DOI: https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2018.82.0.5

МОДИФІКАЦІЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ НАСИЧЕННІ НАНОЧАСТИНКАМИ, ЩО ОТРИМАНІ ПЛАЗМОХІМІЧНИМ СИНТЕЗОМ

V. I. Bolshakov, A. V. Kalinin, D. B. Hlushkova

Анотація


Визначено хімічний склад нанодисперсних композицій: SiC, TiC, TiN, Ti(CN), AlN, Mg2Si, Mg3N2. Хімічний склад синтезованих сполук відповідав стехіометричному складу.  Проведено аналіз мікродифракціонних картин частинок, показана належність нанопорошків до твердих кристалічних тіл з металевим зв'язком.  Встановлено, що частинки карбонитрида титану Ti (CN) мають гранецентровану, а карбіду кремнію (SiC) мають гексагональну кристалічну решітку. Були проведені експерименти з поверхневого модифікування сталей нанопорошковими композиціями на основі Ti (CN) і SiC.  Встановлено ефективність застосування нанодисперсних композицій при виплавці конструкційних сталей.  В результаті модифікування сталі 09Г2С нанопорошком Ti (CN) підвищені характеристики міцності, пластичні властивості і ударна в'язкість.

Обґрунтовано вибір нанодисперсних порошків карбонитрида титану Ti (CN) фракції менше 100 нм в якості модифікаторів низьколегованих сталей.  Отримані необхідні критерії вибору нанопорошкових модифікаторів: нерозчинність в розплаві, відповідність кристалічних решіток з матрицею стали, співмірність з критичним радіусом зародка аустеніту при кристалізації. Встановлено механізм взаємодії сталевого розплаву з шаром нанодисперсной композиції.


Ключові слова


нанодисперсна композиція; модифікування; плазмохімічний синтез; конструкційна сталь; механічні властивості; кристалографічні параметри

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Bolshakov, V.I., Dvorkin L.L. (2016). Structure and Properties of Building Materials. Switzerland: TTP, 220.

Stafetskiy, L.P. (2016). Plazmennyy sintez nanoporoshkov v AO «NEOMAT». Sb. dokladov «plazmennye protsessy v metallurgii i obrabotke metallov». Moscow: IMet im. A.A. Baykova. 25-29.

Nikiforchyn, H., Kyryliv, V., Maksymov, O., Fesenko, O., Yatcenko, L. (2014). Chapter 2: Physical and mechanical properties of surface nanocrystalline structures. Nanocomposites, Nanophotonics, Nanobiotechnology and Aplications. Inbunden: Springer, 31-41.

Barsoum, W. (2013). Max-Phases: Properties of Machinable termary Carbides and Nitrides. John Willey and sons. Weinheim, Germany, 126.

Kalinina, N.Ye., Kavats, O.A., Kalinin, V.T. (2007). Poluchenie nanodispersnykh modifikatorov dlya otrabotki zharoprochnykh splavov. Aviatsionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya. №8(44). 41-44.

Naguib, V.N., Barsoum, M.W., Gogotsy Y. (2014). MXenes: A new family of 2-Dimen­sional Materials. Advanced Functional Materials. 26. 992-1005.

Carbon Nanotube Electronics (2009). Ed. A. Javey, J. Kong. Springer Science + Business Media, LLC, 265.

Tagmatarchis, N. (2011). Advances in Carbon Nanomaterials - Science and Applications. Pan Stanford Publishing, .400.

Fu, C., Tagmatarchis, N., Zhang, Z. Thermal radiative properties of metamaterials and other nanostructured materials: A review, Frontiers of Energy and Power Engineering China. 3 (1). 11-26.

Rodríguez, J., García, M. (2007). Synthesis, properties, and applications of oxide nanomaterials. Wiley-Interscience, 717.

Vollath, D. (2008). Nanomaterials: an introduction to synthesis, properties and application. Wiley-VCH, 352.

Hosokawa, Ed. M., Nogi, K., Naito, M., Yokoyama, T. (2007). Nanoparticle Technology Handbook. Elsevier. 644.

Kumar, C. (2010). Nanocomposites. Wiley-VCH, 466.

Thermal Nanosystems and Nanomaterials (2009). S. Volz (Ed.). Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 573 p.

King W., Goodson K. (2002). Thermomechanical Formation and Thermal Imaging of Polymer Nanostructures: Heat Transfer and Fluid Flow in Microscale and Nanoscale Devices. M. Faghri and B. Sunden. Eds. Southampton: WIT Press, 131-171.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Bolshakov V.I. Structure and Properties of Building Materials / V.I. Bolshakov, L.L. Dvorkin.- Switzerland: TTP, 2016.-220 p.

2. Стафецкий Л.П. Плазменный синтез нанопорошков в АО «NEOMAT» / Сб. докладов «плазменные процессы в металлургии и обработке металлов». – М.: ИМет им. А.А. Байкова.- 2016. – С. 25-29.

3. Nikiforchyn H. Chapter 2: Physical and mechanical properties of surface nanocrystalline structures// Nanocomposites, Nanophotonics, Nanobiotechnology and Aplications / V. Kyryliv, O. Maksymov, O. Fesenko, L. Yatcenko. – Inbunden: Springer, 2014. – рp. 31-41.

4. Barsoum W. Max-Phases: Properties of Machinable termary Carbides and Nitrides. John Willey and sons. - Weinheim, Germany, 2013 - 126 p.

5. Калинина Н.Е. Получение нанодисперсных модификаторов для отработки жаропрочных сплавов / Н.Е. Калинина, О.А. Кавац, В.Т. Калинин// Авиационно-космическая техника и технология.- 2007.-№8(44)- С. 41-44.

6. Naguib V.N. MXenes: A new family of 2-Dimensional Materials / Advanced Functional Materials / V.N. Naguib, M.W. Barsoum, Y. Gogotsy. - 2014, 26.-рр. 992-1005.

7. Carbon Nanotube Electronics / Ed. A. Javey, J. Kong. Springer Science + Business Media, LLC, 2009.-265 p.

8. Tagmatarchis N. Advances in Carbon Nanomaterials - Science and Applications. Pan Stanford Publishing, 2011.- 400 p.

9. Fu C., Thermal radiative properties of metamaterials and other nanostructured materials: A review / N. Tagmatarchis, Z. Zhang // Frontiers of Energy and Power Engineering China. 3 (1), рр. 11–26.

10. Rodríguez J. Synthesis, properties, and applications of oxide nanomaterials / J. Rodríguez, M. García. - Wiley-Interscience, 2007. - 717 p.

11. Vollath D. Nanomaterials: an introduction to synthesis, properties and application. Wiley-VCH, 2008.-352 p.

12. Nanoparticle Technology Handbook / Ed. M. Hosokawa, K. Nogi, M. Naito, T. Yokoyama. Elsevier. 2007.-644 p.

13. Kumar C. Nanocomposites. Wiley-VCH, 2010. - 466 p.

14. Thermal Nanosystems and Nanomaterials / S. Volz (Ed.) // Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2009.-573 p.

15. King W. Thermomechanical Formation and Thermal Imaging of Polymer Nanostructures: Heat Transfer and Fluid Flow in Microscale and Nanoscale Devices // M. Faghri and B. Sunden. Eds. Southampton: WIT Press, 2002.- pp. 131–171.