Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)
ISSN (print): 1994-6309, ISSN (online): 2541-819X Учредители: Новосибирский государственный технический университет; ООО НПКФ «Машсервисприбор» Главный редактор: Батаев Анатолий Андреевич, д-р техн. наук, профессор Периодичность / доступ: 4 выпуска в год / подписка Входит в: Белый список (2 уровень), перечень ВАК, РИНЦ, Scopus, Web of Science Core Collection
Новосибирский государственный технический университет
Подробности и детали изложены в типовом Лицензионном договоре, который следует заполнить, заверить всем представителям авторского коллектива и направить издателю вместе с прочими материалами при подаче статьи. Бланк типового Лицензионного договора (DOC)
Оценка эффективности обработки при точении с использованием экологически чистых наножидкостей на основе оксида меди
Введение. В настоящее время наблюдается растущий спрос на экологически чистые смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) для обработки материалов резанием, что обусловлено их нетоксичностью, устойчивостью, высокой эффективностью и способностью улучшать качество поверхности. Эти жидкости поддерживают принципы экологичного производства и обеспечивают безопасную рабочую среду. Наножидкости на основе оксида меди обеспечивают повышенную теплопередачу, безопасность, а также снижают износ инструмента и силы резания. Цель работы. Настоящее исследование посвящено оценке эффективности СОЖ на основе оксида меди в процессах точения с целью поддержания устойчивого и экологически осознанного производства. В работе исследуется точение стали SS 304 с использованием наножидкостей с разной концентрацией оксида меди. Методы исследования. В данном исследовании процесс точения испытывался в различных условиях обработки с использованием СОЖ, содержащей разные концентрации наночастиц оксида меди (0,3, 0,6, 0,9, 1,2 и 1,5 %). В качестве базового масла выбрано кукурузное масло, в котором были диспергированы наночастицы оксида меди. Испытания по обработке проводились в различных условиях: сухое точение, мокрое точение, точение в условиях использования минимального количества смазочно-охлаждающей жидкости (MQL) и MQL с наномодификацией (nMQL). Был проведен сравнительный анализ для оценки температуры резания и сил резания. Результаты и обсуждение. Результаты показали, что применение 1,2%-й наножидкости оксида меди привело к значительному снижению силы резания и температуры резания, приблизительно на 17,54 и 29,53 % соответственно, по сравнению с обработкой в условиях сухого точения и традиционного мокрого точения. Кроме того, отмечено, что наножидкость участвует в образовании защитной пленки на границе раздела «инструмент – заготовка», что снижает износ инструмента. Эти результаты подчеркивают потенциал экологически чистых СОЖ на основе оксида меди для повышения эффективности операций точения и содействия экологически устойчивым методам.
© Маниканта Д.Э., Амбхор Н., Мурти К.Б., Теллапутта Г.Р., Агравал Д., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Исследование и анализ электроэрозионной обработки при изготовлении изделий из жаропрочных сплавов (обзор исследований)
Введение. В современном машиностроении наблюдается тенденция к разработке и внедрению новых жаропрочных сплавов с повышенными физико-механическими свойствами. Перспективным способом изготовления изделий из жаропрочных сплавов нового поколения является электроэрозионная обработка. В настоящей статье представлен анализ современных исследований в области электроэрозионной обработки жаропрочных сплавов. Основное внимание уделяется анализу выходных качественных и количественных показателей, которые зависят от входных параметров – режима обработки и условий обработки. Рассмотрены ключевые факторы, влияющие на эффективность электроэрозионной обработки: режимы обработки, состав рабочей жидкости, материал электродов. Материалы анализа современных исследований представляют интерес для специалистов в области обработки жаропрочных сплавов, разработчиков технологий электроэрозионной обработки и исследователей, работающих над совершенствованием методов изготовления изделий для авиадвигателестроения. Цель работы: обзор научной литературы, посвященной исследованиям современных методов обеспечения и повышения эффективности и качества электроэрозионной обработки жаропрочных материалов. Методы исследования: теоретический анализ современных исследований на тему электроэрозионной обработки жаропрочных сплавов. Результаты и обсуждение. Проведен анализ литературы, на основании которого установлено, что сила тока и время включения импульса являются основными технологическими параметрами, определяющими качество обработанной поверхности и скорость съема материала. Установлена эффективность применения модифицированной рабочей жидкости (с добавлением графена и углеродных нанотрубок) при обработке жаропрочных материалов для улучшения качества поверхности. Актуальным представляется проведение экспериментальных исследований влияния компонентов различных материалов, добавляемых в рабочую жидкость, для улучшения показателей качества поверхности после КПЭЭО, а также исследование влияния легирования данными материалами поверхностного слоя жаропрочных материалов.
