Аннотация: Жаропрочные сплавы широко применяют в горячих секциях авиационных двигателей и наземных энергетических газовых турбин ввиду их прочности при повышенных температурах и высокой горячей коррозионной стойкости. Для повышения ресурса газовой турбины существуют различные технологические методы, одним из которых является воздействие на структуру и свойства. Приведены результаты использования комбинированной технологической системы для получения мелкозернистой структуры крупногабаритных лопаток (до 900 мм) из жаропрочного никелевого сплава IN792-5А. Показано, что наилучший результат будет достигнут при гармонизации технологических воздействий, приводящей к положительному синергетическому эффекту. Представлены результаты применения комплексной термической обработки, а также поверхностного модифицирования. Проведена работа по подбору технологических режимов для минимизации содержания y'-фазы в теле литой заготовки. Изучаемым объектом являлась литая заготовка рабочей лопатки 4-й ступени. Исследования выполнены в целях разработки технологической системы изготовления крупногабаритных лопаток газотурбинных установок, потенциально способной обеспечить формирование регламентируемой заказчиком макро- и микроструктуры и требуемых служебных свойств; изучения технологической системы как объекта управления для обеспечения требований заказчика; определения рациональных параметров процессов в рамках исследуемой технологической системы. Для этого были решены следующие задачи: установление зависимости влияния технологических параметров литья на макроструктуру и исследование влияния применения модификатора на макроструктуру.

Аннотация: В статье представлены результаты исследования термической стабильности структуры и механических свойств катаных полуфабрикатов из псевдо-beta-титанового сплава ВТ47 после упрочняющей термической обработки и последующей термоэкспозиции с приложением растягивающих напряжений. Установлено, что изменение механических свойств сплава ВТ47 в процессе термоэкспозиции при растягивающих напряжениях, близких к значениям предела длительной прочности, обусловлено развитием процессов двойникования пластин вторичной alpha-фазы; актуально это и для полуфабрикатов толщиной 12 мм с образованием в микрообъемах остаточной beta-фазы наноразмерных частиц TiCr[2] пластинчатой морфологии, относящихся к группе фаз Лавеса (тип С36). В ходе анализа механических свойств образцов после термоэкспозиции установили высокую корреляционную взаимосвязь (R[2] >/= 0, 89) между условным пределом текучести (sigma0, 2), интегральной работой разрушения (W), равномерной составляющей удлинения (delta р) и напряжением, прилагаемым в процессе термоэкспозиции (sigma350). Исследования показали, что приложение нагрузки величиной не более 0, 7-0, 8 от sigma100350 во время термоэкспозиции при температуре 350 С позволяет сохранить высокий уровень пластичности сплава ВТ47. Из полученных результатов следует, что сплав ВТ47 обладает высоким уровнем термической стабильности механических свойств (без учета влияния поверхностного окисления) при нагружении в процессе термоэкспозиции в пределах рекомендуемых значений, приблизительно соответствующих уровню значений предела ползучести сплава при выбранной температуре. Уровень термической стабильности механических свойств сплава ВТ47 соответствует значениям, характерным для псевдо-beta-титановых сплавов ВТ32 и ВТ35, и существенно превышает характеристики псевдо-beta-титанового сплава первого поколения ВТ15.

