Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 899
Иерархическая модель процесса волочения проволоки в смещенных парах роликов
Статья обзорная
Бесплатно
Иерархический подход в разработке программного комплекса моделирования процессов прокатки
Статья научная
При определении формы и размеров переходных сечений малоизученным вопросом является определение уширения металла, а также формы поверхности, свободной от контакта с валками. Для решения этой задачи разработан программный комплекс на основе иерархического подхода, который объединяет научные методы моделирования процессов сортовой прокатки и эмпирические зависимости на различных уровнях решения задач.
Бесплатно
Статья научная
Разработана новая технология изготовления керамических форм из наливных самотвердеющих смесей на основе металлофосфатных связующих с использованием наносекундных электромагнитных импульсов. Она позволяет ускорить цикл формообразования, исключить сушку форм и стержней, улучшить комплекс их физико-механических свойств. В результате улучшается качество поверхности отливок в литье по выплавляемым моделям.
Бесплатно
Изготовление металлокерамических композитов по способу «конденсированное горение - пропитка»
Статья
Бесплатно
Изготовление фольги из сплавов свинца и олова в условиях ЮУрГУ и ООО НПО «Р.О.С.Антикор»
Статья научная
Свинцовая, оловянная и свинцовая фольга, плакированная оловом, используется в различных отраслях техники, медицине и пищевой индустрии. Согласно ГОСТ 18394-2016 толщина фольги находится в диапазоне 0,015-0,21 мм, а ширина фольги - 70-450 мм. Технология изготовления фольги на основе свинца, олова и их сплавов разработана достаточно давно, в 20-30-х гг. прошлого столетия. В СССР и за рубежом в те годы в силу специфических физико-механических свойств прокатываемых металлов использовалась холодная прокатка, реализующая рулонный и карточный методы прокатки. Применение в то время рулонного или карточного метода прокатки обусловливалось прежде всего наличием соответствующего оборудования. Прокатка фольги осуществлялась как на реверсивных, так и на нереверсивных двухвалковых прокатных станах, имеющих диаметры рабочих валков 230-700 мм. Анализ состояния технологии и применяемого оборудования для прокатки фольги из свинца, олова и свинцовой фольги, плакированной оловом, в настоящее время мало отличается от технологий, используемых в СССР. По нашему мнению, это объясняется малотоннажностью заказов, малым выходом годного (60-70 % от ленточной заготовки толщиной 0,9 мм), низкой рентабельностью и незаинтересованностью производителей в совершенствовании технологии. По имеющимся сведениям, время исполнения заказов на некоторых предприятиях доходит до 6 месяцев. Эти недостатки в удовлетворении спроса на малотоннажные партии отмечались в Распоряжении Правительства РФ № 4260-Р от 28 декабря 2022 г. В настоящей работе представлен опыт изготовления малотоннажных партий на основе свинца и олова в условиях ООО НПО «Р.О.С.Антикор» и ЮУрГУ. Проведенная исследовательская работа по разработке технологии и ее отработке для условий упомянутых организаций позволила разработать технологический регламент изготовления фольги и технические условия на свинцовую, оловянную и свинцовую фольгу, плакированную оловом.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается способ повышения микротвердости поверхности безвольфрамового твердого сплава на основе карбида титана со связующей фазой из интерметаллида никелида титана (TiNi). Известно, что матрица в твердых композиционных материалах должна проявлять способность к произвольному формообразованию в процессе деформации композита, а также хорошо упрочняться и хорошо смачивать твердые частицы, обеспечивая прочную связь по границам фаз и высокую плотность при спекании. Повышение прочностных свойств и твердости композиционных материалов достигают совершенствованием микроструктуры, устранением дефектов в их строении при улучшении процессов смачивания связующей фазой. Экспериментально установлено, что процесс облучения поверхности отполированных образцов ионами Ar+ и Zr+ с энергией около 20 кэВ и дозой 1017 ион/см2 твердого сплава приводит к значительному изменению микротвердости материала за счет образования закалочных точечных дефектов, возникающих при интенсивном нагреве и охлаждении образцов композита. В результате имплантации образцов твердых сплавов структура формируется в крайне неравновесных условиях взаимодействия поверхности безвольфрамового сплава с концентрированным потоком энергии и вещества. Поэтому этот метод повышения прочности и микротвердости является перспективным способом повышения износостойкости дезинтеграторных бил и металлокерамических зубьев, используемых в дорожно-строительных машинах для ремонта дорожного покрытия. Кроме того, изменение температуры, возникающей при облучении твердых сплавов системы TiC-TiNi, играет значительную роль в формировании его структуры и изменении микротвердости на поверхности образцов.
