Порошковая металлургия, композиционные материалы и покрытия. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия
Consolidation model of powder magnetic materials
Статья научная
Known models of deformation processes of powder materials in a die compaction are based on a decision of partial differential equilibrium equations. This paper presents the mathematical model of the die powder compaction process which is based on the decision of partial differential equations of motion. The equations for an elastic-plastic isotropic powder hardening material are used as rheological ones. A quasi-continuous powder medium has an irreversible volumetric and shear deformation. Numerical calculations of the die compaction are fulfilled for ferrite, Sm-Co, Nd-Fe-B magnets using Lagrange’s method by means of the difference scheme of continuous calculation of Wilkins’ type. Boundary conditions are assigned by a friction low on lateral surfaces of the die. Pressed articles have the form of rings.
Бесплатно
High velocity compaction of carbon compositions
Статья научная
High velocity compaction of metal, ceramic and other powders have no widespread industrial application at the present time. Carrying out a large number of experiments with processes of high velocity compaction with powders of non-ferrous, ferrous metals, ceramics and polymers - showed that formation with speeds of the ram tester more than 1-2 m/s, causes the following adverse effects: pressing of gases and vapors of the liquids containing in initial powders and destruction of the specimens. In Chelyabinsk there are several large-scale enterprises (“Electrode Plant”, “Electrometallurgical Integraыted Plant”, Plant “Grafitoplast”, branch of “Doncarb Graphite”, “Uglegraphite”, “Carbon Material Plant” and others), which produce a brand range of products from carbon compositions. Scientists from Resource Centre of Special Metallurgy of South Ural State University (RCSM of SUSU) carried out the theoretic, technologic and experimental investigations for these enterprises. This article is devoted to the analysis of the experimental studies on devices of the Swedish company HY-DROPULSOR and the American company Instron. Foreign researchers established values of devices striker pin kinetic energy at which density of specimens comes nearly to theoretical, but, unfortunately, without indication of powder compositions, kind of specimens pressing and also strikers and specimens masses, their density at various values of speed and mass of strikers. Therefore the aim of the article is studying processes of High Velocity Compaction providing different indications of powder compositions containing graphite and optimized strikers and specimens masses, strikers speed.
Бесплатно
Статья научная
Покрытия цинк-никелевыми сплавами имеют большие преимущества перед многими монометаллическими покрытиями. Однако их применение на практике ограничено из-за сложного механизма протекания процессов и недостаточной их изученности. В настоящей работе исследовано влияние параметров электролиза на состав и структуру цинк-никелевых покрытий при электроосаждении их на железный подслой медной подложки из слабокислого хлоридного электролита. Химический состав электролитов контролировался методами бихроматометрического и 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 во всем изученном интервале температур и плотностей тока соосаждение сплава является аномальным. С ростом температуры изменяется микрорельеф поверхности - размер зерна становится меньше, а поверхность - более сглаженной. Рентгенофазовый анализ покрытий показал, что покрытия являются гомогенными твердыми растворами на основе никеля. Структура покрытий более всего соответствуют гранецентрированной кубической решетке.
Бесплатно
Статья научная
Прочность абразивных кругов является одним из основных факторов, определяющих производительность абразивной обработки. В статье рассматриваются пути повышения прочности абразивных кругов. Представленная в статье математическая модель напряжённого состояния обобщает уже известные модели. С её помощью впервые установлено, что существует множество оптимальных сочетаний модуля упругости и плотности материала упрочняющей части, обеспечивающих одно и то же минимальное значение целевой функции. Установлено, что с увеличением радиуса упрочняющей части в сочетании с оптимизацией механических характеристик ее материала допустимая разрывная скорость круга может быть увеличена в несколько раз. Представлены уравнение регрессии и номограмма для определения оптимального сочетания управляющих факторов. Традиционные методы определения механических характеристик материалов, хорошо зарекомендовавшие себя при испытаниях металлов и сплавов, при испытании абразивных материалов не показали себя как надежные методы, обеспечивающие стабильность и необходимую точность результатов. Поэтому предложен альтернативный метод, выгодно отличающийся тем, что его реализация не требует специального оборудования и специальных исследований.
Бесплатно
Статья научная
Для учета нагрузки на прессовое оборудование и оснастку необходимо знать усилия обработки, применяемые к заготовке. На основании лабораторных исследований изучены силовые прессования заготовок абразивных кругов на керамической связке. Полученная математическая модель может быть полезна при совершенствовании существующих и разработке новых технологий производства абразивного инструмента.
Бесплатно
Микромеханическая модель представительного объема порошковых материалов
Статья научная
В статье представлены результаты компьютерного моделирования поведения представительного объема порошкового материала на начальных стадиях уплотнения при одноосном сжатии и результаты натурных экспериментов по прессованию порошковых материалов. Модель представительного объема - это 640 сферических частиц двух разных диаметров (2 мм - 427 шт.; 1,4 мм - 213 шт.), разбитых на конечные элементы и вброшенных под действием силы тяжести в кубический объем с жесткими стенками. Подвижная верхняя стенка оказывает давление на начальную укладку частиц. Компьютерное моделирование выполнялось с применением параллельного пакета LS-DYNA. Натурные эксперименты проведены на башенном копре Instron CEAST 9350 в пресс-форме одностороннего прессования диаметром 10 мм. Для экспериментальных исследований использовался порошок на основе искусственного графита ГИИ-А ТУ 1916-109-071-2009, частицы менее 315 мкм, с добавлением фенолформальдегидной смолы марки СФП-011А, а также порошок медный электролитический марки ПМС-1 ГОСТ 4960-2009 размером частиц менее 80 мкм. Скорость нагружения в компьютерном моделировании и натурном эксперименте принята - 2 м/с. Компьютерная модель представительного объема показала высокую повторяемость результатов при случайных изменениях в начальной укладке частиц, что позволяет в дальнейшем использовать одну случайную укладку для моделирования различных условий нагружения. Влияние внешнего и внутреннего трения при уплотнении порошкового материала имеет качественное совпадение с известными из литературы данными. Построенная модель позволяет получать однородное деформированное состояние представительного объема путем исключения внешнего трения. При сравнении результатов моделирования с экспериментом получено качественное совпадение, а количественные расхождения хорошо объясняются принятыми при моделировании допущениями и упрощениями, а также отличием в начальных условиях. Построенная модель представительного объема может быть использована при исследовании механического поведения порошковых материалов на начальных стадиях уплотнения.
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
Электроосаждение никеля из растворов, содержащих жидкие кристаллы
Статья научная
Изучена возможность получения структурированных никелевых покрытий методами химического и электрохимического осаждения. Для осаждения использованы электролиты, содержащие жидкие кристаллы. Электролиты были приготовлены из насыщенного (водного или аммиачного) раствора хлорида никеля и неионогенного поверхностно-активного вещества ОП-10 при массовом соотношении растворов 1:1. Проведено химическое осаждение никеля на алюминиевую подложку, а также электрохимическое осаждение на никелевую, медную и титановую подложки. Осаждение на алюминий и никель проводили из электролита, составленного из насыщенного водного раствора хлорида никеля и ОП-10. При осаждении на медь и титан водный раствор хлорида никеля был заменен на аммиачный. Целью замены было повышение рН раствора и, как следствие, уменьшение выделения водорода и увеличение выхода никеля по току. Исследования покрытий с помощью растрового электронного микроскопа показали, что в случае осаждения никеля из водного раствора покрытие содержит преимущественно гидроксохлорид никеля. При замене водного раствора на аммиачный осажденное покрытие содержит преимущественно металлический никель в виде дендритов размером от 50 до 1000 нм.
Бесплатно