© Шлыков Е.С., Абляз Т.Р., Блохин В.Б., Муратов К.Р., Осинников И.В., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
ANFIS-моделирование токарной обработки гибридных нанокомпозитов на основе алюминиевого сплава Al7075 при охлаждении сжатым воздухом
Введение. Гибридные металломатричные композиты (HMMCs) находят все более широкое применение в авиационной и автомобильной промышленности благодаря их низкой плотности, высокой жесткости и исключительной удельной прочности. В частности, алюминиевые HMMCs, особенно на основе сплава Al7075, получают все большее признание. Непрерывные исследования и разработки в этой области направлены на поиск способов повышения долговечности и производительности этих передовых материалов. Цель работы. Обрабатываемость сплава Al7075 является серьезной проблемой из-за его абразивной армирующей фазы, которая вызывает быстрое изнашивание инструмента, увеличение сил резания и ухудшение качества обработанной поверхности. Кроме того, ориентация промышленности на экологически чистое производство привела к переходу от традиционной обработки с применением СОЖ к устойчивым альтернативам. Исходя из этого, исследователи оптимизируют производительность обработки, используя передовые технологические достижения и методы. Однако имеется ограниченное количество работ, посвященных моделированию производительности обработки нанокомпозитов на основе алюминиевого сплава Al7075 при токарной обработке в условиях охлаждения сжатым воздухом. Методы исследования. Разработка комплексной модели позволит производителям лучше понимать, как повысить эффективность процессов токарной обработки нанокомпозитов на основе сплава Al7075. С этой целью в данной работе проводится моделирование производительности обработки гибридных нанокомпозитов на основе алюминиевого сплава Al7075 при точении в условиях охлаждения сжатым воздухом с использованием адаптивной сети на основе системы нечеткого вывода (ANFIS) для прогнозирования износа инструмента (TW), шероховатости поверхности (Ra) и силы резания (Fc) в зависимости от параметров процесса. Результаты и обсуждение. Разработана ANFIS-модель для прогнозирования производительности обработки с учетом влияния параметров процесса, таких как скорость резания, подача и глубина резания, для различных нанокомпозитов на основе алюминиевого сплава Al7075, которые были изготовлены методом механического замешивания частиц в расплав с использованием наночастиц карбида кремния (30…50 нм) и графена (5…10 нм) в качестве армирующих элементов. Армирующие материалы влияют на механические и физические свойства композитов. Для инженерных приложений SiC и графен являются предпочтительными армирующими элементами, обладающими отличительными характеристиками. ANFIS-модели были разработаны для прогнозирования Ra, Fc и TW на основе экспериментальных результатов. Метод Сугено был выбран для представления нечетких правил и функций принадлежности, поскольку он использует взвешенные средние значения в процессе дефаззификации и обеспечивает лучшую эффективность обработки. Инструментарий MATLAB ANFIS применялся для разработки и настройки нечетких систем вывода. Разработанная ANFIS-модель эффективно прогнозирует характеристики обработки, предлагая практический подход к оптимизации параметров процесса с высокой надежностью. Исследование продемонстрировало хорошее соответствие между экспериментальными результатами и прогнозируемыми ANFIS-результатами, при этом средняя ошибка прогнозирования составила менее 8 %. В частности, ANFIS-модель дала ошибки в 5,1 % для Ra, 13,45 % для Fc и 7,92 % для TW. Модель продемонстрировала отличное соответствие экспериментальным данным, демонстрируя высокую точность прогнозирования и возможность обобщения. Для лучшего понимания влияния параметров процесса на Fc, Ra и TW для различных нанокомпозитов построены 3D-графики. Полученные результаты подтверждают эффективность охлаждения сжатым воздухом для улучшения обрабатываемости при минимизации воздействия на окружающую среду. Кроме того, разработанная ANFIS-модель служит надежным инструментом для оптимизации параметров токарной обработки композитов на основе алюминиевого сплава Al7075, поддерживая развитие стратегий экологически чистого производства.
© Чинчаникар С., Патил С., Кулкарни П., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Фрезерование заготовки из аустенитной нержавеющей стали AISI 321, наплавленной методом проволочно-дугового аддитивного производства (WAAM)
Введение. Проволочно-дуговое аддитивное производство (WAAM) благодаря своей характеристике «проектирование как производство» постепенно становится одной из перспективных технологий. Однако в настоящее время отсутствуют сравнительные исследования микроструктуры и механических свойств наплавленных образцов из аустенитной нержавеющей стали на различных участках, а также недостаточно изучена их обрабатываемость. Цель работы. Сравнение микроструктуры и механических свойств образцов из аустенитной нержавеющей стали ER321 (аналоги – AISI 321, 08Х18Н10Т), полученных методом WAAM, на различных участках и оценка их обрабатываемости по величине составляющих силы резания при концевом фрезеровании и шероховатости обработанной поверхности. В работе исследованы свойства и микроструктура образцов, полученных проволочно-дуговой аддитивной технологией, измерены силы фрезерования. Установлено влияние подачи на составляющие силы резания и шероховатость обработанных поверхностей при встречном фрезеровании образцов из стали ER321 концевыми фрезами из твердого сплава ВК10 диаметром 12 мм с износостойким покрытием AlTiN, нанесенным методом физического осаждения из паровой фазы (PVD). Методы исследования. С использованием микрорентгеноспектрального анализа определялись содержание элементов и схема затвердевания в различных участках образцов. Металлографическим методом исследовалась микроструктура образцов. В результате испытаний на растяжение были получены диаграммы растяжения, а также измерялась микротвердость образцов. По сравнению с закономерностью при встречном фрезеровании прокатанных образцов была установлена закономерность изменения сил резания и шероховатости поверхности в зависимости от величины подачи при фрезеровании наплавленных образцов. Результаты и обсуждение. При наплавке на нижнем участке образца первично выделяется феррит червеобразной формы, а на остальных участках – аустенит, в котором феррит имеет дендритную форму. Значения микротвердости наплавленных и прокатанных образцов близки и составляют около 230 HV0,1. Предел прочности на растяжение прокатанных образцов составляет 666 МПа, что примерно на 40 МПа выше, чем у наплавленных образцов. При фрезеровании наплавленных образцов боковая сила, действующая перпендикулярно направлению подачи, больше, а качество обработанной поверхности хуже. При большой минутной подаче при фрезеровании наплавленных образцов сила подачи, действующая в направлении подачи, больше, чем у прокатанных образцов.
© Чжан Ц., Клименов В.А., Козлов В.Н., Чинахов Д.А., Хань Ц., Ци М., Дин Ц., Пань М., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Математический анализ профиля поверхности титанового сплава после различных режимов электромеханической обработки
Введение. В настоящее время существует множество математических подходов для аппроксимации кривой профиля поверхности. В большинстве из них заложены объемные математические выражения для описания параметров профиля поверхности после различных видов обработки. Цель работы: подобрать достаточно простой с инженерной точки зрения математический аппарат для аппроксимации профиля поверхности образцов из титанового сплава ВТ22 после поверхностного пластического деформирования (ППД) и различных режимов электромеханической обработки (ЭМО) с возможностью исключения случайных технологических погрешностей. В работе исследовано влияние режимов ЭМО переменным и постоянным током 100, 300 и 600 А/мм2 с учетом усилия деформирующего электрода-инструмента (150 Н) и без него (10 Н) на геометрию поверхности образцов из титанового сплава ВТ22. Используемая в работе электромеханическая обработка металлических сплавов способна существенно изменять геометрический профиль, структуру и эксплуатационные свойства поверхности. Отличительной ее чертой является создание на поверхности как микроотклонений (шероховатость), так и макроотклонений и рельефа (волнистость, «масляные карманы», наплывы от наплавки металла под ремонтный размер). Методы исследования: профилометрический анализ, выполненный на приборе ПМ-7, и последующая обработка с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) результатов замера шероховатости поверхности предварительно подвергнутого получистовой токарной обработке цилиндрического образца из титанового сплава ВТ22 диаметром 16 мм после электромеханической обкатки электродом-инструментом. Оценка погрешности модельных кривых профиля поверхности проводилась по коэффициенту корреляции Пирсона (R). Результаты и обсуждение. Показано, что использование постоянного тока высокой плотности способствует получению поверхности с высокой относительной опорной длиной профиля (98,8 %), низким среднеарифметическим отклонением профиля (1,9 мкм) и средним шагом неровности профиля (56 мкм). На основе БПФ показано, что рассмотренные режимы электромеханической обработки способствуют образованию волнистости профиля с различным шагом и высотой. Наибольшая взаимосвязь наблюдается для режимов 2, 4, 9 (R > 0,7), наименьший коэффициент корреляции был отмечен для ЭМО постоянным током плотностью 100 и 300 А/мм2 (режим 5 и 6, R < 0,25).
