Металловедение и термическая обработка. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
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
Склонность низкоуглеродистой трубной стали к проявлению эффекта Баушингера
Статья научная
Эффект Баушингера в трубном производстве может возникнуть при пошаговой формовке труб и экспандировании, а также при правке вырезанных из труб сегментов, предназначенных для изготовления полноразмерных плоских образцов для механических испытаний. В настоящей работе рассмотрено проявление эффекта Баушингера в низкоуглеродистой трубной стали с феррито-перлитной и феррито-бейнитной структурой, а также как знакопеременное нагружение с последующим низкотемпературным нагревом влияет на склонность стали к деформационному старению и как после старения изменяется эффект Баушингера. Для исследования эффекта Баушингера образцы подвергали нагружению, включающему растяжение и сжатие, которые выполнялись в разной последовательности. После проведения знакопеременного нагружения деформация образцов отсутствовала. Установлено, что вне зависимости от схемы нагружения склонность исследуемой стали к проявлению эффекта Баушингера при феррито-бейнитной структуре выше, чем при феррито-перлитной структуре. Знакопеременное нагружение с последующим низкотемпературным нагревом приводит к деформационному старению стали, что сопровождается повышением предела текучести. Величина упрочнения зависит от схемы нагружения перед низкотемпературным нагревом. Склонность к деформационному старению при нагружении по схеме «растяжение + сжатие» не зависит от исходной структуры. Тогда как при схеме нагружения «сжатие + растяжение» при наличии феррито-бейнитной структуры при деформационном старении достигается наибольший уровень предела текучести. Знакопеременное нагружение, осуществляемое в состаренном состоянии, приводит к резкому снижению предела текучести и появлению эффекта Баушингера. От схемы нагружения перед провоцирующим нагревом эффект Баушингера состаренной стали не зависит и в большей мере проявляется при феррито-бейнитной структуре.
Бесплатно
Статья научная
Изучены пластические характеристики и определено сопротивление деформации алюминиевого сплава 1421. Получены кривые упрочнения сплава в литом состоянии и для подкатов. Изучено влияние режимов термомеханической обработки на структуру и свойства сплава 1421. Показано, что наиболее значительный эффект повышения прочностных характеристик сплава 1421 обеспечивает режим НТМО с деформацией в области температур оптимального старения. Данные результаты могут быть использованы для расчетов режимов горячей деформации сплава и выбора режима термомеханической обработки с целью получения оптимальных эффектов упрочнения.
Бесплатно
Структура и свойства литейного сплава АК7, подвергнутого термомеханическому упрочнению
Статья научная
Термомеханическая обработка существенно повышает многие механические характеристики и затрудняет интеркристаллитное разрушение деформируемых алюминиевых сплавов. Вместе с тем имеющиеся в литературе данные о применении такой обработки для улучшения комплекса свойств литейных алюминиевых сплавов практически отсутствуют. Интерес к процессам упрочнения литейных алюминиевых сплавов обусловлен стремлением к увеличению прочностных характеристик литых изделий, уменьшению их массы и стоимости, повышению надежности и долговечности всей конструкции. При этом повышение эксплуатационной надежности литых изделий должно быть основано в том числе на совершенствовании технологических методов их получения и обработки. В настоящей работе представлены результаты исследования термомеханических параметров литейного сплава АК7 на пластометре, а также данные по влиянию различных режимов термической и термомеханической обработки на структуру, свойства и стабильность упрочненного состояния данного сплава. Проведенные исследования показывают, что комплекс свойств литейного сплава АК7 может быть улучшен применением термомеханической обработки. При этом низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО) существенно повышает прочностные свойства сплава АК7 при заметном снижении пластичности. Теплая деформация предпочтительнее, чем холодная, так как обеспечивает лучший комплекс механических свойств. Отметим также, что при использовании НТМО заметно сокращается продолжительность старения сплава. В отличие от НТМО, высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО) приводит к заметно меньшему упрочнению сплава, однако обеспечивает повышение пластичности и, как следствие, уменьшение склонности сплава к хрупкому разрушению.
