EIRNUZP – Електронний інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка»
Інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка» – це електронний архів, що накопичує, систематизує, зберігає та забезпечує довготривалий відкритий доступ до електронних публікацій та електронних версій документів наукового та навчально-методичного призначення, авторами яких є співробітники, аспіранти, докторанти та студенти Національного університету «Запорізька політехніка».
Communities in DSpace
Select a community to browse its collections.
Recent Submissions
Дослідження впливу легування сріблом на мікроструктуру та властивості магнієвого сплаву NZ30K для імплантатів при остеосинтезі
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Грешта, Віктор Леонідович; Шаломєєв, Вадим Анатолійович; Джус, Анна Вячеславівна; Greshta, V.; Shalomeev, V.; Dzhus, A.
UK:Мета роботи. Вивчення впливу легування сріблом магнієвого сплаву NZ30K на його механічні властивості для застосування у виготовленні біодеградовних імплантатів.
Методи дослідження. Границю міцності та відносне видовження зразків визначали на розривній машині Р5 при кімнатній температурі. Мікроструктуру зразків досліджували з використанням оптичного електронного мікроскопу «Carl Zeiss» із застосуванням програмного забезпечення «Observer.D1m». Використано зразки після травлення реактивом, що містить 1 % азотної кислоти, 20 % оцтової кислоти, 19 % дистильованої води, 60 % етиленгліколю. Фрактографічний аналіз зламів зразків проводили на електронному скануючому мікроскопі «JSM-6360LA». Фазовий аналіз структурних складових магнієвих сплавів вивчали на електронному мікроскопі – мікроаналізаторі з енергодисперсійною приставкою РЕММА 202М та РЕМ 16И. Дослідження на біокорозію проводили шляхом витримки зразків у розчині гелофузіну – штучного замінника крові впродовж 2, 4, 6 тижнів, з використанням термостату ТС-20 MICROmed.
Отримані результати. Показано, що срібло входило до складу комплексно легованих інтерметалідних фаз, які були додатковими центрами кристалізації. При цьому середній розмір зерна знижується майже втричі порівняно з вихідним сплавом. Встановлено, що оптимальний комплекс властивостей досягається введенням 0,1 %Ag, водночас, границя міцності підвищується на 7,9 %, а відносне видовження збільшується майже вдвічі. Встановлено, що магнієвий сплав зі сріблом (0,1 %) сповільнює біокорозійні процеси та сприяє збереженню високого рівня границі міцності (σВ = 205МПа) після витримки впродовж 6 тижнів у розчині гелофузіну. Отже, срібло є перспективним матеріалом для покращення структури та підвищення рівня механічних властивостей біодеградовних імплантатів із магнієвих сплавів.
Наукова новизна. Визначено вміст срібла для легування сплаву NZ30K, що становить 0,1 % Ag, при якому формується оптимальне співвідношення показників міцності та пластичності, подрібнення зеренної структури, а також уповільнення біокорозійних процесів .
Практична цінність. Сплав NZ30K з додаванням 0,1 % срібла є перспективним для використання у виготовленні імплантатів. Досліджений сплав забезпечує необхідний рівень властивостей до повної консолідації перелому.
EN: Purpose. Study of the influence of silver alloying of magnesium alloy NZ30K on its mechanical properties for use in the manufacture of biodegradable implants.
Research methods. The tensile strength and relative elongation of the samples were determined on a P5 tensile machine at room temperature. The microstructure of the samples was studied using a “Carl Zeiss” optical electron microscope using the “Observer.D1m” software. Samples were used after etching with a reagent containing 1 % nitric acid, 20 % acetic acid, 19 % distilled water, and 60 % ethylene glycol. Fractographic analysis of sample fractures was performed on a JSM-6360LA scanning electron microscope. The phase analysis of the structural components of magnesium alloys was studied using an electron microscope – a microanalyzer with an energy dispersive attachment РEMMA 202М and РЕМ 16I. Research on biocorrosion was carried out by keeping the samples in a solution of gelofusin – an artificial blood substitute for 2, 4, 6 weeks, using a TC-20 MICROmed thermostat.
