Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2020, №2
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27420
Browse
Recent Submissions
Item Роль фізики у фаховій підготовці майбутніх інженерів(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Гуляєва, Людмила Володимирівна; Татарчук, Тетяна ВасилівнаItem СМС-композити: характеристики, сучасний стан та перспективи виробництва, застосування(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Мітяєв, Олександр Анатолійович; Mityaev, O.Item Термодинамічні аспекти протилежного впливу Mn і Ni на магнітний стан аустеніту(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Сніжной, Геннадій Валентинович; Ольшанецький, Вадим Юхимович; Snizhnoi, G.; Ol’shanetskii, V.Item Mathematical simulation of welded deposit layers as for adaptation of materials to failure in quasidissipative tribosystems(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Popov, S. M.; Shumykin, S. O.; Laptieva, H. M.; Попов, Сергій Миколайович; Шумикін, Сергій Олександрович; Лаптєва, Ганна МиколаївнаEN: Purpose. To establish mathematical models for the adaptation of materials under conditions of activation of a metastable structural-phase state of quasi-dissipative tribosystems. Determination and substantiation of factors for planning an active experiment due to which it is possible to create mathematical models of stable forecasts for increasing the wear resistance of materials. Research methods. When conducting the experiments, a priori data were used in combination with our own scientific developments of mathematical models of the dependences of the influence of the chemical composition of alloys during manual and automatic electric arc surfacing on the physical and mechanical properties of the surface layer of the material, which is destroyed under tribosystem conditions. It was decided to use mathematical planning of research on the basis of an active experiment with the creation of models for the numerical description of the mathematical expectation in the form of regression equations. Obtained results. On the basis of theoretical and practical scientific research with planning a passive and active experiment, a set of relevant knowledge has been obtained, which makes it possible to determine the main criterion requirements for the sensitivity of deposited steels and alloys to adaptation under the action of external mechanical and energy influences and allows to mathematically describe the characteristics of the alloy and provide a numerical estimate of the correlation parameters among themselves. On the basis of the theory of scientific mathematical planning of the experiment, a set of corresponding experiments was carried out, which made it possible to build spatial graphic models. Scientific novelty. For the first time, theoretical and practical scientific research is presented with the reproduction of a systemic multivariate analysis of the parameters of mathematical models and processes leading to the martensitic () transformation and determines the substantiation of the chemical composition of the deposited materials to increase fracture resistance under conditions of quasi-dissipative and dissipative tribosystems. Practical meaning. The obtained results of the above studies allow, within the framework of technical and technological accuracy, which is necessary within the framework of practical engineering forecasts, to determine the physical and mechanical properties of wear-resistant deposited alloys under conditions of quasi-dissipative and dissipative tribosystems. UK: Мета роботи. Встановлення математичних моделей адаптації матеріалів за умов активації метастабільного структурно-фазового стану квазідисипативних трибосистем. Визначення та обґрунтування чинників для планування активного експерименту за рахунок яких можливе створення математичних моделей стабільних прогнозів щодо підвищення зносостійкості матеріалів. Методи дослідження. При проведені дослідів були використані апріорні данні в комплексі з власними науковими розробками математичних моделей залежностей впливу хімічного складу сплавів при ручному і автоматичному електродуговому наплавленні на фізико-механічні властивості поверхневого шару матеріалу, що руйнується в умовах трибосистем. Було вирішено використовувати математичне планування досліджень на основі активного експерименту зі створенням моделей чисельного опису математичного очікування в вигляді рівнянь регресійних залежностей. Отримані результати. На основі проведених теоретико-практичних наукових досліджень з плануванням пасивного та активного експерименту отримано комплекс відповідних знань, який дозволяє визначити основні критеріальні вимоги чутливості наплавлених сталей і сплавів до адаптації під дією зовнішніх механо-енергетичних впливів та дозволяє математично описати характеристики сплаву і надати чисельну оцінку кореляції параметрів між собою. На основі теорії наукового математичного планування експерименту проведено комплекс відповідних дослідів, який дозволив побудувати просторові графічні моделі. Наукова новизна. Вперше наведено теоретико-практичні наукові дослідження з відтворенням системного багатофакторного аналізу параметрів математичних моделей та процесів, що приводять до мартенситного () перетворення та обумовлює обґрунтування хімічного складу наплавлених матеріалів для підвищення здатності до опору руйнуванню в умовах квазідисипативних та дисипативних трибосистем. Практичне значення. Отримані результати наведених досліджень дозволяють в рамках технічної і технологічної точності, що необхідна в рамках практичних інженерних прогнозів, визначити фізико-механічні властивості зносостійких наплавлених сплавів в умовах квазідисипативних та дисипативних трибосистем. зносостійкість, сплав, наплавлений метал, математична модель, прогнозування, рівняння регресії, мартенсит, аустеніт, () перетворення, твердістьItem Формування портфеля проєктів енергозбереження на металургійному підприємстві(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Кійко, С. Г.; Kiyko, S.UK: Мета роботи. Побудова моделі відбору проєктів до портфелю у відповідності з енергетичною стратегією металургійного підприємства. Гострота вирішення цих питань для металургійної галузі України викликана необхідністю поліпшення економічної стабільності підприємств, підвищення конкурентоспроможності продукції та зменшенням залежності від постачальників енергоресурсів. Методи дослідження. Використано методи програмного і портфельного управління, системний підхід, моделі і методи стратегічного менеджменту в галузі управління проєктами та математичний апарат теорії множин при формалізації моделі формування портфеля проєктів енергозбереження на металургійному підприємстві. Отримані результати. Виконано аналіз загальної проблеми управління портфелями проєктів енергозбереження на металургійних підприємствах. Детально