Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия @vestnik-susu-metallurgy
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Все статьи: 923
Реология графитопластовых композиционных материалов
Статья научная
Реологические методы решения технологических задач нашли свое применение в металлургии, в производстве полимеров, строительных и других материалов уже в середине прошлого века. В основе методов лежат зависимости между напряжениями и деформациями или скоростями деформаций в процессах нагружения материалов. Большое значение для понимания особенностей структурно-механических свойств порошковых графитопластовых композиционных материалов имело обстоятельное изучение различных пластичных систем, проведенное в смежных отраслях техники. Широкое развитие получила реология, которая занимается изучением деформаций и течения дисперсных систем, к которым, в частности, относятся порошковые графитопластовые композиционные материалы. Без использования методов реологии невозможно оценить структурно-механические свойства порошков графитопластов, которые в связи с этим часто называют реологическими свойствами. В настоящее время в результате многочисленных исследований советских и зарубежных ученых созданы четкие представления о структурно-механических свойствах порошков графитопластов и разработаны научно обоснованные методы их исследования. К сожалению, до настоящего времени в отечественной технической литературе отсутствуют сведения о реологии композиционных материалов на основе углерода. В статье представлены результаты изучения реологии графитопластовых композиционных материалов.
Бесплатно
Ресурсосберегающая технология изготовления бессвинцового припоя экструзией
Статья научная
Повышение требований законодательства в области экологической безопасности и ограничение использования свинца в новом электротехническом и электронном оборудовании повышают актуальность и экономическую обоснованность поиска новых легкоплавких сплавов для использования в качестве припоя. В настоящей работе разрабатывается технология изготовления бессвинцового пруткового и проволочного припоя методом прямой экструзии. С помощью математической модели прямой экструзии и программы для ЭВМ, написанной на ее основе, определены деформационные и энергосиловые параметры изготовления прутков Ø8,0 и Ø15,0 мм и проволоки Ø2,0 мм из сплава 52In-48Sn (ПОИн-52). По результатам расчетов максимальные усилия экструзии при изготовлении указанного сортамента составляют 106 кН, что необходимо учитывать при выборе оборудования и проектировании технологической оснастки. С помощью компьютерного моделирования в пакете QForm определены температурно-скоростные условия экструзии прутков и проволоки. Установлено, что технологически процесс экструзии на анализируемых режимах для всех типоразмеров продукции реализуем. Разогрев сплава выше температур плавления не наблюдается, отсутствуют причины для потери стабильности процесса и снижения качества готовой продукции. Прочностной анализ технологической оснастки для изготовления прутков и проволоки, спроектированной по результатам расчетов, показал запас прочности более 2,1, что считается достаточным для металлургического оборудования. По разработанной технологии изготовлена опытная партия в количестве 100 кг проволочного припоя Ø2,0 мм с намоткой на катушки и 150 кг пруткового Ø8,0 мм для АО «Челябинский цинковый завод».
Бесплатно
Ресурсосберегающая технология редуцирования горячепрессованных труб
Статья научная
Обоснована задача проектирования ресурсосберегающей технологии редуцирования горячепрессованных труб. Представлены результаты экспериментальных исследований в лабораторных условиях, выполненных с целью установления факторов, оказывающих существенное влияние на длину утолщенных концов. Проведено опытно-промышленное освоение новой технологии.
Бесплатно
Ресурсосберегающая технология формообразования для литья жаропрочных сплавов
Статья научная
При производстве отливок из сплавов химически активных металлов широко используют керамические корундовые формы на гидролизованном растворе этилсиликата, которые обладают недостаточной инертностью к заливаемым сплавам. Это связано с наличием в форме высокого содержания свободного кремнезема, являющегося в условиях вакуума сильным окислителем таких компонентов сплава как алюминий и титан. Для решения указанной проблемы предложено использование в качестве бескремнеземного связующего керамических корундовых форм алюмоборфосфатного концентрата, химически отверждаемого периклазом. Использование комбинации указанных формовочных материалов позволяет не только обеспечить химическую инертность форм, но и управлять самим процессом формообразования. Разработанная технология обеспечивает ускорение цикла изготовления форм в 4…6 раз, повышение прочности формооболочек, снижение себестоимости литья из жаропрочных сплавов. Это создает условия для значительного улучшения качества и повышение экономической эффективности изготовления точных отливок из химически активных металлов и сплавов.
