Проведено исследование процессов пластической деформации на мезо- и макромасштабном уровнях при трении и изнашивании конструкционной стали с композиционным упрочняющим покрытием. Показано, что характер пластической деформации на мезомасштабном уровне в композициях с покрытиями характеризуется рядом существенных особенностей, связанных с возникновением иерархии концентраторов напряжений на двух границах раздела: "контртело-покрытие" и "покрытие-основа". Анализ изображений поверхности трения с помощью оптико-телевизионного измерительного комплекса TOMSC позволил установить, что под действием поперечных составляющих сдвигов, развивающихся в результате релаксации мезоконцентраторов напряжений на границе раздела "контртело-покрытие", создается периодическое чередование зон растяжения и сжатия. Это обусловливает поперечное перераспредление твердых частиц в тонком поверхностном слое и возникновение в нем "строчечной" структуры.

Предложен метод определения эффективных упругих характеристик дисперсно-армированного композита, основанный на полидисперсной модели структуры материала и процедуре «пошагового» наполнения. Проведено сопоставление результатов расчета предложенным методом с оценками, полученными на основе известных альтернативных методик. Предложенная модификация трехфазной модели, учитывающая деформируемость наполнителя и межфазного слоя, позволяет описать упругое деформирование полимерного композита, наполненного наноразмерными частицами. Получены расчетные зависимости и установлены закономерности изменения модуля Юнга композита от среднего радиуса частиц наполнителя при варьировании упругих характеристик межфазного слоя.

В настоящем сборнике освещаются вопросы прочности металлов и сварных конструкций при низких температурах. Показано влияние металлургических факторов на величину разрушающих напряжений и сопротивляемость металлов хрупкому разрушению. Рассмотрены некоторые новые виды термической обработки металлов и вопросы влияния микропластических деформаций на склонность металлов и сплавов к хрупкому разрушению Сборник предназначен для аспирантов, инженерно-технических и научных работников, занимающихся проблемой хрупкого разрушения материалов и конструкций.

Исследовано распределение макродеформаций в азотистых покрытиях, формирующихся при электронно-лучевой наплавке, в зависимости фазового состава.

Рассмотрена принципиальная возможность использования метода микродугового оксидирования для получения кальций-фосфатных покрытий на поверхности циркониевого сплава. Выполнено сравнение технологических параметров режимов формирования покрытий. Приведены результаты исследования морфологии полученных покрытий, их механических свойств (адгезионная прочность покрытия к подложке, шероховатость) и элементного состава.

Современные требования к эксплуатационным характеристикам жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) делают актуальной задачу нанесения покрытий с низкой теплопроводностью и высокой термоциклической стойкостью на внутренние полости сопел, в частности, теплозащитных на основе оксидов циркония-иттрия Zr-Y-O. Применяемые до настоящего времени технологии их получения (газоплазменные, вакуумные ионно-плазменные, детонационные, гальванические и др.) не позволяют получить покрытия нужного качества. В данной работе использовался метод получения теплозащитных покрытий на основе Zr-Y-O в наноструктурном состоянии с помощью импульсного магнетронного распыления. Целью работы является изучение влияния химического состава покрытия на его термоциклическую стойкость и исследование структурно-фазового состояния нанокомпозитных покрытий на основе Zr-Y-O.

В работе проведено компьютерное моделирование деформационного поведения термобарьерных покрытий. Показана возможность возникновения неустойчивостей, имеющих периодический характер. На примере термического нагружения медного образца с керамическим покрытием проведены исследования их характерного периода от свойств сопрягаемых материалов.

С использованием четырехфазной модели структуры дисперсно-наполненного композита, содержащего межфазный слой, получена расчетная оценка его предела текучести. Разработанная расчетная методика позволяет при произвольном виде нагружения найти распределение напряжений во включении, межфазном слое и приграничном объеме матрицы. В качестве критерия текучести композита выбрано условие достижения усредненным значением интенсивности тензора напряжений предела текучести материала матрицы. Усреднение производится по площади границы раздела матрицы с межфазным слоем включения. на основе разработанной методики получены расчетные зависимости относительного предела текучести наполненного композита от объемной доли наполнителя и среднего радиус включений, которые качественно соответствуют известным из литературы экспериментальным данным.

