CC BY
17
УДК 669.018.4
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГОМОГЕНИЗИРУЮЩЕГО ОТЖИГА НА СТРУКТУРУ НИКЕЛИДА ТИТАНА, СПЕЧЕННОГО МЕТОДОМ ИСКРОВОГО ПЛАЗМЕНОГО СПЕКАНИЯ Попова Мария Валентиновна, магистрант (email: onlythesun@mail.ru) Моисеенко Денис Валерьевич, старший преподаватель (email: wooden68@ya.ru) Мансуров Юлбарсхон Набиевич, д.т.н., профессор ДВФУ, г. Владивосток, Россия (email: yulbarsmans@gmail.com)
Представлена технология получения соединения никеля и титана методом искрового плазменного спекания. Показано распределение химических элементов в образцах, соответствующих по номинальному химическому составу никелиду титана, полученных при различных режимах спекания. Проведен гомогенизационный отжиг образцов в нейтральной среде. Показано распределение химических элементов образцов, после термической обработки.
Ключевые слова: искровое плазменное спекание, никелид титана, нейтральная среда.
Изучение интеллектуальных материалов является перспективной отраслью для развития новых технологий. Это связано с их уникальными свойствами, одним из которых является эффект памяти формы. Аналогичные материалы имеют обратимую фазовую структуру, что позволяет использовать их в различных отраслях индустрии в качестве материалов, проявляющих эффект памяти формы. Однако, обратимые фазовые изменения - основа эффекта памяти формы - возможна в сплавах. В литературе нет сведений, что эффект наблюдали в материалах, обработанных по аддитивным технологиям, например, применением, так называемых, SPS-технологий. В связи с этим получение никелида титана методом искрового плазменного спекания (SPS) является актуальным в целях расширения области их применения, например, в художественно-декоративном прикладном искусстве в качестве меняющих геометрию формы элементов, придающих эффект «живого» художественного изделия. Кроме того, детали их никелида титана, полученных по SPS-технологии, могут обеспечить высокую химическую стойкостью и эксплуатационные свойства конструкций в целом [1 - 4] после их термической обработки.
Целью работы является исследование влияния гомогенизирующего отжига в нейтральной среде на структуру никелида титана, спеченного методом искрового плазменого спекания.
Для достижения цели в работе решены следующие задачи: получены
спеченные образцы из порошков никеля и титана, соответствующие по составу изучена структура и фазовый состав композиций, полученных при различных режимах спекания, проведена гомогенизация образцов, изучено влияние гомогенизирующего отжига в нейтральной атмосфере на структуру и фазовый состав образцов.
Материалы и методы исследования. В качестве материала использовали порошки титана ПТС-1 ГОСТ 19807-91 и никеля ПНЭ-1 ГОСТ 972297. В целях получения качественных и точных результатов произведен размол порошков трех образцов одного замеса, масса которого составила 30 грамм: 16,5 грамма порошка никеля и 13,5 грамма порошка титана. Для подготовки к спеканию производили размол порошков титана и никеля в шаровой планетарной мельнице Fritesh при 700 об/мин в течении 10 минут.
Спекание материала проводили в графитовой пресс-форме внутренним диаметром 15,5 мм под внешним изостатическим давлением в 25 МПа, в среде низкого вакуума (остаточное давление 6х10 Па) на установке искрового плазменного спекания SPS-515S под воздействием постоянного импульсного тока, при температурных режимах 800 900 1000 °С Скорость нагрева составляла 100 °^мин. Время выдержки выбрано, исходя из опыта спекания других образцов на данной установке, и составило 10 мин. Охлаждение образцов после спекания ускоренное, в течении 30 минут за счет водяного охлаждения вакуумной камеры. Сила тока во время спекания напрямую зависит от скорости нагрева и варьируется от 500-1000 А, напряжение в диапазоне от 4 до 5 В.
Термическая обработка, заключавшаяся в гомогенизирующем отжиге, проведена в нейтральной среде при температуре 1100 ^ в течении трех часов в герметически закрытом контейнере из нержавеющей стали 08Х18Н10Т. В качестве нейтральной среды использован порошок железа ПЖ2М. Во избежание контакта порошка с образцами использован порошок оксида алюминия. Перед термической обработкой, для удаления паров воды контейнер прокален при 100 ^ в течение одного часа, после чего горячий контейнер заварен ручной дуговой сваркой.
Для определения качественных параметров распределения элементов проведен микроструктурный анализ на растровом электронном микроскопе JEOL JXA 8100.
После спекания для более точного анализа образцов с их поверхности удален слой толщиной до 0,8 мм, что сделано для удаления эффекта науглероживания поверхностных слоев после спекания в графитовой пресс-форме.
