|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Деформация и разрушение материалов №11 за 2022 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Содержание номера
Перспективные материалы и технологии
- Влияние высокоскоростного затвердевания расплава на структурные характеристики сплава Cо—6TiC М. М. Серов1, д-р техн. наук, С. Я. Бецофен1*, д-р техн. наук, А. Ю. Патрушев2, А. А. Ашмарин3, канд. техн. наук, М. И. Гордеева1, канд. техн. наук1Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, 125993, Россия2Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Москва, 105005, Россия3Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, 119334, Россия*E-mail: s.betsofen@gmail.com, 2
DOI: 10.31044/1814-4632-2022-11-2-9Сопоставлены структура и свойства чистого кобальта и сплава Cо—6TiC (% по массе), полученных спеканием при 1150 °C и высокоскоростным затвердеванием расплава (ВЗР). Показано, что кобальт как после спекания (исходное состояние), так и в случае последующего ВЗР кроме равновесной ГПУ-α-фазы содержит метастабильную ГЦК-γ-фазу. При этом ВЗР приводит к увеличению с 27 до 55% доли неравновесной ГЦК-γ-фазы. В сплаве Cо—6TiC после спекания и ВЗР формируется однофазная структура на основе метастабильной ГЦК-γ-фазы. Расчеты показали, что после ВЗР атомные объемы α- и γ-фаз в кобальте ниже, а в сплаве Cо—6TiC выше, чем в этих материалах в исходном (после спекания) состоянии. Микротвердость ВЗР-волокон Co—6TiC более чем на 50% превышает микротвердость волокон кобальта в результате двойного эффекта: стабилизации ГЦК-γ-фазы (свойственно TiC даже при обычной скорости кристаллизации) и повышения искажений и фрагментации кристаллической решетки матрицы и карбидных частиц в результате ВЗР.
Ключевые слова: кобальт, сплав Сo—6TiC, высокоскоростное затвердевание расплава, равновесная ГПУ-α-фаза, неравновесная ГЦК-γ-фаза, микротвердость, атомный объем
- Влияние молибдена и термической обработки на структуру, физико-механические свойства и коррозионную стойкость композиционного материала на основе ферритной порошковой стали А. Ю. Иванников1*, канд. техн. наук, Ю. А. Клычевских1, 2, И. К. Гребенников1, 2, К. В. Сергиенко1, Ю. А. Пучков2, канд. техн. наук, А. С. Лысенков1, канд. техн. наук, К. О. Базалеева3, 4, канд. техн. наук, А. Г. Колмаков1, 2, чл.-корр. РАН1Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, 119334, Россия2Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет), Москва, 105005, Россия3Российский университет дружбы народов, Москва, 117198, Россия4Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», Москва, 127055, Россия*E-mail: ivannikov-a@mail.ru, 10
DOI: 10.31044/1814-4632-2022-11-10-16Исследованы структура, фазовый состав, физико-механические свойства и коррозионная стойкость дисперсно-упрочненного композиционного материала, полученного горячим прессованием (1050 °C, 30 МПа, 30 мин) порошков высоколегированной ферритной стали (Fe — основа, 30% Cr, 0,2% С) и молибдена в количестве 1, 5, 10%. Максимальная прочность на сжатие 1815 ± 3 МПа получена у композита с 10% Mo. После закалки от 1050 °C в структуре композита отсутствовала χ-фаза (Fe—Cr—Mo), прочность при этом снизилась до 1656 ± 21 МПа, а остаточная деформация (укорочение) увеличилась в 2,5—3 раза.