Монография посвящена анализу формирования и изменения структуры, фазового состава и механических свойств толстых сварных соединений из стали 091'2С, выполненных различными способами, в зависимости от условий их получения и сроков эксплуатации. Выполнен анализ зеренной и дефектной субструктур и фазового состава толстых сварных швов и обосновано их деление на три закономерно расположенные зоны, характеризующиеся различной кинетикой и термодинамикой формирования градиентных структурно-фазовых состояний на основании анализа результатов комплексных исследований предложен способ диагностики наиболее напряженных участков шва, в которых могут зарождаться трещины. Полученные результаты исследования являются основой прогнозирования времени безопасной эксплуатации сварных соединений и целенаправленного выбора оптимального типа и способа сварки. Д ля неразрушающего контроля состояния сварных швов крупногабаритных конструкций рекомендовано измерение скорости ультразвука. Книга предназначена для специалистов в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения, металловедения и термообработки металлов. Может быть полезна аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.

Исследованы механические и триботехнические свойства химически модифицированного СВМПЭ. Методами рентгеноструктурного анализа, ИК-спектроскопии, сканирующей дифференциальной калориметрии и электронной микроскопии изучены надмолекулярная структура и поверхность трения полимера с различным содержанием привитых сополимеров в виде привитых малеиновым ангидридом СВМПЭ и полиэтилена низкого давления. Показано, что введение привитого СВМПЭ не влияет на вязкоупругие параметры полимер-полимерного композита, а введение привитого полиэтилена низкого давления заметно улучшает его технологические свойства (текучесть, пластичность) при сохранении прочности. Химическое модифицирование СВМПЭ существенно (в 2-3 раза) повышает его износостойкость, что обусловлено особенностями кристаллизации и формирования надмолекулярной структуры полимера.

Справочник состоит из двух томов (четырех книг). В первой книге т. 1 приведены сведения об общих закономерностях, существующих между составом, структурой и свойствами сплавов. Содержится обзор структур стали и возможных структурных превращений. Рассмотрено поведение стали при разрушении в условиях разных видов нагружения. Отражена проблема долговечности и длительной прочности. Для инженерно-технических работников и специалистов, занятых в области металлургии, всех видов машиностроения и приборостроения, а также для студентов и преподавателей, специализирующихся в области материаловедения.

Проведена оценка механических и триботехнических свойств нанокомпозитов на основе сверхмолекулярного полиэтилена. Методами рентгеноструктурного анализа, ИК-спектроскопии, сканирующей дифференциальной калориметрии и электронной микроскопии исследованы надмолекулярная и химическая структура нанокомпозитов на основе блок-сополимеров СВМПЭ - привитый СВМПЭ и СВМПЭ- привитый ПЭНД. Показано, что механические и триботехнические свойства нанокомпозитов на основе блок-сополимеров несущественно отличаются от свойств нанокомпозитов на основе немодифицированного СВМПЭ. Установлено, что кристаллизация и формирование надмолекулярной структуры в исследуемых гетерогенных материалах определяются равномерностью распределения нанонаполнителей. По мнению авторов, химическим модифицированием в виде прививки полярных мономеров не удается повысить адгезию нанонаполнителей к высокомолекулярной матрице (СВМПЭ). Таким образом, износостойкость нанокомпозитов на основе СВМПЭ в значительной степени определяется условиями кристаллизации и типом формирующейся при кристаллизации надмолекулярной структуры (сферолитной либо ламеллярной).