Аннотация: Обсуждены вопросы, связанные с групповыми методами создания защитной маски на подложке в процессах прецизионной высокоразрешающей проекционной электронной литографии, использующей бинарные потоки эмиттированных электронов с разных участков катода-маски. Такая технология позволяет получать защитную структурированную маску либо на всей поверхности подложки, либо на значительной ее части. Разработаны технологические особенности создания методами электронно-ионной литографии маскирующих рисунков (топологий) в тонких наноразмерных структурированных пленках, позволяющих купировать эмиссию электронов с участков с низким коэффициентом вторичной ионно-электронной эмиссии. Для обеспечения бинарности электронного потока по плотности необходимо реализовать вторичную ионно-электронную эмиссию с поверхности катода с максимально возможным перепадом. Это требование можно обеспечить применением материалов с различными коэффициентами вторичной ионно-электронной эмиссии. Бомбардировку поверхности подложки с такой структурой целесообразно обеспечить за счет ионов, вытягиваемых из области тлеющего газового разряда, горящего в пространстве прикатодной области, заполненной нейтральным или инертным газом. Разряд зажигается за счет приложения потенциала к добавочному электроду, который электрически соединен с анодом. Технологические параметры (давление газа, потенциал добавочного электрода, размеры конструкционных элементов и их конфигурация) чаще всего определяют эмпирическим путем. Вытягиваемые из плазмы под действием потенциала ионы газа пересекают границу прикатодной области, ускоряются и бомбардируют катод. Вследствие различия в коэффициентах эмиссии в разных участках поверхности катода потоки эмиттированных с поверхности подложки электронов неодинаковы по плотности. Металлический подслой на подложке, кроме основных функций удаления заряда, возникающего в резисте при облучении электронами, характеризуется тем, что коэффициент эмиссии у металлической пленки является минимальным, но не нулевым, и поток электронов генерирует, хотя и слабый. Вещество с нулевым коэффициентом эмиссии пока неизвестно, и исключить эти электроны необходимо. Для этой цели в вакуумной камере на определенном расстоянии от подложки и технологической камеры, определяемом экспериментально, расположена металлическая прозрачная для электронов сетка, подключенная к дополнительному источнику питания. Такая система позволяет отсекать паразитные электроны из области с низким коэффициентом эмиссии.

Аннотация: Представлены результаты испытаний плазменной технологии получения сверхчистого белого корунда, широко используемого в качестве абразивного материала, а также в электронной промышленности при производстве микросхем, в оптической промышленности для изготовления ударопрочных стекол. Обоснован выбор параметров технологии, типа плазмотрона, плазмообразующего газа, конструкции установки и тепловой защиты реактора. Основным требованием к разрабатываемой технологии является обеспечение чистоты расплава за счет снижения концентрации примесей при выборе температурных режимов процесса. Для экспериментальной реализации технологии выбран высоковольтный трехфазный плазмотрон с электродами из псевдосплава вольфрама и меди. В рамках модернизации процесса представлена разработанная четырехслойная тепловая защита реактора с покрытием первого слоя листовым молибденом для минимизации его взаимодействия с газом плазмы и предотвращения преждевременной кристаллизации расплава. Эксперименты проводили на базе Института электрофизики и электроэнергетики РАН. Полученные образцы корунда исследовали в лабораториях Центра коллективного пользования Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II. Подтвержден высокотемпературный переход и обоснованы условия перекристаллизации оксида алюминия с полиморфным переходом в alpha-Al[2]O[3], и в результате получены образцы корунда с содержанием оксида алюминия 99, 8 % и твердостью до 92 HRC. Содержание примесей в образцах относительно исходного сырья снижено в 4, 67 раза, а по отдельным элементам, например кремнию, - в 14 раз. Представленные результаты, полученные с применением плазменного метода, достигнуты впервые.

Аннотация: Представлены результаты изучения особенностей формирования структуры и изменения трибологических свойств литых алюмоматричных композиционных материалов на основе псевдобинарной системы Al - Mg[2]Si при модифицировании барием от 0, 05 до 0, 25 % (мас. ). Показано, что добавление бария до 0, 15 % (мас. ) приводит к уменьшению размеров эндогенных армирующих частиц Mg[2]Si в композиционных материалах Al + 15 % (мас. ) Mg[2]Si. Отмечена тенденция к уменьшению размеров частицMg[2]Si до ~19, 58 мкм, что на 32 % меньше, чем в немодифицированном состоянии. Дальнейшее увеличение содержания добавки бария приводит к увеличению размеров частиц и неоднородному их распределению по сечению слитка. Аналогичный характер изменения структуры отмечен для композита Al + 25 % (мас. ) Mg[2]Si. При этом добавление бария вызывает морфологическую трансформацию кристаллов армирующей фазы, сопровождающуюся изменением их средних размеров в зависимости от концентрации модифицирующей добавки. Установлено, что модифицирующая обработка композитов существенно снижает коэффициент трения и массовый износ при сухом трении в паре со сталью.

Аннотация: Представлен международный обзор рынка цветных металлов за 2023-2024 гг. Показана динамика производства металлов и цена на них.

