Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2020, №1
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27419
Browse
Recent Submissions
Item Рецензія на підручник «Фазові рівноваги і фазові перетворення», опублікований заслуженим діячем науки і техніки України, доктором техн. наук, проф. Мазуром В. І.(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Ольшанецький, Вадим Юхимович; Ol’shanetskii, V.Item Термічна обробка як спосіб покращення оброблюваності різанням інструментального сплаву з ГЦК ґраткою(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Грабовський, Володимир Якович; Лисиця, Олена Володимирівна; Grabovskii, V.; Lisitsa, O.Item Найпоширеніші мовні помилки у науковій літературі(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Плескач, Володимир Михайлович; Ольшанецький, Вадим Юхимович; Pleskach, V.; Ol’shanetskii, V.Item Оцінка атрибутів вибору каналу доставки кінцевими споживачами в рамках логістики останньої милі(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Россолов, О. В.; Rossolov, A.UK: Мета роботи. Визначення латентного попиту на користування поштоматами кінцевими споживачами шляхом визначення детермінант вибору каналу доставки в рамках електронної комерції. Методи дослідження. В дослідженні застосовано процедуру збору даних за методом заявлених переваг та методологію максимізації випадкової корисності при розробці моделей дискретного вибору. В якості альтернативних каналів доставки товарів кінцевим споживачам розглядалась адресна доставка та доставка на почтове відділення. На основі цього розроблено біноміальну логіт модель дискретного вибору каналу доставки товарів кінцевим споживачам. Методом максимізації функції максимальної правдоподібності отримано статистичні оцінки атрибутів вибору каналу доставки, які представлено соціально-демографічною, економічною та просторовою групами. Отримані результати. Встановлено, що соціально-демографічні, економічні та просторові групи атрибутів відіграють важливу роль в детермінації поведінки кінцевих споживачів при виборі каналу доставки товарів, які було придбано в Інтернет магазинах. У якості статистично значимих атрибутів латентного попиту на користування поштоматами є розмір родини, місячний дохід однієї особи, тип зайнятості « повна зайнятість», «студент» та посада «менеджер чи керівник», «робітник середньої ланки», вартість доставки та піша доступність поштового відділення. Наукова новизна. Вперше запропоновано для умов економіки, що розвивається, визначати детермінанти вибору каналу доставки на основі теорії максимізації випадкової корисності. Вперше встановлено вплив соціально-демографічних, економічних та просторових атрибутів на вибір каналу доставки товарів, що придбано в Інтернет магазинах, кінцевими споживачами. Практична цінність. Встановлено атрибути вибору каналу доставки для товарів з групи електроніка, побутова електроніка, парфумерія, одяг, дитячі товари та взуття, які можна використовувати для прогнозу матеріального потоку в рамках логістики останньої милі. EN: Purpose of work. The latent demand determination for automated parcel lockers usage by the end-consumers through the revealing the attributes that influence on delivery channel choice. Research methods. The study is based on reveal preference survey data and usage of random utility maximization methodology. The post office and home deliveries are considered within the study as the alternative delivery channels. According to this, the binomial logit model has been developed to assess the probability of delivery channel choice. Using the maximization likelihood method, we estimated the statistical determinants of delivery channels that are presented by the socio-demographic, economic and spatial groups of attributes. Obtained results. We estimated the socio-demographic, economic and spatial attributes as important determinants playing a key role in delivery channel choice in a case of online shopping. As the statistically significant attributes describing the latent demand for automated parcel lockers usage we revealed the household size, monthly income, full time schedule, student schedule, manager occupation and middle line manager. Besides that, the delivery cost and walking accessibility of post office departments are determined as the valuable attributes too. Scientific novelty. For the first time it was proposed to determine the attributes for delivery channel choice based on random utility maximization theory. For the first time the influence of socio-demographic, economic and spatial attributes were defined influencing on delivery channel choice in a case of e-commerce. Practical value. The attributes for delivery channel choice have been determined in a case of electronics, consumer electronics, perfumes, clothing, children products and shoes. These data can be used for forecasting of material flows in a frame of last mile delivery.Item Підвищення паливної економічності дизельного двигуна 6ЧН12/14 завдяки вдосконаленню розпилення та сумішоутворення(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Слинько, Георгій Іванович; Сухонос, Роман Федорович; Цокотун, Павло Васильович; Слинько, Віра Василівна; Володін, Д. А.; Slynko, G.; Sukhonos, R.; Tsokotun, P.; Slynko, V.; Volodin, D.UK: Мета роботи. Підвищення показників паливної економічності дизельного двигуна великої розмірності шляхом модернізації паливної форсунки, в якій потік палива отримує додаткове збудження. Методи дослідження. Використовуючи дані літературних джерел обґрунтовано необхідність збільшення турбулентності потоку палива, що проходить каналами паливної форсунки дизельного двигуна внутрішнього згоряння. Розроблено модернізований варіант розпилювачів форсунок дизельного двигуна 6ЧН12/14, в яких потік палива отримує додаткове збурення, побудовано її тривимірну модель, задано граничні умови потоку рідини. За допомогою програмного комплексу Ansys CFX теоретично отримано розподіл швидкості, тиску, турбулентної кінетичної енергії потоку в проточній частині серійного та модернізованого розпилювачів форсунок. При цьому похибка розрахунку склала близько 4 %. Отримані результати. З аналізу отриманих результатів видно, що середні по перетину значення турбулентної кінетичної енергії, отримані на виході розрахункової області дослідного розпилювача, на 27,5 % більше, ніж у серійного розпилювача, а тиск і швидкість підвищуються не суттєво. Збільшення турбулентності потоку, призводить до кращого розпилення палива в камері згоряння двигуна та покращення