В первом томе приведены сведения по материалам. их деформируемости, разделке исходного материала на заготовки, термическим режимам ковки и штамповки. Описаны пламенные печи и электронагревательные устройства, ковочно-штамповочное оборудование общего назначения. Отмечены особенности автоматизации и механизации технологических процессов штамповки и ковки, автоматизации проектирования штамповки, контроля качества поковок, а также термической обработки поковок. Даны технико-экономические показатели работы кузнечных цехов и сведения по нормам безопасности труда. Изложены особенности ковки инструментальных и высоколегированных жаропрочных сталей и цветных сплавов. Справочник предназначен для инженерно-технических работников машиностроительных предприятий, может быть полезен преподавателям и студентам втузов.

Исследована структура, характер распределения упругих микродеформаций, связанных с действием напряжений I и I I рода в азотистых аустенитных покрытиях, полученных электронно-лучевой наплавкой, а также механизмы релаксации остаточных напряжений в системе подложка - покрытие. Напряженное состояние характеризуется изменением знака по толщине покрытия. анализ экспериментальных данных показывает, что в результате релаксации остаточных напряжений формируется структура с повышенной плотностью дислокаций.

В работе методом рентгеноструктурного анализа исследованы изменения фазового состава и тонкой кристаллической структуры ультрадисперсного плазмохимического порошка ZrO2+3 моль.% Y2O3. Установлено, что после ударного сжатия наблюдается рост микроискажений в тетрагональной фазе, при этом увеличиваетя количество моноклинной фазы. Величина микроискажений и количество моноклинной фазы максимальны при давлениях 10 и 26 ГПа, а в интервале 10-26 ГПа наблюдается их уменьшение. Показано, что увеличение количества моноклинной модификации после нагружения связано с понижением величины критического размера кристаллитов тетрагональной фазы за счет повышения уровня микроискажений. Показано, что немонотонная зависимость микроискажений Т-фазы и количества М-фазы обусловлены влиянием промежуточных фазовых превращений в процессе нагружения.

Исследованы структура и свойства композиционных порошковых покрытий на основе карбида титана, нанесенных методом электронно-лучевой наплавки. Показано, что технология электронно-лучевой наплавки порошка на основе никеля и карбида титана позволяет получать высококачественные износостойкие покрытия, превосходящие по плотности и твердости покрытия, полученные напылением и оплавлением. Изменения объемной доли упрочняющей фазы и химического состава металлической матрицы позволяют контролировать твердость покрытия.

Исследовано абразивное изнашивание чистого СВМПЭ и дисперсно-армированных композитов на его основе, образованных наполнением микрочастицами АlO(OH) и Al2O3. Установлено, что абразивная износостойкость указанных микрокомпозитов может возрастать до (16-18) раз в сравнении с исходным СВМПЭ в зависимости от зернистости абразива. Методами оптической профилометрии, ИК-спектроскопии, дифференциальной сканирующей калориметрии и растровой электронной микроскопии исследованы надмолекулярная структура и поверхность трения образцов указанных антифрикционных материалов. Показано, что абразивная износостойкость композитов определяется природой, содержанием и в большей степени соотношением размеров микронаполнителя и зернистости абразива. Обсуждается механизм абразивной износостойкости микрокомпозитов на основе СВМПЭ.

В сборнике представлены результаты работ, проведенных Институтом качественных сталей ЦНИИЧМ совместно с заводом "Электросталь", НПО "ЦНИИТмаш", ТПИ и ВНИИМТ и другими организациями, по изучению структуры, фазового состава и свойств конструкционных, коррозионностойких и жаропрочных сталей и сплавов, а также биметаллов. Значительное внимание уделено повышению качества и служебных характеристик сталей и сплавов за счет рационального легирования, термической обработки и применения прогрессивных технологических процессов. Приведены составы ряда новых марок сталей и сплавов с повышенными эксплуатационными свойствами. Сборник предназначен для научных работников научно-исследовательских и проектных институтов, а также инженерно-технических работников заводов металлургической и машиностроительной промышленности.