розглянуто основні етапи формування та реалізації портфеля проєктів енергозбереження металургійного підприємства. Розроблено формалізовану математичну модель відбору проєктів енергозбереження на металургійному підприємстві до портфелю. За допомогою запропонованого підходу і моделей був сформований портфель проєктів металургійного підприємства ПрАТ «Дніпроспецсталь», куди увійшли перспективні до реалізації проєкти у відповідність до енергетичної стратегії. Наукова новизна. Розроблено модель формування портфеля проєктів у відповідності зі стратегією енергоефективності металургійного підприємства, яка комплексно враховує поточний стан підприємства і його майбутні стратегічні напрямки роботи, ресурсне та фінансове забезпечення енергозберігаючих проєктів і ризики виникнення несприятливих подій. Практичне значення. Використання даної моделі дозволяє послідовно проводити аналіз проєктів портфеля з метою виявлення можливості їх реалізації на металургійному підприємстві, узгоджувати плани реалізації проєктів і плани підприємства на різних рівнях планування, відбирати найбільш перспективні проєкти до реалізації у відповідності з визначеною енергетичною стратегією. EN: Purpose. To build a model of project selection for the portfolio in accordance with the energy strategy of the metallurgical enterprise. The urgency of solving these issues for the metallurgical industry of Ukraine is caused by the need to improve the economic stability of enterprises, increase the competitiveness of products and reduce dependence on energy suppliers. Methods. Methods of program and portfolio management, system approach, models and methods of strategic management in the field of project management and mathematical apparatus of set theory are used in formalizing the model of forming a portfolio of energy saving projects at a metallurgical enterprise. Results. The analysis of the general problem of portfolio management of energy saving projects at metallurgical enterprises is performed. The main stages of formation and implementation of the portfolio of energy saving projects of the metallurgical enterprise are considered in detail. A formalized mathematical model for the selection of energy saving projects at a metallurgical enterprise for the portfolio has been developed. With the help of the proposed approach and models, a portfolio of projects of the metallurgical enterprise PJSC “Dniprospetsstal” was formed, which included promising projects for implementation in accordance with the energy strategy. Scientific novelty. A model of project portfolio formation in accordance with the energy efficiency strategy of a metallurgical enterprise has been developed, which comprehensively takes into account the current state of the enterprise and its future strategic directions, resource and financial support of energy saving projects and risks of adverse events. Practical meaning. The use of this model allows consistent analysis of portfolio projects in order to identify opportunities for their implementation at the metallurgical enterprise, to coordinate project implementation plans and plans at different levels of planning, to select the most promising projects for implementation in accordance with the energy strategy.Item Застосування гібридних асимптотичних методів та сучасних програмних засобів для створення математичних моделей нелінійної динаміки конструкційй із змінними у часі параметрами(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Гоменюк, С. І.; Гребенюк, С. М.; Грищак, Д. Д.; Homeniuk, S.; Grebenyuk, S.; Gristchak, D.UK: Актуальність. Дослідження математичних моделей нелінійної динаміки конструкцій зі змінними у часі параметрами є актуальними з огляду на те, що такі моделі описують конструкції, які використовуються у різних галузях, зокрема у аерокосмічній сфері. Мета. Отримання наближеного аналітичного розв’язку нелінійних вимушених коливань моделі конструкції з параметрами, залежними від часу. Метод. Для отримання розв’язків застосовано гібридний підхід на базі методів збурення, фазних інтегралів, критерію ортогоналізації за Гальоркіним. Результати. Спираючись на сучасні досягнення аналітичних, зокрема, асимптотичних і чисельних методів дослідження на базі існуючих програмних комплексів проведено нелокальне дослідження про особливості поведінки нелінійних систем. Не зважаючи на існування досить потужних чисельних програмних систем, для якісного аналізу нелінійних систем із змінними параметрами необхідні удосконалені математичні моделі на базі ефективних аналітичних, у тому числі наближених, розв’язків, які із застосуванням чисельних методів дають змогу надати достовірний аналіз досліджуваних конструкцій на етапі проектування. В результаті розв’язання нелінійної динамічної задачі отримано наближений розв’язок у аналітичному вигляді зі сталими коефіцієнтами, які залежать від початкових умов. Висновки. З використанням отриманих співвідношень проведено порівняння результатів наближеного аналітичного і прямого чисельного розв’язків основного рівняння, які показали достатню кореляцію здобутого аналітичного розв’язку. Запропоновані алгоритм та програма візуалізації нелінійного динамічного процесу може бути запроваджено у суміжних задачах нелінійної динаміки систем з параметрами, залежними від часу. EN: The relevance. The aerospace domain requires studies of mathematical models of nonlinear dynamic structures with time-varying parameters. The aim of the work. To obtain an approximate analytical solution of nonlinear forced oscillations of the designed models with time-dependent parameters. The research methods. A hybrid approach based on perturbation methods, phase integrals, Galorkin orthogonalization criterion is used to obtain solutions. Results. Nonlocal investigation of nonlinear systems behavior is done using results of analytical and numerical methods and developed software. Despite the existence of sufficiently powerful numerical software systems, qualitative analysis of nonlinear systems with variable parameters requires improved mathematical models based on effective analytical, including approximate, solutions, which using numerical methods allow to provide a reliable analysis of the studied structures at the stage designing. An approximate solution in analytical form is obtained with constant coefficients that depend on the initial conditions. Conclusions. The approximate analytical results and direct numerical solutions of the basic equation were compared which showed a sufficient correlation of the obtained analytical solution. The proposed algorithm and program for visualization of a nonlinear dynamic process could be implemented in nonlinear dynamics problems of systems with time-dependent parameters.Item Методи підвищення надійності роботи елементів турбіни(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Кравчук, Ю. С.; Татарчук, Тетяна