Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение»
Представляем рефераты научно-исследовательских работ, выполненных в Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины по бюджетной тематике в период 2009—2012 гг.
Saved in:
| Published in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96689 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение» // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 2 (111). — С. 59-62. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859909718718283776 |
|---|---|
| citation_txt | Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение» // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 2 (111). — С. 59-62. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Представляем рефераты научно-исследовательских работ, выполненных в Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины по бюджетной тематике в период 2009—2012 гг.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:01:46Z |
| format | Article |
| fulltext |
Рефераты отчетов по трехгодичным темам,
завершенным в 2012 году, по направлению
«Металлургия и материаловедение»
Тема 6.38/5 «Исследовать влияние технологических
параметров на физико-химические процессы при новых
способах сварки, пайки, плазменного нанесения покрытий
и обработки поверхности и разработать ресурсосберегающие
технологии изготовления деталей ответственного назначения
для машиностроения»
Руководитель канд. техн. наук М.А. Полещук
По теме выполняли комплекс технологических,
аналитических и материаловедческих работ.
В технологических работах применяли способы
импульсно-плазменного и плазменно-дугового на-
пыления покрытий, автовакуумной пайки, магнито-
управляемой электрошлаковой плавки. Для метал-
лографических исследований привлекали способы
световой, растровой и просвечивающей электрон-
ной микроскопии, оже- и масспектрометрии. При
исследовании фаз и фазовых превращений исполь-
зовали способы рентгеновской дифракции, рентге-
ноструктурный, дифференциальный термический
анализ и дилатометрию.
Работы по теме выполняли по четырем разделам.
Раздел 1. Исследование нестационарных элек-
трогазодинамических процессов и разработка
энергосберегающих технологий для напыления из-
делий.
Цель исследований заключалась в оптимизации
энергосберегающих технологий, основанных на ис-
пользовании нестационарных процессов преобразо-
вания энергии в электрогазодинамических устрой-
ствах для упрочняющей обработки рабочих поверх-
ностей деталей машин и инструмента за счет взаимо-
действия металлоемких плазменных струй с повер-
хностью подложки из металлических сплавов и
формирование локальных слоев, легированных
комплексом элементов, имеющих нано- или микро-
кристаллическую структуру, а также комплексной
импульсной обработки, при которой осуществляют-
ся нестационарные процессы циклического нагрева
поверхности с одновременным воздействием им-
пульсных магнитного, упругодеформационного и
электромагнитного физических полей.
Экспериментально и теоретически проверена
возможность эффективного формирования высо-
коскоростной струи продуктов сгорания в специаль-
но профилированных камерах, что позволяет соз-
давать многофункциональный высокоскоростной
поток продуктов детонационного сгорания, эффек-
тивно взаимодействующий с частицами порошково-
го материала. С учетом того, что размер и объем
дополнительных камер можно изменять в широких
пределах, суммарная энергия продуктов сгорания
может быть разной.
Возможна регулировка состава горючей смеси в
широком диапазоне. Кроме того, высокая частота
инициирования сгорания обеспечивает возмож-
ность осуществления квазинепрерывной техноло-
гии нанесения покрытий, позволяет использовать
Представляем рефераты научно-исследовательских работ, выполненных в
Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины по бюджетной
тематике в период 2009—2012 гг.
59
стандартные устройства для подачи порошков и га-
зов. Низкая тепловая мощность продуктов сгорания
формирует покрытия с небольшой дистанции (10...
...60 мм), что существенно повышает эффектив-
ность напыления, снижает окисление и потери на-
пыляемого материала.
Испытания макетов устройств для ускорения по-
рошков показали, что сформированные покрытия
имеют хорошие качественные характеристики при
минимальных затратах энергии на их получение. С
использованием разработанных способов возможно
создание нанокристаллических материалов на по-
верхности изделий из стандартных порошков, полу-
чение плотных многофазных слоев, имеющих плав-
ный градиент твердости от поверхности к подложке,
из керамических порошковых материалов, форми-
рование из порошков титана высококачественных
покрытий, состоящих из деформированных частиц
титана и его соединений и имеющих высокую адге-
зию к подложке.