сумішоутворення. Це підтверджується стендовими випробуваннями двигуна 6ЧН12/14 (у виконанні К-164) в складі навантажувального стенду, які показали покращення техніко-економічних характеристик в усьому діапазоні обертів при роботі з модернізованими форсунками. На номінальному режимі роботи дизеля крутний момент та ефективна потужність збільшились на 6,9 %. Питома ефективна витрата палива скоротилася на 6,4 %, також знизилась годинна витрата палива на 1,9 %. Отримані результати підтвердили позитивний ефект від модернізації паливної форсунки створенням додаткового збурення потоку палива за рахунок горизонтального кільцевого уступу, виконаного вище посадкового діаметра голки. Наукова новизна. Вперше розроблено методику визначення показників потоку палива в проточній частині розпилювачів форсунок; визначено вплив додаткового гідравлічного опору в проточній частині розпилювача на величину турбулентної кінетичної енергії потоку. Практична цінність. Розроблено конструкцію розпилювача форсунки, що забезпечує поліпшення показників паливної економічності та ефективності дизельного двигуна; розроблена методика може бути використана у навчальному процесі при викладанні дисциплін «Теорія двигунів внутрішнього згоряння» та «Системи двигунів внутрішнього згоряння», а також при проектуванні систем паливоподачі дизельних двигунів. En: Purpose of work. Improve the fuel efficiency of a large-size diesel engine by upgrading the fuel injector, in which the fuel flow receives additional disturbance. Research methods. After analysis of literary sources, the necessity of increasing the turbulence of the fuel flow passing through the channels of the fuel injector of a diesel internal combustion engine is substantiated. A modernized version of 6ChN12/14 diesel engine injector spray tip has been developed, in which the fuel flow receives additional disturbance, its 3D model has been built, and the boundary conditions for the liquid flow have been set. Using the Ansys CFX software, the distribution of the velocity, pressure, and turbulence kinetic energy in the flow path of the serial and modernized injector spray tips was theoretically obtained. In this case, the calculation error was about 4 %. Obtained results. From the analysis of the results, it can be seen that the cross-sectional mean values of the turbulence kinetic energy obtained at the outlet of the calculated area of the research spray tip are 27.5 % higher than that of the serial spray tip; pressure and velocity do not increase significantly. Increased flow turbulence leads to better fuel atomization in the engine combustion chamber and improved mixture formation. This is confirmed by bench tests of the 6ChN12/14 engine (K-164 model) as part of the loadbank, which showed an improvement in technical and economic characteristics in the entire speed range when working with modernized injectors. At the nominal operating mode of the diesel engine, the torque and the effective power increased by 6.9 %. Specific effective fuel consumption has decreased by 6.4 %, and hourly fuel consumption has also decreased by 1.9 %. The positive effect of the modernization of the fuel injector by creating an additional disturbance of the fuel flow due to the horizontal annular ledge made above the landing diameter of the needle was confirmed by obtained tests results. Scientific novelty. For the first time, a method for determining the parameters of the fuel in the flow path of the injector spray tip was developed; the effect of additional hydraulic resistance in the flow path of the spray tip on the value of the turbulence kinetic energy of the flow is determined. Practical value. The design of the spray tip which improves the fuel economy and performance of the diesel engine has been developed; the developed methodology can be used in the educational process when teaching the disciplines “Theory of internal combustion engines” and “Systems of internal combustion engines”, as well as when designing fuel supply systems for diesel engines.Item Визначення оптимальних параметрів процесу WAAM на основі технології CMT з використанням низьковуглецевої нелегованої сталі(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Молочков, Денис Євгенійович; Куликовський, Руслан Анатолійович; Фурманова, Наталія Іванівна; Molochkov, D.; Kulykovskyi, R.; Furmanova, N.UK: Мета роботи. Визначити оптимальні параметри режиму друк у у процесі WAAM на основі технології CMT; оцінити вплив параметрів друку на процес формоутворення валиків металу. Методи дослідження. Аналітичний аналіз публікацій, геометричні вимірювання, статистичні дослідження. Отримані результати. В ході експериментальної частини було виявлено зони задовільних та незадовільних комбінацій параметрів WFS та TS. При низьких значеннях WFS та високих TS процес формоутворення валика є нестабільним, спостерігаються розриви матеріалу, ширина валика має найнижче значення. При високих значеннях WFS та низьких TS наявні значний надлишок матеріалу, який виражається у помітних коливаннях перерізу наплавленого валика (напливи), та перегрів металу. При цьому поверхня має матово сірий колір, що свідчить про її надмірне окислення. Оптимальні значення WFS та TS дозволяють отримати стабільний процес друку, під час якого утворюється одиночний валик або шар металу стабільної форми поперечного перерізу у поздовжньому напрямі. Обрані параметри дозволили отримати десятишарову стінку з постійною шириною шарів 3,9 мм та гладкою поверхнею валиків. Хвилястість бокової поверхні отримана в межах від 0,2 до 0,5 мм. Наукова новизна. Визначено зо н у оптимальних параметрів режиму процесу WAAM на основі технології CMT з використанням суміші захисних газів Ar 90 %+CO2 10% та вплив цих параметрів на геометричну форму наплавленого валика. В експерименті було використано синергетичну лінію параметрів Fronius для процесу CMT. Практична значущість. В ході роботи визначено зону оптимальних параметрів режиму друку та можливі наслідки некоректно підібраних режимів, що в подальшому дозволить поліпшити процес пошуку певної комбінації параметрів для тих чи інших вимог геометрії виробу. Визначено оптимальний режим друку, який стане основою для подальших досліджень процесу формоутворення валиків у різних умовах друку. EN: Purpose. To determine the optimal deposition parameters of the WAAM process based on CMT technology; to evaluate the influence of deposition parameters on the bead formation process. Methods of research. Visual inspection, analysis of