Results. The study showed that silver was a part of the complex alloyed intermetallic phases, which were additional crystallization centers. In this case, the average grain size decreases by almost three times compared to the original alloy. It was found that the optimal set of properties is achieved by the introduction of 0.1 % Ag, while the tensile strength increases by 7.9 % and the relative elongation almost doubles. It was found that the magnesium alloy with silver (0.1%) slows down biocorrosion processes and helps to maintain a high level of tensile strength (σB = 205 MPa) after 6 weeks of exposure to a solution of helofusine. Thus, silver is a promising material for improving the structure and increasing the mechanical properties of biodegradable magnesium alloy implants.
Scientific novelty. The silver content for alloying the NZ30K alloy was determined to be 0.1 % Ag, which forms the optimal ratio of strength and ductility, grain structure refinement, and slowing down biocorrosion processes.
Practical value. NZ30K alloy with the addition of 0.1 % silver is promising for use in the manufacture of implants. The studied alloy provides the required level of properties until complete fracture consolidation.
Мікроструктура та фазовий склад жароміцного сплаву Inconel 718 після селективного лазерного сплавлення, гарячого ізостатичного пресування та термобробки
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Касай, П. О.; Педаш, О. О.; Наумик, Валерій Владиленович; Кasay, P.; Pedash, О.; Naumyk, V.
UK: Мета роботи. Вивчення мікроструктури та фазового складу зразків жароміцного нікель-хром-залізного сплаву Inconel 718, отриманих методом селективного лазерного сплавлення, що були піддані наступному гарячому ізостатичному пресуванню (ГІП) та стандартній термічній обробці, що полягала у високотемпературній гомогенізації та наступному двоступеневому довготривалому старінні.
Методи дослідження. Мікроструктурний аналіз та дослідження фазового складу проводили методами оптичної та сканувальної електронної металографії відповідно на оптичному та електронному мікроскопах.
Отримані результати. Вивчено структуру матеріалу зразків в стані побудови та встановлено, що вона характеризується пошаровим сплавленням у вигляді дугоподібних ліній з наявністю епітаксиального росту стовбчастих дендритів. Після термічної обробки зміцнення в сплаві досягається в основному за рахунок виділення інтерметалідної γ″- фази типу Ni3Nb. Металографічними дослідженнями встановлено, що активна сегрегація ніобію в міждендритні простори, в умовах високої швидкості кристалізації та в процесі наступної термічної обробки, призвела до формування в структурі сплаву орторомбічної - фази пластинчастої морфології. Застосування ГІП перед стандартною для сплаву Inconel 718 термічною обробкою сприяє отриманню більш однорідної структури.
Наукова новизна. Одержано нові дані щодо фазового стану сплаву Inconel 718 після ГІП й термічної обробки. Вивчено тонку будову жароміцного сплаву системи нікель-хром-залізо, отриманого методом селективного лазерного сплавлення.
Практична цінність. Одержані результати розширюють можливості використання сплаву Inconel 718 та дозволяють визначити перспективи практичного застосування технології селективного лазерного сплавлення для виготовлення деталей авіаційного призначення.
EN: Purpose. Study of microstructure and phase content of Inconel 718 nickel-chromium-iron superalloy obtained via selective laser melting with subsequent hot isostatic pressing (HIP) and standard heat treatment with high-temperature homogenization and two-steps long term ageing.
Research methods. Microstructure analysis and phase content investigation was carried out with optical and scanning electronic metallography on optical and electronic microscope respectively.
Results. Material structure of in-built specimens are investigated that is characterized by layer-by-layer fusing in the form of arcuate lines with a presence of epitaxial growth of columnar dendrites. Strengthening of alloy is achieved after heat treatment, basically, due to intermetallic γ″- phase (with Ni3Nb type) precipitation. With metallographic investigation showed that active segregation of niobium in interdendritic spaces, provided due high crystallization rate during selective laser melting and subsequent heat treatment, lead to forming orthorhombic - phase in alloy structure with lamellar morphology. HIP application before standard for Inconel 718 heat treatment, promotes more homogeneous structure.
Scientific novelty. New data’s was obtained for phase state of Inconel 718 alloy after HIP and heat treatment. Fine structure of Ni-Cr-Fe-superalloy obtained via selective laser melting was studied.