Бесплатно
Ресурсосберегающие принципы в литейном производстве
Краткое сообщение
Рассмотрены предпосылки развития литейного производства с позиции ресурсосбережения, проведен анализ литейного технологического процесса и определены принципы эффективного производства отливок.
Бесплатно
Ресурсосбережение в процессах формообразования для литья по выплавляемым моделям
Статья научная
Разработаны ресурсосберегающие процессы формообразования для литья по выплавляемым моделям. Они являются альтернативой этилсиликату и силикатным системам формообразования. Это позволяет улучшить комплекс физико-механических свойств керамических форм в литье по выплавляемым моделям. В результате улучшается качество и повышается экономическая эффективность изготовления точных отливок из жаропрочных никелевых сплавов.
Бесплатно
Ресурсосбережение и резервы повышения эффективности выплавки стали в ДСП
Статья научная
Приведены результаты анализа тепловой работы различных дуговых сталеплавильных печей. Рассмотрены пути повышения эффективности выплавки стали в ДСП за счет специальных мероприятий, направленных на снижение угара металла, и разработки рациональных энерготехнологических режимов ведения плавки. Снижение угара может быть достигнуто укладкой шихты в корзину с учетом насыпной плотности ее составляющих, обеспечением подачи охладителя (окатыши, шлакообразующие, мелкий лом и т. п.) в зоны горения дуг с момента образования жидкой ванны под электродами и в зоны продувки кислородом, продувкой ванны кислородом с рассредоточением зоны протекания реакций окисления элементов расплава в объеме ванны, принудительным перемешиванием металла, снижением температуры металла на выпуске. Рационализация режимов работы печи включает в себя увеличение вводимой электрической мощности оптимизации токового режима, сокращение времени работы газокислородных горелок до 40-50 % от времени расплавления при соотношении кислород / природный газ 2 : 1, обеспечивающем максимальную температуру факела, установление расходов природного газа и кислорода с учетом тепловых условий в рабочем пространстве печи, синхронную работу всех газокислородных устройств, сбалансированный расход кислорода на плавление для снижения испарения металла, применение режима дожигания отходящих газов, своевременное вдувание углеродосодержащего материала для вспенивания шлака и др.
Бесплатно
Рециклинг в литье по выплавляемым моделям
Краткое сообщение
Рассмотрен вопрос повторного применения отработанной песчано-цементной смеси для объемных форм литья по выплавляемым моделям. Проведен рентгенофазовый анализ на дифрактометре «Дрон-3М». Перед применением отработанную песчано-цементную смесь необходимо подвергнуть дроблению до зернистости свежего наполнителя (мелкодисперсного кварцевого песка).
Бесплатно
Роль ковшевой обработки стали в формировании свойств и структуры металлического расплава
Статья научная
Исследованы физические свойства стали (плотность, поверхностное натяжение, вязкость) до и после продувки аргоном в ковше. Ковшевая обработка стали аргоном приводит к возрастанию исследованных свойств металлического расплава. Трактовка полученных результатов произведена в рамках квазихимической модели металлических расплавов, допускающей образование в металлических расплавах кластеров из сильновзаимодействующих частиц. Продувка аргоном способствует разрушению данных кластеров и приближает металлический расплав к состоянию микрооднородности и микроравновесия, что отражается в возрастании физических свойств расплава. Сравнение физических свойств промышленной и синтезированной стали 08Х18Н10 позволило заключить, что кошевая обработка промышленной стали аргоном приводит к значениям физических свойств, которые соответствуют таковым для стали, синтезированной из исходных чистых материалов. Ковшевая обработка стали приводит к повышению качественных показателей готовой продукции.
Бесплатно
Статья научная
Изучено влияние предварительной термической обработки на твердость, ударную вязкость закаленной из межкритического интервала (МКИ) температур стали 13ХФА. Полученные результаты уточнены исследованием микроструктуры. Выявленные закономерности влияния исходной микроструктуры на ударную вязкость закаленной из МКИ и отпущенной стали подтверждены и дополнены исследованиями стали 20ХГ2Б.
