Materials. Technologies. Design

Электропластический эффект в процессе электромагнитной формовки

Fri, 13 Dec 2024 00:00:00 +0000

На примере наклепанного алюминиевого сплава АМг-2 показано существенное повышение технологической пластичности при деформации магнитным импульсом в сравнении с механической гибкой. Первые микротрещины на растянутой поверхности появились только после 37% деформации, тогда как в случае механической гибки они возникали уже при 7,6%. Время действия активной части импульса, деформирующего заготовку менее 0,1 мс, скорость относительной деформации заготовки ε ≈ 5⋅103 с–1. В результате такой обработки произошло повышение микротвердости с 94 до 110 HV, появление специфических остаточных напряжений и уменьшение размера зерна в поверхностном слое. Повышение пластичности объясняется электропластическим эффектом, обусловленным импульсом тока высокой плотности, наведенного в заготовке полем индуктора. При этом температура поверхности заготовки не превышала 80 °C, что исключает термическую перестройку структуры сплава, учитывая краткость событий. Многократное действие электромагнитных импульсов с промежуточным охлаждением снижает уровень остаточных напряжений, что также можно считать эффектом электропластичности. Полученные закономерности могут быть полезны для деформационной обработки заготовок из предварительно упрочненных материалов, обладающих ограниченной пластичностью.

Микроструктура и микротвердость твердофазных соединений, полученных сваркой давлением разноименных жаропрочных сплавов на основе никеля

Fri, 13 Dec 2024 00:00:00 +0000

Задача формирования неразъемных твердофазных соединений из разноименных жаропрочных никелевых сплавов актуальна для снижения массогабаритных и эксплуатационных характе ристик деталей авиадвигателя. В статье представлены результаты исследований микроструктуры и микротвердости твердофазных соединений жаропрочных никелевых сплавов ЭК61//ЭП741НП и ЭК61//ЭП975, ЭП741НП//ВКНА-25 и ЭП975//ВКНА-1В, полученных методом сварки давлением в условиях сверхпластичности. Сварку давлением проводили в вакууме при температуре 850 ℃ для сплавов в сочетании ЭК61//ЭП741НП и ЭК61//ЭП975, а для сплавов
ЭП741НП//ВКНА-25 и ЭП975//ВКНА-1В при температуре 1125 ℃. После сварки давлением при 850 ℃ сохраняется стабильной исходная микроструктура соединяемых сплавов ЭК61//ЭП741НП и ЭК61//ЭП975. При высокотемпературной (1125 ℃) сварке давлением в комбинации сплавов ЭП741НП//ВКНА-25 и ЭП975//ВКНА-1В в соединяемом сплаве ЭП741НП наблюдается небольшой рост размера зерна γ-фазы с 5–6 до 7–8 мкм, а в сплаве ЭП975 с 6–8 мкм до 9–10 мкм, при этом в сплавах ВКНА-25 и ВКНА-1В сохраняется монокристаллическая структура. Микротвердость всех твердофазных соединений находится на среднем уровне между соединяемыми материалами.

Свойства биметаллической проволоки с медной оболочкой и сердечником из сплава Al-0,5Fe-0,3Cu, полученного литьем в электромагнитный кристаллизатор

Fri, 13 Dec 2024 00:00:00 +0000

В данной работе методом совместного волочения получены образцы биметаллической проволоки диаметром 3 мм с сердечником из экономнолегированного сплава Al-0,5Fe-0,3Cu и оболочкой из медного сплава марки М2. Полученные образцы характеризуются хорошей адгезией слоев без видимых дефектов. Отжиг полученной холодным волочением проволоки, направленный на повышение пластичности, привел к формированию комплекса свойств, превышающих аналогичные у коммерчески реализуемых биметаллических алюмомедных проволок. Дальнейшее направление исследования заключается в поиске оптимальной доли меди в объеме проводника с целью минимизации ее расхода при сохранении привлекательного комплекса свойств.

