Технологические процессы и материалы. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Статья научная
Получены новые данные о влиянии добавок керамических наночастиц на свойства твердых сплавов WC-Co, WC-TiC-Co, TiC-Ni-Mo с использованием расчетных и экспериментальных методов. Конечные физикомеханические и эксплуатационные свойства твердосплавных композитов модифицированных наночастицами находятся в прямой зависимости от параметров их микроструктуры, соотношения объемных долей и размеров карбидных и сверхтвердых частиц. Наночастицы введенные в связку снижают толщину металлической прослойки и, как результат, обеспечивают увеличение прочности связки и композита в целом. Обнаружено стабильное снижение среднего размера карбидного зерна (благодаря блокирующему влиянию добавок на процессы рекристаллизации). Результаты испытаний показывают что модифицирование наночастицами обеспечивает повышение следующих основных свойств: эксплуатационная стойкость в 1,3-4 раза; износостойкость 1,6-2 раза; трещиностойкость 1,8-2 раза; прочность на изгиб на 25-50 %.
Бесплатно
Влияние катионного замещения на полиморфные переходы в пиростаннате висмута Bi 2Sn 2O 7
Статья научная
Рассмотрена разработка технологии новых сенсорных материалов, необходимых для газочувствительных приборов, применяемых в ракетостроении. Целью данной работы является изучение влияния допирования разновалентными катионами на кристаллографическую структуру, диэлектрические и электрические свойства пирохлорного соединения Bi 2Sn 2O 7, обладающего селективной избирательностью к газам. Методом твердофазного синтеза впервые синтезированы соединения Bi 2(Sn 1-xMe x) 2O 7, где Me = Mn, Cr, x = 0, 0,05, находящиеся сразу в двух полиморфных модификациях - орторомбической и кубической. В твердых растворах Bi 2(Sn 0,95Cr 0,05) 2O 7 методом сканирующей калориметрии обнаружено два новых структурных перехода, по сравнению со станнатом висмута Bi 2Sn 2O 7. Ионы Mn 4+ сместили фазовые границы полиморфных переходов в сторону меньших температур, а фазовый α→β-переход около 370 К, характерный для Bi 2(Sn 1-xCr x) 2O 7, где x = 0, 0,05, подавили почти полностью. Полиморфный переход при Т = 543 К для Bi 2(Sn 0,95Mn 0,05) 2O 7 протекает с выделением тепла, в отличие от Bi 2(Sn 1-xCr x) 2O 7, где x = 0, 0,05. Исследована взаимосвязь структурных, электрических и диэлектрических свойств. Установлены аномалии в температурной зависимости электросопротивления и диэлектрической проницаемости (мнимой и реальной частями) как в области низких температур, так и при высоких температурах. Эти особенности объясняются в рамках модели мартенситных фазовых переходов. Методом сканирующей калориметрии найдены температуры структурных фазовых переходов, которые коррелируют с аномалиями электросопротивления в интервале температур 300 2(Sn 1-xCr x) 2O 7, х = 0, 0,05.
Бесплатно
Статья научная
Расчетными и экспериментальными методами исследованы особенности процесса ротационного точения многогранными резцами и установлен характер влияния режимов резания на интенсивность деформационных процессов резания, форму и размеры сечения срезаемого слоя в виде стружки и показатели шероховатости обработанной поверхности. Полученные полуэмпирические зависимости позволяют при назначении режимов резания прогнозировать параметры шероховатости Ra, Rz, Rmax. Представленный метод сочетает в себе элементы безвершинного косоугольного точения, основным достоинством которого является движение срезаемого слоя вдоль режущей кромки, и метода ротационного точения, основным достоинством которого является постоянное обновление участков режущей кромки, что приводит к хорошему охлаждению и, следо- вательно, повышению стойкости инструмента. Обеспечение требуемой скорости резания осуществляется путем требуемого количества оборотов резца, а вращение обрабатываемого вала является круговой подачей. В данном методе ширина среза является величиной переменной и возникает на участке профиля резца с воз- растающим радиусом-вектором, а глубина резания изменяется в вертикальной плоскости среза. Исходя из кинематики резания возможно возникновение кинематической волнистости. Для исключения ее формирования необходимо назначить продольную и конструктивную подачу согласно рекомендациям. Проведение соответ- ствующих исследований позволяет выявить оптимальные режимы обработки и дать практические рекомен- дации по их выбору для различных условий и материалов. В целом проведенные исследования подтвердили перспективность предложенного метода.