Василівна; Kravchuk. Yu.; Tatarchuk, T.UK: Мета роботи. Статистичний та експериментальний аналіз методів нанесення покриття на сопловий апарат турбіни для підвищення температурного режиму. Методи дослідження: розрахунковий метод кінцевих елементів, експериментальний. Отримані результати. Проведені дослідження показали, що застосування термічно захисних покриттів ТЗП завтовшки 250 мкм з теплопровідністю 1 Вт/мК на двох східцях турбіни можна реалізувати одну з двох можливостей: - при незмінній робочій температурі матеріалу лопаток збільшити температуру газу перед турбіною приблизно на 100 °С, що приведе до підвищення ККД і економії палива більш ніж на 13 %; - не змінюючи температури газу перед турбіною – збільшити довговічність лопаток приблизно в 4 рази внаслідок зниження їх робочої температури. Був проведений аналіз двох методів нанесення ТЗП, в роботі проведена розрахункова оцінка температурного стану соплового апарату (СА) турбіни високого тиску двигуна, зниження його температури за рахунок нанесення ТЗП і підвищення його ресурсу. Проблема була розв’язана за допомогою нанесення ТЗП на лопатки соплового апарату. Був проведений аналіз двох методів нанесення ТЗП, проведена розрахункова оцінка температурного стану соплового апарату (СА) турбіни високого тиску двигуна, зниження його температури за рахунок нанесення ТЗП і підвищення його ресурсу, можна проаналізувати: Наукова новизна. Проблема створення ефективно, економічно і надійно працюючих газових турбін – найбільш складна серед численних проблем, що виникають на шляху розвитку газотурбобудування. Важливими елементами турбін є робочі і соплові лопатки, матеріал і конструкція яких визначають допустиму температуру газу перед турбіною і тим самим безпосередньо впливають на техніко-економічні показники роботи ГТД. Практична цінність. Одержані результати мають важливе значення для подальшого розвитку авіадвигунобудування, завдяки нанесенню ТЗП добилися збільшення ресурсу СА з 40000 год до 67000 год. EN: The purpose of the work. Statistical and experimental analysis of coating methods on the turbine nozzle apparatus to increase the temperature regime. Research methods. Calculation method of finite elements, experimental. The results obtained. Studies have shown that the use of thermally protective coatings TZP thickness of 250 мm with a thermal conductivity of 1 W / mK on the two steps of the turbine can implement one of two possibilities: - at constant operating temperature of the blade material to increase the temperature of the gas in front of the turbine by about 100 °C, which will increase efficiency and fuel savings by more than 13 %;- without changing the temperature of the gas in front of the turbine - to increase the durability of the blades by about 4 times, due to a decrease in their operating temperature. The analysis of two methods of drawing TZP was carried out, in the work the estimation of a temperature condition of the nozzle device (CA) of the turbine of a high pressure of the engine, decrease in its temperature due to drawing TZP and increase of its resource is carried out. The problem was solved by applying TZP on the blades of the nozzle apparatus. The analysis of two methods of drawing TZP was carried out, the estimation of a temperature condition of the nozzle device (CA) of the turbine of high pressure of the engine, decrease in its temperature due to drawing TZP and increase of its resource is carried out. Scientific novelty. The problem of creating efficient, economical and reliable gas turbines is the most difficult among the many problems that arise in the development of gas turbine construction. Important elements of turbines are working and nozzle blades, the material and design of which determine the allowable gas temperature in front of the turbine and thus directly affect the technical and economic performance of the gas turbine engine. Practical value. The obtained results are important for the further development of aircraft engine construction, due to the application of TZP achieved an increase in the resource of CA from 40,000 hours to 67,000 hours.Item Дослідження технології виготовлення крутозагнутих відводів(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Ленок, Анастасія Анатоліївна; Обдул, Василь Дмитрович; Виновець, О. В.; Lenok, A.; Obdul, V.; Vinovets, O.UK: Мета роботи. Дослідження особливостей технологічного процесу виготовлення криволінійних ділянок трубопроводу – крутозагнутих відводів. Методи дослідження: тривимірне моделювання конструкції оснащення та готового виробу; експериментальні дослідження технології виготовлення крутозагнутих відводів методом проштовхування через криволінійний отвір складальної матриці без використання наповнювачів; оцінка деформації методом ділильних сіток. Отримані результати. Проаналізовано літературні джерела та визначено основні проблеми, які виникають при виготовленні крутозагнутих відводів для кожного методу. Для дослідження особливостей технології виготовлення досліджуваним методом змодельована тривимірна модель складальної матриці, обрано конструкцію, розміри та матеріал оснащення. Виготовлено оснащення. Обрано розміри та матеріал трубних заготовок. Визначено операції технології виготовлення крутозагнутих відводів методом проштовхування через криволінійний отвір складальної матриці без використання наповнювачів. Проведено експериментальні дослідження технології. Для цього виготовлений штамп встановлювався на гідравлічний прес ПГ-100А. Трубна заготовка розміщувалась у направляючій втулці, пригвинченій до складальної матриці при розміщенні штока пресу у верхньому положенні. Пуансон проштовхував трубну заготовку вздовж криволінійного отвору складальної матриці при русі штока вниз. По завершенню процесу проштовхування шток преса розміщувався у верхньому положенні. Для безперешкодного зняття готового виробу знімали направляючу втулку, матрицю розгвинчували та виймали із затискачів. Отримано декілька зразків, виявлено наявність дефектів та проблем, які виникли в процесі формоутворення крутозагнутих відводів. Оцінку деформації заготовок виконано за допомогою методу ділильних сіток. Наукова новизна. Набув подальшого розвитку метод виготовлення крутозагнутих відводів шляхом проштовхування через криволінійний отвір складальної матриці. Особливість досліджуваної технології – відмова від використання дороговартісного наповнювача чи жорстких оправок, скорочення технологічних операцій та часу на виготовлення одиниці готового виробу. В результаті проведеного дослідження були виявлені небезпечні зони трубних заготовок в процесі виготовлення крутозагнутих відводів: місце згину (зім’яття, гофроутворення, розрив) та торці готового виробу на виході (овалізація, спотворення, розриви). Практична цінність. Для запобігання виникнення небезпечних зон при деформації трубних заготовок та підвищення якості одержуваних готових виробів сформульовано вимоги щодо