Термическая обработка алюминиевых токопроводящих шин из сплава АД31 после обработки трением перемешиванием

Fri, 13 Dec 2024 00:00:00 +0000

Было исследовано влияние разных режимов термической обработки на структуру и свойства токопроводящей шины из алюминиевого сплава АД31, подвергнутой обработке трением перемешиванием по пяти различным схемам. Термическая обработка проводилась по трем режимам – Т1, Т4 и Т6, стандартных для алюминиевых сплавов системы Al-Fe-Si. Показано, что морфология кристаллитов практически не меняется в результате обработок Т1, Т4 и Т6. Электропроводность исследуемых образцов остается в пределах погрешности относительно исходного материала. Обработка Т6 приводит к росту электропроводности во всех исследуемых образцах в среднем на 2 МСм/м. Максимальный рост электропроводности наблюдается на участках, соответствующих наиболее сильному падению электропроводности вследствие ОТП.

Влияние гомогенизационного отжига на структуру и механические свойства магниевых сплавов системы Mg-1Zn-XCa

Fri, 13 Dec 2024 00:00:00 +0000

В данной работе проведено исследование эволюции микроструктуры и механических свойств магниевых сплавов Mg-1Zn-0,05Ca и Mg-1Zn-0,3Ca после гомогенизационных отжигов. Микроструктурные исследования показали, что гомогенизационные отжиги привели к существенному росту зерен. В сплаве Mg-1Zn-0,05Ca средний размер зерен увеличился на 42%, с ~530 мкм в литом состоянии, до ~750 мкм после отжига длительностью 24 часа при Т = 450 °С. В сплаве Mg-1Zn-0,3Ca средний размер зерен увеличился на 90%, с ~330 мкм в литом состоянии, до ~630 мкм после отжига длительностью 24 часа при Т = 450°С. Несмотря на увеличение размеров зерен временное сопротивление разрушению сплавов после отжигов повышалось, по сравнению с литым состоянием. Подобный эффект в первую очередь может обеспечивается за счет перехода атомов цинка в твердый раствор и увеличения вклада твердорастворного упрочнения. Результаты механических испытаний на растяжение показали, что механические свойства магниевых сплавов меняются в зависимости от длительности отжига. Было показано, что гомогенизационные отжиги могут улучшить пластичность магниевых сплавов. Гомогенизационные отжиги сплава Mg-1Zn-0,3Ca способствовали сфероидизации частиц, которые в литом состоянии имели вытянутую форму.

Получение цинкового покрытия на магниевом сплаве методом магнетронного распыления

Fri, 13 Dec 2024 00:00:00 +0000

В работе исследовались образцы из биодеградируемого магния с нанесенным на них цинковым покрытием. Нанесение покрытия осуществлялось методом магнетронного распыления в вакууме с использованием генератора плазмы несамостоятельного дугового разряда «ПИНК» с изменением значения напряжения смещения для определения наилучшей методики нанесения покрытия из цинка. Производились исследования морфологии поверхности, определения толщины полученных покрытий из цинка, их химического состава и распределения элементов в сечении образцов. Результаты определения химического состава покрытия показали, что цинковое покрытие на 90% состоит из цинка, на 10% из кислорода. Наличие преобладающего количества кислорода на границе покрытия и подложки объясняется возможным наличием остаточного кислорода в камере для напыления или возможностью неполного растворения оксидных пленок на мишени и подложке при проведении ионных и плазменных очисток. Результаты измерения толщины образцов из магниевого сплава с цинковым покрытием показывают, что от выбора режимов напыления методом магнетронного распыления зависит толщина получаемого покрытия. По результатам исследований, наилучшим режимом напыления цинкового слоя на магниевый сплав, из представленных 6 режимов, является использование 0 вольт напряжения смещения при 300 ватт мощности магнетрона, без использования ассистирования плазмой.

Удаление двухслойного покрытия СДП1+ВСДП20 с поверхности деталей из стали ЭП866-Ш методом электролитно-плазменного полирования

Fri, 13 Dec 2024 00:00:00 +0000

В данной статье приведены результаты подбора электролита для удаления 2-х слойного вакуумно-плазменного покрытия СДП1+ВСДП20 с подложки из стали ЭП866-Ш методом электролитно-плазменного полирования (ЭПП). В статье показано, что покрытие
СДП1+ВСДП20 имеет сложный химический состав, изменяющийся по глубине, в результате чего возникают проблемы с его удалением различными химическими и электрохимическими методами. В результате исследования установлено, что данное покрытие может быть удалено методом ЭПП при добавлении в электролит веществ, которые образуют легкорастворимые в воде комплексные соединения с ионами металлов, входящими в состав покрытия и подложки. Показано, что добавка лигандов, в количестве 0,5–2%, может обеспечить равномерное удаление покрытия СДП1+ВСДП20 без повреждения материала подложки.