Бесплатно
Влияние конденсаторного умножителя напряжения на устойчивость горения дуги в углекислом газе
Статья научная
При сварке на прямой и обратной полярности в углекислом газе проволоками диаметром 1,2 мм обеспечивается формирование швов при силе тока 12 А и более. На минимальных напряжениях разбрызгивание не наблюдается. При токах 12-20 А визуально фиксируется перенос металла в дуге без взрывных явлений.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены вопросы, связанные с влиянием лазерного текстурирования поверхности титанового сплава на характеристики клеевого соединения «титан - углепластик». Иттербиевым импульсным волоконным лазером на поверхности титанового сплава были созданы текстуры с линейной структурой (0°-0° и 90°-90°) и сетчатой структурой (0°-90°, ±30°, ±45°, ±60°). Были определены значения шероховатости поверхности в двух перпендикулярных направлениях и сделаны микрошлифы, по которым можно охарактеризовать морфологию поверхности титанового сплава. Для определения адгезионной прочности соединения, между собой склеивались образцы с одинаковой текстурой поверхности. Образцы склеивались по ОСТ 1-90281-86. Склеивание проводилось в течение 24 ч после лазерной обработки поверхности. Перед склеиванием обработанная поверхность очищалась изопропиловым спиртом. Площадь клеевого соединения S = 300 мм2. В качестве адгезива использовался трехкомпонентный клей ВК-9 на основе эпоксидной и полиамидной смолы. Лазерная обработка поверхности титановых сплавов увеличивает прочность клеевого соединения более чем на 70 % относительно необработанной поверхности. Это может свидетельствовать о том, что главными механизмами повышения прочности клеевого соединения являются увеличение площади контакта поверхности и адгезива, а также химическая модификация, которая активирует поверхность. Текстура обработки в меньшей степени влияет на адгезионную прочность при условии одинаковой удельной поверхностной энергии лазерной обработки. При лазерной обработке стоит уделять большое внимание выбору текстуры поверхности, потому что определенные текстуры могут дать прирост прочности на 20-30 %. Если тип нагрузки в элементах ферменных конструкций известен, то лучше использовать линейные текстуры, направленные перпендикулярно направлению нагрузки (для сдвига - текстура 0°-0°; для кручения - текстура 90°-90°). При смешенных нагрузках лучше использовать сетчатые структуры ±30°, ±45°, ±60°, которые сопротивляются нагрузкам в двух направлениях.
Бесплатно
Влияние легирующих добавок Sb и V на электронную структуру диоксида олова
Статья научная
Проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния легирующих добавок V и Sb на электрофизические свойства керамического материала на основе диоксида олова. Теоретическое моделирование осуществлялось при помощи программного пакета VASP, в рамках формализма функционала плотности (DFT). Синтез керамики на основе диоксида олова проводили по классической технологии при температуре спекания 1300 °С с различной концентрацией легирующих добавок сурьмы (от 1 до 5 %). Материал, полученный с использованием ванадия, обладал низкой электропроводностью.
Бесплатно
Влияние литниково-питающей системы на механические свойства литых деталей двигателя
Статья научная
Установлено, что расположение отливки в полости литейной формы и конструкция литниково-питающей системы влияют на уровень механических свойств литых деталей.