Аннотация: Выполнен анализ возможности применения электродиализа для переработки слабых алюминатных растворов (подшламовой воды) глиноземного производства в целях их концентрирования и каустификации. Исследования проведены на примере подшламовой воды, отобранной на выходе из газоочистной установки печи спекания АО "РУСАЛ Ачинск". Для проведения испытаний применяли трехкамерную электродиализную ячейку с гетерогенными катионообменными мембранами МК-40. В качестве материала катода и анода использован титановый сплав ВТ1-0. Электродиализ выполняли при межполюсном расстоянии (МПР), равном 3-5 см и плотности тока 0, 5-3, 0 А/дм{2} с получением катодного (более концентрированного раствора каустической щелочи) и анодного растворов (опресненного раствора), а также анодного шлама (представленного в основном гидроксидом алюминия). Рассчитано изменение энергии активации удельной электропроводности, показано, что процесс переноса зарядов в исследованном диапазоне концентраций и температур лимитируется диффузионными ограничениями. Выбраны оптимальные режимные параметры процесса электродиализного концентрирования алюминатного раствора: плотность тока ~2 А/дм{2} при МПР, составляющем 4 см. При указанных режимных параметрах рабочее напряжение на ячейке устанавливается через 40-45 мин на уровне 24 В, при этом удельный расход энергии растет от 13, 5 до 17, 5 кВт*ч/кг щелочи. Определено, что содержание соды в растворе в течение 1 ч снижается с 55 до 25-30 % от общей щелочности при разных режимных параметрах процесса электродиализа. Степень концентрирования общей щелочи в растворе при выбранных режимных параметрах процесса через 1 ч от начала электродиализа доходит до 1, 40-1, 45.

Аннотация: Проведено экспериментальное исследование нового способа нанесения рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки, который заключается в локальном пластическом формоизменении инструментом ограниченной длины, на поверхности которого имеются спиральные клиновые выступы. С использованием разработанного экспериментального штампа выполнено исследование технологической силы и качества получаемого изделия, описаны методы и материалы, а также результаты теоретических исследований. Новый метод предполагает нанесение рифлей или сетки рифлей на внутренней поверхности трубной заготовки или заготовки типа "оболочка" с помощью локального пластического формоизменения вращающимся инструментом ограниченной длины. Приведены схема разработанного экспериментального штампа и результаты исследования его использования при нанесении рифлей на внутренней поверхности алюминиевой заготовки, а также результаты оценки технологической силы всех технологических операций, необходимых для получения изделия с сеткой рифлей. Представлены изображения полуфабриката с рифлями и детали с сеткой рифлей, а также графики технологических сил формоизменения. В ходе эксперимента отмечено, что наилучшим образом себя проявила рабочая оправка типа III, при формоизменении которой не наблюдаются фронтальный и боковой наплывы материала, и деталь достигает требуемого качества поверхностей. Также в работе установлена зависимость влияния числа формируемых рифлей или спиральных клиновых выступов рабочей оправки на силу штамповки. Проведенное исследование позволило сделать выводы о возможности применения разработанного способа для получения рифленых оболочек, а также о влиянии формы заходной части рабочей оправки на технологическую силу процесса.