В результате детонации горючей газовой смеси
в электромагнитном поле, образованном между дву-
мя коаксиальными электродами в реакционной каме-
ре, создан эффективный способ комплексной им-
пульсной обработки высокоэнергетической струей
поверхностных слоев покрытий. Обработка покры-
тия импульсной плазмой и электронным лучом спо-
собствует изменению служебных характеристик из-
делий, уменьшению размеров зерна – от десятков
до единиц микрон (и сотен нанометров), залечиванию
пор, увеличению адгезии покрытия к подложке.
Нанесение порошковых покрытий на основе Ni—
Cr и Co—Cr с добавками кремния, бора, железа,
вольфрама, молибдена приводит к формированию
многофазных плотных покрытий. Повторное опла-
вление поверхностного (или приповерхностного)
слоя покрытий вызывает перераспределение разде-
ления элементов, составляющих покрытия и под-
ложки, более плотное и равномерное распределение
микро- и нанотвердости (без пор), насыщение по-
верхностного слоя за счет эрозии электрода такими
элементами, как молибден и вольфрам, повышение
коррозионной стойкости, а также увеличение изно-
состойкости в результате как фазовых превраще-
ний, так и образования оксидов молибдена на повер-
хности покрытий. Покрытия из Ni—Cr и Co—Cr
можно использовать для защиты запорной армату-
ры, изделий, работающих в агрессивных средах.
Раздел 2. Исследование процессов, влияющих
на прочность соединений массивных изделий при
автовакуумной пайке и разработка ресурсосбере-
гающих технологий изготовления этим способом
изделий ответственного назначения, в том числе
композиционных.
Цель работы состояла в исследовании и разра-
ботке припоев, предназначенных для заполнения
минимальных зазоров на нужную глубину, а также
способов воздействия на изотермическую кристал-
лизацию припоя, разработке технологических про-
цессов автовакуумной пайки (АВП) массивных из-
делий ответственного назначения.
Актуальность работы заключается в том, что
способ АВП можно эффективно применять для
изготовления композиционного оборудования, име-
ющего корпус из конструкционной стали с кор-
розионностойким покрытием из высоколегирован-
ной стали. При этом значительно снижаются энер-
гетические затраты при производстве целого ряда
крупногабаритных массивных деталей ответствен-
ного назначения.
Изучали влияние различных факторов на проч-
ность соединений при автовакуумной пайке:
возможность повышения прочности соединения
путем использования при АВП припоев с поверх-
ностно-активными элементами, позволяющими по-
лучать паяные швы минимальной толщины;
возможность повышения прочности путем сти-
мулирования развития при АВП процесса изотер-
мической кристаллизации припоя при его взаимо-
действии с основным металлом;
возможности повышения прочности путем раз-
вития изотермической кристаллизации припоя под
действием контактной разности потенциалов при
АВП разнородных материалов;
влияние конструктивных особенностей формы
паяльного зазора и технологических вставок на
прочность соединения.
В результате исследования механизма удаления
оксидных пленок и образования вакуума при нагре-
вании в герметизированном зазоре установлено, что
при пайке с некапиллярными зазорами необходимо
применять предварительное вакуумирование поло-
сти, подвергаемой пайке. При применении капил-
лярных зазоров пайку можно проводить без пред-
варительного вакуумирования.
Обоснована возможность создания нового типа
неразъемных соединений при изготовлении крупно-
габаритных фасонных изделий. Подтверждена воз-
можность получения паяных резьбовых соединений
из конструкционных сталей. Установлено, что в
резьбовых паяных соединениях стали 12Х18Н10Т
со сталью 40Х сопротивление на отрыв значительно
превосходит предел текучести нержавеющей стали.