Бесплатно
Статья научная
Методом ориентационной микроскопии, основанном на дифракции обратно рассеянных электронов, исследовалась текстурная наследственность в образцах малоуглеродистой низколегированной трубной стали типа 06Г2МБ со структурой, сформированной в результате контролируемой термомеханической обработки. Образцы подвергались термообработкам, включающим двойную фазовую перекристаллизацию, с целью получения структур различного типа, таких как: мартенсит, нижний бейнит, верхний бейнит. Конечная текстура всех образцов независимо от обработки в основном повторяла их исходную текстуру, приобретенную в процессе контролируемой термомеханической обработки: две сильно выраженные ориентировки, близкие к {112} , и ориентировка, близкая к (001) [110]. Отмечено, что средний размер областей с однородными кристаллографическими ориентировками, приобретенными образцами стали в результате контролируемой термомеханической обработки, также «сохранялся» в результате термической обработки. Было предположено, что механизм текстурной наследственности может быть реализован через воспроизводство специальных разориентаций - специальных границ Σ3 и Σ11. Данные специальные разориентации формировались между стабильными ориентировками аустенитных зерен в процессе горячей прокатки при контролируемой термомеханической обработке.
Бесплатно
Текстура деформированного и отожженного листового молибдена
Статья научная
Структура и текстура молибденового листа после горячей прокатки при температуре 1100 °C с суммарной степенью деформации, превышающей 90 %, была исследована методом ориентационной микроскопии с использованием дифракции обратно рассеянных электронов (EBSD). В результате горячей деформации по всей толщине листа была сформирована структура, состоящая из вытянутых полигонизованных зерен. Было установлено, что текстура по всей толщине листа состояла из набора стабильных при деформации прокаткой ориентировок: сильной (010)[¯101] и более слабых - двух из {112}, двух из {111}, двух из {111}. Текстура рекристаллизации, сформированная в процессе отжига молибденового листа при 1200 °C, состояла из того же набора ориентировок, что и текстура деформированных зерен после горячей прокатки. При этом в процессе рекристаллизации ориентировка (010)[¯101] ослаблялась, остальные ориентировки усиливались. Показано, что ориентировки рекристаллизованных зерен с ориентировками деформированных зерен связаны поворотами на определенные углы вокруг кристаллографических осей . Формирование текстуры рекристаллизации может быть объяснено движением специальных границ типа Σ9, Σ11, появлению которых предшествовало образование соответствующих специальных разориентаций между компонентами деформационной текстуры.
Бесплатно
Термомеханическaя обработка высокопрочных литейных алюминиевых сплавов
Статья научная
Работа посвящена повышению комплекса свойств литейного алюминиевого сплава путем деформационного упрочнения. В работе приведены результаты экспериментов по возможности использования пластической деформации высокопрочного литейного алюминиевого сплава с целью повышения комплекса механических характеристик. С этой целью изготовлены специальные образцы и оценена склонность сплава к пластической деформации на пластометре. Показано, что данный сплав возможно подвергать пластической деформации при комнатной и повышенной температурах до 30 % без появления трещин. Дополнительно оценивалась пластичность сплавов при температуре деформирования 20-545 °С по появлению первых трещин на образующих образцов. Установлено, что прочностные характеристики зависят от температуры и величины пластической деформации. Пластическая деформация образцов осуществлялась прокаткой при температурах 20, 170 и 545 °С со степенями 15 и 30 % со скоростью 1 с-1 с последующим старением при температуре 170 °С. Наибольший эффект упрочнения достигается при НТМО с деформацией 30 % в районе температур оптимального старения. ВТМО обеспечивает некоторое повышение прочностных характеристик сплава по сравнению с закаленным состоянием при одновременном увеличении пластичности. Установлено, что пластическая деформация оказывает интенцифицирующее влияние на процессы старения литейного алюминиевого сплава. Особенно интенсивно ускоряет распад твердого раствора при старении предварительная деформация, проводимая при дисперсионном твердении сплава.