publications, geometrical measurements, statistical research. Results. The zone of satisfactory and zones of unsatisfactory combinations of WFS and TS parameters were determined based on experiment results. The analysis of experimental samples showed that low values of WFS and high TS leads to the unstable bead formation process. With such combination beads width has the lowest value. Also, there is big possibility of gaps in beads to occur. High WFS and low TS values results in a significant excess of material, which affects the form of beads. Another effect of this combination is overheating of the metal. The surface has a matte gray color, which indicates its excessive oxidation. The optimal values of WFS and TS, selected from a defined area, provided a stable deposition process. A single pass bead was formed without noticeable fluctuations in the shape of the cross section in the longitudinal direction. Selected parameters allowed to obtain a ten-layer wall with a constant layer width of 3.9 mm and a smooth top surface of the wall. The waviness of the side wall surface in the range from 0.2 to 0.5 mm was achieved. Scientific novelty. The zone of optimal parameters of the WAAM process based on CMT technology for low carbon steel and Ar 90 % + CO2 10 % shielding gas mixture was determined. The influence of these parameters on the geometric shape of the bead was defined. Experiments were carried out using a synergic line for the CMT process by Fronius. Practical value. The zone of optimal deposition parameters and possible consequences of unsuccessfully selected combinations were determined, which will further speed up the process of finding the right combination of parameters for certain requirements of the product geometry. Deposition parameters from defined zone were tested and analyzed. The result could be the basis for further studies of the bead formation process in different deposition conditions.Item Получение в цементированном слое сталей метастабильного остаточного аустенита для повышения их абразивной износостойкости(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Малинов, Л. С.; Малышева, И. Е.; Бурова, Д. В.; Малінов, Л. С.; Малишева, І. Ю.; Бурова. Д. В.; Malinov. L.; Malysheva, I.; Burova, D.RUS: Актуальность работы. Повышение долговечности деталей и инструмента, выходящих из строя из-за абразивного износа, является актуальной проблемой. Получение в структуре поверхностного слоя сталей, из которых они изготовлены, метастабильного остаточного аустенита и реализация динамического деформационного мартенситного превращения – ДДМП (эффект самозакалки при нагружении – СЗН) является одним из перспективных направлений решения этой проблемы. Цель работы – определить рациональные режимы термообработки, обеспечивающие значительное повышение абразивной износостойкости исследованных сталей 45Г, ДИ42, 65Г, М76 после цементации за счет получения в структуре поверхностного слоя наряду с другими составляющими повышенного количества метастабильного остаточного аустенита и реализации эффекта СЗН. Методы исследования. Для исследований образцы подвергались цементации в твердом карбюризаторе при 930 °С 10 ч. Температурный интервал нагрева под закалку составлял 800–1150 °С. После закалки стали отпускали при 180 °С 1 ч. Применялись дюрометрический, металлографический методы исследования. Фазовый состав определялся методом рентгеновского анализа с использованием дифрактометра ДРОН-3. Испытания на абразивный износ осуществлялись по методу Бринелля-Хауорта. Результаты. Наиболее высокая относительная абразивная износостойкость получена у исследованных цементированных сталей после закалки с определенной для каждой из них температуры, более высокой, чем типовая, и низкого отпуска, когда в структуре наряду с отпущенным мартенситом и карбидами в структуре присутствует 25–45 % метастабильного аустенита, претерпевающего ДДМП. Научная новизна. Предложено для повышения абразивной износостойкости исследованных сталей с повышенным содержанием углерода их цементировать, после чего проводить нагрев под закалку до определенной для каждой стали температуры, зависящей от ее химического состава, обеспечивающей получение после закалки и низкого отпуска оптимального количества остаточного аустенита и степени его стабильности. Практическая ценность. Для каждой исследованной стали, обычно не подвергающейся науглероживанию, после цементации определены температуры нагрева под закалку, обеспечивающие значительное повышение абразивной износостойкости за счет получения в структуре поверхностного слоя наряду с другими составляющими повышенного количества метастабильного остаточного аустенита. UK: Актуальність роботи. Підвищення довговічності деталей і інструменту, що виходять з ладу через абразивний знос, є актуальною проблемою. Отримання в структурі поверхневого шару сталей, з яких вони виготовлені, метастабільного залишкового аустеніту і реалізація динамічного деформаційного мартенситного перетворення – ДДМП (ефект самогартування при навантаженні – СЗН) є одним з перспективних напрямків вирішення цієї проблеми. Мета роботи – визначити раціональні режими термообробки, щоб забезпечити значне підвищення абразивної зносостійкості досліджених сталей 45Г, ДІ42, 65Г, М76 після цементації за рахунок отримання в структурі поверхневого шару поряд з іншими складовими підвищеної кількості метастабільного аустеніту і реалізації ефекту СЗН. Методи дослідження. Для досліджень зразки піддавалися цементації в твердому карбюризаторі при 930 °С 10 год. Температурний інтервал нагрівання під гартування становив 800–1150 °С. Після гартування сталі відпускали при 180 °С 1 год. Застосовувалися дюрометичний, металографічний методи дослідження. Фазовий склад визначався методом рентгенівського аналізу з використанням дифрактометру ДРОН-3. Випробування на абразивний знос здійснювалися за методом Бринелля-Хауорта. Результати. Найбільш висока відносна абразивна зносостійкість отримана у досліджених цементованих сталей після гартування з певною для кожної з них температури, вищої, ніж типова, і низького відпуску, коли в структурі поряд з відпущеним мартенситом і карбідами в структурі присутнє 25–45 % метастабільного аустеніту, що зазнає ДДМП. Наукова новизна. Запропоновано для підвищення абразивної зносостійкості досліджених сталей з підвищеним вмістом вуглецю їх цементувати, після чого проводити нагрів під гартування до певної для кожної сталі температури, яка залежить від її хімічного складу, що забезпечує отримання після гартування та