Бесплатно
Сварка трубных сталей высокой прочности с применением порошковых проволок
Краткое сообщение
Приведена оценка уровня ударной вязкости металла швов, выполненных многодуговой сваркой под слоем флюса. С использованием порошковой проволоки на примере пластин проведена сварка под слоем флюса. Приведены результаты химического анализа и механических испытаний сварных соединений, результаты микроисследования. На основе полученных результатов сделан вывод о возможности применения порошковой проволоки для сварки трубных сталей высокой прочности при одновременном повышении ударной вязкости сварных соединений за счет их легирования.
Бесплатно
Свойства и строение расплавов на основе железа
Статья научная
Исследованы плотность, поверхностное натяжение, кинематическая и динамическая вязкость, магнитная восприимчивость расплавов железа и его сплавов с углеродом и никелем. Для исследования использовано железо с суммой 39 определённых примесей 0,04794 %. Сплавы железа с углеродом и сплавы железа с никелем готовили методом сплавления в лабораторной вакуумной печи. На политерме плотности расплавленного железа при температуре около 1690 °С и выше изменяется расположение экспериментальных точек. Это связывается с переходом структуры ближнего порядка расплава от о.ц.к.-подобной к статистической структуре ближнего порядка. Концентрационные зависимость исследованных структурно-чувствительных свойств бинарных сплавов описываются немонотонными кривыми. Максимумы и минимумы на кривых чётко коррелируют с диаграммами состояния Fe-C и Fe-Ni. С использованием результатов собственных исследований и литературных данных построены возможные диаграммы состояния сплавов Fe-C и Fe-Ni в области расплавленного состояния с выделением структур ближнего порядка. Показана связь технологических параметров выплавки стали со структурой ближнего порядка металлического расплава.
Бесплатно
Свойства трубной стали, подвергнутой длительным выдержкам под постоянной нагрузкой
Статья научная
Исследованы изменения структуры и свойств нормализованной трубной стали 09Г2С, находившейся в течение до 10 лет под действием постоянной нагрузки, равной 0,75 от предела текучести. Установлено, что в первые пять лет нахождения под нагрузкой в стали получает развитие деформационное старение, сопровождающееся заметным изменением физических свойств и повышением температуры вязкохрупкого перехода. При дальнейшей выдержке процессы деформационного старения, по измерениям физических свойств и характера субструктуры, стабилизируются, и их скорость уменьшается.
Бесплатно
Свойства электролитических цинк-никелевых сплавов, осажденных из слабокислых хлоридных электролитов
Статья научная
В работе исследовано влияние параметров электролиза на состав и структуру цинк-никелевых покрытий при электроосаждении их на медную подложку из слабокислого хлоридного электролита с соотношением Zn(II)/Ni(II), равным 1. Химический состав электролитов контролировался методом комплексонометрического титрования. Исследование фазового состава проводили с помощью рентгеновского дифрактометра Rigaku Ultima IV. Валовый состав определяли с помощью сканирующего электронного микроскопа JEOL JSM-6460LV с компьютерным контролем. Установлено, что увеличение плотности тока повышает скорость осаждения сплава. Показано, что повышение температуры приводит к возрастанию доли никеля в сплаве, увеличению скорости осаждения никеля. На скорость осаждения цинка повышение температуры не влияет. При этом при температуре ниже 60 °С осаждение сплава носит аномальный характер, при более высоких температурах характер осаждения становится нормальным. Определена открытая и общая пористость покрытия, установлено, что открытая пористость отсутствует, общая пористость составляет около 50 %.