В работе построена математическая модель процесса осаждения покрытия. Проведено численное исследование влияния технологических параметров (скорость ионов, концентрация химических компонентов плазмы у подложки и т.д.) на среднеинтегральные концентрации элементов и химических соединений в покрытии.

Исследовано абразивное изнашивание нанокомпозитов на основе СВМПЭ с нанонаполнителями Al2O3, C, Cu, SiO2. Установлено, что нанонаполнители, в отличие от микронаполнителей, в существенно меньшей степени (до 55%) повышают абразивную износостойкость СВМПЭ (при использовании абразива зернистостью Р 240). Методами оптической профилометрии и микроскопии, ИК-спектроскопии, дифференциальной сканирующей калориметрии и растровой электронной микроскопии исследованы структура и поверхность изнашивания образцов СВМПЭ и нанокомпозитов на его основе. Показано, что абразивная износостойкость нанокомпозитов слабо зависит от типа наполнителя и определяется структурой (кристалличностью, упорядоченностью) матрицы и зернистостью абразива контртела. Проведен сравнительный анализ механизмов изнашивания нанокомпозитов на основе СВМПЭ при наличии абразива и в условиях сухого трения скольжения.

С использованием методики электронно-микроскопического темнопольного анализа изгиба-кручения кристаллической решетки и измерения микротвердости выполнено исследование изменения структурно-фазового состояния и свойств покрытий на основе нитрида титана в процессе отжигов в вакууме до температуры 1573 К. Показано, что в покрытиях с субмикронными зернами, фрагментированными на наноразмерные субзерна, определяющее значение для повышения твердости имеют величины локальных остаточных упругих напряжений, связанных с упругопластическим изгибом кристаллической решетки в областях избыточной плотности дислокаций одного знака либо зернограничными концентраторами напряжений. Определено, что в таких покрытиях при высоких температурах отжига огрубление зерен и возврат внутризеренной дефектной структуры развивается неоднородно с сохранением высоких значений плотности образующих ее дислокаций и малоугловых границ при невысокой кривизне решетки. При отжигах нанокристаллических покрытий установлено определяющее влияние интенсивности выделения частиц вторых фаз на основе легирующих элементов на твердость, характеристики структурного состояния и уровень локальных напряжений, нанокристаллов нитрида TiN.

Выбраны и исследованы составы для удаления продуктов, образующихся на поверхности меди 14 класса обработки при фототралении ее полимерными фоточувствительными покрытиями. Определен состав продуктов фототравления.

Исследовано влияние параметров импульсного электролитического осаждения на закономерности формирования покрытий Au – Ni. Показано, что варьирование величины пиковой плотности тока, частоты импульсов и рабочего цикла позволяет эффективно управлять шероховатостью поверхности, микроструктурой и механическими свойствами гальванических покрытий.

Приведены исследования состава ароматических углеводородов в липидах торфов различной степени преобразования. Показаны химические превращения моно-, би-, три- и тетрациклических ароматических соединений при механохимическом воздействии на торф.

Проведен совместный крекинг механообработанного бурого угля и мазута, изучен состав полученных продуктов. Установлено, что механообработка угля позволяет увеличить выход жидких продуктов пиролиза и улучшить их качество.

Методом электронной микроскопии было проведено исследование структуры многослойных покрытий, состоящих из чередующихся слоев Si-Al-N и Zr-Y-O одинаковой толщины. Было показано, что границы между различными слоями достаточно резкие, химический состав в каждом слое однородный. В покрытии содержится в основном нанокристаллический ZrО2 и близкие к аморфному состоянию слои на основе Si-Al-N. Установлено, что кривизна-кручение кристаллической решетки и внутренние упругие напряжения в слое зависят от поперечного размера зерна в слое Zr-Y-O. Чем больше поперечный размер зерен в слое, тем меньше кривизна-кручение кристаллической решетки и внутренние упругие напряжения.??.