Бесплатно
Влияние магнитного поля на диэлектрические характеристики в сульфиде марганца, замещенного тулием
Статья научная
Исследуются свойства твердого раствора сульфида марганца, замещенного тулием, приготовленного плавлением исходных чистых образцов сульфида марганца и сульфида тулия. Проведен рентгеноструктурный анализ. Определена гранецентрированная кубическая решетка, найдено уменьшение интенсивности пиков. Проведены измерения диэлектрической проницаемости в интервале частот 10-106 Гц и температур 300 - 500 К в магнитных полях до 12 кЭ в твердых растворах TmхMn1-xS (0 хMn1--хS описываются в модели Дебая. Максимум мнимой компоненты диэлектрической проницаемости смещается в сторону высоких частот при нагревании и время релаксации описывается функцией Аррениуса. Диэлектрические потери вызваны электрон-фононным взаимодействием. Найдена частота кроссовера от Дебаевской релаксации к релаксационной проводимости, связанной с поглощением и испусканием фононов. Частота кроссовера растет при нагревании образца по степенному закону. В магнитном поле диэлектрическая проницаемость уменьшается и наибольшее изменение 2,5 % достигается при Т = 450 К. При остальных температурах магнитоемкость не превышает 0,5 %. Смещение максимума мнимой компоненты диэлектрической проницаемости к низким частотам в магнитном поле приводит к изменению знака диэлектрических потерь с положительного на отрицательное. Установлено качественное отличие ε(ω) в окрестности концентрации протекания ионов тулия по ГЦК решетке, где диэлектрическая проницаемость не описывается в модели Дебая и магнитоемкость отсутствует. Определен механизм снижения диэлектрических потерь в магнитном поле.
Бесплатно
Влияние магнитного поля на транспортные свойства гольмий-марганцевого сульфида
Статья научная
Гольмий-марганцевый сульфид с гигантским магнитосопротивлением относится к новым магнитным сульфидным соединениям гольмия и марганца, обладающим эффектом гигантского магнитосопротивления, то есть с особыми магнитоэлектрическими свойствами, которые могут быть использованы в качестве составляющих компонент сенсорной техники, магнитной памяти для спинтроники. Приведена технология изготовления поликристаллов HoXMn1-XS, выращенных кристаллизацией из расплава полученных порошковых сульфидов чистотой не ниже 99,9 % в стеклоуглеродных тиглях и кварцевом реакторе в атмосфере аргона. Согласно результатам рентгеноструктурного анализа, гольмий-марганцевые сульфиды HoXMn1-XS имеют ГЦК структуру типа NaCl. С увеличением степени катионного замещения параметр элементарной ячейки линейно увеличивается с концентрацией. Сопутствующих примесных фаз в синтезированных образцах не обнаружено. Для установления состояния спинового стекла проведены измерения магнитного момента на нескольких частотах ω = 1, 10 и 100 kHz. Обнаружена зависимость магнитных характеристик от частоты измерений. Найдено затухание магнитного момента и его увеличение с понижением температуры, что связывается с образованием метастабильных состояний. Проведены измерения электросопротивления без поля и в магнитном поле. Найдены аномалии в температурной зависимости проводимости. Обнаружена смена знака магнитосопротивления с ростом температуры ниже и выше комнатной температуры.
Бесплатно
Влияние металлов на процессы самоорганизации в смазочных материалах
Статья научная
Представлены результаты испытания смазочных масел на термоокислительную стабильность. Определено каталитическое влияние металлов на окислительные процессы в смазочных материалах с использованием стали 45(отпуск 600 °С). Получены регрессионные модели процесса термоокисления смазочных материалов. Предложены количественные показатели влияния металлов на смазочные материалы и процессы самоорганизации.