низького відпуску оптимальної кількості залишкового аустеніту і ступеня його стабільності. Практична цінність. Для кожної дослідженої сталі, яка зазвичай не піддається навуглецюванню, після цементації визначені температури нагріву під гартування, щоб забезпечити значне підвищення абразивної зносостійкості за рахунок отримання в структурі поверхневого шару поряд з іншими складовими підвищеної кількості метастабільного аустеніту. EN: Work relevance. Increasing the durability of parts and tools that fail due to abrasive wear is an urgent problem. Obtaining in the structure of the surface layer of steels from which they are made, metastable retained austenite and the implementation of the dynamic deformation martensitic transformation – DDMT (self-quenching effect under loading – SQL) is one of the promising directions for solving this problem. Purpose of work – to determine rational modes of heat treatment that provide a significant increase in the abrasive wear resistance of the investigated steels 45G, DI42, 65G, M76 after carburizing due to the formation of a surface layer in the structure along with other components of an increased amount of metastable residual austenite and the implementation of the SQL effect. Research methods. For research, the samples were carburized in a solid carburizer at 930 ° C for 10 h. The temperature range of heating for hardening was 800–1150 ° C. After quenching, the steel was tempered at 180 ° C for 1 hour. Durometric and metallographic research methods were used. The phase composition was determined by X- ray analysis using a DRON-3 diffractometer. Abrasion tests were carried out using the Brinell-Howorth method. Results. The highest relative abrasive wear resistance was obtained for the studied case-hardened steels after quenching at a certain temperature for each of them, higher than the standard one, and low tempering, when the structure, along with tempered martensite and carbides, contains 25–45 % of metastable austenite in the structure DDMT. Scientific novelty. To increase the abrasive wear resistance of the investigated steels with an increased carbon content, it is proposed to cement them, and then heat them up for hardening to a temperature determined for each steel, depending on its chemical composition, which ensures the optimal amount of retained austenite and the degree of its stability after quenching and low tempering. Practical value. For each steel under study, which is usually not subjected to carburization, after carburizing, the heating temperatures for hardening are determined, which provide a significant increase in abrasive wear resistance due to the formation of a surface layer in the structure, along with other components of an increased amount of metastable residual austenite.Item Study of the features of the wear of a friction pair of a drive wheel with a mover caterpillar under abrasive conditions(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Popov, S. N.; Shumykin, S. O.; Попов, Сергій Миколайович; Шумикін, Сергій ОлександровичEN: Purpose of work. The aim of this work is to study the features of the wear mechanism of the working surface of the drive wheel of a caterpillar mover. Research methods. Macro and micro analysis of the friction surfaces of the drive wheel of a mover using optical instruments. Experimental determination of linear wear of a tooth of a wheel after certain periods of operation. Conducting laboratory tests. Multicriteria tribosystem analysis. Results obtained. The mechanism of abrasive wear is determined under the complex influence of both fixed and semi-fixed contact interaction of the tribosystem, which causes an increase in the wear rate of the part. The percentage composition of various real mechanisms of complex destruction of the surface of a friction pair of a wheel and a caterpillar is established. Scientific novelty. For the first time, the features of the metal-metal contact interaction mechanism were established in the presence of abrasive wear in specific operating conditions. The main factors of their range and the level of their variation in the studied devices of the friction pair are analyzed. The degree of joint influence of various factors causing wear of the drive wheel of the caterpillar mover is determined. Practical meaning. The results of the performed scientific work can be used to develop wear-resistant, economically alloyed materials with optimal physical and mechanical properties, structural phase state, as well as technology for hardening and repair restoration of the drive wheel of the device or other parts with similar operating conditions. UK: Мета роботи. Метою даної роботи є дослідження особливостей механізму зношування робочої поверхні ведучого колеса гусеничного рушія. Методи дослідження. Макро- і мікроаналіз поверхонь тертя ведучого колеса рушія, із застосуванням оптичних приладів. Експериментальне визначення лінійного зносу зуба колеса через певні періоди експлуатації. Проведення лабораторних випробувань. Багатокритеріальний аналіз трибосистеми. Отримані результати. Визначено механізм абразивного зношування в умовах комплексного впливу як закріпленого, так і напівзакріпленого контактної взаємодії трибосистеми, що викликає збільшення інтенсивності зношування деталі. Встановлено процентний склад різних реальних механізмів комплексного руйнування поверхні пари тертя колеса і гусениці. Наукова новизна. Вперше були встановлені особливості механізму контактної взаємодії метал-метал при наявності абразивного зношування в конкретних умовах експлуатації. Проаналізовано основні чинники їх діапазон і рівень їх варіювання в пристроях, що вивчаються пари тертя. Визначено ступінь сумісного впливу різних чинників, що викликають знос ведучого колеса гусеничного рушія. Практичне значення. Результати виконаної наукової роботи можуть бути використані для розробки зносостійких економнолегованих матеріалів з оптимальними фізико-механічними властивостями, структурно-фазовим станом, а також технології зміцнення та ремонтного відновлення ведучого колеса пристрою або інших деталей з аналогічними умовами експлуатації.Item Мікроскопічнa кінетикa перитектичного перетворення в лігатурних сплавах AL-W(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Мазyр, В. І.; Mazur, V.UK: Мета роботи. Дослідити особливості мікроскопічної кінетики перитектичного перетворення в лігатурних сплавах системи Al-W. Методи дослідження. Мікроскопічний аналіз зразків на світловому (Jenaphot 2000 