Импульсная многоступенчатая электронно-пучковая обработка как метод модифицирования деталей, изготовленных из заэвтектического силумина

Fri, 13 Dec 2024 00:00:00 +0000

Заэвтектический силумин - легкий, коррозионностойкий, дешевый сплав, обладающий низким коэффициентом термического расширения и являющийся перспективным материалом для изготовления деталей машиностроительного и аэрокосмического сектора промышленности. Присутствующие в структуре первичные кристаллы кремния снижают пластичность и делают невозможным применение данного сплава без дополнительного легирования дорогостоящими присадками. В работе предложен способ модификации поверхностного слоя заэвтектического силумина импульсным электронным пучком субмиллисекундной длительности воздействия («СОЛО», ИСЭ СО РАН) в едином вакуумном цикле многократной обработкой при ступенчатом снижении плотности энергии пучка электронов по схеме (50+30+15+10) Дж/см² (0,3 с^-1, 150 мкс, 3 имп., 0,02 Па). Использование ступенчатого режима обработки позволяет, постепенно уменьшая объем ванны расплава, существенно (в 4,5 раза, относительно образцов, обработанных в режиме 50 Дж/см², 0,3 с^-1, 150 мкс, 3 имп., 0,02 Па) снизить уровень шероховатости (Ra) облучаемой поверхности образца при толщине модифицированного слоя до 160 мкм. Коэффициент трения ступенчато модифицированных образцов снизился на 13%, параметр износа – в 4,4 раза относительно силумина в исходном состоянии. Использование предлагаемого режима модификации позволит увеличить срок эксплуатации изделий, изготовленных из заэвтектического силумина.

Высокие прочность, электропроводность и термостабильность наноструктурного сплава Cu-0,5Cr-0,2Zr, полученного равноканальным угловым прессованием, холодной прокаткой и старением

Елена Александровна Саркеева, Игорь Васильевич Александров — Fri, 13 Dec 2024 00:00:00 +0000

Продемонстрирована возможность достижения высокой прочности (690 МПа) при достаточной электропроводности (69% IACS) в сплаве Cu-0,5Cr-0,2Zr (вес.%) в результате формирования наноструктурного (НС) состояния с использованием комбинации интенсивной пластической деформации (ИПД), холодной прокатки (ХП) и старения. Сформированное НС состояние характеризуется ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой с наноразмерными дисперсными частицами вторых фаз. НС состояние остается стабильным после выдержки при 450 °C в течение 5 часов. При этом падение микротвердости не превышает 10%. Полученная комбинация повышенных свойств превышает известные авторам литературные значения для данного сплава.

Влияние температуры обработки на твердый раствор на микроструктуру и свойства алюминиевого сплава 2055

Fri, 13 Dec 2024 00:00:00 +0000

В работе исследовано влияние температуры обработки на твердый раствор на микроструктуру и физико-механические свойства современного Al-Cu-Li сплава (AA2055). При постоянном времени выдержки с ростом температуры закалки прочностные показатели сплава снижаются. Согласно результатам микроструктурного анализа данных, полученных с помощью оптической и растровой микроскопии, а также рентгенофазового анализа, такая тенденция связана с растворением Al₂Cu и Al₂CuLi-фаз, а также явлением рекристаллизации. Наилучшее сочетание свойств было достигнуто на образцах, закалённых с температуры 510 °С: условный предел текучести, временное сопротивление разрушению, относительное удлинение до разрушения и твердость составили 138 МПа, 319 МПа, 28% и 82 HV, соответственно. Повышение температуры обработки на твёрдый раствор с 500 до 540 °С приводит к падению электрической проводимости с 22,7% IACS до 21,5% IACS. Наиболее сильное падение прочности и электрической проводимости было выявлено после закалки с температуры 540 °С, что связано с интенсивной рекристаллизацией сплава и образованием пор вследствие пережога.