Бесплатно
Статья научная
В производстве деталей летательных аппаратов применяются гальванические процессы, в результате которых происходит загрязнение сточных вод ионами металлов. В настоящее время существует большое количество способов очистки воды и водных растворов: механические, химические, электрические, физические, биологические, комбинированные и др. Например, для очистки воды от железа эффективно используется отстаивание, для очистки от меди, никеля, хрома (VI) широко применяют электрокоагуляцию, ионообменные технологии, биологическую очистку и т. д. Сточные воды гальванических производств содержат совокупность различных ионов металлов при концентрации последних 0,5 мг/л и менее. Исследований по комплексной очистке воды от ионов металлов при таких условиях недостаточно. Представлены результаты экспериментальных исследований очистки воды от ионов металлов двумя способами - электрохимическим и электрохимическим с барботажем воздухом. Электрохимическое воздействие заключалось в пропускании через очищаемую воду переменного асимметричного тока с использованием нерастворимых разнородных электродов (нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, титановый сплав ОТ 4-0). Барботирование очищаемой воды проводили воздухом, который пропускали через очищаемую воду. Наибольшая степень очистки воды достигается при электрохимическом способе с барботажем воздухом, что связано с неравномерным распределением напряженности электрического поля на границе раздела фаз. При этом способе степень очистки воды возрастает: от ионов кадмия - в 2,9 раза, меди - в 1,1 раза, никеля - в 5 раз, хрома - в 1,2 раза и железа - в 1,1 раза. Удельные энергозатраты составляют 1,8 (кВт·ч)/м 3. В то время как при очистке электрохимическим способом с применением нерастворимых электродов и переменного тока удельные энергозатраты составляют 3,5-4 (кВт·ч)/м 3.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты исследований по влияние обработки абразивным потоком на шероховатость и микротвердость поверхности малых каналов (отверстий) в образцах заготовок из стали 12Х18Н10Т. Получены эмпирические зависимости изменения шероховатости и микротвёрдости поверхности малого канала от степени наполнения рабочей среды пластификатором и давления сдвига гидравлической системы с экстремумами данных функций в исследуемой области. На основе этих зависимостей выбран состав рабочей среды: степень наполнения основы рабочей среды (при неизменном содержании белого электрокорунда – 30 %) пластификатором в виде алмазной пасты (АСН 60/40 ВОМ Г) Ка 40 % и каучука СКТ 30 % соответственно. В результате обработки абразивным потоком удалось уменьшить величину шероховатости поверхностного слоя с Ra = 0,49–0,62 мкм до Ra = 0,047–0,06 мкм, а также увеличить микротвёр-дость поверхности от величины h = 188–192 HB до h = 213–220 HB. Величина упрочненного слоя ≈ 7,24 мкм. Анализ профилограмм поверхности показывает, что в результате обработки абразивным потоком существенно уменьшились как высотные параметры шероховатости (средние – Ra, Rz, Rp; максимальные – Rmax), так и глубинные параметры шероховатости (Rk). При помощи электронной микроскопии (SEM MAG) проведена качественная оценка структуры поверхностного слоя малого канала. Полученные результаты показывают хорошую обрабатываемость абразивным потоком заготовок из аустенитных сталей, в частности стали 12Х18Н10Т.
Бесплатно
Влияние отжига на поведение кислорода в монокристаллах германия
Статья научная
Производство полупроводникового германия вносит вклад в развитие аэрокосмического приборостроения. Бездислокационные монокристаллы германия используются для создания эффективных фотопреобразователей космического базирования. Кристаллы с предельно низким содержанием примесей и дефектов находят применение для изготовления цифровых устройств в распределенных системах электропитания бортовой аппаратуры ракетно-космической техники. Одной из основных примесей в германии, определяющей структурное совершенство и свойства монокристаллов, является кислород. Предметом настоящей работы является анализ влияния отжига кристаллов германия на поведение растворенного в них кислорода. Исследование примеси кислорода в монокристаллах проведено методом ИК-спектрометрии. По величине оптической плотности в максимуме полосы поглощения в ИК-спектре на волновом числе 843,0 см-1 определена концентрация кислорода в кристаллах Ge, которая изменяется от 0,2·1016 до 1,3·1016 см-3 в зависимости от их качества. Изучено влияние отжига в интервале температуры 350-450 °С на поведение растворенного в германии кислорода. Установлено, что после отжига в среде с парциальным давлением кислорода (РO2) от 103 до 1 Па увеличивается его концентрация в кристаллах, и максимум кислородной полосы смещается с волнового числа 843 на 856 см-1. Отжиг при более низком РO2 приводит к уменьшению интенсивности кислородной полосы 843 см-1 вследствие образования термодоноров на основе растворенного междоузельного кислорода. Результаты проведенных исследований могут быть использованы в технологии полупроводникового германия для получения монокристаллов с заранее заданными содержанием, формой присутствия кислорода и контролируемыми посредством этого свойствами.