фірми Carl Zeiss) та растровому електронному (РЭМ-106И фірми Selmi) мікроскопах, рентгеноспектральний мікроаналіз розподілу концентрацій елементів між фазовими складовими, рентгенофазовий аналіз ( дифрактометр Rigaku Ultima IV). Отримані результати. Показано, що атомному розчиненню вольфраму в рідкому алюмінію передує ребіндерівське збагачення міжзеренних границь вольфраму атомами алюмінію з утворенням проміжної ε - або ζ - фази та наступним рафтінгом вольфрамового кристалу в рідкій фазі. Аналогічно розчиняються і дендритні кристали ε - та інших проміжних фаз, що утворилися при взаємодії вольфраму та рідкого алюмінію по каскаду перитектичних реакцій. Наукова новизна. Методом аналізу локальних дифузійних потоків атомів компонентів встановлено утворення рідко фазного прошарку на границі ε /W (або ζ /W) за дифузійним механізмом локального контактного плавлення. Постановка завдання. Метою роботи є уточнення феноменологічної теорії перитектичного перетворення методом дослідження особливостей мікроскопічної кінетики в сплавах Al-W, в яких алюміній відіграє роль поверхнево-активного елементу. Практична цінність. Виявлення рідко фазних прошарків між та W фазами утворює розвинену капілярну систему локальних дифузійних потоків атомів Al, які скеровані до границі з вольфрамом. Це підвищує швидкість перитектичного перетворення вольфраму, покращує макроскопічну однорідність лігатурного сплаву, зменшує високотемпературне випаровування алюмінію в просторі вакуумної печі, зменшує енергетичні витрати на технологічний процес. EN: Purpose of work. The investigation of the microscopic features of peritectic transformation in ligature Al-W alloys. Research methods. The microscopic analysis: light microscope Jenaphot 2000 (Carl Zeiss); SEM: РЭМ-106И (Selmi, Ukraine), X-ray phase analysis: Rigaku Ultima IV (Japan). The main results. Before the atomic dissolution of Tungsten, Rebinder’s enrichment of inter-grain boundaries of W with Al occurs. It leads to the formation of an intermediate ε- or ζ - phase, contact melting on the ε/W interface and subsequent rafting of Tungsten crystals in the liquid phase. The dendrite crystals of the intermediate phases dissolve similarly during peritectic reactions. Scientific novelty of work. By analyzing local diffusion flows of Al atoms, the formation of liquid-phase interlayer on ε/W boundary was established. The statement of the research problem. The purpose of this work is to refine the phenomenological theory of peritectic transformation by the studying of the features of microscopic kinetics of peritectic transformation in Al-W alloys in which Al plays the role of a surface-active chemical element. Practical value of the work. The detected liquid-phase inter-layers between the ε and W form a developed capillary system of local diffusion of Al atoms flows directed to W- boundaries. This increases the rate of peritectic transformation of W, improve the macroscopic uniformity of the alloy, reduces high-temperature evaporation of Al, reduces energy costs of technological process.Item Статистичне дослідження мікроструктури постійних магнітів, спечених зі сплаву Nd-Fe-B,C-Cu,Ti(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Татарчук, Тетяна Василівна; Tatarchuk, T.UK: Мета роботи. Статистичний аналіз мікроструктур готових постійних магнітів, що виготовляються на основі систем Fe-Nd-B при різних режимах термообробки. Методи дослідження: металографічний, рентгеноспектральний, статистичний, магнітометричний. Отримані результати. У роботі досліджується вплив зовнішнього тиску на структуру та властивості постійних магнітів складу Nd15,2Fe74,99C0,51B6,6Cu1,57Ті1,38. Для виготовлення постійних магнітів з високою магнітною енергією використано продукти швидкого охолодження з рідкого стану. Для цього лусочки, що отримані методом ЗРС, пресували у прес-формі та спікали у вакуумі. Прес-форма та болти, що їх скріплюють, виготовлені зі сплавів, у яких різні коефіцієнти лінійного розширення. Цей метод дає змогу досягти високого тиску (H ≈ 1 ГПа) під час спікання. Спікання виконували у вакуумі під тиском Р = 0,5…12 МПа та при температурах 1323 К та 1013 К. Показано, що розміри частинок фази NdCu2 підпорядковується закону Гауса та у розподілі присутні два піки. Перший пік можна пояснити наявністю у вихідних плівках аморфної складової, у якій знаходяться зародки основної магнітної фази Nd2Fe14В та парамагнітної фази NdCu2, а другий пік пояснюється тим, що у кристалічній області вже є зерна парамагнітної фази NdCu2 і при подальшому спіканні вони продовжують зростати. Також показано, що розмір часток фази NdCu2, які присутні у спеченому зразку, що отриманий при початковому тиску 12 МПа, зменшився до 0,03…0,5 мкм порівняно з середнім розміром 0,23…0,94 мкм для менших значень початкового тиску. При цьому коерцитивна сила компактів зросла на порядок від 160 кА/м до 1300 кА/м Наукова новизна. Встановлено, що зниження температури спікання швидко охолоджених лусочок сплавів Nd15,2Fe75,5-хCхB6,6Cu1,57Ті1,38 в умовах високого тиску порядку 0,9 ГПа від технологічної 1323 К до температури 1013 К практично не впливає на швидкість зародження метастабільних фаз NdCu2 та Nd2Fe14B і в той же час знижує швидкість їх росту. Однак, це призводить до збільшення коерцитивної сили готових магнітів від 160 кА/м до 1300 кА/м. Практична цінність. Одержані в роботі результати мають важливе значення для подальшого розвитку фізичного матеріалознавства магнітожорстких матеріалів та сучасної техніки. EN: Purpose of work. Statistical analysis of microstructures of ready-made permanent magnets, which are made on the basis of Fe-Nd-B systems at different heat treatment modes. Research methods: metallographic, X-ray spectral, statistical, magnetometric. Research methods: metallographic, X-ray spectral, statistical, magnetometric. The results obtained. The influence of external pressure on the structure and properties of permanent magnets of composition Nd15,2Fe74,99C0,51B6,6Cu1,57Ті1,38 is investigated in the work. For the production of permanent magnets with high magnetic energy, fast cooling products from the liquid state are used. To do this, the scales obtained by the ZRS method were pressed in a mold and sintered in vacuum. The mold and the bolts that fasten them are made of alloys with different coefficients of linear expansion. This method allows to achieve high pressure (H ≈ 1 GPa) during sintering. Sintering was performed in vacuum under a pressure of P = 0.5… 12 MPa and at temperatures of 1323 K