Бесплатно
Изменение электронной структуры -железа, содержащего внедренные атомы водорода
Статья научная
Моделирование растворения малых примесей водорода в ОЦК-железе с помощью программного пакета WIEN2k показало, что разбиение обратного пространства на 27 k-точек и использование Kmax=5,0 a.e.-1 дают достаточно точные значения энергии растворения. Тетраэдрическая позиция оказалась на 0,46 эВ стабильнее октаэдрической. Энергия растворения водорода в ней составила 0,307 эВ без учета релаксации и 0,190 эВ с учетом релаксации решетки.
Бесплатно
Статья научная
Применение электрошлаковой технологии для получения металлических материалов весьма вариативно и позволяет различными способами воздействовать на структуру получаемой отливки. Один из способов - получение многослойной заготовки. По предлагаемой нами технологии формирования слоёв нового состава осуществлялось дачей, с заданной периодичностью в жидкометаллическую ванну углеродосодержащего материала конкретной массы. С целью определения изменений, вызванных введением добавок, проведён ряд механических испытаний, в частности - определение микротвёрдости полученного материала. Измерение микротвердости при металлографических исследованиях позволяет получить результаты, недостижимые при макроскопических механических испытаниях. Например, выявить картину изменения значения твёрдости в многослойной металлической композиции. Определение микротвёрдости многослойной металлической композиции проводилось на платформе ООО «Тиксомет» (Санкт-Петербург). На микротвердомере Buehler Micromet 6040 с моторизацией и оснащённый программным обеспечением Thixomet, с использованием четырёхгранной алмазной пирамидки при нагрузке 200 гс. Исследование проводилось в соответствии с ГОСТ Р ИСО 6507-1:2007. Анализ полученных данных позволяет констатировать: микротвёрдость материала, с большим количеством присадки выше, чем с меньшей массой присадки-науглероживателя; на поперечных образцах микротвёрдость выше, чем на продольных; образцы, подвергнутые более глубокой степени деформации и термической обработке по режиму «отжиг» и «отжиг + закалка», показывают значения микротвёрдости почти в 2 раза выше. Также, стоит отметить, что глубокая степень деформации приводит к размытию в структуре материала слоёв и обозначает максимальную степень деформации материала, при котором сохраняется многослойная структура.
Бесплатно
Износоустойчивость литых высокоуглеродистых сталей при абразивном изнашивании
Статья обзорная
Бесплатно
Изучение влияния замещения кобальтом на структуру никель-цинкового феррита
Статья научная
В работе представлены результаты получения и исследования структуры и свойств никель-цинковых ферритов, легированных кобальтом, с общей формулой Ni0,3Zn0,7-xCoxFe2O4 (при замещении x равном 0; 0,2; 0,4; 0,6). Образцы были получены методом твердофазного синтеза в трубчатой печи с карбидкремниевыми нагревателями при температуре 1150 °С. Проведено исследование морфологии и химического состава на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM 7001F с энергодисперсионным анализатором Oxford Instruments (Inca X-max 80). Исследование фазового состава проведено на порошковом дифрактометре Rigаku Ultimа IV. Полученные данные позволяют утверждать, что все составы из подготовленной линейки образцов монофазны и имеют структуру шпинели. Также исследовано влияние кобальта на параметры кристаллической решетки образцов, которые имеют величину от 8,3743 Å до 8,4085 Å. На гелиевых пикнометрах AccuPyc 1340, Micromeritics проведено исследование плотности образцов. Используя данные о плотности образцов на пикнометре и рассчитанную рентгеновскую плотность, была вычислена пористость материала. Установлено, что по мере увеличения степени замещения кобальта х от 0 до 0,6 наблюдается увеличение кажущейся плотности образцов и уменьшение пористости.
