, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, М.А. Порфирьев, Е.Л. Никоненко, Р.Е. Крюков, А.Н. Гостевская","doi":"10.25712/astu.1811-1416.2023.02.011","DOIUrl":"https://doi.org/10.25712/astu.1811-1416.2023.02.011","url":null,"abstract":"Для двух рельсов с содержанием углерода 0,74 % масс и 0,91 % масс категорий ДТ350 общего назначения и ДТ40ИК повышенной износостойкости и контактной выносливости после пропущенного тоннажа 1770 млн. тонн (для ДТ350) и 187 млн. тонн ДТ400ИК (1) и 234 млн. тонн ДТ400ИК (2) определен уровень микроскопических внутренних дальнодействующих полей напряжений sд на поверхности катания и рабочей выкружке. Для этого методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии проанализированы изгибные экстинкционные контуры, параметры которых использованы при вычислении sд. Наличие изгибных контуров экстинкции свидетельствует об изгибе-кручении решетки, характеристикой которого является избыточная плотность дислокаций. Проведено сравнение с другими способами измерения внутренних полей напряжений на мезо- и макро- уровнях (оптические и магнитные методы, рентгеноструктурный анализ), которые являются интегральными. Показано, что параметры изгибных контуров экстинкции являются наиболее информативными и позволяют регулировать локальность измерения sд. Отмечены источники внутренних полей напряжений в рельсовых сталях. Выявлено увеличение уровня sд в рельсах ДТ400ИК по сравнению с рельсами категории ДТ350. Рост пропущенного тоннажа для рельсов категории ДТ400ИК приводит к росту , при этом значения внутренних напряжений на поверхности выкружки превышают соответствующие значения на поверхности катания. Обсуждены физические причины наблюдаемых изменений.","PeriodicalId":491041,"journal":{"name":"Fundamentalʹnye problemy sovremennogo materialovedeniâ","volume":"1 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-06-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136136518","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
{"title":"ВЫБОР ПОТЕНЦИАЛА МЕЖАТОМНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ТИТАН-УГЛЕРОД","authors":"Е.А. Рожнова, Л.Р. Сафина, Ю.А. Баимова","doi":"10.25712/astu.1811-1416.2023.02.007","DOIUrl":"https://doi.org/10.25712/astu.1811-1416.2023.02.007","url":null,"abstract":"Анализ применимости межатомных потенциалов для решения задач различной направленности представляет большой интерес, поскольку именно межатомный потенциал определяет результат моделирования. В данной работе методом молекулярной динамики исследуется взаимодействие листа графена с наночастицей титана с использованием двух разных межатомных потенциалов – потенциала Морзе и потенциала Терсоффа. Следует отметить, что потенциал Терсоффа описывает все три вида взаимодействий в системе (С-С, С-Ti, Ti-Ti), а потенциал Морзе используется для описания взаимодействия С-Ti, а взаимодействие С-С описано потенциалом AIREBO.При этом рассматривается два набора параметров потенциала Морзе, по-разному воспроизводящих взаимодействие в системе. Разница в параметрах потенциалов возникает при их подгонке под решение определенных задач. Морфология рассмотренного материала выбрана исходя из задачи дальнейшего моделирования композитного материала на основе листов графена и наночастиц металла. Показано, что один из применяемых наборов параметров Морзе хорошо воспроизводит осаждение графена на металлическую подложку, однако не может воспроизводить взаимодействие графена и наночастицы. Анализ производится на основе вычисления энергии взаимодействия в системе и структурных состояний. Наилучшее отображение реального физического взаимодействия наночастицы титана и графена позволяет получить потенциал Терсоффа, однако второй набор параметров потенциала Морзе также может быть использован для проведения подобных расчетов. Взаимодействие наночастицы титана и графена является достаточно сильным и наночастица титана легко прикрепляется к чешуйке графена, после чего «обволакивается» чешуйкой графена.","PeriodicalId":491041,"journal":{"name":"Fundamentalʹnye problemy sovremennogo materialovedeniâ","volume":"99 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-06-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"136136519","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}