Бесплатно
Влияние постоянного электрического поля на адсорбционную очистку воды от ионов железа
Статья научная
Использование электрохимического воздействия (ЭХВ) для обработки воды впервые было предложено в Великобритании в 1889 г. В настоящее время известно много методов ЭХВ (электрофлотация, электрокоагуляция, электроосмос, электрофорез и др.). В производстве ракетно-космической техники применяются гальванические технологии, в результате которых происходит загрязнение сточных вод ионами металлов. Известные методы очистки сточных вод не позволяют обеспечить предельно-допустимую концентрацию ионов металлов в очищенной воде либо являются дорогостоящими или сложными в эксплуатации в промышленности. Одним из часто встречающихся загрязняющих компонентов является ионы железа, входящего в состав сточных вод большинства отраслей промышленности, что требует повышенного контроля и разработки эффективных методов очистки сточных вод. Железо влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоемах. Токсичность соединений железа в воде зависит от водородного показателя воды. Щелочная среда резко увеличивает опасность отравления рыб, так как в таких условиях образуются гидроксиды железа, которые осаждаются на жабрах, закупоривают и разъедают их. Кроме того, соединения железа связывают растворенный в воде кислород, что приводит к массовой гибели рыб и других гидробионтов. В статье представлена методика проведения экспериментов, рассмотрены методы сорбционной, электрохимической и комбинированной очистки воды, включающие электрохимическое воздействие и адсорбцию. Представлены результаты исследований этих методов очистки воды от ионов железа. Выявлена зависимость степени очистки от напряженности электрического поля, межэлектродного расстояния и времени обработки воды. При напряженности электрического поля 5,16 В/мм, температуре 20-22 0C, использовании кварцевого песка в качестве адсорбента и времени обработки в течение 1 мин. концентрация ионов железа уменьшилась с 2,5 до 0,25 мг/л (при ПДК = 0,3 мг/л). Предлагаемый комбинированный метод очистки требует недорогих и доступных материалов и прост в эксплуатации.
Бесплатно
Влияние предварительной подготовки поверхности титановых сплавов на характеристики МДО покрытий
Статья научная
Повышения надежности, ресурса работы и безопасности эксплуатации конструкций из титановых сплавов, подвергающихся воздействию тепловых, химических и механических нагрузок, можно добиться нанесением различных защитных покрытий. Одним из эффективных методов защиты таких сплавов является образование на их поверхности устойчивых против воздействия внешних факторов оксидных покрытий. Большой интерес с этой точки зрения представляет метод микродугового оксидирования (МДО), позволяющий получать многофункциональные керамикоподобные оксидные покрытия с уникальными свойствами. Такие покрытия могут применяться для создания на деталях прочного тепло- и электроизолирующего слоя, защиты поверхностей от эрозии в высокоскоростных газовых потоках, коррозии в агрессивных средах и износа трением, для повышения коэффициента излучения поверхности и т. п. Этот метод хорошо отработан для оксидирования алюминиевых сплавов. Несмотря на то, что механизм образования покрытий при МДО для алюминиевых и титановых сплавов одинаков, существуют определенные различия в структуре и характеристиках полученного покрытия. Например, считается, что при обработке МДО алюминиевых сплавов не требуется предварительная подготовка поверхности и адгезионная прочность сопоставима с прочностью материала подложки. Однако при обработке титановых сплавов нами были отмечены случаи значительного снижения адгезионной прочности. Одной из причин может быть отсутствие предварительной подготовки поверхности перед нанесением покрытий. Поэтому исследования, направленные на изучение влияния способа подготовки поверхности и полученной шероховатости на характеристики нанесенных покрытий, являются актуальными.