Бесплатно
Краткое сообщение
Изложена методика исследования дисперсно-упрочненных центробежно-литых стальных заготовок для определения величины временного сопротивления разрушению в различных сечениях. Приводятся результаты исследования влияния концентрации дисперсных частиц на величину временного сопротивления разрушению.
Бесплатно
Изучение влияния режима термообработки на макроструктуру и длительную прочность сплава ХН51ВМТЮКФР
Статья научная
Представлены результаты работы, проведенной с целью определения путей оптимизации режима термообработки образцов сплава ХН51ВМТЮКФР. Показано, что величина длительной прочности образцов сплава может быть несколько повышена за счет некоторого увеличения температуры нагрева при первой закалке. Описана методика стабилизации длительной прочности сплава.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследовано влияние основных операций изготовления латунных шаровых кранов (выплавки, непрерывного литья цилиндрических заготовок, горячей штамповки корпуса детали, механической обработки и последующего поверхностного гальванического никелирования) на качество готового крана. При этом оценивались сплошность материала, т. е. наличие или отсутствие макро- и микротрещин и его твердость. После каждой из названных операций с помощью оптического и сканирующего электронного микроскопов (JEOL JSM 7001F и Carl Zeiss Axio Observer D1m) детально изучена микроструктура и измерена твердость отдельных фаз на микротвердомере Futur Tech FM-800. Установлено, что несплошности материала в литой заготовке по ее поперечному сечению и длине прутка отсутствуют, но отмечаются характерные для литой структуры неоднородности по форме, размеру и количеству основных структурных составляющих, в некоторых местах зафиксированы сплошные цепочки из частиц Pb по межфазным α/β границам. При последующей горячей штамповке полуфабрикатов микротрещины формируются на частицах свинца и неметаллических выделений, образованных элементами-примесями: железом и кремнием. Прочность (твердость) в разных частях штамповки неодинакова из-за разной величины горячего наклепа вследствие различий в степенях деформации и последующей рекристаллизации. В целом твердость деформированной латуни выше литого состояния. В готовом изделии определены зародыши микротрещин, однако технологический этап, когда они формировались, указать определенно нельзя. Они могли быть унаследованы от штамповки или образоваться позднее при обработке резанием в результате действия внутренних напряжений.
Бесплатно
Статья научная
Укрытие анодного массива электролизеров оказывает существенное влияние на техникоэкономические и экологические показатели электролиза криолитглиноземных расплавов, позволяет снизить расход электроэнергии, углеродных материалов и уровень выбросов загрязняющих веществ. Целью наших исследований явилось изучение влияния характеристик укрывного материала на основные показатели электролиза криолитглиноземных расплавов (на примере электролизеров с обожженными анодами типа РА300Б). На алюминиевом предприятии для проведения испытаний была определена опытная группа из 12 электролизеров, где использовался чистый металлургический глинозем в качестве укрывного материала. Была изменена схема засыпки анодных блоков для снижения количества примесей, приходящих из укрывного материала в электролит и, следовательно, в получаемый алюминий. Согласно проведенным исследованиям на опытной группе электролизеров установлено, что химический состав укрывного материала оказывают влияние на технологические параметры и качество алюминиясырца. Показано, что изменение химического состава укрывного материала анодов способствует снижению поступления Fe в алюминийсырец из данного материала: снижение составило 0,004 % масс. В ходе проведенных экспериментов выявлено, что наличие оборотного электролита в составе укрывного материала вызывает изменение уровня электролита на электролизерах типа РА300Б. Был сделан вывод, что необходимо изменять количество оборотного электролита в составе материала в зависимости от конкретной величины уровня электролита в ванне, связанной с поступлением Na (как элемента, определяющего величину криолитового отношения) с глиноземом. Таким образом, показано, что в текущих условиях производства представляется возможным производство первичного алюминия с меньшим содержанием основных примесей (Fe и Si).