and 1013 K. It is shown that the particle size of the NdCu2 phase obeys the Gaussian law and there are two peaks in the distribution. The first peak can be explained by the presence in the source films of an amorphous component, which contains the nuclei of the main magnetic phase Nd2Fe14B and paramagnetic phase NdCu2, and the second peak is explained by the fact that in the crystal region there are grains of paramagnetic phase NdCu2 and they continue to grow. It is also shown that the particle size of the NdCu2 phase present in the sintered sample obtained at an initial pressure of 12 MPa decreased to 0.03… 0.5 мm compared to the average size of 0.23… 0.94 мm for smaller values of the initial pressure. The coercive force of compacts increased by an order of magnitude from 160 kA / m to 1300 kA/m Scientific novelty. It is established that the decrease in the sintering temperature of rapidly cooled scales of Nd15,2Fe75,5-хCхB6,6Cu1,57Ті1,38 alloys under conditions of high pressure of the order of 0.9 GPa from technological 1323 K to 1013 K temperature practically does not affect the rate of metal stable phases of NdCu2 and Nd2Fe14B and at the same time reduces their growth rate. However, this leads to an increase in the coercive force of the finished magnets from 160 kA/m to 1300 kA/m. Practical value. The results obtained in this work are important for the further development of physical materials science of magnetohard materials and modern technology.Item Дослідження впливу високих швидкостей охолодження при кристалізації на структуру та властивості сплаву системи Mg-Zr-Nd(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Айкін, Микита Дмитрович; Мартовицький, Леонід Максимович; Лук’яненко, О. С.; Aikin, M.; Shalomeev, V.; Lukyanenko, А.UK: Мета роботи. Вивчення впливу високих швидкостей охолодження на структуроутворення і механічні властивості біорозчинного сплаву системи Mg-Zr-Nd. Методи дослідження. Металографічний аналіз. Визначення механічних властивостей при розтягуванні (ГОСТ 1497-84). Комп’ютерне моделювання (ProCast). Отримані результати. Визначено вплив швидкості охолодження на середній розмір зерна та механічні властивості дослідного сплаву. Показано, що підвищення швидкості охолодження позитивно впливає на зазначені параметри. Визначено, що надвисока швидкість охолодження (близько 55 °С/с), що забезпечується охолодженням мідної форми у рідкому азоті, призводить до утворення наддрібної структури та змінює характер розподілу зміцнювальних фаз, приводячи до їх рівномірному розподілу за об’ємом мікроструктури та значному підвищенню механічних властивостей сплаву. Наукова новизна. На основі даних комп’ютерного моделювання мікроструктури дослідного сплаву Mg-Zr-Nd побудовано рівняння регресії, що дозволяє прогнозувати середній розмір зерна сплаву. Досліджено структуроутворення та характер розподілу частинок зміцнювальних фаз при надвисоких швидкостях охолодження (близько 55 °С/с), що забезпечуються охолодженням мідної форми у рідкому азоті. Отримані емпіричні залежності, що дозволяють спрогнозувати механічні властивості сплаву в залежності від швидкості охолодження. Практична цінність. Отримані емпіричні залежності дозволяють прогнозувати та отримувати кінцевий сплав з широким можливим спектром механічних властивостей, сприятливий для виконання різноманітних задач, що стоять перед біорозчинними імплантатами, використовуючи максимально доступні методи литва. EN: Aim of study. To study the influence of high cooling rates on the structure formation and mechanical properties of the biosoluble Mg-Zr-Nd alloy. Research methods. Metallographic analysis. Determination of tensile mechanical properties in (GOST 1497-84). Computer simulation (ProCast). Results obtained. The influence of cooling rate on the average grain size and mechanical properties of the experimental alloy is determined. It is shown that increasing the cooling rate has a positive effect on these parameters. It is determined that the ultrahigh cooling rate (about 55 °C/s), provided by the cooling of the copper form in liquid nitrogen, leads to the formation of ultrafine structure and changes the distribution nature of reinforcing phases, leading to their uniform distribution by microstructure and significant improvement of mechanical properties of the alloy. Scientific novelty. Based on the microstructure modeling data of the experimental Mg-Zr-Nd alloy, a regression equation is constructed, which allows to predict the average grain size of the alloy. The structure formation and the nature of the particle distribution of the strengthening phases at ultrahigh cooling rates (about 55 °C/s), which are provided by the cooling of the copper form in liquid nitrogen, have been studied. Empirical dependences are obtained, which allow to predict the mechanical properties of the alloy depending on the cooling rate. Practical value. The obtained empirical dependences allow to predict and obtain the final alloy with a wide range of possible mechanical properties, favorable for performing various tasks facing biosoluble implants, using the most available casting methods.Item Прогнозування і контроль механічних властивостей високомарганцевих сталей за атомно-магнітним станом аустеніту(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Сніжной, Геннадій Валентинович; Ольшанецький, Вадим Юхимович; Сажнєв, Володимир Миколайович; Snizhnoi, G.; Ol’shanetskii, V.; Sajhnev, V.UK: Мета роботи. Встановити кореляційний зв’язок між механічними властивостями високомарганцевих сталей і атомно-магнітним станом аустенітної матриці, який характеризується питомою парамагнітною сприйнятливістю χ0 аустеніту Методи дослідження. Випробування на розрив проводили на машині УРМ-50, межу міцності при розтягуванні на розрив, відносні подовження і звуження визначали відповідно до ГОСТ 1497-84. Мікротвердість вимірювали з використанням приладу ПМТ3 при навантаженні 50 г за стандартною методикою. Відносну зносостійкість К після ударно-абразивного зношування визначали в лабораторному кульовому млині. Визначення питомої парамагнітної сприйнятливості аустеніту (до механічних випробувань) здійснювали на магнітометричних терезах. Отримані результати. Виходячи з результатів експериментальних досліджень, встановлено наявність кореляції між механічними властивостями і питомою парамагнітною сприйнятливістю χ0 аустеніту, що дає можливість використовувати цю характеристику в якості ефективного критерію прогнозування і контролю механічних властивостей