Бесплатно
Влияние распределения контактных напряжений на утечки через торцевое уплотнение
Статья научная
Рассмотрены вопросы влияния формы контактирующих поверхностей на утечки через резиновое уплотнение в неподвижном соединении узлов аэрокосмической техники. Из практики эксплуатации уплотнений различных конструкций ракетно-космической техники известно, что форма контактирующих поверхностей, а следовательно, и форма эпюры напряжений в зоне контакта значительно влияют на величину утечек. В литературе, однако, практически отсутствуют сведения о влиянии на утечки распределения контактных напряжений по ширине площадки контакта. Таким образом установление связи между величиной утечек и распределением контактных напряжений позволит, во-первых, точнее рассчитывать величину утечек для существующих уплотнений, а во-вторых, оптимизировать форму уплотнений при их проектировании в каждом конкретном случае. Предложена конструкция установки и методика исследований утечек через неподвижное торцевое уплотнение. Объектом исследования являлось неподвижное торцевое кольцевое уплотнение. При испытаниях в кольцевую прокладку из резины вдавливались кольцевые инденторы различной формы. Глубина внедрения регулировалась и измерялась с высокой точностью. Этим моделировались различные варианты распределения контактных напряжений по ширине площадки контакта. Через газовый редуктор во внутреннюю полость уплотнения подавался воздух под разным давлением и производилось измерение утечек. Получены экспериментальные зависимости величины утечек от избыточного давления при различных величинах внедрения выступа в резину. Разработанные конечно-элементные модели трех используемых в эксперименте уплотнений с различными формами инденторов и использование программы STAR позволили теоретически изучить распределение напряжений по ширине площадки контакта. Результатом этой экспериментально-теоретической работы явилось создание новой конечно-элементной программы для расчета утечек через неподвижные резиновые уплотнения LEAKAGES, учитывающей форму резиновых прокладок, вязкоупругие свойства резины, а также явления релаксации и ползучести. В результате экспериментальных исследований по внедрению кольцевых инденторов различных профилей в резиновую неподвижную прокладку установлено, что за счет оптимизации формы индентора величина утечек может быть снижена в 10 раз. Разработана конечно-элементная программа для расчета утечек, которая позволяет оптимизировать форму вновь создаваемых резиновых уплотнений для аэрокосмической техники.
Бесплатно
Влияние режимов роста монокристаллов на перенос и накопление примесных атомов в растущем кристалле
Краткое сообщение
Потоки примесных атомов (ПА) на каждом из участков 0 « aC(0)-bC(l), в котором а иЪ определены через скорости переноса ПА (конвективную - ос, дрейфовую - urfи термодиффузионную - uj соответственно в расплаве - (af Ъ), в кристалле -(а, Ъ), а также на границе раздела фаз - (а. Ъ ). Из условия квазистационарности процесса роста найдены коэффициенты распределения концентраций ПА на каждом из участков и определен общий коэффициент рас- Cs Cl . Полученное выражение пределения ПА между объемом расплава и охлаждаемой частью растущего слитка K для К позволяет анализировать влияние режимов роста (скорости вытягивания слитка - и , градиента температур (через uj и силовых полей (через x>J) на перенос и накопление ПА в растущем кристалле.
Бесплатно
Влияние смазочных композиций с ультрадисперсными добавками на фреттинг-усталостные процессы
Статья научная
Рассматривается возможность повышения фреттингостойкости пластичных смазочных материалов, а также улучшение их противоизносных свойств за счет введения твердых добавок. Тема работы заключается в оценке эффективности применения смазочных материалов с ультрадисперсным алмазографитом для снижения фреттинг-усталостных процессов. Приводятся результаты исследования пластичных смазочных материалов на фреттингостойкость, распределение величины износа образцов от наработки. Выполнен анализ состояния дорожек трения и изменение микрорельефа после применения смазочного материала с твердой добавкой. Полученные результаты показали снижение величины износа в случае применения смазочных материалов с ультрадисперсным порошком алмазографита. Результаты исследований могут быть применены для выбора смазочных материалов, которые используются для узлов трения, работающих в режиме колебаний.
Бесплатно
Статья научная
Методом ИК-Фурье-спектроскопии определено содержание оптически активного кислорода в монокристаллах полупроводникового германия различных марок. Установлена взаимосвязь концентрации кислорода и плотности дислокаций.
Бесплатно
Статья научная
Приведена сравнительная характеристика контактных взаимодействий при различных методах финишной обработки, рассмотрены составы вязкоупругих рабочих сред для различных видов абразивно-экструзионной обработки и рекомендации по выбору состава.
Бесплатно