Бесплатно
Технология получения Ni-Zn-Co ферритов со структурой шпинели
Статья научная
Создание новых функциональных оксидных материалов на сегодняшний день является актуальной задачей современной науки. Анализ научной литературы показал, что интересным функциональным оксидным материалом для применения в электронике является класс ферритов, имеющих структуру шпинели A(1-x-y)BxCyFe2O4, где в качестве компонент A, B и С могут выступать такие элементы как Ni, Zn, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Al, Nd и др. Варьирование концентрации каждого из элементов A, B и С такой системы приведет к изменению ее физико-химических свойств. Таким образом, мы можем получить материал, состоящий из одних и тех же элементов различной концентрации, свойствами которого можно плавно управлять в широком интервале значений. Целью настоящей работы является определение комплекса физико-химических параметров синтеза ферритов с общей формулой Co0,3Ni0,7-xZnxFe2O4, где x принимает значения от 0 до 0,7 с шагом 0,1, а также характеризация их структурных свойств. В качестве метода синтеза Ni-Zn-Co феррита был выбран способ твердофазной реакции. Спекание исследуемых образцов производили при температуре 1150 °C в течение 5 часов. Рентгенофазовый анализ показал, что все полученные образцы являются монофазными и имеют структуру шпинели. Рентгеноструктурный анализ выявил, что замещение атомов цинка на атомы никеля приводит к монотонному увеличению параметров (a и V) элементарной кристаллической решетки. Контроль элементного состава синтезированных образцов осуществляли при помощи энергодисперсионного анализатора, установленного на электронном сканирующем микроскопе Jeol JSM 7001F.
Бесплатно
Фазовая диаграмма системы Na-Na2O
Статья научная
Фазовые равновесия в системе Na-O представляют интерес в связи с тем, что металлический натрий широко используется в ядерных реакторах в качестве теплоносителя. Целью работы стало термодинамическое моделирование системы Na-O в области Na-Na2O и построение фазовой диаграммы этой системы. В ходе работы проанализированы имеющиеся экспериментальные данные о растворимости кислорода в жидком натрии. Используя литературные данные, в ходе нашей работы осуществлено моделирование фазовых равновесий и расчёт координат фазовой диаграммы области Na-Na2O. В процессе проведённой работы для расчётов использованы возможности программного комплекса FactSage. Использованы данные базы SGPS (SGTE pure substances database) о стандартных энтальпиях образования, стандартных энтропиях и параметрах фазовых переходов, а также температурных зависимостях молярных теплоёмкостей для твёрдых и жидких веществ, образующих систему твёрдого и жидкого Na, кристаллических модификаций Na2O и его расплава. Моделирование расплава Na-Na2O выполнено посредством двухподрешёточной модели ионной жидкости. Параметр взаимодействия для этой модели, температурная и концентрационная зависимость которого выражена посредством полинома Редлиха - Кистера, определён в ходе работы. Согласно результатам моделирования система Na-O в области Na-Na2O характеризуется наличием области расслаивания на две жидких фазы. Координаты критической точки: температура 2457 К, содержание кислорода ~26 ат. %. Крайняя левая точка кривой расслаивания на две жидкие фазы характеризуется следующими координатами: температура 1405 К, содержание кислорода ~4,8 ат. %.