аустенітних сталей. Наукова новизна. Запропоновано й експериментально підтверджено ідею про зв’язок між механічними властивостями аустенітних сталей і попередньо сформованим атомно-магнітним станом аустенітної матриці. Постановка завдання. Переважну об’ємну частину сталей 100Г8Л, 110Г10Л становить парамагнітний аустеніт ( ≈ 99,93 %), а в сталі 110Г10Л його кількість досягає 100 %. Тому властивості цих сталей визначаються саме станом аустенітом та його перетвореннями. Аустеніт є парамагнетиком, який характеризується своєрідною електронною будовою, для якого надчутливим параметром є питома парамагнітна сприйнятливість χ0 (сумарний магнітний момент одиниці маси аустеніту при одиничному значенні магнітного поля). Пропонується дослідити вказані сталі з позицій атомно-магнітного стану аустенітної матриці. Практична цінність. Запропонована номограма «питома парамагнітна сприйнятливість аустеніту - механічні властивості», яка може бути використана у виробничих умовах для прогнозування і контролю механічних властивостей, а саме показників міцності і пластичності. EN: Purpose of the work. To establish a correlation between the mechanical properties of high-manganese steels and the atomic-magnetic state of the austenite matrix, which is characterized by the specific paramagnetic susceptibility χ0 of austenite. Research methods. Tensile tests were carried out on a URM-50 machine, tensile strength at break, elongation and contraction were determined in accordance with GOST 1497-84. Microhardness was measured using a PMT3 device at a load of 50 g according to the standard method. The relative wear resistance K after shock-abrasive wear was determined in a laboratory ball mill. The determination of the specific paramagnetic susceptibility χ0 of austenite (before mechanical tests) was carried out on a magnetometric balance. Results obtained. Based on the results of experimental studies, a correlation has been established between the mechanical properties and the specific paramagnetic susceptibility χ0 of austenite, which makes it possible to use this characteristic as an effective criterion for predicting and controlling the mechanical properties of austenitic steels. Scientific novelty. The idea of the relationship between the mechanical properties of austenitic steels and the preformed atomic-magnetic state of the austenitic matrix (parameter ) is proposed and experimentally confirmed. Formulation of the problem. The overwhelming bulk of steels 100Г8Л, 110Г10Л is paramagnetic austenite (99.93 %), and in steel 110Г10Л its amount reaches 100 %. Therefore, the properties of these steels are determined precisely by the state of austenite and its transformations. Austenite is a paramagnet, which is characterized by a peculiar electronic structure, for which the sensitive parameter is the specific paramagnetic susceptibility χ0 (the total magnetic moment per unit mass of austenite at a unit value of the magnetic field). It is proposed to investigate these steels from the standpoint of the atomic-magnetic state of the austenitic matrix. Practical value. A nomogram «specific paramagnetic susceptibility χ0 of austenite – mechanical properties» is proposed, which can be used in production conditions to predict and control the mechanical properties of austenitic steels, namely, strength and ductility.Item Вплив температури гартування на структуру, метастабільність аустеніту та властивості наплавлених Fe-Cr-Mn сталей(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Чейлях, Я. О.; Чейлях, О. П.; Cheylyakh, Ya.; Cheiliakh, O.UK: Актуальність. У практиці відновлення деталей електродуговим наплавленням основна увага приділяється хімічному складу наплавленого металу, який зазвичай використовується без термічної обробки, або після високого відпуску, а роль структурних факторів, що впливають на ступінь метастабільності аустеніту та його деформаційні перетворення поки не застосовується. Тому дуже актуальна та перспективна розробка нових способів і технологій термічної обробки, що дозволяють регулювати метастабільність аустенітної складової та ефективно покращувати властивості наплавленого металу. Метою роботи є оптимізація режимів гартування, що забезпечують регулювання фазового складу, мікроструктури, метастабільності аустеніту задля підвищення механічних та експлуатаційних властивостей наплавленої екномнолегованої Fe-Cr-Mn сталі. Методи досліджень та випробувань. В роботі використовувалися металографічний, рентгеноструктурний, дюрометрічний методи досліджень, випробування твердості, мікротвердості, механічних властивостей, зносостійкості в умовах сухого тертя-ковзання, ударно-абразивного зношування. Результати досліджень. Досліджено вплив температури гартування в інтервалі нагріву від 850 °С до 1150 °С на мікроструктуру, фазовий склад, метастабільність аустеніту та властивості наплавленої сталі 20Х8Г6СТАФ. Встановлено, що зпідвищенням температури нагріву під гартування в структурі верхнього плавленого шару під гартування вміст мартенситу гартування зменшується, а аустеніту, навпаки, зростає. Після кожної температури гартування фазовий склад і мікроструктура наплавленого металу по наплавлених шарах закономірно змінюється згідно ступінчасто-пошаровому характеру зміні хімічного складу шарів в залежності від наплавлювально-технологічних параметрів наплавлення (зварювального току, напруги, швидкості наплавленні, частки участі основного металу в наплавленому). Про це свідчити панорама зміни мікроструктури та мікротвердості по шарах наплавленого металу. В результаті таки закономірні зміни структури та фазового складу наплавленого металу в залежності від температури гартування відзначають ступінь метастабільності аустенітної складової до розвитку деформаційного перетворення при зношуванні (ДМПЗ) в поверхневому шарі, що характеризують наукову новизну отриманих результатів. Все це є основними факторами формування зносостійкості наплавленого металу за рахунок ефектів самозміцнення, саморелаксації мікронапруг, самоадаптації до умов зношування. Відзначені оптимальні температури гартування для підвищення зносостійкості наплавленого металу для різних умов зношування. Отримані результати мають практичне значення для розробки технологій пошарового наплавлення та термічної обробки метастабільного Fe-Cr-Mn металу для підвищення його зносостійкості для різних умов експлуатації. EN: Actuality. In practice of parts renewal with electric-arc deposition main attention is paid to the chemical compo¬sition of deposited metal, which