© Романенко М.Д., Захаров И.Н., Багмутов В.П., Баринов В.В., Нгуен М.Т., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Оценка проплавляющей способности оксидных флюсов при сварке А-TIG углеродистых и низколегированных сталей
Введение. Сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) получила широкое распространение благодаря таким преимуществам, как хороший защитный эффект, стабильная дуга, лёгкая регулировка тепловложения, уменьшение разбрызгивания металла и привлекательный внешний вид сварного шва. Однако относительно неглубокое проплавление и низкая эффективность ограничивают её применение. Для повышения эффективности сварки и расширения сферы её применения отечественные и зарубежные учёные провели значительные исследования, направленные на повышение плотности энергии традиционной дуги TIG. К ним относятся активирующая дуговая сварка TIG (A-TIG) с использованием флюса, наносимого на поверхность сварочного стыка. Дальнейшее обсуждение механизма повышения плотности энергии дуги при сварке А-TIG позволит нам предложить новые идеи и методы для высокоэффективной технологии производства сварочных процессов TIG. Цель настоящей работы: оценка технологического потенциала метода применения оксидных активирующих флюсов TiO2 и SiO2 для повышения эффективности проплавления и качества сварочного процесса углеродистых и низколегированных сталей. Методы и материалы исследований. В работе проводили сравнительные испытания сварки A-TIG пластин толщиной 3,5 и 8 мм (300×300 мм), изготовленных из нелегированной (углеродистой) стали Ст3, а также низколегированной стали 09Г2С. Сварочные испытания включали в себя применение однокомпонентных флюсов в виде оксидов (TiO2, SiO2). Все экспериментальные сварные швы выполнялись в одинаковых условиях, без использования присадочного металла (сварка TIG), током в диапазоне 10…200 А со скоростью сварки 150 мм/мин. Напряжение дуги ограничивалось в диапазоне от 10,4 до 12,8 В; погонная энергия – в диапазоне от 0,499 до 0,614 кДж/мм. Все сварные швы подвергались визуальному контролю состояния поверхности и макроструктурным исследованиям для определения их размеров. Результаты и обсуждения. В большинстве испытаний наблюдалось существенное различие в форме дуги по сравнению с традиционными процессами TIG и A-TIG. Результаты испытаний сварки A-TIG нелегированных и низколегированных сталей показали, что глубина проплавления незначительно увеличивалась в сталях, характеризующихся более высокой степенью раскисления и металлургической чистотой. Очевидно, что не каждый активатор отвечал за увеличение глубины проплавления, однако использование оксидов TiO2 и SiO2 оказалось, несомненно, благоприятным. Предложен механизм сжатия дуги для сварки A-TIG стали с различными типами исследованных флюсов. Сужение дуги происходит из-за образования отрицательных ионов во внешней области дуги или из-за флюса на поверхности. Таким образом, сужение дуги повышает плотность тока и интенсивность тепла в корне анода. Это увеличивает силу и давление магнитного сжатия, и таким образом возникает сильный конвекционный поток вниз. Использование оксидов кремния и титана (TiO2 и SiO2) приводит к увеличению глубины проплавления при сварке A-TIG, независимо от типа и марки стали. Степень увеличения глубины проплавления ограничивалась диапазоном от 40 до 200 %.
© Карлина А.И., Кондратьев В.В., Гладких В.А., Витькина Г.Ю., Кононенко Р.В., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Определение оптимальных параметров фрезерования нержавеющей стали 12Х18Н10Т, изготовленной методом проволочного электронно-лучевого аддитивного производства
Введение. В отличие от традиционных вычитающих технологий аддитивное производство (АП) имеет следующие преимущества: сокращение времени изготовления деталей и увеличение сроков службы материалов. Оно также характеризуется лучшей экологичностью, прежде всего вследствие повышения коэффициента использования материала (снижения количества стружки). Проволочные электронно-лучевые технологии АП обладают несомненным преимуществом, связанным с высокой производительностью и материалоемкостью. С другой стороны, существенным ограничением, сдерживающим внедрение проволочной электронно-лучевой технологии АП (EBAM), является низкая размерная точность и большая шероховатость поверхности 3D-напечатанных деталей. Цель работы: подбор оптимальных значений режимных параметров фрезерования (частоты вращения, подачи и ширины фрезерования) на основании одновременной оценки шероховатости обрабатываемой поверхности и скорости удаления материала. Методы и материалы. В работе исследовали образцы, полученные с помощью технологии EBAM. Механические свойства определяли путем испытаний на одноосное растяжение на электромеханической испытательной машине. Силу резания определяли с помощью динамометра Kistler 9257В. Исследования по фрезерованию заготовок нержавеющей стали EBAM 321 выполняли как на стационарном станке без применения СОЖ, так и на широкоформатном фрезерном станке с ЧПУ с применением СОЖ. Результаты и обсуждение. Показано, что для повышения производительности (скорости удаления материала) и снижения силы резания на стационарном станке без применения СОЖ целесообразно увеличивать скорость фрезерования, не увеличивая при этом величину подачи. При исследовании взаимосвязи скорости удаления материала и шероховатости от параметров фрезерования на широкоформатном фрезерном ЧПУ-станке с невысокой жесткостью портальной рамы и с применением СОЖ предложены модели линейной множественной регрессии и нелинейные модели на основе нейронных сетей прямого распространения. Показано, что для прогноза оптимальных параметров фрезерования достаточно использовать линейные регрессионные модели. Однако необходимо учесть, что исследования проводились в узких рамках щадящих режимов при малых временах механообработки и без учета возможного износа инструмента. Для этих условий (ограничений) дан прогноз оптимальных параметров фрезерования нержавеющей стали EBAM 12Х18Н10Т: при частоте вращения 4500 об/мин, подаче S = 404 мм/мин и ширине B = 0,43 мм прогнозируемая шероховатость Ra составит 0,648 мкм, а скорость удаления материала – 695 мм3/мин.