Бесплатно
Численное исследование напряженно-деформированного состояния сплава АМГ6 при свободной осадке
Статья научная
В статье приведены результаты исследования напряженно-деформированного и температурно-скоростного состояний сплава АМг6 при свободной осадке. Численные эксперименты осадки образцов диаметром 15,0; 20,0; 25,0 и 30,0 мм на плоских бойках проведены в пакете QForm. В ходе экспериментальных исследований варьировались скорость осадки - 0,1; 0,5; 1 и 5 мм/с и температура заготовки - 20, 130, 260 и 390 °С. Результаты исследований показали, что боковая поверхность образца является зоной максимальных средних напряжений, а периферия контактной поверхности образца с бойком - зоной минимальных средних напряжений при свободной осадке. Максимальные значения интенсивности касательных напряжений располагаются на периферии контактной поверхности образца с бойком. Показатель напряженного состояния σ/T, характеризующий минимальную пластичность обрабатываемого материала, при осадке максимальные значения принимает на боковой грани образца и с изменением температуры нагрева не изменяет своего положения. Повышение температуры образца при осадке приводит к снижению средних напряжений и интенсивности касательных напряжений, но закономерности распределения их максимальных и минимальных значений сохраняются при изменении температуры образца. Увеличение скорости осадки с 0,1 до 5 мм/с приводит к незначительному, на 15-20 МПа, повышению интенсивности напряжений. Деформационный разогрев существенно зависит от скорости осадки и от начальной температуры образца. Максимальный деформационный разогрев локализуется в центральной части образца. Скорость деформации при осадке со скоростью 5 мм/с не превышает 1,1 с-1. Распределение скоростей деформации по сечению неравномерное. В процессе осадки сначала максимальные напряжения возникают в центре заготовки, затем возрастают и распространяются по ковочному кресту. При степени деформации более 50 % максимальные значения переходят на периферию контакта образца с бойками и остаются там до завершения деформации. Усилия осадки в большей степени определяются размером образца, температурой его нагрева, упрочнением в процессе холодной деформации и незначительно зависят от скорости осадки.
Бесплатно
Эволюция структуры спеченной алюминиевой бронзы при одноосном сжатии
Статья научная
Исследовано влияние температуры на поведение при сжатии спеченной бронзы однофазного (Cu - 15 ат. % Al) и двухфазного (Cu - 24 ат. % Al) составов. Установлено, что осадка образцов из спеченных сплавов без разрушения может достигать 30 %. Повышение температуры прессования приводит к значительному снижению рабочего давления, однако заметное уплотнение материала наблюдается только при температуре выше 500 °С, когда деформация начинает распределяться по объему образцов относительно однородно.
Бесплатно
Статья научная
В рамках исследования возможности образования и стабилизации в многокомпонентной системе высокоэнтропийных кристаллических твёрдых растворов со структурой гексаферритов М-типа проведены эксперименты, объектом которых стала многокомпонентная оксидная система BaO-Fe2O3-Mn2O3-NiO-TiO2-Al2O3. Выбор качественного состава системы обусловлен тем, что, по литературным данным, часть элементов, входящих в ее состав, повышает анизотропию кристаллов гексаферритов и повышает частоту ферромагнитного резонанса, а другие - понижают. Следовательно, получив материал, включающий эти элементы, получим возможность, корректируя количественный состав материала, плавно менять частоту ферромагнитного резонанса и пропускную способность, добиваясь значений, которые требуются для данного конкретного приложения. Состав шихты для приготовления экспериментальных образцов подбирался таким образом, чтобы обеспечить максимум конфигурационной энтропии смешения. Для этого атомные доли Fe, Mn, Ni, Ti и Al в ожидаемой высокоэнтропийной фазе с формулой Ba(Fe, Mn, Ni, Ti, Al)12O19 должны быть равны. С целью получения кристаллов Ba(Fe, Mn, Ni, Ti, Al)12O19 изучены возможности трёх разных методик синтеза экспериментальных образцов - твердофазного спекания, выплавки в платиновом тигле и выплавки в тигле из нержавеющей стали. В результате электронно-микроскопического и РСМА исследования образцов, полученных посредством первой и третьей методик проведения экспериментов, были обнаружены два основных типа кристаллов: гексагональные кристаллы, по-видимому, имеющие структуру гексаферрита M-типа, и октаэдрические кристаллы, вероятно, имеющие структуру шпинели AB2O4. Исходя из полученных результатов, следует считать возможным получение в данной системе гексагональных полизамещённых кристаллов (по-видимому, со структурой гексаферрита М-типа), включая кристаллы, стабилизации структуры которых способствуют высокие значения конфигурационной энтропии смешения компонентов кристаллической матрицы.
Бесплатно