конструкції робочих елементів розробленого штампу, вибору оптимальних режимів процесу формоутворення, матеріалу та оптимальної форми трубної заготовки. EN: Purpose of work. Investigation of the features of the technological process of manufacturing curvilinear sections of the pipeline – steeply curved bends. Research methods. Three-dimensional modeling of a design of equipment and a finished product; experimental studies of the technology of manufacturing steeply curved bends by pushing through a curved hole of the assembly matrix without using fillers; estimation of deformation by the method of dividing grids. Obtained results. Literary sources are analyzed and the main problems arising in the manufacture of steeply curved bends for each method are identified. To study the features of the manufacturing technology, a three-dimen¬sional model of the assembly matrix was modeled using the investigated method, the design, dimensions and material of the tooling were selected. Equipment was made. Sizes and material of pipe billets were selected. The operations of the technology for the manufacture of steeply curved bends by pushing through a curved hole of the assembly matrix without the use of fillers were determined. Experimental studies of the technology have been carried out. For this, the manufactured stamp was installed on a PG-100A hydraulic press. Pipe billets were placed in a guide sleeve, which was screwed to the assembly die when the press rod was placed in the upper position. The punch pushed the pipe billet along the curved hole of the assembly matrix while moving the rod down. Upon completion of the pushing process, the press rod was in the upper position. For unimpeded removal of the finished product, the guide sleeve was removed, the matrix was unscrewed and removed from the clamps. Several samples were obtained, the presence of defects and problems that arose during the formation of steeply curved bends were revealed. To assess the deformation, the method of dividing grids was used. Scientific novelty. The method of manufacturing steeply curved bends by pushing an assembly matrix through a curved hole was further developed. The peculiarity of the investigated technology - rejection of the use of expensive filler or rigid mandrels, reduction of technological operations and time for manufacturing a unit of a finished product. As a result of the study, dangerous zones of pipe billets in the process of manufacturing steeply curved bends were identified: the place of bending (crushing, corrugation, rupture) and the ends of the finished product at the exit (ovalization, distortion, breaks). Practical value. To prevent the occurrence of dangerous zones during deformation of pipe billets and improve the quality of the finished products obtained, requirements were formulated for the design of the working elements of the developed stamp, the choice of optimal modes of the shaping process, the material and the optimal shape of the pipe billet.Item Про методику проєктування та використання порошкових підшипників ковзання(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Плескач, Володимир Михайлович; Ольшанецький, Вадим Юхимович; Pleskach, V.; Ol’shanetskii, V.UK: Мета роботи. Оптимізація методики проєктування, розрахунку та використання підшипників ковзання; опрацювання рекомендацій щодо застосування порошкових матеріалів і мастил для виробництва підшипників ковзання. Методи дослідження. Аналіз існуючих розрахунків підшипників ковзання, ефективності роботи підшипника за умов самозмащування та особливостей використання теорії гідродинамічного змащування для розрахунків підшипників ковзання при наявності рідинного змащування. Отримані результати. З’ясовано та описано область переважного застосування підшипників ковзання, їх основні елементи; наведені рекомендації стосовно розмірів конструктивних елементів підшипників. Проаналізовані основні види тертя ковзання та їх взаємозв’язок з конструкцією підшипника та умовами експлуатації. Проаналізований можливий склад порошкових матеріалів для підшипників ковзання, взаємозалежність пористості підшипника і в’язкості застосовуваного мастила для забезпечення довговічності його експлуатації. Наведені рекомендації щодо конструкції підшипників в умовах рідинного тертя. Узагальнена методика розрахунку працездатності підшипників ковзання. На підставі теорії гідродинамічного змащування запропоновано методику розрахунку підшипників ковзання для умов рідинного змащування, яка забезпечує оптимальні умови експлуатації. Наукова новизна. Оптимізований вибір порошкового матеріалу та структури для покращення умов змащування. Наведені аналіз впливу хімічного складу мастила на забезпечення максимальної адгезії цього мастила з поверхнею підшипника, а також математичні залежності, які дають можливість коригувати склад мастила шляхом додавання спеціально підібраних мікродобавок. Узагальнені підходи щодо методики розрахунку порошкових підшипників ковзання, які працюють за різних умом тертя. Практична цінність. Запропоновані практичні методики проєктування і розрахунку підшипників ковзання з порошкових матеріалів. EN: Purpose. Optimization of methods of design, calculation and use of slip bearings; elaboration of recommendations on the use of powder materials and lubricants for the production of slip bearings. Research methods. Analysis of existing calculations of slip bearings, of efficiency of the bearing under conditions of self-lubrication and features of using hydrodynamic lubrication theory for calculations of slip bearings in the presence of liquid lubrication. Results. The area of predominant application of slip bearings, their main elements are clarified and described; recommendations on the sizes of structural elements of bearings are given. The main types of slipping friction and their relationship with the bearing design and operating conditions are analyzed. The possible composition of powder materials for slip bearings, the interdependence of bearing porosity and the viscosity of the oil used to ensure the of its longevity is analyzed. Recommendations for the design of bearings in conditions of liquid friction are given. Generalized methodology for calculating the efficiency of slip bearings is proposed. Based on the theory of hydrodynamic lubrication, a method for calculating slip bearings for liquid lubrication conditions, which provides optimal operating conditions is proposed. Scientific novelty. Optimized selection of powder material and structure to improve lubrication conditions is proposed. The analysis of the influence of the chemical composition of the oil to ensure maximum adhesion of this oil with a bearing surface is resulted; the analysis of the influence of the chemical composition of the oil to ensure maximum adhesion of this oil with a bearing surface, as well as mathematical dependencies that make it