Practical value: Obtained results expands possibilities for Inconel 718 alloy application and allow to determine perspectives of practical usage of selective laser melting process for aviation parts production.
Урахування енергетики дефектів твердої фази (передусім внутрішніх меж зерен) в сигароподібних діаграмах двофазних структур
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Ольшанецький, Вадим Юхимович; Кононенко, Юлія Іванівна; Скребцов, Андрій Андрійович; Ol’shanetskii, V.; Kononenko, Yu.; Skrebtsov, À.
Математичне моделювання корозійної поведінки сталей аустенітного класу в хлоридовмісних середовищах при роботі пластинчастих теплообмінників
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Нарівський, Олексій Едуардович; Сніжной, Геннадій Валентинович; Субботін, Сергій Олександрович; Леощенко, Сергій Дмитрович; Пуліна, Тетяна Веніамінівна; Сніжной, Валентин Л.; Narivs’kyi, O.; Snizhnoi, G.; Subbotin, S.; Leoschenko, S.; Pulina, T.; Snizhnoi, V.
UK: Мета роботи. Полягає у розробці математичних моделей, які описують залежності критичних температур пітінгування сталей AISI 304, 08Х18Н10, AISI 321, 12Х18Н10Т у модельних оборотних водах з pH 4…8 та концентрацією хлоридів від 350 до 600 мг/л.
Методи дослідження. Розроблені математичні моделі ґрунтуються на лінійних квадратичних регресіях і нейронній мережі прямого поширення сигналу для скороченого набору ознак.
Отримані результати. Встановлено, що критичні температури пітінгування досліджуваних аустенітних хромонікелевих сталей зростають при збільшенні pH оборотної води, кількості оксидів розміром до 3,95 мкм, середньої відстані між нітридами титану, вмісту Cr та зменшенні концентрації хлоридів у оборотних водах, середньої відстані між оксидами, середнього діаметра зерна аустеніту.
Наукова новизна. Наідставі п встановлених залежностей між критичними температурами пітінгування корозійнотривких сталей AISI 304, 08Х18Н10, AISI 321, 12Х18Н10Т їх хімічним складом у межах стандарту та структурною гетерогенністю розроблено механізми їх впливу на пітінготривкість цих конструкційних матеріалів в оборотних хлоридовмісних водах. Встановлено, що метастабільні пітінги утворюються в твердому розчині аустеніту сталей в околі оксидів розміром98…3,95 мкм 1, і репасивуються не досягнувши критичних розмірів близько 5 мкм, що сприяє зростанню їх пітінготривкості в оборотних хлоридовмісних середовищах.
Практична цінність. Розроблені математичні моделі запропоновано застосовувати для вибору оптимальних плавок аустенітних хромонікелевих сталей для виробництва теплообмінників та прогнозування їхньої пітінготривкості в процесі їх експлуатації в оборотних водах. Виявленороцеси п, що сприяють перфорації теплопередаючих елементів теплообмінників при їх експлуатації.
EN: Purpose. It consists in the development of mathematical models that describe the dependence of the critical pitting temperatures of AISI 304, 08X18N10, AISI 321, 12X18N10T steels in model circulating waters with pH 4...8 and chloride concentration from 350 to 600 mg/l.
Research methods. The developed mathematical models are based on linear square regression and a neural network of direct signal propagation for a reduced set of features.
Results. It was established that the critical pitting temperatures of the studied austenitic chrome-nickel steels increase with an increase in the pH of the circulating water, the number of oxides up to 3.95 ?m in size, the average distance between titanium nitrides, the Cr content and a decrease in the concentration of chlorides in the circulating water, the average distance between oxides, and the austenite average grain diameter.
Scientific novelty. Based on the established relationships between the critical pitting temperatures of corrosion-resistant steels AISI 304, 08Õ18Í10, AISI 321, 12Õ18Í10Ò, their chemical composition within the standard and structural heterogeneity, the mechanisms of their influence on the pitting resistance of these structural materials in circulating chloride-containing waters have been developed. It was established that metastable pitting is formed in a solid solution of austenite of steels around oxides with a size of 1,98...3,95 microns and repassivates before reaching critical dimensions of about 5 microns, which contributes to the growth of their pitting resistance in reversible chloride-containing environments.