Аннотация: Ранее в своих публикациях авторы исследовали влияние термодеформационных режимов обработки на комплекс физико-механических свойств фольг из алюминия марки А99 для низко- и высоковольтных анодов и катодов электролитических конденсаторов. В настоящей работе авторы изучили влияние микролегирования алюминия высокой чистоты скандием и цирконием на формирование у конденсаторных фольг физических (электроемкость и токи утечки) и механических (временное сопротивление) свойств. Объект исследования - 14 образцов алюминиевой фольги, полученных лабораторным способом, среди которых: 2 образца базового алюминия марки А99 с промежуточным отжигом и без него; 6 образцов с микролегированием скандием, % (мас. ) : Al + 0, 05 Sc; Al + 0, 1 Sc; Al 99 + 0, 3 Sc (с промежуточным отжигом и без него) ; 6 образцов с микролегированием цирконием, % (мас. ) : Al + 0, 05 Zr; Al + 0, 1 Zr; Al + 0, 3 Zr (с промежуточным отжигом и без него). Исследования образцов проводили после их статического нормирования по режимам высоко- и низковольтного применения. На низковольтной фольге наблюдали повышение значений удельной емкости при содержании скандия 0, 05 % (мас. ), при дальнейшем увеличении показателя от 0, 1 до 0, 3 % (мас. ) значения удельной емкости падают, при этом повышаются прочностные свойства фольг. Токи утечки во всем диапазоне легирования скандием от 0, 05 до 0, 3 % (мас. ) на этом виде фольг увеличиваются. Микролегирование низковольтных фольг скандием повышает прочностные свойства, но не дает положительного эффекта по электропараметрам. При введении циркония в состав чистого алюминия от 0, 05 до 0, 3 % (мас. ) как для фольг низковольтного, так и высоковольтного применения электрические параметры не улучшаются, при этом повышаются прочностные свойства. При введении промежуточного отжига наблюдается повышение величин емкости на всех образцах, тестируемых по высоковольтным режимам, и ее снижение по низковольтным режимам. Микролегирование алюминия высокой чистоты Sc и Zr эффективно с повышением содержания до 0, 05 % (мас. ) для фольг катодного применения, т. е. там, где не требуется создание оксидного слоя диэлектрика.

Аннотация: Изучено влияние добавок гафния на структуру и свойства сплава 1570 в холоднокатаном состоянии. Для сплава 1570 и его аналога с добавкой 0,2 % Hf проведена гомогенизация при температуре 370 o C в течение 4 ч. В гомогенизированном состоянии у сплава 1570 – 0,2 Hf методом просвечивающей микроскопии изучена тонкая структура и выявлено, что добавка 0,2 % Hf в сплав 1570 способствует выделению мелкодисперсной фазы Al3Sc, обладающий решеткой L12, с условным диаметром преимущественно 7,2 нм, а для сплава 1570 средний диаметр частиц составляет 10 нм, при этом общий ее объем по сравнению со сплавом 1570 несколько снижается. После проведения гомогенизации образцы сплавов 1570 и 1570 – 0,2 Hf отправляли на горячую и холодную прокатку, общий процент обжатия которой составил 90 %, затем следовал заключительный отжиг. Зеренную структуру изучали методами оптической микроскопии, которые выявили отсутствие признаков рекристаллизации. Механические свойства испытывали для холоднокатаных и отожженных состояний образцов по следующим режимам: 340 oC — 1 ч, 340 oC — 3 ч, 440 oC — 1 ч, 440 oC — 3 ч. Результаты испытаний механических свойств показали, что добавки гафния способствуют повышению механических характеристик на 15–20 %. Например, после отжига при температуре 340 o C и выдержки в течение 3 ч предел текучести сплава с содержанием гафния на 49 МПа выше, чем сплава 1570. При увеличении температуры отжига механические характеристики как в номинальном, так и в абсолютном значении снижаются. Основными причинами снижения механических свойств являются процесс возврата и связанная с этим аннигиляция дислокаций и коагуляция частиц из-за повышения температуры, так как структура для исследуемых сплавов даже после высокотемпературных отжигов нерекристаллизованная. Снижение свойств в сплаве 1570 – 0,2 Hf происходит медленнее вследствие термостабилизирующего эффекта гафния.