possible to adjust the composition of the oil by adding specially selected microadditives is resulted. Generalized approaches to the method of calculation of powder slip bearings, which operating under different friction conditions are proposed. Practical value. Practical methods of designing and calculating slip bearings from powder materials are offered.Item Разработка технологии модифицирования жаропрочного никелевого сплава ЖС3ДК-ВИ ультрадисперсными порошками карбонитрида титана(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Клочихин, В. В.; Данилов, С. Н.; Лысенко, Н. А.; Наумик, Валерий Владиленович; Клочихін, В. В.; Данилов, С. М.; Лисенко, Н. О.; Наумик, Валерій Владиленович; Klochikhin, V.; Danilov, S.; Lysenko, N.; Naumyk, V.RUS: Цель исследования. Изучить влияние модифицирования присадками ультрадисперсных частиц карбонитрида титана Ti (C, N) в виде порошка и брикетов на структуру и физико-механические свойства сплава ЖС3ДК-ВИ, применяемого для изготовления литых рабочих лопаток турбин авиационных двигателей. Методы исследования. Предварительную высокотемпературную обработку расплава (ВТОР) проводили на установке ВИП-10. На установке УППФ-3М с основным тиглем проводили модифицирование сплава ЖС3ДК-ВИ ультрадисперсными частицами карбонитрида титана Ti (C, N) в количестве 60…80 г в виде брикетов или порошка, завернутого в никелевую фольгу. Образцы подвергали гомогенизации при температуре 1210 °С с выдержкой 3,5 часа и охлаждением на воздухе. Определяли химический состав сплава исследуемых вариантов. Макроструктуру изучали на пластинах толщиной ~ 4 мм после химического травления. Микроструктуру оценивали на микрошлифах до и после травления в реактиве Марбле. Микротвердость, временное сопротивление, относительные удлинение и сужение, ударную вязкость определяли при комнатной температуре. Испытания на длительную прочность проводили при 850 °С под нагрузкой 350 МПа. Испытание лопаток на изгиб осуществляли на ручном винтовом прессе в соответствии с ГОСТ 14019-80. Полученные результаты. Изучена микроструктура брикетов Ti+TiCN методами оптической и электронной микроскопии. Рентгеноспектральным микроанализом (РСМА) изломов образцов подтверждено достаточно равномерное распределение карбонитрида титана в объёме брикетов. Изучены химический состав, макро- и микроструктура опытного сплава. Проведено фрактографическое исследование строения изломов образцов. Установлено модифицирующее воздействие ультрадисперсных частиц карбонитрида титана на дендритную структуру, распределение и изменение морфологии первичных карбидов, количество и распределение карбонитридных частиц. Проведен сравнительный анализ механических и жаропрочных свойств сплава ЖС3ДК-ВИ стандартного состава и модифицированного ультрадисперсными частицами Ti(C, N). Проведены испытания рабочих лопаток турбины на изгиб. Научная новизна. Показано, что использование ультрадисперсных порошков карбонитрида титана для объемного модифицирования жаропрочного никелевого сплава ЖС3ДК-ВИ позволяет повысить механические и жаропрочные свойства материала. Повышение количества модификатора способствует измельчению зерна. Более стабильные свойства и благоприятную структуру обеспечивает модифицирование расплава ультрадисперсными частицами Ti(C,N) в виде брикетов. Установлено, что модифицирование порошкообразным Ti(C,N) приводит к снижению значений ударной вязкости вследствие образования пограничной микропористости. Практическая ценность. Разработана технология модифицирования жаропрочного никелевого сплава ЖС3ДК-ВИ, применяемого для изготовления литых рабочих лопаток газотурбинных двигателей, присадками ультрадисперсных частиц карбонитрида титана Ti(C, N), обеспечивающая повышенный уровень эксплуатационных свойств готовых изделий. UK: Мета дослідження. Вивчити вплив модифікування присадками ультрадисперсних частинок карбонітриду титану Ti(C,N) у вигляді порошку і брикетів на структуру і фізико-механічні властивості сплаву ЖС3ДК-ВІ, що застосовується для виготовлення литих робочих лопаток турбін авіаційних двигунів. Методи дослідження. Попередню високотемпературну обробку розплаву (ВТОР) проводили на установці ВІП-10. На установці УППФ-3М з основним тиглем проводили модифікування сплаву ЖС3ДК-ВІ ультрадисперсними частинками карбонітриду титану Ti(C,N) в кількості 60...80 г у вигляді брикетів або порошку, загорнутого в нікелеву фольгу. Зразки піддавали гомогенізації при температурі 1210 °С з витримкою 3,5 години і охолодженням на повітрі. Визначали хімічний склад сплаву досліджуваних варіантів. Макроструктуру вивчали на пластинах товщиною ~ 4 мм після хімічного травлення. Мікроструктуру оцінювали на мікрошліфах до і після травлення в реактиві Марбле. Мікротвердість, тимчасовий опір, відносні подовження і звуження, ударну в’язкість визначали при кімнатній температурі. Випробування на тривалу міцність проводили при 850 °С під навантаженням 350 МПа. Випробування лопаток на вигин здійснювали на ручному гвинтовому пресі відповідно до ГОСТ 14019-80. Отримані результати. Вивчено мікроструктуру брикетів Ti + Ti C N методами оптичної та електронної мікроскопії. Рентгеноспектральним мікроаналізом (РСМА) зламів зразків підтверджено досить рівномірний розподіл карбонитрида титану в обсязі брикетів. Вивчено хімічний склад, макро- і мікроструктура досвідченого сплаву. Проведено фрактографіческое дослідження будови зламів зразків. Встановлено модифікуючу вплив ультрадисперсних частинок карбонитрида титану на дендритну структуру, розподіл і зміна морфології первинних карбідів, кількість і розподіл карбонітридним частинок. Проведено порівняльний аналіз механічних та жароміцних властивостей сплаву ЖС3ДК-ВІ стандартного складу і модифікованого ультрадисперсними частинками Ti (C, N). Проведено випробування робочих лопаток турбіни на вигин. Наукова новизна. Показано, що використання ультрадисперсних порошків карбонітриду титану для об’ємного модифікування жароміцного нікелевого сплаву ЖС3ДК-ВІ дозволяє підвищити механічні та жароміцні властивості матеріалу. Підвищення кількості модифікатора сприяє подрібненню зерна. Більш стабільні властивості і сприятливу структуру забезпечує модифікування розплаву ультрадисперсними частинками Ti (C, N) у вигляді брикетів. Встановлено, що модифікування порошкоподібним Ti(C, N) призводить до зниження значень ударної в’язкості внаслідок утворення приграничної мікропористості. Практична цінність. Розробл ено технологію модифікування жароміцного нікелевого сплаву ЖС3ДК-ВІ, що застосовується для виготовлення литих робочих лопаток газотурбінних двигунів, присадками ультрадисперсних частинок карбонітриду титану Ti(C, N), що забезпечує підвищений рівень експлуатаційних властивостей готових виробів. EN: Purpose. To study the effect of modification by the titanium carbonitride Ti(C, N) ultrafine particles additives in the form of powder and briquettes on the structure and physical-mechanical properties of