Бесплатно
Изучение вольт-омических характеристик композитов на основе гексаферрита бария
Статья научная
К настоящему времени задача создания новых, ранее неизвестных материалов, которые будут обладать востребованными на практике характеристиками, остается актуальной. В данной статье представлены результаты исследования магнитных материалов, которые пользуются большим спросом в современных технологиях. Одна из важных характеристик магнитных материалов - электрическое сопротивление. Так как удельное электрическое сопротивление магнитных материалов, главным образом, зависит от их химического состава, структуры и способа получения, цель представленного исследования состоит в том, чтобы создать и исследовать концентрационный ряд композитов, отобрать предпочтительные составы материалов на основе гексаферрита бария для дальнейшего изучения. В данной работе представлены результаты получения и исследования композиционных материалов на основе гексаферрита бария BaFe12O19, который известен разнообразием своих функциональных характеристик. Важная среди них - высокое значение удельного электрического сопротивления. Для исследования свойств таких материалов была подготовлена серия образцов, полученных методом двухстадийного твердофазного синтеза гексаферрита бария с добавлением оксида алюминия Al2O3 и оксида бора B2O3. Первая стадия - синтез гексаферрита бария BaFe12O19 из карбоната бария BaCO3 и оксида железа Fe2O3 (гомогенизация, компактирование, спекание, измельчение, классификация порошка). Вторая стадия - получение композиционных материалов из порошков гексаферрита бария BaFe12O19, оксидов бора B2O3 или алюминия Al2O3 (гомогенизация, компактирование, спекание). Добавление оксидов алюминия Al2O3 и бора B2O3, по мнению авторов, способно обеспечить варьирование в широких пределах свойств композита за счет разницы магнитной восприимчивости и диэлектрической проницаемости его компонентов. Для измерения электрического сопротивления синтезированных образцов использовали устройство MIC-2500 в диапазоне напряжений постоянного тока 50-2500 В. В работе построены зависимости удельного сопротивления от концентрации оксидов. Определены оптимальные составы с лучшими значениями удельного сопротивления для исследуемых композитов.
Бесплатно
Изучение коррозионной стойкости высокоэнтропийного сплава Al0,5CoCrFeNi1,6Ti0,7 в морской воде
Статья научная
Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) - сравнительно новый вид сплавов и интерес к ним постоянно растет. В отличие от традиционных сплавов, базирующихся на одном-двух основных компонентах, ВЭС включают в себя пять и более компонентов в близких к эквимолярному соотношениях. Известно, что ряд ВЭС проявляют высокий уровень полезных свойств. Такие сплавы сочетают высокую прочность и пластичность, повышенное сопротивление усталости, высокую твердость и износостойкость, высокую термическую стабильность. Разработка новых составов и исследование свойств получаемых высокоэнтропийных сплавов в настоящее время являются актуальными материаловедческими задачами. Создание коррозионностойких ВЭС и исследование их поведения в водных растворах щелочей, кислот и солей обосновывается возможностью нанесения покрытий из ВЭС на изделия, эксплуатируемые в агрессивных водных растворах, в том числе и в морской воде. Настоящая работа посвящена исследованию коррозионной стойкости высокоэнтропийного сплава Al0,5CoCrFeNi1,6Ti0,7 в водном растворе - аналоге морской воды в течение 93 дней с целью определения длительной устойчивости данного сплава при эксплуатации в условиях Северного морского пути. Показано, что данный сплав имеет сложную многофазную структуру, что не ухудшает коррозионную стойкость при эксплуатации в морской воде. ВЭС Al0,5CoCrFeNi1,6Ti0,7 демонстрирует изменение массы по параболическому закону. За все время испытаний прибавка массы составила величину порядка 2,7 мг/см2. Большая часть поверхности исследуемого сплава после испытаний покрыта тонкой оксидной пленкой; в составе пленки преобладают оксиды титана, хрома и никеля.
