Механические и магнитные свойства хромоникелевой мартенситностареющей стали 04Х13Н8МТЮ–ВИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность задачи создания новых высокоскоростных магнитоэлектрических моторов и генераторов требует наличия высокопрочных материалов с определенными магнитными характеристиками. Рассмотрена возможность применения мартенситностареющих сталей, в частности, стали 04Х13Н8МТЮ–ВИ разработки ООО “Ласмет”, в качестве полюсов ротора высокооборотных электрических машин с постоянными магнитами, вследствие благоприятного сочетания механических свойств, повышенной коррозионной стойкости и ударной вязкости этой стали. Исследованы механические и магнитные свойства стали 04Х13Н8МТЮ–ВИ. Несмотря на то, что максимальное значение магнитной проницаемости у стали 04Х13Н8МТЮ–ВИ в разы ниже, чем у конструкционных сталей 3 и 30ХГСА, показано, что различие по величине электромагнитного момента двигателей с использованием разных сталей 30ХГСА и 04Х13Н8МТЮ–ВИ составляет менее 0.2%. С учётом более высоких прочностных свойств стали 04Х13Н8МТЮ–ВИ появляется потенциальная возможность повысить частоту вращения ротора на 25% по сравнению с ротором, изготовленным из 30ХГСА.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Мазничевский

ООО “Ласмет”

Автор, ответственный за переписку.
Email: al.mazn@ya.ru
Россия, ул. 2-я Павелецкая, 18, ком. 207, Челябинск, 454047

Р. В. Сприкут

ООО “Ласмет”

Email: al.mazn@ya.ru
Россия, ул. 2-я Павелецкая, 18, ком. 207, Челябинск, 454047

А. С. Кибардин

АО “НИИЭФА”

Email: kibardin@sintez.niiefa.spb.su
Россия, пос. Металлострой, 3, Санкт-Петербург, 190000

А. А. Фирсов

АО “НИИЭФА”

Email: kibardin@sintez.niiefa.spb.su
Россия, пос. Металлострой, 3, Санкт-Петербург, 190000