the ЖС3ДК-ВІ alloy used for the manufacture of aircraft engine turbines cast rotor blades. Research methods. Preliminary high-temperature treatment of the melt was carried out on a VIP-10 installation. On the UPPF-3M installation with the alkaline melting pot, the ЖС3ДК-ВІ alloy was modified with ultrafine particles of titanium carbonitride Ti(C,N) in an amount of 60...80 g in the form of briquettes or powder wrapped in nickel foil. The samples were subjected to homogenization at a temperature of 1210 °C with a holding time of 3.5 hours and air cooling. The chemical composition of investigated alloys was determined. The macrostructure was studied on plates ~ 4 mm thick after chemical etching. The microstructure was evaluated on microsections before and after etching in the Marble reagent. Microhardness, ultimate strength, elongation and contraction, impact strength were determined at room temperature. Long-term strength tests were carried out at 850 °C under a load of 350 MPa. The bending test of the blades was carried out on a manual screw press in accordance with GOST 14019-80. Results. The microstructure of Ti+TiCN briquettes has been studied by optical and electron microscopy. X-ray microanalysis of specimen fractures confirmed a fairly uniform distribution of titanium carbonitride in the volume of briquettes. The chemical composition, macro- and microstructure of the experimental alloy have been studied. A fracto-graphic study of the samples fracture structure was carried out. The modifying effect of titanium carbonitride ultrafine particles on the dendritic structure, distribution and change in the morphology of primary carbides, the number and distribution of carbonitride particles has been established. A comparative analysis of the mechanical and heat-resistant properties of the ЖС3ДК-ВІ alloy of standard composition and modified with ultradispersed Ti(C,N) particles has been carried out. Bending tests of turbine rotor blades were carried out. Scientific novelty. It is shown that the use of ultrafine titanium carbonitride powders for bulk modification of the heat-resistant nickel alloy ЖС3ДК-ВІ makes it possible to increase the mechanical and heat-resistant properties of the material. Increasing the amount of modifier promotes grain refinement. More stable properties and favorable structure are provided by melt modification with ultrafine Ti(C,N) particles in the form of briquettes. It was found that modification with powdered Ti(C,N) leads to a decrease in the impact toughness values due to the formation of boundary microporosity. Practical value. The technology of the heat-resistant nickel alloy ЖС3ДК-ВІ, used for the manufacture of cast rotor blades of gas turbine engines, modification with additives of titanium carbonitride Ti(C,N) ultrafine particles, providing an increased level of performance properties of finished products, has been developed.Item Мікроскопічна кінетика ізотермічного спікання сплаву Fe-20 % (мас.) Mo(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Мазyр, В. І.; Лобода, П. І.; Соловйова, Т. О.; Втерковський, М. Я.; Ремізов, Д. О.; Коврижко, О. М.; Смолінський, Л. Ю.; Mazur, V.; Loboda, P.; Soloviova, T.; Vterkovskyi, M.; Remizov, D.; Kovryzhko, O.; Smolinskyi, L.UK: Мета роботи. Дослідити особливості мікроскопічної кінетики перитектоїдного перетворення в сплавах системи Fe-Mo в ізотермічному режимі. Методи дослідження. Мікроскопічний аналіз зразків на світловому (Jenaphot 2000, K. 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. Досліджено зміни мікроструктури, фазового складу та параметрів кристалічних решіток порошкового сплаву Fe-20 мас.% Мо при спіканні при 920 °С. Проаналізовано зміну маси часток фазових складових в продовж 7 годинної ізотермічної витримки. Особливостями мікроскопічної кінетики є утворення аномальної дифузійної пористості на початку процесу, немонотонна зміна часток фазових складових, формування проміжних фаз з нестабільною концентрацією компонентів. Запропоновано механізм процесу спікання. Наукова новизна. Методом аналізу локальних дифузійних потоків атомів компонентів встановлено проходження локального перитектоїдного перетворення на границі Fe/Mo при ізотермічному підводi атомів Mo з утворенням кооперативної перитектоїдної структурної складової за схемою - Fe + Mo + з надлишковими кристалами Mo. Постановка завдань. Метою роботи є уточнення феноменологічної теорії перитектоїдного перетворення при ізотермічному збагаченні зерен - Fe молібденом методом дослідження особливостей мікроскопічної кінетики в сплавах системи Fe-Mo. Практична цінність. Виявлено ( + ) перитектоїд з розгалуженими фазовими складовими кооперативного генезису, що утворює розвинену систему локальних дифузійних потоків атомів Mo в - Fe. Це підвищує швидкість перитектоїдного перетворення молібдену при порівняно низькій температурі спікання для цих сплавів, що зменшує енергетичні витрати на технологічний процес. EN: Purpose of work. To investigate the features of microscopic kinetics of peritectoid transformation in Fe-Mo system alloys in an isothermal mode. Experimental part. Microscopic analysis of samples on light (Jenaphot 2000, K. Zeiss) and scanning electron (REM 106I, Selmi) microscopes, X-ray spectral microanalysis of the component’s concentrations distribution between the phases, X-ray phase analysis (Rigaku Ultima IV diffractometer). Results. Microstructure changes, phase composition and crystal lattices parameters of the phase constituents of the powder alloy during sintering at 920 °C were investigated. Variation in the phase constituents mass fraction during 7 hours of the isothermal exposure is analyzed. The formation of anomalous diffusion porosity at the beginning of the process, the nonmonotonic change in the phase constituents fraction and formation of intermediate phases with an unstable component’s concentration are the main features of the microscopic kinetics. The sintering mechanism is proposed. Scientific novelty. A local peritectoid transformation existence at the Fe/Mo interface was established by analyzing the local diffusion flows of components atoms. This transformation occurs upon isothermal supply of Mo atoms with the formation of a cooperative peritectoid structural constituents according to the - Fe + Mo + scheme with residual Mo crystals. Formulation of the problem. This work aims to clarify the phenomenological theory of peritectoid transformation during isothermal -Fe grains enrichment with molybdenum by studying the features of microscopic kinetics in the Fe-Mo system alloys. Practical value. Peritectoid ( + ) with branched phase соnstituents of cooperative genesis forms a developed system of local diffusion flows of Mo atoms in -Fe. This increases the molybdenum peritectoid transformation rate at a relatively low sintering temperature for these alloys and reduces the energy consumption