Бесплатно
Статья научная
Проблема переработки отвальных медных шлаков является одной из актуальных проблем, решение которой может служить дополнительным источником цветных и черных металлов, а также улучшить состояние окружающей среды в районах действия предприятий. Рассмотрены теоретические основы твердофазного восстановления компонентов шлака углеродом с целью создания новой комплексной технологии совместной переработки шлаков медеплавильного производства и отработанного медного электролита с расширением ассортимента выпускаемой продукции.
Бесплатно
Изучение процесса образования карбидов хрома из компонентов расплава системы Cu-Cr-C
Статья научная
Изучена возможность образования частиц карбидов хрома из компонентов расплава системы Cu-Cr-C для интервала температур 1100-1500 °С. Актуальность исследования обусловлена необходимостью создания новых упрочненных сплавов с высокой электропроводностью. В ходе работы было проведено термодинамическое моделирование фазовых равновесий, реализующихся в медном углу фазовой диаграммы системы Cu-Cr-C в условиях существования расплава на основе меди, для интервала температур 1100-1500 °С. Для моделирования использовался программный пакет FactSage версия 7.0. В рамках настоящего исследования были проведены также экспериментальные работы по изучению результатов процесса взаимодействия медно-хромового расплава с графитом. В процессе изучения экспериментальных образцов с использованием растрового электронного микроскопа и микрорентгеноспектрального анализа были определены форма и состав образовавшихся неметаллических включений. Установлено, что неметаллические включения в экспериментальных образцах, полученных в условиях выдержки металлического расплава в контакте с графитом, представлены частицами карбидов хрома размерами не более 15 мкм. Результаты работы могут быть использованы для анализа технологических процессов производства меди и сплавов на ее основе, а также при разработке составов для производства металломатричных композиционных материалов.
Бесплатно
Изучение смачиваемости WC расплавом железа различными методами
Статья научная
Изложены результаты измерения угла смачиваемости карбида вольфрама различными методами: методом «лежачей капли» и капиллярным методом, проведенные в экспериментальном комплексе Института литья (Польша, г. Краков).
Бесплатно
Изучение трансформации дефектов поверхности при производстве труб в условиях ТПА-80
Статья научная
Требования современных российских и зарубежных стандартов ужесточаются в части регламентирования допускаемой глубины дефектов на поверхности готовых труб. Наличие несоответствий портит внешний вид продукции, повышает риск возникновения брака при производстве труб, отнесения труб к категории попутной, снижает конкурентное преимущество трубопрокатных агрегатов с непрерывным раскатным станом - производительность процесса. В то же время требования к качеству поверхности исходных горячедеформированных или непрерывнолитых заготовок допускают наличие дефектов на поверхности, обусловленных производством. В связи с этим необходимо изыскание резервов технологии производства труб, направленных на уменьшение глубины этих дефектов. Режимы горячей прокатки бесшовных труб в отдельных станах ТПА могут способствовать появлению дефектов, но также уменьшению глубины дефектов заготовки. В статье приводятся результаты применения комплексного подхода к изучению процессов трансформации дефектов заготовки при прокатке в станах линии ТПА-80. На основе статистического анализа качества труб определены виды дефектов наружной поверхности труб, характерные для данной технологии. Изучены и уточнены причины возникновения дефектов наружной поверхности вида раковина-вдав, плена трубопрокатная, закат. В зависимости от вида дефекта при производственных испытаниях уточнено место их возникновения в линии ТПА. Изучены механизмы формирования данных дефектов из дефектов исходной заготовки. С привлечением методов компьютерного моделирования исследовано влияние технологических параметров прокатки на изменение геометрических характеристик дефектов различной формы и исходной глубины. Редукционный стан не оказывает существенного влияния на уменьшение глубины дефектов. Наибольшим разнообразием настроечных параметров прокатки в линии ТПА-80 обладают прошивной и непрерывный раскатной станы на плавающей оправке. Предложены формулы для расчёта уменьшения глубины дефектов в процессе прокатки в прошивном и непрерывном раскатном станах. Формулы могут быть применены для расчёта допускаемой глубины дефектов на исходной и промежуточных заготовках.
Бесплатно
