CC BY
14
Stepanov Anton Vitalievich, student
(e-mail: stepanov.av@bk.ru)
Bryansk State Technical University
Rijichenko Anton Ivanovich, student
(e-mail: antrizhi@gmail.com)
Bryansk State Technical University
Matlahov Vitali Pavlovich, associate professor
(e-mail: jed80@mail.ru)
Bryansk State Technical University
HUMANOID ROBOTIC SYSTEMS DEVELOPMENT
Abstract. The article is devoted to the development of a prototype robotic human type hand under Arduino control, which can repeat the basic movements of the hand of man. Keywords: Robotics, microcontrollers, Arduino, 3D printing.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СПЕКАНИЯ ПОРОШКОВЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ С НАНОДОБАВКАМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И ОКСИДНЫХ КОМПОНЕНТОВ Нарва Валентина Константиновна, профессор, к.т.н. (e-mail: zeinalova@rambler.ru) Еремеева Жанна Владимировна, доцент, д.т.н (e-mail: zeinalova@rambler.ru) Национальный исследовательский технологический университет
«МИСиС», Москва, Россия Шарипзянова Гюзель Харрясовна, доцент, к.т.н. (e-mail: juliatv1990@mail.ru) Ниткин Николай Михайлович, доцент, к.т.н.
(e-mail: juliatv1990@mail.ru) Тер-Ваганянц Юлия Суреновна, преподаватель (e-mail: juliatv1990@mail.ru) Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ) «Университет машиностроения», Москва, Россия Апостолова Екатерина Васильевна, магистрант (e-mail: zeinalova@rambler.ru) Коробов Николай Павлович, магистрант (e-mail: zeinalova@rambler.ru) Национальный исследовательский технологический университет
«МИСиС», Москва, Россия
В данной статье рассмотрен один из возможных вариантов уменьшения пористости порошковых сталей за счет активации процесса спекания при введении нанодисперсных металлических и оксидных компонентов.
Ключевые слова: порошковые стали, нанодобавки, пористость, спекание.
Проблема получения малопористых или беспористых конструкционных
материалов всегда являлась актуальной задачей, поскольку пористость влияет на физико-механические и эксплуатационные свойства. Высокие прочностные свойства конструкционных материалов могут быть достигнуты при их пористости не более 2% [1]. Среди многочисленных вариантов повышения плотности порошковых спеченных материалов заметное место занимают технологии активации процессов спекания [2].
В работе исследовался один из возможных вариантов уменьшения пористости порошковых сталей за счет активации процесса твердофазного спекания при введении небольших добавок нанодисперсных металлических и оксидных компонентов.
Работа проводилась с порошковыми сталями СП80Н4Д2М и СП50ХНМ. В качестве исходных компонентов использовали порошки Бе, N1, Мо, Си, сажи, феррохрома, в качестве добавок - нанодисперсные порошки N1 и N10 для стали СП50ХНМ и СиО для стали СП80Н4Д2М. Размер наноча-стиц никеля 50-85 нм, оксида никеля - 40-130 нм, оксида меди - 50-100 нм. Количество добавки в пересчете на металлический компонент от 0,5 до 2,0% мас.
Смешивание порошковых компонентов сталей с нанодобавками осуществляли в планетарно-центробежной мельнице «РиЬуегБЙе 5» в течение 10 минут. Заготовки прессовали при давлениях 200-900 МПа, спекали при температуре 1000 0С в течение 1 часа в водороде, а затем при 12000С с выдержкой 1 час в вакууме.
Из полученных данных по величине пористости следовало, что с повышением давления прессования уплотняемость смесей улучшается (пористость уменьшается). При этом установлено, что нано-добавки улучшают уплотняемость порошковых смесей (наименьшая пористость 5-10% получена при добавке 2% N1, 10-12% при добавке СиО и N10).
Для стали СП80Н4Д2М спекание с нано-добавкой Си0 проходит много интенсивнее, чем для чистой стали и остаточная пористость для составов с 0,15 и 0,3% СиО (1,5 и 2% Си) составляет 0,9-1%.
Для стали СП50ХНМ наименьшая остаточная пористость (6,6%) достигнута при введении 1% наноразмерного N1 и 7,6 % - при введении 1% нано-размерного оксида никеля. Большее влияние на усадку при спекании и увеличение плотности при введении СиО, очевидно, связано с наличием жидкофазного спекания с исчезающей жидкой фазой для стали СП80Н4Д2М.
При исследовании микроструктуры сталей выявлены участки остаточного аустенита, феррита и мелкопластинчатого перлита. Структуры с нанодобавками имеют более мелкое зерно.
При проведении электронномикроскопического исследования подтверждено наличие тех же фаз, округлые поры имеют размер 10-20 мкм.