На макетах корпусов высокопрочных задвижек,
предназначенных для добычи природного газа с
вредными примесями, отработана технология АВП.
Определены основные параметры процесса, необ-
ходимые для получения качественных компози-
ционных корпусов задвижек. Новая технология по-
зволит простыми средствами наносить на стенки ра-
бочего канала коррозионностойкий слой гарантиро-
ванной толщины с необходимым химическим сос-
тавом.
Раздел 3. Исследование и оптимизация техно-
логии и оборудования плазменно-дугового нанесе-
ния покрытий с использованием порошков и про-
волок, содержащих аморфные и мелкокристалли-
ческие составляющие.
60
Цель исследований физико-химических процес-
сов, происходящих при нанесении покрытий, за-
ключалась в создании новых высокоэффективных,
недорогих, аморфных и мелкодисперсных мате-
риалов многофункционального назначения, кото-
рые отличаются комплексом высоких значений
прочности и физических свойств, для применения
в технологических процессах сварки, наплавки и
напыления. Работы осуществляли путем разработ-
ки и изготовления новых порошковых материалов
и проволок, содержащих максимальное количество
аморфных и мелкодисперсных сплавов, исследова-
ния эффективных процессов плазменно-дугового
напыления в аргоне и смеси аргона с гелием и со-
здания соответствующего оборудования для обес-
печения однородности микроструктуры при напы-
лении.
Создано оборудование для производства мелко-
дисперсных порошковых материалов и напыления
покрытий из сплошных и порошковых проволок.
Разработан электродуговой плазмотрон с вынос-
ным анодом, что позволяет уменьшить затраты
электроэнергии при напылении 1 кг порошковой
проволоки на 30...40 %, по сравнению с плазменным
порошковым напылением. Разработаны схема и уз-
лы подачи нейтральных проволок с целью создания
новых композиций, максимального использования
мощности плазмотрона и увеличения его произво-
дительности.
Разработаны схема и узлы подачи порошковых
материалов, в том числе керамических, в дугу плаз-
мотрона с использованием дозатора тарельчатого
типа для получения композиционных покрытий.
Создана технология нанесения никелевых и молиб-
деновых покрытий на медные плиты кристаллиза-
торов МНЛЗ через подслой, нанесенный электро-
искровым способом. Прочность сцепления получа-
емых покрытий никеля и молибдена на меди пре-
вышает 60 МПа.
Разработана технология нанесения покрытий из
сплошных порошковых проволок на детали желез-
нодорожного транспорта, таких как оси вагонов, в
соответствии с требованиями технологической до-
кументации Укрзализныци.
Раздел 4. Исследование дискретного электро-
магнитного воздействия на структуру интерме-
таллидных слитков и разработка ресурсосберега-
ющей технологии магнитоуправляемой плавки го-
монизованных γ-алюминидов титана.
Цель работы заключалась в изучении процессов
при магнитоуправляемой электрошлаковой плавке
(МЄП) титана и разработке новых механизмов
влияния на плавление и кристаллизацию интерме-
таллидных слитков а также совершенствовании ка-
чества γ-алюминидов титана (γ-TiAl) для дальней-
шего увеличения объемов изготовления из них под-
вижных и неподвижных деталей машин.
В результате проведенных работ установлено
влияние импульсного продольного магнитного поля
на технологические и металлургические особенно-
сти электрошлаковой выплавки γ-TiAl, определены
закономерности формирования кристаллической
структуры слитков под действием импульсного маг-
нитного поля. Показана возможность измельчения
структуры металла и повышения его гомогенности
путем гидродинамического воздействия на метал-
лургическую ванну. Разработаны технологические
основы процесса МЄП γ-TiAl, включая металлурги-
ческий флюс, а также процесса изготовления рас-
ходных электродов, получены опытные образцы
слитков. Показано, что процесс МЭП позволяет
получать слитки γ-TiAl с качественным формирова-
нием боковой поверхности, плотной макрострукту-
рой, без газовых пор, шлаковых включений и дру-
гих дефектов формирования.
