№ 2(118) (2024)

Путем варьирования режимов горячей прокатки и термической обработки получены рекристаллизованное и деформированное состояния бывшего аустенита среднеуглеродистой мартенситной стали и низкоуглеродистой бейнитной стали. Для оценки состояния бывшего аустенита перед закалкой предложен скалярный текстурный индекс, определяемый с учетом межфазного ориентационного соотношения по данным дифракции электронов обратного рассеяния (ДОРЭ). Деформированное и рекристаллизованное состояния различаются по знаку индекса, тогда как его величина отражает интенсивность соответствующей текстуры в зависимости от режима горячей прокатки. Эффективность предложенного подхода подтверждена на среднеуглеродистой мартенситной стали, подвергнутой горячей прокатке в лабораторных условиях, а также на промышленном листовом прокате низкоуглеродистой бейнитной стали.

С целью утилизации твердых коммунальных отходов (ТКО) создан опытный образец реактора для их термической переработки с использованием материалов, разработанных в НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей», отработана технология разложения ТКО в реакторе, проведены его испытания. Результаты испытаний позволили сделать вывод о перспективности использования реакторов пиролиза для утилизации, обеспечивающих экологическую безопасность процесса и получение высокотемпературного газа (1000–1200°С), пригодного для дальнейшего использования в энергетических установках. Были определены технические требования для разработки промышленного реактора энерготехнологического комплекса для утилизации ТКО производительностью до 10 т/ч с учетом выявленных в процессе испытаний опытного образца недостатков.

Представлены результаты исследования структуры и физико-механических свойств керамик составов α-Al₂O₃ + nY₂O₃ (n = 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5 мас. %), полученных на основе полиморфных модификаций γ+θ-Al₂O₃, в зависимости от концентрации легирующей примеси Y₂O₃ и температуры отжига порошковых смесей (800 и 900°С). Обнаружен эффект защиты от кристаллизации, заключающийся во взаимном торможении кристаллизационных процессов в порошках системы Al₂O₃–Y₂O₃. Методом рентгеноструктурного анализа установлено наличие в керамике фазы иттрий-алюминиевого граната Y₃Al₅O₁₂ (YAG). Выявлена зависимость механических характеристик исследуемых материалов от количества и размера зерен образовавшейся фазы YAG.

Проведено исследование структуры никель-алмазных композиционных электрохимических покрытий, полученных из электролита-суспензии с алмазным порошком АСМ 7/5. При содержании алмазного порошка в электролите 10 г/л осаждаются покрытия с равномерным распределением армирующей фазы и объемной долей алмаза до 20%. Исследованиями структуры никелевой матрицы покрытия выявлено, что по сравнению со стандартным гальваническим никелем, который обладает ярко выраженной текстурой, матрица композиционного покрытия имеет мелкодисперсную структуру с хаотичной ориентировкой зерен. Сравнительные измерения нанотвердости позволили зафиксировать упрочнение матрицы композиционных покрытий по сравнению с гальваническим никелем. Наряду с высокой твердостью армирующей компоненты и относительно крупным размером частиц это обусловливает высокую микротвердость композиционного покрытия, которая составляет в среднем 860 HV.

Приведены результаты комплексного исследования электрической прочности стеклянной изоляции и электросопротивления литых микропроводов в изоляции из боросиликатных стекол в диапазоне температур от −60 до 155°С.

Исследованы физико-механические и триботехнические свойства антифрикционного углепластика УГЭТ на основе низкомодульной углеродной ткани «Урал Т-15Р» с целью повышения величины предельной деформации и снижения модуля упругости за счет применения модифицированной термореактивной матрицы ЭТ-4 вместо традиционно применяемой ЭТ-2.

На основании результатов проведенных экспериментов подобраны режимы полимеризации и термической обработки эпоксидных связующих. Опытные образцы препрегов, полученные методом растворной пропитки на линии УПСТ-1000М, переработаны в ПКМ методом горячего прессования. Проведены физико-механические испытания образцов по определению предела прочности при сжатии, сдвиге и изгибающего напряжения при разрушении, а также ударной вязкости по Шарпи. В качестве роликов контртел для определения триботехнических свойств углепластиков применяли сталь 20Х13 и оксидированный титановый сплав ПТ-3В.

Установлено, что образцы углепластика на основе химически модифицированного связующего ЭТ-4 с двухступенчатым режимом полимеризации и термообработки в диапазоне от 90 до 180°C обладают более высокими физико-механическими и триботехническими свойствами при трении по стали 20Х13 и оксидированному титановому сплаву ПТ-3В по сравнению с образцами, подвергнутыми трехступенчатому режиму полимеризации, и углепластиком УГЭТ.