Бесплатно
Статья научная
Производство меди связано с образованием большого количества шлака, который в связи с повышенным содержанием в нем оксидов железа практически не используется в строительной промышленности. Извлечение железа из этих отходов позволит переработать накопившиеся шлаковые отвалы с получением двух товарных продуктов: сплавов на основе железа и строительного песка. Объектом исследования являлся шлак карабашского медеплавильного комбината после флотационного обезмеживания. Установлена принципиальная возможность твёрдофазного углеродотермического восстановления железа из легкоплавких шлаков медеплавильного производства с использованием в качестве восстановителя низкосортного энергетического угля и извлечения железа разделительной плавкой. Рассмотрены фазовый и химический составы шлаков, установлена температура начала плавления, установлен гранулометрический состав. Проведены эксперименты по восстановлению железа в печи Таммана двумя вариантами:1) восстановление железа из шлама кусковым углем; 2) восстановление брикетированных образцов, изготовленных из шлама и угля фракции менее 1 мм. Описаны особенности процесса при восстановлении по обоим вариантам. Степень металлизации составляет порядка 90 %. Восстановленный материал при помощи плавления разделяли на сплав на основе железа в виде компактного металла и шлак. В зависимости от условий разделительной плавки (температура, время, вид тигля) можно получить сталь,чугун или ферросилиций. Получаемый металл содержит около 1 % меди, содержание серы меняется от 0,1 до 2 % в зависимости от получаемого сплава. Получаемый при этом оксидный остаток в виде шлака с пониженным содержанием оксидов железа пригоден для использования в промышленности строительных материалов.
Бесплатно
Селективное восстановление и пирометаллургическое разделение металлов титаномагнетитовых руд
Статья обзорная
Бесплатно
Статья научная
Раскрыты принципиальные достоинства способа плазменно-кавитационного формирования покрытий, характеризующие его как перспективную высокоэффективную технологию. Показано, что эти достоинства обеспечиваются комплексным характером воздействия, представляющим собой сочетание основных видов воздействий на обрабатываемую поверхность: электрического, механического, термического и химического. Такое сочетание принципиально отличает способ плазменно-кавитационной обработки от многих других, широко распространенных в современных технологиях сочетаний, включающих в основном два вида воздействий. Предложено, что процесс плазменно-кавитационного формирования покрытий осуществляется по механизму сварки металлов давлением, что подтверждается результатами проведенных испытаний на определение показателей качества покрытий. Показано термодинамическое и кинетическое единство этих процессов, что дает возможность отнести плазменно-кавитационное формирование покрытий к классу процессов сварки металлов давлением и рассматривать процессы получения покрытий плазменно-кавитационным способом и сварки давлением с единых методологических позиций.
Бесплатно
Синтез наноматериалов с использованием пав
Статья научная
Рассмотрены методы синтеза наноматериалов с применением поверхностно-активных веществ. Приведен краткий анализ и классификация ПАВ. Одним из методов является синтез нанопористых трехмерно упорядоченных оксидных, халькогенидных или металлических наноматериалов в структуре лиотропных жидких кристаллов, формирующихся в высококонцентрированных водных растворах ПАВ. Отмечена пионерская работа 1992 г. по созданию первого мезопористого силикатного материала, послужившая инициатором широкой волны исследований в этой области. Другим методом является использование обратных мицелл ПАВ в углеводородных средах, что позволяет проводить реакции в объеме микрокапель растворов реагирующих компонентов и тем самым уменьшать размер образующихся наночастиц. Для целенаправленного использования ПАВ необходимо знание двойных и тройных диаграмм состояния вода - ПАВ и вода - масло - ПАВ, которые строятся согласно классическим представлениям физической химии о равновесии в двух- и многокомпонентных системах. В обзоре приведены наиболее подробно охарактеризованные двойные и тройные диаграммы состояния, имеющие значение для матричного синтеза. Обсуждены методы исследования диаграмм состояния. Затронуты также близко родственные системы на основе блок-сополимеров, ряд которых также может быть рассмотрен как высокомолекулярные ПАВ. Отдельно рассмотрены оксидные и оксигидроксидные наноматериалы, включающие соединения Si, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mn, W, Sn, Ce и смешанных материалов, с матрицей из SiO2, на которую нанесено некоторое количество оксида другого металла: Al, V, Cr, Fe, Zr, Mo, Ni, либо металлические частицы катализаторов: Ag, Pt или Pd, полученные с применением ПАВ в процессе осаждения неорганической фазы. Приведены примеры наиболее упорядоченных мезопористых наноматериалов, образующих трехмерно периодические структуры с открытой пористостью. Предложены пути дальнейшего развития метода матричного синтеза наноматериалов с использованием ПАВ.
Бесплатно