© Ци М., Панин С.В., Степанов Д.Ю., Бурков М.В., Чжан Ц., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Исследование термонагруженности процесса точения металл-композитной системы в зависимости от скорости, подачи и глубины резания при обработке тонкостенной металлической оболочки толщиной 2 мм
Введение. Статья посвящена исследованию термонагруженности процесса точения металл-композитных систем (МКС), состоящих из тонкостенной аддитивно полученной металлической оболочки и металлополимерного заполнителя. Цель работы: исследовать влияние технологических параметров точения на температуру в зоне резания МКС с металлической оболочкой толщиной 2 мм и определить допустимые режимы механической обработки, исключающие термодеструкцию металлополимерного заполнителя. Метод и методология. Для экспериментального моделирования МКС разработан программно-аппаратный комплекс, включающий в себя сменную металлическую втулку из стали 12Х18Н10Т, металлополимер «Феррохром» (ТУ 2257-002-48460567-00), три термопары с аналого-цифровым преобразователем MAX6675 и модуль беспроводной передачи данных на базе ESP32. Температура на межфазной границе «металл – металлополимер» регистрировалась в реальном времени. Верификация результатов проводилась бесконтактным методом с использованием тепловизора FLUKE Ti400 (погрешность 3…5 °C). Эксперимент выполнен по плану полного факторного эксперимента 23 + n0 с варьированием скорости резания V (м/мин), подачи S (мм/об) и глубины резания t (мм), включая центральные точки для оценки кривизны поверхности отклика. Результаты и обсуждение. На основе полученных экспериментальных данных для оболочки толщиной 2 мм построена регрессионная модель второго порядка («2Т3»), демонстрирующая высокую адекватность. Анализ коэффициентов модели показал, что наибольшее влияние на рост температуры оказывает глубина резания t, за ней следует подача S, тогда как скорость резания V в исследованных диапазонах оказывает наименьшее воздействие. С использованием модели построены поверхности отклика и контурные карты, позволяющие визуализировать «безопасные» области режимов обработки, удовлетворяющие ограничению T ≤ 170 °C – порогу термостойкости металлополимера. Полученные зависимости обеспечивают основу для нормирования финишных режимов точения изделий инструментального назначения с аддитивно сформированной оболочкой и металлополимерным заполнителем.
© Любимый Н.С., Четвериков Б.С., Клюев С.В., Загородний Н.А., Польшин А.А., Мальцев А.К., Быценко М.В., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Современные методы изготовления сложнопрофильных электродов-инструментов для электроэрозионной обработки (обзор исследований)
Введение. В современном машиностроении важную роль играет опытное производство. Технология копировально-прошивной электроэрозионной обработки (КПЭЭО) получила широкое распространение при обработке опытных деталей, изготавливаемых на потоках гибкого производства. Изготовление электродов-инструментов (ЭИ) является одним из основных этапов технологического цикла КПЭЭО. Цель работы. Обзор существующих исследований современных методов изготовления электродов-инструментов для электроэрозионной обработки. Методы исследования. Произведен обзор научной литературы на тему исследований в области электроэрозионной обработки, посвященных электродам-инструментам, преимущественно за последние 20 лет. Описаны различные конфигурации конструктивных элементов, обрабатываемых с помощью технологии КПЭЭО, а также конфигурации ЭИ для их обработки. Показаны зависимости влияния геометрических параметров ЭИ простейших конфигураций на выходные параметры КПЭЭО. Выделены основные группы методов изготовления ЭИ. Описаны ограничения, преимущества и недостатки методов, альтернативных традиционным. Выявлены основные тенденции развития современных методов изготовления ЭИ. Результаты и обсуждение. На основании обзора литературы, посвященной современным исследованиям в области электроэрозионной обработки, приведены современные тенденции развития конфигураций электродов-инструментов, выявлены проблемы изготовления сложнопрофильных электродов-инструментов традиционными методами. Установлено, что среди альтернативных методов изготовления электродов-инструментов наибольший интерес современных ученых вызывают литье по выплавляемым моделям, порошковая металлургия и аддитивные методы. Показано, что для каждого метода характерны свои преимущества и недостатки, подтвержденные рядом исследований. Выделены актуальные направления развития сложнопрофильных ЭИ и методов их изготовления: топологическая оптимизация электродов-инструментов, использование современных высокотехнологичных методов литья; расширение номенклатуры материалов ЭИ с повышенными электроэрозионными свойствами; оптимизация режимов порошковой металлургии, FDM-печати и селективного лазерного сплавления; повышение толщины и качества покрытий электродов-инструментов, полученных с применением технологий быстрого прототипирования.
© Абляз Т.Р., Осинников И.В., Шлыков Е.С., Муратов К.Р., Блохин В.Б., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Исследование влияния технологических параметров на фотохимическую обработку нержавеющей стали SS316L при производстве сосудистых стентов
Введение. Фотохимическая обработка (PCM) – это нетрадиционный метод обработки, позволяющий создавать биомедицинские компоненты без заусенцев и внутренних напряжений. Стент представляет собой небольшую сетчатую трубку, используемую для устранения закупорок и открытия кровеносных сосудов в артериях и венах. Нержавеющая сталь SS316L является одним из предпочтительных материалов для изготовления стентов благодаря её превосходной биосовместимости и возможности проведения фотохимической обработки. Сосудистые стенты изготавливают из металлической сетки, ткани, силикона или комбинаций материалов. Цель данной работы: исследование влияния технологических параметров на процесс PCM при обработке SS316L и изготовление стента из стали SS316L в качестве субстрата методом фотохимической обработки. Изготовленный стент используется в более крупных артериях, например аорте, с целью обеспечения стабильного канала для кровотока. Методы исследования. Технологические параметры процесса фотохимической обработки были оптимизированы по методу Тагучи с экспериментальной матрицей L9 (DoE). Влияние технологических параметров на отклики исследовалось с использованием F-значений. Искусственная нейронная сеть (ANN) применялась в качестве средства прогностической диагностики для наблюдения за отклонениями в откликах. Результаты и обсуждение. Был получен оптимальный набор параметров обработки, который использовался для изготовления сосудистого стента. С помощью CAD-программного обеспечения был разработан фотошаблон с требуемым размером балок стента. Контролируемое травление раствором хлорида железа (III) обеспечило образование сетки; затем лазерной шовной сваркой была сформирована трубчатая конструкция стента для имплантации в местах закупорок. Размеры полученного стента были измерены с помощью СЭМ (сканирующей электронной микроскопии), и было установлено, что размер балок стента варьируется от 312 мкм до 900 мкм.