Представлены результаты исследования влияния теплофизических свойств полученного переработкой техногенных отходов электросталеплавильного производства (металлургического шлака) сварочного флюса на структуру и свойства сварных стыковых соединений тонколистовой низкоуглеродистой стали при автоматической дуговой сварке на керамических подкладках. Установлены режимы сварки с применением разработанного флюса, способствующие получению сварных соединений с механическими свойствами, близкими к свойствам основного металла, с размерами швов по ГОСТ8713–79 и обеспечению минимального уровня сварочных деформаций и напряжений.

Рассмотрены случаи экспериментальных исследований трещиностойкости, когда по результатам проведенных испытаний определение характеристик трещиностойкости (K_Jс, J_с, J_R-кривые) не может быть выполнено корректно в соответствии с требованиями существующих стандартов. Предложен упрощенный метод определения длины стабильно растущей трещины по диаграмме нагрузка – перемещение (по линии нагружения), позволяющий в этих случаях получить необходимые характеристики трещиностойкости (J_R-, δ_R-, K_R-кривые) и тем самым существенно повысить информативность проведенных испытаний. Даны методические рекомендации по проведению испытаний и обработке их результатов. Реализация методики, а также ее апробация и верификация рассмотрены на примере экспериментального построения J_R-кривых.

Понимание точности, с которой определяются специальные механические характеристики материалов, является неотъемлемой частью системы контроля их качества, обеспечивающей безопасность эксплуатации современных конструкций в экстремальных климатических условиях в местах, где любые аварийно-восстановительные работы затруднены. В отсутствие априори известных значений таких характеристик необходимо развитие методической базы расчетов неопределенности. Актуальность проблемы подтверждается требованием Росаккредитации к испытательным лабораториям о наличии и грамотном использовании соответствующих методик как для непосредственно измеряемых параметров, так и для значений параметров, вычисляемых с использованием результатов испытаний. Предложены процедуры расчетов неопределенности, на основе которых разработано специализированное программное обеспечение.

Радиационное и термическое охрупчивание корпусных реакторных сталей исследуется с точки зрения связи характеристик хрупкого разрушения на микро- и макроуровнях. Для прогнозирования характеристик хрупкого разрушения на макроуровне (таких как трещиностойкость и разрушающее напряжение) и определения критических параметров, контролирующих зарождение и распространение микротрещин, используется вероятностная модель хрупкого разрушения Prometey.

Экспериментальные и расчетные исследования выполнены для сталей 15Х2НМФА и A533, которые используются для корпусов реакторов типа ВВЭР и PWR. Эти материалы исследованы в следующих состояниях: 1) исходном (состояние поставки); 2) термически охрупченном, которое моделирует упрочняющий механизм охрупчивания; 3) термически охрупченном, которое моделирует неупрочняющий механизм охрупчивания; 4) облученном. Представлены результаты испытаний в температурном диапазоне хрупкого разрушения образцов разной геометрии (цилиндрических гладких образцов, цилиндрических образцов с кольцевым надрезом, образцов с трещиной) из корпусных реакторных материалов в различных состояниях и результаты прогнозирования на основе модели Prometey. Установлена связь механизмов охрупчивания и мод разрушения с локальными характеристиками зарождения и распространения микротрещин.

Разработана и экспериментально обоснована методология выбора режима облучения аустенитных сталей в ионном ускорителе, обеспечивающего радиационное упрочнение этих сталей, идентичное реализующемуся при нейтронном облучении. В качестве критерия радиационного упрочнения используется изменение микротвердости по Виккерсу. Представлены результаты исследования радиационно-индуцированного изменения микротвердости аустенитных сталей 08Х18Н10Т и 08Х16Н20М2Т, облученных в реакторах СМ-3, ВВЭР-440, БОР-60, СМ-3 + БОР-60 до повреждающих доз 10,2–33,7 сна в интервале температур от 60 до 500°С. Для исследования радиационно-индуцированного изменения микротвердости в более широком интервале температур облучения проведены пострадиационные отжиги облученных сталей в интервале от 400 до 600°С, имитирующие облучение при температурах, равных температурам отжига. Представлены данные радиационно-индуцированного изменения микротвердости после облучения в ионном ускорителе АО «ГНЦ РФ – ФЭИ» ионами Ni⁺⁴ и ионами He⁺ до концентраций от 0 до 7 appm/сна при повреждающих дозах 13–30 сна и температурах 300–650°С. Установлена функция перехода, связывающая температуры облучения при нейтронном и ионном облучении при заданной повреждающей дозе с целью обеспечения одинакового радиационного упрочнения аустенитных сталей.