Список литературы

  1. Tian J., Yang B., Feng S., Yu L., Zhou J. Investigation of rotor–gas foil bearing system and its application for an ultra-high-speed permanent magnet synchronous motor // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part J: Journal of Engineering Tribology. 2022. V. 236 (4). P. 595–606. https://doi.org/10.1177/13506501211031703
  2. Cheng W., Deng Z., Xiao L., Zhong B., Duan W. Rotor dynamic experimental investigation of an ultra-high-speed permanent magnet synchronous motor supported on a three-pad bidirectional gas foil bearing // Adv. Mech. Eng. 2019. V. 11 (9). P. 1–11. https://doi.org/10.1177/1687814019875368
  3. He T., Zhu Z., Eastham F., Wang Y., Bin H., Wu D., Gong L., Chen J. Permanent Magnet Machines for High-Speed Applications // World Electric Vehicle Journal. 2022. V. 13 (1). https://doi.org/10.3390/ wevj13010018
  4. Каблов Е.Н., Бакрадзе, М.М., Громов В.И., Вознесенская Н.М., Якушева Н.А. Новые высокопрочные конструкционные и коррозионностойкие стали для аэрокосмической техники разработки ФГУП “ВИАМ” // Авиационные материалы и технологии. 2020. № 1 (58). С. 3–11. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2020-0-1-3-11
  5. Якушева Н.А., Громов В.И. Мартенситно-стареющие стали ВИАМ для ответственных деталей ГТД // Высокопрочные стали для аэрокосмической техники и технологии их производства: материалы Всероссийской научно-технической конференции. 2019. С. 15–25.
  6. Bibin J., Manikandan M., Arivazhagan N., Nageswara R., Muktinutalapati G., Madhusudhan R. Development of a low heat-input welding technique for joining thick plates of 250 grade maraging steel to fabricate rocket motor casings // Materials Letters. 2022. V. 326. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2022.132984
  7. Geng L., Jie S., Ao W., Zhuoyue Y., Yali D., Jing N., Qi G. A novel Fe–Cr–Ni–Co–Mo maraging stainless steel with enhanced strength and cryogenic toughness: Role of austenite with core-shell structures // Mater. Sci. Eng.: A. 2023. V. 863. https://doi.org/10.1016/j.msea.2022. 144537
  8. Zhang H., Sun M., Wang F., Liu Z., Xu B., Li D. Exploring the relationship between the accelerated austenite reversion and two-steps solution treatment in a Cr–Ni–Mo cryogenic maraging stainless steel // Materials Characterization. 2023. V. 196. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2022.112581
  9. Zheng Z., Lee Y.J., Zhang J., Jin X., Wang H. Ultra-precision micro-cutting of maraging steel 3J33C under the influence of a surface-active medium // J. Mater. Proces. Techn. 2021. V. 292. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2021. 117054
  10. Патент № 2738033 Российская Федерация, МПК С22 С38/50 (2020.08), С22С 38/60 (2020.08). Мартенситно-стареющая сталь: № 2020112264; заявл. 26.03.2020; опубл. 07.12.2020. Бюл. № 34 / Мазничевский А.Н., Сприкут Р.В.; заявитель и патентообладатель Лаборатория специальной металлургии (ООО “Ласмет”). 8 с.: ил. Текст: непосредственный.
  11. Амосков В.М., Беляков В.А., Белякова Т.Ф., Гикал Б.Н., Гульбикян Г., Дмитриев С.Н., Иваненко И.А., Илясов О.В., Костырев В.А., Кучинский В.Г., Кухтин В.П., Ларионов М.С., Ламзин Е.А., Максимов Б.П., Семченков А.Г., Семченкова О.В., Сычевский С.Е., Филатов О.Г., Фирсов А.А., Франко И. Аппаратно-программный комплекс для измерения характеристик магнитных материалов в широком диапазоне индукций // Препринт ОИЯИ Р13–2004–158. Дубна: Объедин. ин-т ядер. исслед. 2004. 19 с. https://www1.jinr.ru/publish/Preprints/2004/158(P13–2004–158).pdf
  12. Sha W., Guo Z. 2 – Microstructure of maraging steels // Woodhead Publishing Series in Metals and Surface Engineering. 2009. P. 17–48. https://doi.org/10.1533/9781845696931.17
  13. Исмагилов Ф.Р., Хайруллин И.Х., Вавилов В.Е. Высокооборотные электрические машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами. Инновационное машиностроение. 2017. 247 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Структура стали 04Х13Н8МТЮ–ВИ, ×100: а) кованое (без термической обработки); б) закалка 900°С, 25 мин, масло + старение 500°С, 40 мин, воздух.

Скачать (507KB)
3. Рис. 2. Зависимость напряжения от деформации σ(ε) при растяжении образца 04Х13Н8МТЮ–ВИ.

Скачать (59KB)
4. Рис. 3. Основная кривая намагничивания (ОКН) исследуемого образца стали.

Скачать (58KB)
5. Рис. 4. ОКН исследуемого образца стали в диапазоне 0–20 кА/м (показан участок пересечения диапазонов измерения для кольцевого и цилиндрического образцов).

Скачать (58KB)
6. Рис. 5. Зависимость µ0М(Н) для исследуемого образца 04Х13Н8МТЮ–ВИ. Намагниченность насыщения µ0М = 1.6 Тл, µ0 = 4π · 10⁻⁷

Скачать (62KB)
7. Рис. 6. Зависимость магнитной проницаемости µr от магнитной индукции В.

Скачать (52KB)
8. Рис. 7. Петля гистерезиса исследуемого образца.

Скачать (71KB)
9. Рис. 8. Сравнительная зависимость B(Н) для сталей 3, 30ХГСА и 04Х13Н8МТЮ–ВИ.

Скачать (160KB)
10. Рис. 9. Зависимости µᵣ от напряженности магнитного поля Н.

Скачать (140KB)
11. Рис. 10. Зависимости µᵣ от индукции магнитного поля В.

Скачать (148KB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».