© Агравал Д., Патил С., Вашимкар Д., Амбхор Н., Агравал Д., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Прогнозирование интенсивности изнашивания инструмента при обработке никелида титана ТН-1
Введение. Одним из важнейших критериев оценки эффективности выбранной стратегии обработки заготовок является интенсивность изнашивания инструмента. Снижение интенсивности изнашивания приводит к уменьшению издержек производства, связанных с затратами на обрабатывающий инструмент, и к повышению производительности в целом. Цель данной работы: снижение интенсивности изнашивания инструмента при обработке заготовки из сплава с памятью формы никелида титана ТН-1. Методы. В рамках исследований выполнялся полный трехфакторный эксперимент по токарной обработке заготовки из указанного сплава с целью определения интенсивности изнашивания режущей пластины при широких диапазонах варьирования параметров режима резания. При испытаниях у получаемой стружки измерялись геометрические параметры толщина и ширина. Путем построения графиков зависимостей от параметров стружки, аппроксимации полученных зависимостей и оценки величины достоверности аппроксимации каждой из них определялся параметр для разработки методики прогнозирования интенсивности изнашивания. Результаты и обсуждение. В работе доказано, что для прогнозирования величины интенсивности изнашивания режущей пластины при точении заготовки из никелида титана ТН-1 целесообразно использовать зависимость от толщины получаемой стружки. Установленная математическая зависимость описывается системой уравнений, позволяющей определить интенсивность изнашивания режущей пластины и погрешность этого расчета. Вероятность точного попадания реального значения интенсивности изнашивания инструмента в представленную область составляет не менее 87,5 % при доверительной вероятности 95 %, что говорит о достаточной для практики точности. Суть разработанной в рамках данного исследования методики прогнозирования величины изнашивания режущей пластины заключается в выполнении пробного прохода резца с целью получения стружки, по толщине которой необходимо рассчитать величину интенсивности изнашивания и наиболее вероятной абсолютной погрешности по установленным зависимостям. В работе также определено, что зависимость интенсивности изнашивания имеет точку минимума. Это обстоятельство позволило установить значение минимальной возможной интенсивности изнашивания при обработке сплава ТН-1, а также погрешность расчета δVmin = (0,432 ± 0,096)·10–3 мм–2. При этом оптимальное значение толщины стружки a = 0,34 мм. Наиболее близким из испытанных режимов, обеспечивающих сопоставимую интенсивность изнашивания режущей пластины, равную 0,475·10–3 мм–2, является следующий: скорость резания 5 м/мин, подача 0,2 мм/об, глубина резания 0,3 мм. При этом толщина стружки составила 0,4 мм.
© Кисель А.Г., Бобровский Н.М., Подашев Д.Б., Целиков П.В., Каменов Р.У., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Исследование анизотропии свойств синтезированных металлических материалов WAAM-методом
Введение. Аддитивные технологии, в частности WAAM-метод, позволяют быстро и экономично производить сложные металлические изделия. Однако при этом возникает анизотропия физико-механических свойств синтезированных материалов, которую необходимо учитывать при их дальнейшей эксплуатации. Цель работы. Количественная оценка анизотропии свойств материалов, полученных WAAM-методом, для повышения надежности применения изделий в ответственных конструкциях. Методика исследования. Экспериментальное создание образцов из низкоуглеродистой легированной стали 08Г2С, нержавеющей стали 04Х19Н9 и алюминиевого сплава АМг3 и последующее их исследование на прочность, ударную вязкость и твердость. Результаты приведены в сравнении с материалами в исходном состоянии, что позволяет рассмотреть относительную анизотропию по каждому из параметров. Результаты и обсуждение. Исследование показало, что для стали 08Г2С предел прочности образцов, полученных WAAM-методом, почти не отличается по направлениям, что свидетельствует о высокой изотропии (относительная анизотропия составила 1,3 %). У относительного удлинения наблюдается относительная анизотропия 33 %, у ударной вязкости 21 %, у твердости 16 %. Сталь 04Х19Н9 проявляет относительную анизотропию по пределу прочности 15,1 %, по относительному удлинению 244 %, по ударной вязкости 33 %, по твердости 4 %. У алюминиевого сплава АМг3 из-за «вертикального» направления относительная анизотропия предела прочности составила 83,6 %, а относительного удлинения – 513 %. Для ударной вязкости в зависимости от места вырезки образцов относительная анизотропия изменяется незначительно (28 %), по твердости материал можно считать изотропным. В целом наименьшая относительная анизотропия наблюдается по твердости, а наибольшая – по относительному удлинению.
© Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Яшин А.В., Силантьев С.А., Аборкин А.В., Новиков М.А., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Исследование трибологических свойств кремниевой бронзы в разном структурном состоянии
Введение. Кремниевые бронзы широко применяются в ответственных узлах трения благодаря сочетанию коррозионной стойкости, обрабатываемости, электропроводности и удовлетворительных механических свойств. Электронно-лучевое аддитивное производство (ЭЛАП) перспективно для изготовления сложных деталей, но формирует крупную столбчатую зеренную структуру, приводящую к анизотропии свойств и ограничивающую область их практического применения. Методы интенсивной пластической деформации (ИПД), такие как многоосевая ковка и прокатка, эффективны для измельчения структуры, устранения анизотропии и повышения прочности. Однако их влияние на комплекс свойств кремниевых бронз исследовано недостаточно. Цель работы. Сравнительный анализ влияния структурного состояния кремниевой бронзы на ее механические характеристики и трибологические свойства в условиях сухого трения скольжения. Методика исследований. Образцы в пяти структурных состояниях были получены путем электронно-лучевого аддитивного производства (1), горячей прокатки (2), многоосевой ковки (3), прокатки при комнатной температуре (4) и низкотемпературного отжига после прокатки (5). Методами оптической металлографии и просвечивающей электронной микроскопии исследована структура образцов. Проведены механические испытания путем растяжения двухсторонних лопаток и индентирования четырехгранной пирамидкой Виккерса. Трибологические испытания на сухое трение скольжения в паре со сталью ШХ15 выполнены с постоянной нагрузкой и скоростью. В процессе трения осуществлялась регистрация коэффициента трения (КТ), вибраций в нормальном и тангенциальном направлениях и акустической эмиссии (АЭ). Детальный анализ поверхности и подповерхностного слоя дорожек трения выполнен с использованием конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, а также растровой электронной микроскопии с применением энергодисперсионного анализа. Результаты и обсуждение. Микроструктура образцов после ЭЛАП представлена крупными столбчатыми зернами, после горячей прокатки – крупными равноосными зернами с двойниками. Многоосевая ковка обеспечивает формирование субзерен (ламелей) (менее 100 нм) с высокой плотностью дислокаций. Прокатка приводит к дальнейшему измельчению исходных зерен и образованию вытянутых субмикронных зерен. Низкотемпературный отжиг формирует более равноосные субмикронные зерна (100…200 нм) с пониженной плотностью дислокаций и высокоугловыми границами. Образцы с крупнозернистой структурой обладают низкой прочностью и твердостью. После ИПД прочность и твердость многократно возрастают, а относительное удлинение уменьшается относительно исходного материала. Низкотемпературный отжиг обеспечивает максимальную прочность при частичном восстановлении пластичности и снижении твердости. Наименьший и наиболее стабильный коэффициент трения, а также минимальные амплитуды вибрации (особенно в тангенциальном направлении) зафиксированы у образцов после ИПД. Наибольший износ характерен для образца в состоянии поставки (горячая прокатка). ИПД снижает износ в 2,1–2,2 раза по сравнению с образцами в горячекатаном состоянии и ЭЛАП. Низкотемпературный отжиг увеличивает износ на 10 % относительно образца после проката. Выявлены преобладающие механизмы изнашивания: смешанный (адгезионно-окислительный) для бронзы после ЭЛАП; адгезионный для горячекатаного; окислительный для образцов после ИПД. На основе металлографических исследований установлено, что глубина подповерхностной деформации максимальна у крупнозернистых образцов (145…155 мкм) и снижается в 3,3–4,7 раза после ИПД. Заключение. Комплексное исследование выявило решающее влияние структурного состояния кремниевой бронзы БрКМц 3-1 на ее ключевые свойства. Применение методов ИПД (многоосевой ковки и прокатки) доказало свою высокую эффективность для кардинального улучшения комплекса механических и трибологических свойств кремниевой бронзы независимо от исходного метода получения (горячекатаный прокат или электронно-лучевое аддитивное производство).
© Филиппов А.В., Шамарин Н.Н., Тарасов С.Ю., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Влияние термической обработки на структуру и свойства магниевого сплава МА20, подвергнутого интенсивной пластической деформации
Введение. Медицина считается одним из наиболее перспективных направлений использования магниевых сплавов. Их ключевыми преимуществами являются биорезорбируемость и относительно низкий модуль упругости, сопоставимый с модулем упругости кортикальной кости человека (до 30 ГПа). Для медицинских приложений наиболее перспективны биосовместимые сплавы системы Mg-Zn-Zr-Сe (МА20). Ввиду их невысоких механических свойств требуют дальнейшего развития вопросы, связанные с разработкой методов интенсивной пластической деформации (ИПД) для формирования ультрамелкозернистого (УМЗ) состояния в объемных заготовках сплава Mg-Zn-Zr-Сe с целью получения оптимальных функциональных свойств. Для анализа условий формирования высокопрочного состояния УМЗ-сплавов необходимо учитывать различные механизмы упрочнения, включая и хорошо известные, связанные с влиянием УМЗ-структур. Актуальными также являются вопросы по выявлению механизмов деформации и деформационного упрочнения магниевых сплавов, подвергнутых ИПД. Цель работы: установление механизмов деформационного упрочнения и влияния термообработки на структуру и свойства магниевого сплава МА20 после комбинированной ИПД. Методы исследования. Объектом исследования являлся сплав МА20 в УМЗ-состоянии (масс. %: Mg – 98,0; Zn – 1,3; Ce – 0,1; Zr – 0,1, O – 0,5). УМЗ-состояние в сплаве получали методом ИПД, который включал в себя abc-прессование и последующую многоходовую прокатку в ручьевых валках. С целью исследования влияния отжигов на микроструктуру и механические свойства сплава образцы отжигали при температурах 200, 250, 300 и 500 °С в течение 24 часов на воздухе. Микроструктуру и фазовый состав образцов исследовали с помощью оптической и просвечивающей электронной микроскопии. Результаты и обсуждение. Установлено, что применение к образцам сплава МА20 комбинированного метода интенсивной пластической деформации, который состоит из 3аbс-прессования и последующей многоходовой прокатки, приводит к формированию УМЗ-структуры со средним размером зерна около 1 мкм. Достигается значительное повышение условного предела текучести σ0,2 до 250 МПа и временного предела прочности σB до 270 МПа при одновременном снижении относительного удлинения до 3 %. Установлено, что отжиг при 200 °C сохраняет УМЗ-состояние в сплаве МА20 и способствует увеличению пластичности на 100 %, уменьшению σ0,2 на 8 %, σВ – на 4 % по сравнению с исходным УМЗ-состоянием (без отжига). Выводы. Выявлено, что наибольший вклад в упрочнение УМЗ-магниевого сплава МА20 вносят зернограничный (σзер = 202 МПа) и дислокационный (σдис = 69 МПа) механизмы упрочнения. Для магниевого сплава в УМЗ- и мелкокристаллическом (МК) состояниях выявлен интервал размера зерен 1…7 мкм, соответствующий резкому росту интенсивности изменения рассчитанных вкладов дислокационного, зернограничного и общего упрочнений (dσдис/dd, dσзер/dd, dσобщ/dd) и плотности дислокаций dρ/dd. Для крупнокристаллического (КК) состояния сплава в интервале размеров зерен 7…40 мкм наблюдается стабилизация указанных параметров.