in the technological process.Item Мартенситное превращение в системах на основе cоставов Fe-Ni в сильных магнитных полях(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Золотаревский, Иван Владимирович; Золотаревський Іван Володимирович; Zolotarevskii, I.RUS: Цель работы. Установить причины аномально большого смещения мартенситной точки в некоторых сталях и сплавах железа в сильных импульсных магнитных полях при низких температурах. Методы исследований. Обобщение экспериментальных и теоретических исследований по влиянию сильных магнитных полей на мартенситное превращение в сталях и сплавах железа с учетом магнитного состояния аустенита и мартенсита. Полученные результаты. Получены распределения смещений мартенситной точки MS в различных экспериментах от содержания основного компонента – железа и температуры начала мартенситного - превращения (мартенситной точки MS). Показано, что полученная зависимость MS(MS) в сильном магнитном поле при низких температурах распадается на две составляющие, одна из которых коррелирует с обобщенными уравнениями Клапейрона-Клаузиуса, а другая противоположна ей. Кроме того, установлено, что стали и сплавы с интенсивным - превращением в магнитном поле имеют в своем составе не менее 72,5 % железа (масс.), которое при низких температурах в ГЦК-структуре является антиферромагнетиком. Научная новизна. Аномальная температурная зависимость распределения в сильном магнитном поле объяснена на основе квантовых представлений о магнитном взаимодействии атомов в системе Fe-Ni. Этот эффект связан с рядом других инварных эффектов, в частности, c аномально большими спонтанной и вынужденной магнитострикциями, сильной зависимостью результирующего обменного интеграла от межатомного расстояния. Обосновывается точка зрения, согласно которой в этих сталях и сплавах в магнитном поле - переход происходит по типу «магнитного фазового перехода первого рода». Предполагается, что зарождение мартенситной фазы в магнитном поле происходит в локальных областях - фазы с дезориентированными атомными магнитными моментами (высокой сжимаемостью и повышенной вынужденной магнитострикцией). Практическая ценность. Полученные в работе сведения дают основания для объяснения кинетических особенностей преобразования аустенита в мартенсит в сталях и сплавах железа. UK: Мета роботи. Встановити причини аномально великого зміщення мартенситної точки в деяких сталях і стопах заліза в сильних імпульсних магнітних полях при низьких температурах. Методи досліджень. Узагальнення експериментальних і теоретичних досліджень впливу сильних магнітних полів на мартенситне перетворення в сталях і стопах заліза з врахуванням магнітного стану аустеніту. Отримані результати. Отримано розподіли зміщення мартенситної точки MS в різних експериментах від вмісту основного компонента – заліза і температури початку мартенситного - перетворення (мартенситної точки MS). Показано, що отримана залежность MS(MS) в сильному магнітному полі при низьких температурах розпадається на дві складові, одна з яких корелює з узагальненими рівняннями Клапейрона-Клаузіуса, а інша протилежна до неї. Крім того, встановлено, що сталі і стопи з інтенсивним - перетворенням у магнітному полі мають у своєму складі не менше 72,5 % заліза (мас), яке при низьких температурах в ГЦК- структурі є антиферомагнетиком. Наукова новизна. Аномальна температурна залежність розподілу MS(MS) в сильному магнітному полі пояснена на основі квантових уявлень про магнітну взаємодію атомів в системі Fe-Ni. Цей ефект пов ’язаний з рядом інших інварних ефектів, зокрема, з аномально великою спонтанною і вимушеною магнітострикціями, сильною залежністю результуючого обмінного інтегралу від міжатомної відстані. Обґрунтовується точка зору, згідно якої в цих стопах в магнітному полі - перетворення відбувається по типу «магнітного фазового переходу першого роду». Припускається, що зародження мартенситної фази в магнітному полі відбувається в (на) локальних ділянках - фази з дезорієнтованими атомними магнітними моментами (з високим стисненням і підвищеною вимушеною магнітострикцією). Практична цінність. Отримані в роботі результати дають підстави для пояснення кінетичних особливостей перетворення аустеніту в мартенсит в сталях та стопах заліза. EN: Purpose of work. To ascertain the causes of the abnormally large displacement of the martensitic point in steels and iron alloys in strong pulsed magnetic fields at low temperatures. Research methods. Generalization of experimental and theoretical investigations of the strong magnetic field influence on the martensitic transformation in steels and iron alloys, taking into account the magnetic state of austenite. The obtained results. The distributions of the martensitic point displacement MS from the content of the main component - iron and the temperature of the martensitic - transformation beginning (martensitic point MS) in different experiments are obtained. It is shown that the obtained temperature dependence MS(MS) in a strong magnetic field at low temperatures decomposes into two components, one of which correlates with the generalized Clapeyron-Clausius equations, and the other is opposite to it. In addition, it was found that steels and alloys with intense - transformation in a magnetic field contain at least 72.5% iron (wt), which at low temperatures in the fcc structure is antiferromagnetic. Scientific novelty. The anomalous temperature dependence of the distribution MS(MS) in a strong magnetic field is explained on the basis of quantum representations of the magnetic interaction of atoms in the Fe-Ni system. This effect is associated with a number of other invar effects, in particular, with an abnormally large spontaneous and forced magnetostriction, a strong dependence of the resulting exchange integral on the interatomic distance. The point of view according to which in these alloys in a magnetic field - transformation occurs by the type of “magnetic first kind phase transformation” is substantiated. It is assumed that the nucleation of the martensitic phase in a magnetic field occurs in (at) local regions of - phase with disoriented atomic magnetic moments (with high compression and increased forced magnetostriction). Practical value. The information obtained in this work provides grounds for explaining the kinetic features of the transformation of austenite into martensite in steels and iron alloys.Item Prediction carbides composition in nickel-based superalloys directional crystallization(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Glotka, O. А.; Глотка, Олександр АнатолійовичEN: Objective. To study the specifics of the distribution of alloying elements in the carbides of the multicomponent system Ni-5Cr-9Co-6Al-1Ti-11.7W-1.1Mo-1.6Nb-0.15C by directional crystallization, using the calculated method of CALPHAD prediction. Research methods. To find regularities and calculate the distribution of alloying elements in the alloy, the latest CALPHAD method was chosen, and modeling of thermodynamic processes of phase crystallization was performed. 