Ключевые слова: горячее прессование, композиционные материалы, ферритная сталь, молибден, физико-механические свойства, интерметаллидные фазы, пористость, агломерат
Структура и свойства деформированного состояния
- Повышение прочности и электропроводности сплава Cu—0,8% Hf после ротационной ковки и последующего старения Н. С. Мартыненко1*, канд. техн. наук, Н. Р. Бочвар1, канд. техн. наук, О. В. Рыбальченко1, канд. техн. наук, Д. В. Просвирнин1, канд. техн. наук, Г. В. Рыбальченко2, канд. физ.-мат. наук, А. Г. Колмаков1, чл.-корр. РАН, М. М. Морозов1, В. С. Юсупов1, д-р техн. наук, С. В. Добаткин1, 3, д-р техн. наук1Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, 119334, Россия2Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, Москва, 119991, Россия3Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, 119049, Россия*E-mail: nmartynenko@imet.ac.ru, 17
DOI: 10.31044/1814-4632-2022-11-17-27Исследованы структура, электропроводность и механические свойства (в том числе усталостная прочность) сплава Cu—0,8%Hf после ротационной ковки (РК) при различных степенях деформации и последующего старения. Показано, что РК приводит к формированию микроструктуры, вытянутой в направлении деформации. С увеличением степени деформации средняя ширина зерна уменьшается, а зерна приобретают все более вытянутую форму. После РК при ε = 2,77 внутри вытянутых зерен наблюдается формирование ультрамелкозернистой структуры со средним размером субзерен 173 ± 12 нм. С увеличением степени деформации повышается прочность сплава при снижении пластичности. Последующее старение обусловливает рост прочности закаленного сплава и сплава после РК при ε = 0,58 и ε = 1,39, упрочнение отсутствует после РК при ε = 2,77. Во всех случаях старение повышает электропроводность сплава в результате распада пересыщенного твердого раствора и выделения фазы Cu5Hf. Наилучшее сочетание механических и функциональных свойств получено после РК при ε = 2,77 и последующего старения при 475 °C в течение 2 ч: предел прочности 461 ± 28 МПа, пластичность 12,5 ± 2,4%, предел усталости 325 МПа, электропроводность 90,4 ± 1,9% IACS.
Ключевые слова: медные сплавы, ротационная ковка, старение, микроструктура, механические свойства, электропроводность
Прикладные вопросы прочности и пластичности
- Моделирование напряженно-деформированного состояния бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава при функциональной нагрузке А. М. Мамонов, д-р техн. наук, О. А. Поляков, канд. техн. наук, А. В. Нейман*, Е. О. Агаркова, канд. техн. наук, А. П. Нейман, канд. техн. наукМосковский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, 125993, Россия*E-mail: alena.neyman@mail.ru, 28
DOI: 10.31044/1814-4632-2022-11-28-36Методом конечных элементов с использованием программы ANSYS рассчитано напряженно-деформированное состояние биотехнических систем бедренная кость—ножка эндопротеза тазобедренного сустава бесцементной и цементной фиксации для ревизионной артропластики. Разработаны конечно-элементные 3D-модели этих систем, а также здоровой неповрежденной бедренной кости. Рассчитаны уровни напряжений в костных структурах и деформационные характеристики моделей систем при нагрузке 3300 Н. Высокая степень подобия биомеханического поведения всех моделей свидетельствует о работоспособности ножек обеих конструкций. Установлено, что уровни напряжений в ножках эндопротеза цементной и бесцементной фиксации в 2—3 раза ниже предела выносливости исходного деформированного полуфабриката из титанового сплава ВТ6. Это свидетельствует о надежности ножек эндопротеза предложенных конструкций.
Ключевые слова: эндопротез тазобедренного сустава, напряженно-деформированное состояние, компьютерное моделирование, метод конечных элементов, 3D-модель
- Метод оценки внутреннего давления газа в порах модельного сферического образца М. И. Алымов1*, чл.-корр. РАН, С. И. Аверин2, Е. В. Петров1, канд. техн. наук1Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН, Черноголовка, 142432, Россия2Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, 119334, Россия*E-mail: alymov@ism.ac.ru, 37
DOI: 10.31044/1814-4632-2022-11-37-40Предложено аналитическое выражение для определения внутреннего давления газа в поре, полученное на основе решения задачи теории упругости о деформации сферической полости, расположенной в центре полого шара. Оно может быть полезно при оценке свойств и структуры изделий, полученных методами порошковой металлургии и с использованием аддитивных технологий, а также для совершенствования этих технологий.
Ключевые слова: давление в поре, теория упругости, экспериментально-расчетный метод, пористый материал, порошковая металлургия, прочность
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|