© Лугинин Н.А., Ерошенко А.Ю., Просолов К.А., Химич М.А., Глухов И.А., Панфилов А.О., Толмачев А.И., Уваркин П.В., Кашин А.Д., Шаркеев Ю.П., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Влияние длины волны лазерного излучения при УФ-лазерной обработке на структуру и функциональные свойства сплава TiNi
Введение. Широкое внедрение функциональных сплавов на основе TiNi в медицине требует целенаправленного управления их поверхностными свойствами, такими как смачиваемость и биосовместимость. Одним из перспективных методов модификации поверхности является лазерная обработка, в особенности в УФ-диапазоне. Эффективность УФ-лазерной обработки обусловлена высокой энергией фотонов, сильным поглощением в металлах и малой глубиной зоны термического влияния. Целью данной работы является исследование влияния длины волны УФ-лазерного излучения (266 и 355 нм) на структурно-фазовое состояние, химический состав и смачиваемость поверхности сплава TiNi для последующего управления функциональными свойствами материала. Материалы и методы исследования. Модификация поверхности образцов TiNi проводилась импульсным Nd:YAG-лазером с длинами волн 266 и 355 нм в воздушной среде. Для анализа результатов использовались растровая электронная микроскопия с энергодисперсионной спектроскопией и рентгенофазовый анализ для изучения микроструктуры, элементного и фазового состава. Смачиваемость оценивали методом сидячей капли. На основе данных по контактному углу смачивания рассчитывали свободную поверхностную энергию и ее дисперсионную и полярную составляющие по методу ОВРК. Результаты и обсуждение. Установлено, что УФ-лазерная обработка при варьировании таких параметров, как длина волны излучения и скорость лазерного сканирования, приводит к изменению морфологии, количественного соотношения элементов, фазового состава поверхностного слоя образцов сплава TiNi и его поверхностных свойств. После УФ-лазерного воздействия с длиной волны 355 и 266 нм при низких скоростях сканирования (V = 200 и 500 мкм/с) на поверхности образцов регистрируются единичные микротрещины или сетка микротрещин, вызванные влиянием зоны термического воздействия. После УФ-лазерной обработки количество кислорода на поверхности TiNi по сравнению с исходным состоянием увеличивается в 5–18 раз. Фазовый состав никелида титана также претерпевает заметные изменения: на поверхности после лазерного воздействия регистрируются фазы, принадлежащие оксидам титана. Воздействие излучения с более высокоэнергетичными фотонами (λ = 266 нм) на поверхность TiNi приводит к ярко выраженному изменению морфологии и свойств поверхности по сравнению с излучением с длиной волны 355 нм в идентичных режимах. Продемонстрировано, что УФ-лазерная обработка приводит к значительному повышению гидрофильности поверхности: контактный угол смачивания уменьшается с ~75° в исходном состоянии до ~25° и ~11° после обработки излучением с длинами волн 355 и 266 нм соответственно. Кроме этого, наблюдается рост свободной поверхностной энергии образцов TiNi преимущественно за счет значительного увеличения ее полярной составляющей.
© Саблина Т.Ю., Кандаурова М.Ю., Зятиков И.А., Панченко Ю.Н., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Исследование влияния добавок ZR, SC, HF в сплавах АЛТЭК на формирование микроструктуры при литье
Введение. Алюминиевые сплавы системы Al-Cu-Mn, легированные медью в количестве 2–3 % и марганцем 1–2 % (далее АЛТЭК), отличаются термостойкостью и высокими механическими характеристиками за счет образования нанодисперсных частиц фазы Al20Cu2Mn3. При воздействии высоких температур (до 400 °С) частицы блокируют процессы полигонизации и возврата, затрудняя движение границ зерен. Перспективным направлением совершенствования данных сплавов является модифицирование литой структуры переходными металлами (ПМ). Недостаточное количество ПМ не обеспечивает модифицирования, тогда как избыточное приводит к снижению прочности из-за возникновения большого числа крупных интерметаллидных частиц. Предметом работы являются сплавы АЛТЭК, легированные Mg, Zr, Sc, Hf. Цель работы: определение оптимальных концентраций скандия, гафния и циркония, необходимых для эффективной модификации литой структуры сплавов при комплексном легировании сплавов АЛТЭК. В работе исследовано влияние комплексных добавок переходных металлов (Zr, Sc, Hf) на формирование литой структуры сплавов Base0.15Zr0.05Sc0.05Hf, Base0.1Zr0.14Sc0.16Hf, Base0.1Zr0.2Sc0.16Hf, Base0.1Zr0.25Sc0.16Hf в сравнении с базовым сплавом. Методами исследования являются оптическая и сканирующая электронная микроскопия, а также рентгеноструктурный анализ. Результаты и обсуждение. Модифицирование зеренной структуры в сплавах с содержанием скандия менее 0,20 % не наблюдается, при этом размер зеренной структуры в среднем составляет 350 мкм. Добавка скандия в количестве 0,20 и 0,25 % приводит к уменьшению среднего диаметра зерна до 41,8 и 29,7 мкм соответственно. Методом сканирующей электронной микроскопии определено, что частицы фазы Al6Mn, Al2CuMg встречаются во всех исследуемых сплавах. В составах Base0.1Zr0.2Sc0.16Hf, Base0.1Zr0.25Sc0.16Hf встречаются частицы фазы Al3(Sc, Hf, Zr). Методом рентгеноструктурного анализа найдены фазы Al20Cu2Mn3 и в малом количестве Al6Mn, Al2CuMg в базовом сплаве и в сплаве Base0.1Zr0.25Sc0.16Hf. Модифицирование структуры объясняется выделением первичных частиц Al3(Sc, Zr, Hf). Область применения результатов. Полученные результаты перспективны в рамках разработки новых материалов для изготовления авиационной и ракетно-космической техники. Выводы. Добавка скандия 0,20–0,25 % при содержании циркония 0,1 % и гафния 0,16 % является наиболее эффективной.