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 (release) temperature of 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 total concentration of carbide-forming elements, the chemical composition of carbides becomes more complicated. The titanium content of more than 2% leads to an increase in the temperature of the carbide liquidus, and at 4.5 % topologically densely packed phases is formed. When the concentration of molybdenum in the alloy is more than 4%, the probability of precipitating topologically close-packed phases in the structure increases markedly, which negatively affects the mechanical properties and heat resistance. Practical value. Based on an integrated approach for multicomponent heat-resistant nickel-based alloys, new regression models were obtained that allow adequately predict the chemical composition of carbides by the chemical composition of the alloy, which allowed to solve the problem of calculated prediction of carbide composition by chemical composition of the alloy. UK: Методи досліджень. Для пошуку закономірностей та розрахунку 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) 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. Вміст титану більше 2 призводить до підвищення температури карбідного ліквідусу, а при 4,5 утворюються топологічнощільнопаковані фази. При концентрації молібдену в складі сплаву більше 4 помітно підвищується ймовірність виділення в структурі топологічнощільнопакованих фаз типу m, що чинить негативний вплив на механічні властивості і жароміцність. Практична цінність. На основі комплексного підходу для багатокомпонентних жароміцних сплавів на основі нікелю отримані нові регресійні моделі, що дозволяють адекватно прогнозувати хімічний склад карбідів за хімічним складом сплаву, це дозволило реалізувати рішення задачі розрахункового прогнозування складу карбідів за хімічним складом сплаву.Item Структуроутворення і керування властивостями фосфористих чавунів для деталей двигунів внутрішнього згорання(Національний університет «Запорізька політехніка», 2020) Слинько, Георгій Іванович; Слинько, Віра Василівна; Slynko, G.; Slynko, V.UK: Мета роботи. Підвищення механічних та експлуатаційних властивостей деталей двигунів внутрішнього згорання шляхом керування структуроутворенням фосфористих чавунів. Методи дослідження. Досліджували графітизовані та відбілені фосфористі чавуни з пластинчастим і кулястим графітом лабораторних і промислових плавок, виплавлених в індукційних електричних печах з легуванням і модифікуванням та фракційним заливанням в сухі піщані форми. Хімічний склад, мікроструктуру, фізико-механічні властивості визначали за стандартними методиками. Неруйнівний контроль якості деталей двигунів, статистичний аналіз експериментальних даних та детермінований факторний аналіз впливу структурних складових на властивості дослідних чавунів виконували за методиками, розробленими за участі авторів. Стендові і шляхові моторні випробування деталей з чавунів оптимальних складів проводили на двигунах за стандартними і заводськими методиками у відповідності з державними стандартами. Отримані результати. Визначено загальні закономірності і принципи формування мікроструктури чавунів з пластинчастим і кулястим графітом в залежності від ступеня їх легування фосфором і впливу масштабного чинника. Встановлено, що фосфідна евтектика в кількості до 5,8 % є зміцнюючою структурною складовою і підвищує міцність, твердість, зносостійкість, термостійкість, оброблюваність лезовим інструментом фосфористих чавунів. Негативний вплив фосфідної евтектики на пластичні властивості і циклічну тріщиностійкість менш значний, ніж вплив зростаючих кількостей фериту, розмірів його зерен і графіту. Рекомендовано оптимальні хімічні склади та мікроструктури фосфористих чавунів для деталей двигунів внутрішнього згорання. Наукова новизна. Вперше розроблено комплексну систему керування властивостями фосфористих чавунів, включаючи аналітичне визначення необхідних характеристик структурних складових і технологію їх отримання. Практична цінність. Розроблено способи і технології плавки, легування, модифікування, термічної обробки та поверхневого зміцнення фосфористих чавунів, які дозволяють забезпечити необхідний рівень механічних і експлуатаційних властивостей деталей двигунів внутрішнього згорання. EN: Purpose. Improving the mechanical and operational properties of details of internal combustion engines by managing the structure formation of phosphorous cast irons. Research methods. Graphitized and bleached phosphorous cast irons with lamellar and globular graphite of laboratory and industrial melts, melted in electric induction furnaces with alloying modification and fractional casting into dry sand molds were investigated. Chemical composition, microstructure, physical and mechanical properties were determined using standard methods. Non-destructive quality control of engine parts, statistical analysis of experimental data and deterministic factor analysis of the influence of structural components on the properties of the cast irons were carried out according to the methods developed with the participation of the authors. Bench and road motor tests of optimal composition cast irons details were carried out in engines according to standard and factory methods in accordance with state standards. Obtained results. The general laws and principles of the formation of the microstructure of cast irons with lamellar and nodular graphite are determined depending on the degree of their alloying with phosphorus and the influence of the scale factor. It has been established that phosphide eutectic in an amount of up to 5.8 % is a strengthening structural component and increases strength, hardness, wear resistance, heat resistance, and machin-ability of phosphorous cast irons with blade tools. The negative effect of phosphide eutectic on plastic properties and cyclic fracture toughness is less significant than the effect of increasing amounts of ferrite, its grain size and graphite. Optimal chemical compositions and microstructures of phosphorous cast irons for internal combustion engines details are recommended. Scientific novelty. For the first time, a comprehensive system for managing the properties of phosphorous cast irons has been developed, including the analytical determination of the required characteristics of structural components and the technology for their production. Practical value. Methods and technologies for melting, alloying, modifying, heat treatment and surface hardening of phosphorous cast irons have been developed. They make it possible to provide the required level of mechanical and operational properties of internal combustion engines details.