Тема 20/1 «Исследовать физико-химические особенности
рафинирования металлургического кремния, полученного
из отечественного минерального сырья, и разработать
технологические основы его очистки до требований
регламента на материалы солнечной энергетики»
Руководитель д-р техн. наук В.А. Шаповалов
Во многих промышленно развитых странах ведутся
работы по усовершенствованию процессов и техно-
логий рафинирования кремния для нужд солнечной
энергетики с целью повышения его качества и сни-
жения стоимости преобразователей солнечной энер-
гии. Украина возрождает технологическую цепочку
производства кремния на основе имеющейся мине-
ральной сырьевой базы и производственных мощ-
ностей для производства конкурентоспособной на
мировом рынке продукции.
С целью более экономичной и экологически бе-
зопасной очистки кремния в данной работе взамен
61
хлорсилановых технологий предлагается приме-
нять процессы на базе индукционных источников
нагрева, не загрязняющих обрабатываемый мате-
риал. Принудительное перемешивание расплавлен-
ного кремния, которое обеспечивает индукционный
нагрев, улучшает кинетические условия рафиниро-
вания кремния от вредных примесей при контроли-
руемой атмосфере.
Цель работы состояла в исследовании физико-
химических особенностей и закономерностей рафи-
нирования металлургического кремния и разработ-
ке технологических основ его очистки.
При выполнении работы разработаны методика
исследований и осуществлена модернизация лабо-
раторной установки для плавки образцов кремния
массой 2...3 г во взвешенном состоянии. Разрабо-
таны техническое задание и проект лабораторной
установки для серийной плавки (четыре образца в
серии) образцов кремния во взвешенном состоянии.
Для рафинирования кремния и получения слит-
ков создана лабораторная установка для индук-
ционной плавки в секционном кристаллизаторе, ос-
нащенная графитовым нагревателем газа и кристал-
лизатором с демпфирующей стенкой. Показано, что
применение секционного графитового нагревателя
в стартовый период плавки сокращает длительность
наведения ванны на 15...20 %.
Установлено, что в результате перегрева и ин-
тенсивного перемешивания расплава кремния в ус-
ловиях индукционной плавки в секционном крис-
таллизаторе в нем происходит снижение на порядок
содержания фосфора за 10 мин. Плавка при разре-
женной атмосфере позволяет интенсифицировать
процесс очистки кремния от фосфора.
Установлено, что снижение концентрации бора
до регламентированных значений при обдуве рас-
плава кремния аргоно-водородной смесью или ув-
лажненным аргоном наступает через 3...4 ч. Опти-
мизация технологических параметров позволит
уменьшить продолжительность очистки.
Для промышленного рафинирования кремния
до требований регламента на материалы солнечной
энергетики рекомендуется применять индукцион-
ную плавку в секционном кристаллизаторе с обра-
боткой расплава различными газореагентными сме-
сями, в том числе нагретым до температуры не менее
1000 °С увлажненным аргоном.
62
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96689 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:01:46Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | 2016-03-19T11:50:12Z 2016-03-19T11:50:12Z 2013 Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение» // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 2 (111). — С. 59-62. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96689 Представляем рефераты научно-исследовательских работ, выполненных в Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины по бюджетной тематике в период 2009—2012 гг. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Информация Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение» Abstracts of reports on three-year subjects of trend finalized in 2012 Article published earlier |
| spellingShingle | Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение» Информация |
| title | Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение» |
| title_alt | Abstracts of reports on three-year subjects of trend finalized in 2012 |
| title_full | Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение» |
| title_fullStr | Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение» |
| title_full_unstemmed | Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение» |
| title_short | Рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «Металлургия и материаловедение» |
| title_sort | рефераты отчетов по трехгодичным темам, завершенным в 2012 году, по направлению «металлургия и материаловедение» |
| topic | Информация |
| topic_facet | Информация |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96689 |