Фрактографические исследования образцов с нанодобавками показали, что для сталей характерно вязко-хрупкое разрушение, которое идет по границе зерна с вязкими участками отрыва. Вязкий излом свидетельствует
о значительной пластической деформации при разрушении. Структура излома равномерная. Имеются участки вязкого и хрупкого разрушения. (Рис. 1)
По внешнему виду эти виды изломов отличаются тем, что поверхность хрупкого излома характеризуется наличием блестящих плоских участков, поверхность вязкого износа имеет матовый оттенок за счет пластической
Рис. 1 Фрактография излома стали СП50ХНМ с добавкой 1мас.%
нанооксида никеля
Твердость спеченных сталей с нанодисперсными добавками значительно выше, чем для чистых сталей. При этом она возрастает с увеличением их количества, что объясняется, очевидно, увеличением степени легирован-ности железной основы и снижением пористости. Однако, установлено, что введение добавки чистого никеля более эффективно, чем оксида никеля. (Рис. 2)
Твердость л Роквеллу, НИВ
Твердость
по Роквеллу, НВВ
100
Дннлсннс формовинпн, М1Ь|
Содержание нанодобавкн, мас.%
Рис. 2 Влияние нанодобавок на твердость стали СП50ХНМ
Аналогичное влияние оказывает введение нанодобавок на прочностные свойства сталей. Самая высокая прочность на изгиб была зафиксирована для стали СП50ХНМ (815 МПа) при введении 0,5% масс нано-никеля, для стали СП80Н4Д2М (640 МПа) при введении 0,15% мас CuO (1,5% Cu). Максимальная прочность при введении 1% мас нано-никеля составляет 800 МПа. (Рис.3)
Предел прочности
№1 II .1 II'"
МПа
900 SOO 700
000 500 400 300 200 100
о
О 0,5 1 2
1 i>/H[bt,:i пне на но размерных добин^к,
мас.%
- ■ 1 ч
□ СП50ХНМ □ к на но Ni HciianoNiO
□ 1 %Ni Q1 %МО ОСП50ХНМ
Рис. 3 Влияние нанодобавок на прочность стали СП50ХНМ
Заключение
Установлено активирующее влияние добавок нано-дисперсных порошков N1, N10, СиО на процессы уплотнения при прессования и спекании порошковых сталей СП80Н4Д2М и СП50ХНМ. Остаточная пористость после спекания 1-7%. При этом добавка СиО более эффективна.
Установлено оптимальное количество нанодобавок: никеля - 1% мас, оксида меди - 0,15-0,3% мас.
Активация процесса спекания обеспечивает значительное повышение твердости, прочности порошковых сталей.
Список литературы
1. Дзнеладзе Ж.И., Щеголев Р.П., Голубева Л.С., Рабинович Е.М., Борок Б. А. Порошковая металлургия сталей и сплавов. М., Металлургия, 1978. 270 с.
2. Нарва В.К., Еремеева Ж.В., Морошенков О. А., Михеев Г.В. Влияние технологических параметров получения и термической обработки на структуру и свойства порошковых легированных сталей. «Порошковая металлургия; инженерия поверхности, новые порошковые композиционные материалы, сварка». Сб. докладов, Минск 8-10 апреля 2015 г. С. 186-195.
Valentina Konstantinovna Narva, Kand.Tech.Sci, professor, (e-mail: zeinalova@rambler.ru)
National University of Science and Technology «MISIS», Moscow, Russia Ghanna Vladimirovna Eremeeva, Doc.Tech.Sci, associate professor (e-mail: zeinalova@rambler.ru)
National University of Science and Technology «MISIS», Moscow, Russia Guzel Harryasovna Sharipzyanova Kand.Tech.Sci, associate professor (e-mail: juliatv1990@mail.ru)
Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI) « University of Mechanical Engineering», Moscow, Russia
Nikolay Mihaylovich Nitkin, Kand.Tech.Sci, associate professor (e-mail: juliatv1990@mail.ru)
Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI) « University of Mechanical Engineering», Moscow, Russia
Yulia Surenovna Ter-Vaganyants, teacher (e-mail: juliatv1990@mail.ru)
Moscow State University of Mechanical Engineering (MAMI) « University of Mechanical Engineering», Moscow, Russia
Ekaterina Vasilievna Apostolova , undergraduate (e-mail: zeinalova@rambler.ru)
National University of Science and Technology «MISIS», Moscow, Russia Nikolay Pavlovich Korobov, undergraduate (e-mail: zeinalova@rambler.ru)
National University of Science and Technology «MISIS», Moscow, Russia
RESEARCHING OF THE SINTERING POWDER ALLOYED STEELS PROCESS WITH NANO-ADDITIVES AND THE METAL OXIDE COMPONENTS Abstract. This article describes one possible option of reducing the porosity of powder steels due to the activation of sintering process for the introduction of nanosized metal and oxide components.
Keywords: powder teels, nano-additives, porosity, sintering.
ИСТОРИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ ИЗ ТОКОПРОВОДЯЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ Новиков Евгений Петрович, аспирант (e-mail: evgeniy-novikov-92@mail.ru) Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия
Рассмотрены исторические аспекты метода электроэрозионного диспергирования от момента появления до настоящего времени. Показана перспективность использования данного метода в промышленности.
Ключевые слова: отходы производства, электроэрозионное диспергирование, порошок.
Интенсивное использование электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) в настоящее время обусловлено современными тенденциями разви-