В работе с использованием компьютерного моделирования исследовано деформационное поведение термобарьерных покрытий. Обсуждается механизм возникновения неустойчивостей в таких покрытиях, основанный на их представлении в виде пластины, находящейся на упругом основании. Потеря устойчивости проявляется в виде образования двоякопериодической системы зон экструзии и интрузии, что качественно согласуется с известными результатами экспериментальных исследований. На примере моделирования термического нагружения медного образца с защитным керамическим покрытием исследованы характерные особенности возникающей картины потери устойчивости и ее зависимости от свойств сопрягаемых материалов. Получена оценка влияния анизотропии деформационно-прочностных свойств материала покрытия на характер возникающей неустойчивости.

Представлены результаты исследования модифицирования поверхности сшивающих медицинских скобок методом микродугового оксидирования. Разработаны схема и режимы процесса микродугового оксидирования, позволяющие получать биологически совместимое, однородное, пористое кальцийфосфатное покрытие с требуемой толщиной и морфологией на поверхности сшивающих скобок. Морфология покрытия представлена сфероидальными образованиями со сквозными порами. Непосредственно после нанесения покрытие находится в рентгеноаморфном состоянии. При отжиге в покрытии происходит формирование кристаллических фаз, основной из которых является двойной фосфат титана и кальция, CaTi4(PО4)2. Предложена схема нанесения лекарственного вещества - ципрофлоксацина, на титановые скобки с биопокрытием. Наибольшее влияние на адсорбцию ципрофлоксацина оказывает толщина покрытия и концентрация исходного раствора. Модифицирование поверхности сшивающих скобок путём нанесения кальцийфосфатного покрытия и внесения в покрытие лекарственного средства позволит обеспечить оптимальные механические и биологические свойства имплантатов.

Представлены результаты исследования механических свойств синтезированного композита «оксид циркония - многостенные углеродные нанотрубки». Керамический композит получали на основе гидротермального синтеза из суспензии соли циркония с диспергированными углеродными нанотрубками, закритической сушкой гидрогеля и последующей термообработкой аэрогеля. Спекание фрагментов аэрогеля в объемный образец-таблетку производили методом горячего прессования.??Исследование механических свойств композита осуществлялось на базе системы нано- и микроиндентирования NanoTest. Проведены эксперименты по однократному микроиндентированию синтезированного композита для различных значений максимальной приложенной нагрузки в интервале 100-500 мН. По экспериментальным данным «величина нагрузки - глубина индентирования» на основе стандартной модели Оливера-Фарра оценивали упругий модуль материала и твердость; энергию, диссипированную в материал на стадии индентирования, и энергию упругого восстановления материала на стадии разгрузки определяли по площади под соответствующими участками кривой индентирования.??Показано, что зависимость твердости композита от глубины отпечатка носит степенной характер, тогда как модуль упругости линейным образом уменьшается.

Проведены сравнения структуры и свойств композиционных покрытий, полученных электростатическим напылением девяти порошковых смесей на основе полиэфирной порошковой краски (ПЭПК), эпоксидной порошковой краски (ЭПК), полиуретанового лака (ПУЛ) с дисперсными наполнителями в виде технического углерода (ТУ), коллоидно-графитового препарата и стали Х17Н2. Порошковые смеси подвергали предварительной совместной обработке в планетарной шаровой мельнице (ПШМ) с целью введения в состав покрытия максимального количества функционализирующих частиц. Разработанные покрытия помимо выполнения традиционных защитных (антикоррозионных) функций могут быть использованы для задач снятия статического электричества и экранирования электромагнитного излучения.

Методом импульсного магнетронного распыления получено твердосмазочное композитное покрытие системы Cu-Mo-S. Методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии изучена морфология поверхности и микроструктура полученных покрытий. Элементный состав покрытий изучен методами микрорентгеноспектрального анализа. Проведено исследование влияния композитных покрытий системы Cu-Mo-S на триботехнические свойства пары трения «медь - медь» при работе в атмосфере инертного газа и на воздухе. Установлено, что применение этих покрытий повышает износостойкость пары трения в атмосфере аргона примерно в 72 раза, при этом коэффициент трения на воздухе снижается примерно в 2.2 раза.