Practical value. The developed mathematical models are proposed to be used for the selection of optimal melts of austenitic chrome-nickel steels for the production of heat exchangers and prediction of their pitting resistance during their operation in circulating waters. The processes contributing to the perforation of heat transfer elements of heat exchangers during their operation have been identified.
Особливості виявлення та оцінювання зерна аустеніту в конструкційних легованих сталях
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Куницька, І. М.; Ястребова, Ольга Федорівна; Рубан, Валентина Тарасівна; Джус, Анна Вячеславівна; Ольшанецький, Вадим Юхимович; Kunyc’ka, I.; Yastrebova, O.; Ruban, V.; Dszus, A.; Ol’shanetskii, V.
UK: Мета роботи. Встановлення ефективних та коректних методик виявлення зеренної структури в конструкційних середньовуглецевих сталях з урахуванням рекомендацій сучасних стандартів (ДСТУ ISO, ASTM, ГОСТ) з метою достовірного визначення величини аустенітного зерна, здавання в експлуатацію металу з відомою та необхідною, згідно нормативно-технічної документації (технічних вимог, креслень), якістю.
Методи дослідження. Проведено металографічний аналіз мікроструктури та оцінювання зерна шляхом порівняння зображення, виявленого на полірованих і травлених з використанням різних хімічних реактивів мікрошліфах термополіпшуваної сталі 40ХН2МА-Ш з еталонами шкал стандартів.
Отримані результати. Дослідженнями конструкційної легованої сталі 40ХН2МА-Ш встановлено, що найбільш ефективним реактивом, який найкраще виявляє межі вихідних аустенітних зерен в середньовуглецевих легованих сталях є стандартний реактив – насичений водний розчин пікринової кислоти. В результаті травлення у цьому реактиві формується видиме зображення зеренної структури у вигляді чіткого контрасту світлих ділянок тіла зерна та темних ліній меж зерен, що дозволяє виконати коректне порівняння структури із зображеннями еталонів на шкалах.
Наукова новизна. На прикладі термополіпшуваної сталі 40ХН2МА-Ш розглянуто шляхи з подальшого розвитку уявлень щодо вибору ефективного хімічного реактиву з метою виявлення та формування видимої, згідно вимог методичних стандартів зеренної структури в конструкційних середньовуглецевих сталях, належного і достовірного оцінювання величини аустенітного зерна з використанням еталонів шкал стандартів.
Практична цінність. Запропонована коректна методика виявлення вихідного аустенітного зерна, яка дозволяє достовірно визначити величину зерна та якість з цього параметру різних конструкційних сталей, у тому числі для виготовлення відповідальних деталей повітряних та космічних літальних апаратів.
EN: Purpose. Establishing effective and correct techniques for detecting the grain structure in structural medium-carbon steels taking into account the recommendations of modern standards (ДСТУ ISO, ASTM, ГОСТ) with the aim of reliably determining the austenitic grain size and putting into operation of metal with the well-known and required, according to the normative technical documentation (technical requirements, drawings) quality.
Research methods. Metallographic analysis of microstructure and evaluation of the austenitic grain size were carried out by comparing the image revealed on polished and etched using various chemical reagents microsections of heattreatable steel 40KHN2МА-Ш with etalon of scale of standard.
Results. Studies of structural alloyed steel 40ХН2МА-Ш found that the most effective etchant reagent, which best detects initial austenitic grain boundaries in medium-carbon alloyed steels, is a standard reagent - a saturated aqueous solution of picric acid. As a result of etching in this reagent, a visible image of the grain structure is formed in the form of a clear contrast of light areas of the grain body and dark lines of the grain boundaries, which allows a correct comparison of the structure with the images of the standards on the scales.
Scientific novelty. On the example of heattreatable steel 40ХН2МА-Ш, the ways of further development of ideas regarding the choice of an effective chemical reagent are considered for the purpose of detecting and forming a visible grain structure in accordance with the requirements of methodical standards in structural medium-carbon steels, proper and reliable estimation of austenitіс grain size using standard scale.
Practical value. A correct procedure for detecting the initial austenite grain is proposed, which allows to reliably determine the grain size and quality from this parameter of various structural steels including for the production of responsible parts of aircraft and spacecraft.