№ 3 (2023)

Представлена попытка определить влияние направления распыления на движение частиц в плазменном потоке с целью оценить влияние силы тяжести. Выбраны три направления распыления: вниз, вверх и горизонтально. Рассматривался титановый порошок ПТМ-1 ТУ 14-22-57-92. Для каждого из рассматриваемых направлений распыления выполнен расчет движения частиц титанового порошка разной дисперсности в плазменном потоке методом конечных элементов с использованием программного пакета SolidWorks. В качестве распыляемого порошкового материала выбраны частицы размерами 1, 50 и 90 мкм. Изучено изменение температуры частиц порошка при движении в плазменном потоке в зависимости от направления распыления. Проведен сравнительный анализ для рассматриваемых направлений распыления, по результатам которого описаны достоинства и недостатки и даны рекомендации по ведению процессов получения порошка и нанесения покрытий. Представленные данные могут быть полезными при выборе положения подложки для нанесения функциональных покрытий. Продемонстрировано влияние силы тяжести на сепарацию получаемых порошков и на распределение температуры плазменного потока в исследуемой зоне. Для верификации результатов расчета проведен натурный эксперимент в плазменной установке, собранной на базе ИМЕТ УрО РАН, которая применяется для получения порошка и нанесения покрытий, с учетом ее конструктивных особенностей. Результаты имеют практическую пользу для разработчиков и потребителей технологического оборудования.

Показана возможность повышения износостойкости поверхностей стали 45 в 19,9 раза и титанового сплава ВТ6 в 3,6 раза после катодного электролитно-плазменного азотирования в растворе хлорида аммония и аммиака и последующего анодного электролитно-плазменного полирования в растворе сульфата аммония. Выявлено положительное влияние на износостойкость уменьшения шероховатости поверхности и удаления внешней части оксидного слоя с помощью анодного электролитно-плазменного полирования и повышения твердости поверхностного слоя в результате катодного азотирования. Механизм изнашивания определен как усталостный при пластическом контакте и граничном трении.

Представлен обзор литературных данных, посвященный вопросам взаимодействия водорода с металлическими материалами. Рассмотрены основные процессы повреждения, такие как высокотемпературная водородная коррозия и водородное охрупчивание (ВО). Описаны наиболее распространенные механизмы ВО. Обобщены известные закономерности, вопросы влияния химического состава, структуры, концентрации водорода, температуры и скорости деформации на развитие ВО, а также приведены результаты собственных исследований воздействия водорода на механические свойства трубных сталей.

Исследованы механизмы разрушения при статическом растяжении плоских образцов конструкционной стали 09Г2С в бездефектном состоянии и с искусственным дефектом в виде усталостной трещины с применением метода акустикой эмиссии и фрактографического анализа поверхности разрушения.

Установлены кинетические закономерности образования нитридов и представлена последовательность структурных превращений, характеризующих высокотемпературную (при 1900 °C) нитридизацию сплавов Zr-U, содержащих 2 и 5 мас.% U, в интервале от 3,5 до 60 мин. В ходе высокотемпературного насыщения азотом для каждого состава происходит распад твердого раствора (Zr,U) с образованием композитных структур ZrN-(ZrN1- n /U х Э у /U)-ZrN (где Э - О, N; n , x , y - стехиометрические коэффициенты). При распаде твердого раствора образуется нитрид циркония и выделяется фаза металлического урана, аккумулирующего в центральной части образца содержащиеся в исходном твердом растворе примеси. Кинетические кривые для температуры 1900 °C аппроксимируются экспоненциальным законом и соответствуют нитридизации циркония. Скорость нитридизации твердого раствора (Zr,U) возрастает с увеличением содержания урана. Для завершения процесса образования компактного нитрида твердого раствора (Zr,U)N стехиометрического состава необходимо повышать температуру и увеличивать длительность реакции.

Изучено влияние ротационной ковки (РК) со степенью деформации e = 1,28 и 2,31 на микроструктуру, коррозионную стойкость и механические свойства потенциального медицинского сплава Mg-1,1%Zn-1,7%Dy. Показано, что РК при e = 1,28 приводит к измельчению зерна исследуемого сплава практически в 10 раз (с 300-400 до 30-40 мкм). Повышение степени деформации до e = 2,31 приводит к формированию неоднородной микроструктуры с областями, содержащими зерна как размером 30-40 мкм, так и 5-10 мкм. Измельчение зерна после РК приводит к повышению стойкости к электрохимической коррозии (потенциал коррозии увеличивается от -1550±9 мВ в закаленном состоянии до -1442±23 и -1454±35 мВ после РК соответственно при e = 1,28 и 2,31), но не вызывает изменения плотности тока коррозии. При этом скорость деградации сплава растет с увеличением степени деформации вплоть до 3,46±1,06 мм/год. Измельчение структуры после РК при e = 1,28 приводит к существенному росту прочности исследуемого сплава относительно закаленного состоянии (предел прочности растет с 70±13 до 273±7 МПа) при снижении пластичности с 23,1±5,1 до 14,0±2,9%. Повышение степени деформации до e = 2,31 не приводит к росту прочности сплава (sв = 267±4 МПа), но вызывает увеличение пластичности (d = 21,1±1,6%), по-видимому, в результате текстурных изменений, происходящих в сплаве.