Представлен алгоритм восстановления высоты нижней границы облаков ( ВНГО ) по данным пассивного спутникового зондирования с помощью методов искусственного интеллекта. Определение ВНГО рассмотрено как частный случай решения задачи классификации. Обучение алгоритма осуществлялось путем сопоставления результатов активных измерений ВНГО на сети наземных светолокационных и лазерных регистраторов ASOS ( Automated Surfase Observing System), лидаром CALIOP ( спутник CALIOP ) и радарам CPR ( спутник CloudSat ) с другими параметрами облачности, полученными по данным спектрорадиометра MODIS ( спутник Aqua ). Проанализированы возможности инструментов активного зондирования по определению ВНГО у облаков с различной оптической толщиной. Алгоритм восстановления ВНГО основан на использовании трех независимых самоорганизующихся нейронных сетей Кохонена. Определены значения ВНГО однослойной облачности над Западной Сибирью в летнее время по данным MODIS. Установлено, что разработанный алгоритм недооценивает ВНГО во всем диапазоне допустимых значений оптической толщины. Среднее смещение полученных оценок ВНГО относительно эталонных данных ASOS/CALIOP/CPR составляет - 0,2 км при среднеквадратичном отклонении 1,2 км.

В книге рассмотрены основы нанесения износо-, коррозионно-стойких и теплозащитных покрытий с применением перспективных технологий наплавки, газотермического напыления, лазерной обработки; теоретические предпосылки оптимизации состава наносимых материалов и технологии формирования покрытий. Приведены конкретные примеры современных материалов и технологий для упрочнения изделий машино- и моторостроения, металлургии, авиации. химической промышленности. медицинской техники. Значительное внимание уделено износостойким материалам с избыточной карбидной фазой и включениями твердой смазки, коррозионно-стойким металлополимерным и биокерамическим материалам, теплозащитным композициям на основе диоксид циркония. Представлена информация об импульсно-пламенной обработке напыленных покрытий для образования в них работоспособных неравновесных, аморфизированных структур. Предназначена для научных и инженерно-технических работников в области нанесения защитных покрытий, аспирантов, студентов.

Проведены электронно-микроскопические исследования структурно-фазового и напряженно-деформированного состояния материала из горячекованых заготовок. Обнаружено, что скалярная плотность дислокаций в ферритных зернах и в ферритных прослойках перлита стали из поковки, растрескавшейся после проведения технологических операций, в полтора раза больше, чем в кондиционном материале. Металл в этом состоянии имеет повышенное содержание сульфидов пластинчатой морфологии. В нем в 1,5 - 2 раза выше допустимого объемна доля перлита, превалирует пластинчатый перлит, а локальные дальнодействующие напряжения соизмеримы с пределом текучести. Установлено, что причиной формирования неблагоприятного структурно-фазового состояния является повышенное содержание углерода. что привело к перегреву метала, как при обработке давлением, так и при финишной термической обработке.

Рассмотрены виды термической обработки, структура, свойства и принципы легирования сталей основных классов. Описаны процессы структурообразования при холодной, теплой и горячей деформации сталей и сплавов, а также при их последеформационном отжиге. Описаны фазовые превращения при термомеханической обработке сталей и сплавов. Приведены диаграммы горячей деформации, структура и свойства термомеханически упрочненных сталей, сведения о практике термомеханической обработки. Описаны термическая обработка, структура и свойства металлопродукции в металлургии и машиностроении. Рассмотрены термическая обработка, структура и свойства основных типов чугуна. Предназначен для инженерно-технических работников предприятий металлургии и машиностроения, лабораторий и научно-исследовательских институтов, а также может быть использован аспирантами и студентами высших учебных заведений.