© Левагина А.А., Арышенский Е.В., Коновалов С.В., Распосиенко Д.Ю., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Исследование абразивной износостойкости порошковых проволок при наплавке на высокомарганцовистую сталь Гадфильда
Введение. Аустенитная высокомарганцовистая сталь обычно используется в различных компонентах железнодорожной и горнодобывающей промышленности (например, для плит дробилок), где требуется высокая ударная абразивная стойкость и стойкость к износу скольжения, поскольку эта сталь демонстрирует уникальное сочетание высокой вязкости и высокой способности к упрочнению. Поэтому важно знать поведение износостойких материалов, таких как аустенитная высокомарганцовистая сталь, при ударном истирании и износе скольжения. Однако эта сталь имеет ограничение, заключающееся в том, что она развивает свою высокую способность к упрочнению только при высоких ударных нагрузках и условиях высокого напряжения. В качестве альтернативы используются различные способы упрочнения, наплавки или замена низкоуглеродистыми высоколегированными сталями и высокохромистыми чугунами. Цель настоящей работы: провести оценку абразивной износостойкости порошковых проволок при наплавке на высокомарганцовистую сталь Гадфильда. Методы и материалы исследований. В работе рассмотрены наплавочные проволоки, где основными легирующими элементами являются хром, ванадий и вольфрам. Химический состав наплавленных образцов был определен с помощью портативного рентгенофлоуресцентного анализатора металлов и сплавов BRUKER S1 TITAN. Твердомер Duramin-40 AC3 (STRUERS APS, Ballerup, Дания) использовался для измерения твердости по Роквеллу. Сталь 110Г13Л показала исходную объемную твердость HRc = 23 ± 3. Образцы для микроструктурного исследования отбирали из литых и наплавленных образцов. Микроструктуры исследовали методом оптической микроскопии после травления в 2,5%-м растворе азотной кислоты, промывки в метаноле и выдержки в 15%-м растворе HCl. Испытания на ударный абразивный износ проводились на машине для испытания на ударный абразивный износ DUCOM TR-56-M3 (Индия). Результаты и обсуждение. В результате анализа поперечного сечения образца стали 110Г13Л после испытаний на абразивное изнашивание было обнаружено распространение трещин под поверхностью детали без видимой связи с поверхностью, это говорит о том, что трещины зарождались как на поверхности, так и под поверхностью. Микроструктура наплавленных слоев, богатая мелкодисперсными карбидами бора, диспергированными в мартенситной матрице, в сочетании с пластинчатой фазой борида молибдена, позволяет предположить, что материал, нанесённый на сталь Гадфильда, может обладать более высокой твёрдостью и износостойкостью, чем подложка. Проведенные промышленные испытания наплавленных бил показали, что доминирующими механизмами износа являются микропорезы, точечная коррозия и микроразрывы (сколы и микровмятины). По результатам исследований наплавочных материалов можно сделать вывод о том, что проволоки с содержанием хрома в диапазоне 3–6 % обладают характеристиками для применений, требующих высокой абразивной износостойкости, в горнодобывающей промышленности.
© Карлина Ю.И., Конюхов В.Ю., Опарина Т.А., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Разработка методики оценки склонности к образованию наростов на печных роликах
Введение. В процессе рекристаллизационного отжига при производстве холоднокатаной электротехнической и автомобильной стали на поверхности печных роликов образуются наросты. Они являются причиной повреждений поверхностного слоя обрабатываемой стальной ленты в виде вмятин. Предметом исследований была оценка этого дефекта. Методы. Разработана лабораторная методика оценки склонности к образованию наростов на печных роликах. Она имитирует контактное взаимодействие между печным роликом и прокатываемой лентой в реальных условиях рекристаллизационного отжига, включая приложенное давление в зоне контакта, температуру в диапазоне 700…900 °С, состав атмосферы в печи (H2-N2) и уровень влажности, возникающей вследствие наличия кислорода, адсорбированного на стальной ленте. Для оценки достоверности методики было проведено сравнение наростов с поверхности ролика после эксплуатации и наростов, образовавшихся в лабораторных условиях в зоне контакта стальных образцов из материалов ролика и ленты. Для анализа были использованы результаты, полученные с применением оптической микроскопии, рентгеноструктурного анализа и сканирующей электронной микроскопии. Результаты и обсуждение. Исследование показало, что разработанный метод приводит к образованию на поверхности пластин наростов, имеющих морфологию, химический и фазовый составы, аналогичные наблюдаемым на печных роликах. Сравнительная оценка склонности к образованию наростов на типовом материале печного ролика, стали ЭИ 283, и на покрытии NiCrAlY, полученном плазменным напылением, показала, что в первом случае темп образования наростов выше на порядок. Подтвержденная достоверность лабораторной методики позволяет использовать ее в оценке эффективности мер против образования наростов на печных роликах в условиях длительного высокотемпературного контакта.
© Берсенев К.А., Пузанов М.П., Чернов А.А., Коробов Ю.С., Каренина Л.С., Худорожкова Ю.В., Макаров А.В., Давыдов Д.И., Кинжебаева Г.М., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0
Структура и свойства покрытий на основе тугоплавких элементов, полученных методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки
Введение. Для развития областей современной промышленности требуются материалы, способные работать в условиях высоких температур и нагрузок и при этом сохранять свою функциональность и работоспособность. Традиционные материалы, такие как конструкционная сталь 40Х, широко применяются в машиностроении и обладают низкой стоимостью. Однако обыкновенные и низколегированные стали подвергаются интенсивному окислению под воздействием температур свыше 400°C. Для повышения эксплуатационных характеристик конструкционных сталей в высокотемпературных условиях актуальной задачей является разработка эффективных методов модификации их поверхности. Цель работы. Разработка технологии создания жаростойких поверхностных слоев на конструкционной стали марки 40Х. Для этого применялся метод вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошковых материалов на основе тугоплавких элементов: ниобия, молибдена и бора. Методика исследования. В рамках исследования проводилось формирование модифицированных слоев на сталь 40Х методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки порошковых композиций системы Nb-Mo-B. Методами исследования являются оптическая микроскопия, растровая электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ, оценка микротвердости, испытание на высокотемпературное окисление и расчет кинетики реакции окисления. Результаты и обсуждение. Строение модифицированных слоев с толщиной 2,0…2,3 мм имеет градиентную структуру, состоящую из легированного молибденом карбида ниобия в виде дендритов и кристаллов неправильной формы, а также эвтектических колоний на основе этого же карбида и твердых растворов α-Fe и α-(Mo, Fe). Рентгенофазовый анализ позволил установить в модифицированных слоях фазы карбида (Nb, Mo)C и твердые растворы на основе α-Fe и α-(Mo, Fe). Наплавка Nb, Mo и B позволила сформировать на поверхности углеродистой стали 40Х слои, имеющие твердость выше в 2,9 раза и жаростойкость выше в 3,9 раза относительно неупрочненной стали.
© Бушуева Е.Г., Наставшев А.Е., Скороход К.А., Домаров Е.В., Мишин И.П., 2025 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0