usually is applied either without any heat treatment or following high tempering, while the role of structural factors, that influence the degree of metastability of austenite is so far neglected. That is why development of new promising methods and technologies of heat treatment which will allow to adjust metasta¬bility of the austenite constituent and improve efficiently the properties of deposited metal seems to be highly urgent. The objective of the work. The objective of the work is optimization of quenching modes for modifying the phase composition, microstructure, metastability of austenite for improvement of mechanical properties of three-layered deposited cost saving alloyed 20Cr8Mn6SiTiV steel. Applied investigation and testing methods. Metallographic, X-ray and durometric methods of investigation, as well as testing of hardness, micro-hardness, mechanical properties and wear resistance under conditions of dry sliding friction and impact-abrasive wear were applied. The results of the investigation. The influence of quenching within 850 °С –1150 °С heating interval upon the microstructure, phase composition, austenite metastability and the properties of deposited 20Cr8Mn6SiTiV steel was investigated. It was found that with an increase in heating temperature for quenching the content of quenching martensite decreases in the structure of the upper deposited layer, while austenite content raises. After each quench¬ing temperature the phase composition and microstructure of deposited metal along deposited layers is naturally changed, according to the stepwise-layer-wise character of alternations in chemical composition of layers, depending upon deposition-process cladding parameters (welding current, voltage, deposition rate and share of the base metal in deposited metal). This was testified by the character of changes in the microstructure and microhardness along the layers of deposited metal. As a result such natural changes of microstructure and phase composition of deposited metal depending on quenching temperature determine the degree of metastability of the austenite component up to development of deformation induced martensite transformation at wear (DIMTW) in the surface layer, it characterizing the novelty of the results obtained. These are the main factors of formation of wear resistance of the base metal, reached by the means of the effects of self-strengthening, self-relaxation of micro-strains and self-adaptation to conditions of wear. The obtained results are of practical value for development of technologies of layer wise depositing and heat treatment of metastable Fe-Cr-Mn metal in order improve its wear resistance for different exploitation conditions.Item Вторинні карбіди в багатокомпонентній системі Ni-13,5Cr-5Co-3,4Al-4,8Ti-7,3W-0,8Mo-0,015B-0,12C14(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Глотка, Олександр Анатолійович; Клочихін, В. В.; Ольшанецький, Вадим Юхимович; Glotka, O.; Klochikhin, V.; Ol’shanetskii, V.UK: Мета роботи. Вивчити специфіку розподілу легувальних елементів у вторинних карбідах в багатокомпонентній системі Ni-13,5Cr-5Co-3,4Al-4,8Ti-7,3W-0,8Mo-0,015B-0,12C за допомогою розрахункового методу прогнозування CALPHAD. Методи досліджень. Для пошуку закономірностей та розрахунку закономірностей розподілу легувальних елементів в сплаві, було обрано новітній метод CALPHAD, та проведено моделювання термодинамічних процесів кристалізації фаз. Отримані результати. результати термодинамічних розрахунків хімічного складу карбідів наведені в вигляді математичних залежностей. Отримано рівняння впливу легувальних елементів на температури розчинення (виділення) вторинних карбідів. Показано, що отримані залежності тісно корелюють з термодинамічними процесами, що відбуваються в системі. Наукова новизна. Показано, що при підвищенні сумарної концентрації карбідоутворюючих елементів, ускладняється і хімічний склад карбідів типу М23С6. Вміст молібдену більше 2 % призводить до утворення ТЩП фази типу – Р, а зі збільшенням його концентрації спостерігається перетворення карбіду МС в карбід типу М6С. При концентрації вольфраму в складі сплаву більше 10 % помітно підвищується ймовірність виділення в структурі ТЩП фаз типу σ - і μ-, що чинить негативний вплив на механічні властивості і жароміцність. Практична цінність. На основі комплексного підходу для багатокомпонентних ЖНС отримані нові регресійні моделі, що дозволяють адекватно прогнозувати хімічний склад вторинних карбідів за хімічним складом сплаву, це дозволило реалізувати рішення задачі розрахункового прогнозування складу карбідів за хімічним складом сплаву. EN: Purpose of work. To study the specifics of the distribution of alloying elements in secondary carbides in the multicomponent system Ni-13,5Cr-5Co-3,4Al-4,8Ti-7,3W-0,8Mo-0,015B-0,12C using the calculation method of CALPHAD prediction. Research methods. To find regularities and calculate regularities of distribution of alloying elements in the alloy, the latest CALPHAD method was chosen, and modeling of thermodynamic processes of phase crystallization was carried out. The obtained results. The results of thermodynamic calculations of the chemical composition of carbides are given in the form of mathematical dependences. The equation of the influence of alloying elements on the dissolution (separation) temperature of secondary carbides is obtained. It is shown that the obtained dependences are closely correlated with the thermodynamic processes occurring in the system. Scientific novelty. It is shown that with increasing the total concentration of carbide-forming elements, the chemical composition of carbides of the M23C6 type becomes more complicated. The molybdenum content of more than 2 % leads to the formation of TSHP phase type P, and with increasing concentration there is a conversion of MС carbide to carbide type M6C. When the concentration of tungsten in the alloy is more than 10 %, the probability of separation of phases of the σ - and μ - type in the structure of the TSP significantly increases, which has a negative effect on the mechanical properties and heat resistance. Practical value. On the basis of an integrated approach for multicomponent ZHNS new regression models are obtained, which allow adequately predict the chemical composition of secondary carbides by the chemical compo¬sition of the alloy, this allowed to solve the problem of calculated prediction of carbide composition by chemical composition of the alloy.