Аннотация: Исследован процесс горячей радиально-сдвиговой прокатки алюминиевого сплава 01570 с использованием программы моделирования QForm. Процесс прокатки осуществляли при температурах 250, 300 и 400 C в четыре прохода из исходной заготовки диаметром 42 мм с коэффициентами вытяжки за проход 1, 92; 1, 67; 1, 99 и 1, 47 соответственно. Анализ температуры в очаге деформации в процессе прокатки показал, что интенсивность теплового эффекта деформации неравномерна, что приводит к градиенту температуры по поперечному сечению заготовки. Ближе к поверхности заготовки температура материала выше, чем в центральной зоне. Самая высокая температура в этой зоне в соответствующих проходах прокатки составляет 427, 405, 381 и 364 C. В результате тепловой эффект при прокатке приводит к более высокой температуре заготовки на выходе, чем исходная. Изучение скорости деформации и накопленной деформации также показало, что процесс деформации у поверхности заготовки происходит более интенсивно, чем в центральной зоне. При расчете уровня сжимающих напряжений (stress triaxiality) получено, что в каждом проходе в зоне поверхности минимальные значения составляют -3, 17; -2, 76; -2, 76; -2, 82, а максимальные значения в центральной зоне - 0, 56; 0, 64; 0, 74; 0, 94. Экспериментально установлено, что такие режимы деформации обеспечивают получение прутков из сплава 01570 без дефектов. Результаты экспериментов показали, что деформация методом радиально-сдвиговой прокатки приводит к упрочнению материала и градиентному формированию твердости по сечению. Твердость в поперечном сечении заготовки постепенно увеличивается от 98 +/- 3 до 116 +/- 3 HV в направлении от центральной зоны до поверхности.

Аннотация: Проведены сравнительные трибологические испытания (коэффициент трения и интенсивность изнашивания) группы антифрикционных покрытий из бронз БрО10, полученной литьем, БрКМц 3-1, Al бронзы DT-CuAl8 и БрЖНА 12-7-1, синтезированных дуговой наплавкой в аргоне с использованием сплошной или порошковой проволоки, и баббитов Б83 и Б88, образованных газовой наплавкой в пропан-бутановом пламени, плазменным напылением, дуговой металлизацией. Выявлено формирование дендритов в бронзе БрЖНА 12-7-1 в широком интервале скоростей охлаждения, характерных для основных технологических процессов получения антифрикционных сплавов: литья, наплавки, напыления. Дисперсность дендритной составляющей, формирующейся в процессе наплавки, значительно выше, чем при литье, что обеспечивает повышение прочности наплавленного металла на 30-50 %. Показано, что в условиях граничного и жидкостного трения (Р = 1 МПа, V = 3 м/с, путь трения 100 км) износ покрытий из композиционной бронзы БрЖНА 12-7-1, полученных дуговой наплавкой, в 1, 5-3 раза ниже, чем покрытий из альтернативных типовых антифрикционных материалов: баббитов (Б83, Б88), оловянистой (БрО10) и безоловянистой бронз (БрКМц 3-1, DT-CuAl8), образованных дуговой наплавкой и способами газотермического напыления. При этом коэффициент трения покрытий из бронзы БрЖНА 12-7-1 при давлении до 4, 5 МПа находится на одном уровне с баббитом Б83 и оловянистой бронзой БрО10. Проведенные сравнительные испытания позволяют считать аргонодуговую наплавку бронзы БрЖНА 12-7-1 на стальную основу достаточно технологичной как в области наплавки без использования промежуточных слоев, так и устранения дефектов межкристаллитного проникновения меди в стальную основу при наплавке бронз.

Аннотация: Жаропрочные сплавы на основе алюминидов титана Ti[2]AlNb и TiAl способны составить конкуренцию жаропрочным никелевым сплавам при температурах эксплуатации до 750 С за счет низкой плотности. Однако при получении сплавов на основе TiAl и Ti[2]AlNb традиционными методами возникают проблемы, связанные с их ограниченной технологичностью из-за низких характеристик пластичности, ударной вязкости, особенно при пониженных температурах, а также из-за развития ликвационных процессов. Снятие ряда указанных проблем возможно при синтезе этих сплавов аддитивными методами 3D-печати. Авторы проанализировали имеющиеся в литературе данные об аддитивных методах получения жаропрочных сплавов на основе алюминидов титана Ti[2]AlNb и TiAl. Представили классификацию аддитивных технологий получения металлических материалов на основе международного стандарта EN ISO/ASTM 52900-2021. Провели критический анализ технологических возможностей различных аддитивных методов получения жаропрочных сплавов титана, включая перспективные гибридные технологии. Рассмотрели возможности получения комплекса механических свойств за счет формирования заданного структурного состояния непосредственно в процессе 3D-печати или в процессе термической постобработки. Сформулировали ключевые проблемы и предложили направления совершенствования аддитивных технологий для получения рабочих свойств изделий из сплавов на основе интерметаллидов титана.