№74-13
Особливості зміни мікроструктури і механічних характеристик при високоенергетичному навантаженні
В.А. Козечко1, В.І. Козечко1
1 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 74:154-162
https://doi.org/10.33271/crpnmu/74.154
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Перевірка гіпотези про можливість отримання дрібнозернистої структури металу в результаті обробки енергіями високої щільності.
Методика.Дослідження проводились на циліндричних зразках діаметром 50 мм та довжиною 300 мм, що були виготовлені з конструкційної сталі 45 в нормалізованому стані. Товщина внутрішнього коаксіального з металом шару ВР1 із швидкістю детонації D = 7,5 км/с, склала 3 мм, товщини зовнішнього шару ВР2 із швидкістю детонації D = 3,5 км/с склала 40 мм. Використаний в експерименті двошаровий заряд ВР збільшує тривалість дії ударної хвилі і в той же час оберігає зразки від руйнування.
Результати. Механізм наноструктуризації, у загальних рисах, полягає в накопиченні ступеня деформації без руйнування, що приводить до дефрагментації структури при значному збільшенні щільності дислокацій.
Одним з методів, що дозволяють досягти високої щільності дислокацій, сумірної з інтенсивною пластичною деформацією, є обробка за допомогою високоенергетичної обробки (ударними хвилями).
Зміна зеренной структури в місцях пор свідчить про надвисокі ступені неоднорідної деформації в цих областях. При проходженні ударної хвилі в середині зразка, на межах розділу фаз з різною щільністю, виникають дифракційні хвильові ефекти, що приводять до виникнення зсувних деформацій. Можна припустити, що в районі пор і мікротріщин умови деформації аналогічні тим, які реалізуються при деяких методах інтенсивної пластичної деформації. Це приводить до різкого подрібнення зеренной структури і відповідної зміни механічних властивостей.
Наукова новизна. В роботі встановлено, що обробка сталевих деталей за допомого енергії високої щільності призводить до різкого подрібнення зерна до наноструктурного розміру і, як наслідок, до підвищення механічних властивостей. Виявлені закономірності дозволяють отримати оптимальні параметри високоенергетичної обробки, що призводять до підвищення твердості, перерозподілу внутрішніх напружень та зниження шорсткості поверхні.
Практична значимість. Отримання в структурі матеріалу зерна з наноструктурними характеристиками дозволить створити принципово нові прилади та матеріали. Такі матеріали матимуть властивості, що значно перевершують досягнутий їх рівень - що важливо для багатьох галузей техніки, медицини, біотехнології, охорони навколишнього середовища, оборони тощо.
Ключові слова: наноструктура, мікротвердість енергія високої щільності, ударно-хвильове навантаження.
Перелік посилань
1. Savchenko, Iu., Kozechko, V., & Shapoval, A. (2022). Method for accelerating diffusion processes when borating structural steels. In Proceedings of the 7th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2021), (II, 7), 793–800.
https://doi.org/10.1007/978-3-030-85230-6_94
2. Didyk, R. P., & Kozechko, V. A. (2016). Forming of multi layer constructions by explosion welding. Chernye metally, (7), 66–70.
3. Bohdanov, O., Protsiv, V., Derbaba, V., & Patsera, S. (2020). Model of surface roughness in turning of shafts of traction motors of electric cars. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 41–45.
https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-1/041
4. Savchenko, I., Shapoval, O., Kozechko, V., Markov, O., Hrudkina, N., & Voskoboynik, V. (2021). Optimization of Informative Signals Stability Along the Waveguides, IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), 1–4.
https://doi.org/10.1109/MEES52427.2021.9598675
5. Pilipenko, S. V., Grigorenko, V. U., Kozechko, V. A., & Bohdanov, O. O. (2021). A deformation mode in a cold rolling condition to provide the necessary texture of the Ti-3Al-2.5V alloy. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 1, 78–83.
https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-1/078
6. Savchenko, I., Shapoval, A., Kozechko, V., Voskoboynik, V., Khrebtova, O., & Shlyk, S. (2021). Mechanical loading systems safety processes modeling. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1164(1), 012070.
https://doi.org/10.1088/1757-899x/1164/1/012070