Результаты и их обсуждение. На рис. 1а видны спеченные зерна порошков, пятна, вероятно, вследствие неполной взаимной диффузии никеля и титана (рис. 3в). При этом, так называемую «пятнистость» поверхности образцов, наблюдали на всех образцах. Необходимо отметить, что в образце, спеченном при 1000 происходит плавление материала, что недопус-
тимо при спекании на SPS-установке.
Рисунок 1 - Образцы полученные при спекании на SPS-оборудовании
800 °C (а), 900 °C (б), 1000 °C (в)
После спекания при помощи микрозондового анализа определены структура и химический состав образцов. На рис. 2 представлены микрофотографии образцов, на каждой указаны точки, в которых проведен анализ химического состава, результаты химического анализа представлены в табл. 1. На микроструктуре четко видны переходные зоны образцов, соответствующие аналогичным результатам [5].
Рисунок 2 - Точки анализа образцов спеченных при температурах 800
(а), 900 °C (б), 1000 °C (в) Таблица 1 - Результаты элементного анализа образцов
№ точки Содержание элемента, масс. %
Ti Ni C Si Ca O
Образец, спеченный при температуре 800 °C
1 7.32 88.48 - - 0.33 1.30
2 3.61 91.04 3.83 0.31 - 1.20
3 15.08 79.94 2.20 0.46 0.46 1.86
4 30.42 62.48 3.29 - 0.29 3.52
Образец, спеченный при температуре 900 °C
1 89.48 10.52 - - - -
2 64.30 35.70 - - - -
3 43.96 52.99 3.05 - - -
4 1.20 94.46 4.34 - - -
Образец, спеченный при температуре 1000 °C
1 42.97 51.68 5.35 - - -
2 60.16 37.54 2.31 - - -
3 45.29 51.61 3.10 - - -
4 43.26 51.83 4.90 - - -
Представленные структуры показывают, что спекание при температурах 800 °С и 900 °С оказались недостаточным для прохождения диффузии ме-
жду частицами порошков, по значительной разнице в цвете структурных элементов образцов на изображениях, полученных во вторичных электронах. Причем, при 900 °С в образце начинают проявляться переходные слои, состоящие из соединений никеля и титана.
В результате отжига в нейтральной среде на рис. 3 а и 3б видны результаты процесса окисления, чего визуально не наблюдали на образце спеченном при 1000 °С (3в). Это может быть связано с высокой коррозионной стойкостью образовавшихся в ходе сплавления никелидов титана. В двух других образцах, в структуре которых присутствуют свободный титан и никель произошло окисление вследствие того, что кислород в процессе нагрева не успел прореагировать с железом, т.е. в течении некоторого времени среда нагрева являлась слаб окислённой.
£
Рисунок 3 - Точки анализа образцов спеченных при температурах 800 °С (а), 900 °С (б), 1000 °С (в), после термической обработки
Методом растровой электронной микроскопии после термической обработки исследованы структуры образцов, в указанных на рис. 4 точках, определен их химический состав, который приведен в табл. 2.
Рисунок 4 - Точки анализа образцов спеченных при температурах 800 °С (а), 900 °С (б), 1000 °С (в), после термической обработки
Из представленных данных следует, что расположенные по границам зерен фазы, по всей видимости, являются карбидом титана. На образце, спеченном при 1000 оС, данного эффекта не наблюдали, что свидетельствует о низкой его способности к насыщению углеродом, характерным для никелида титана. Аналогичные результаты были получены в работах [6, 7], что позволяет сделать вывод о закономерностях формирования структуры металлических систем.
Таблица 2 - Результаты элементного анализа образцов
№ точки Содержание элемента, масс. %
Т1 N1 С Са О N
Образец, спеченный при температуре 800 °С после ТО
1 44,55 53,99 4,4 0,13 - - -
2 60,07 36,52 1,55 0,09 - - -
3 0,4 99,14 3,31 0,58 - - -
4 59,64 36,45 1,39 0,06 - - -
Образец, спеченный при температуре 900 °С после ТО
1 89,04 0,06 2,28 0,04 0 8,29 3,86
2 4,32 89,36 4,64 5,97 0,02 0,43 2,09
3 58,17 34,21 1,1 0,04 0,01 1,6 0
4 72,89 1,8 7,27 0,06 0,19 15,1 7 6,05
Образец, спеченный при температуре 1000 °С после " ГО
1 44,55 53,99 5.35 4,4 0,13 - -
2 60,07 36,52 2.31 1,55 0,09 - -
3 0,4 99,14 3.10 3,31 0,58 - -
4 59,64 36,45 4.90 1,39 0,06 - -
Из представленных результатов образца спеченного при 1000 °С, следует: образовавшиеся никелиды титана при спекании более стойки к окислению при отжиге. Однократная выдержка при температуре 1100 °С в течение трех часов недостаточна для образования стехиометрического соединения Т1№.
Выводы по работе. Показано, что для получения максимальной однородности никелида титана методом искрового плазменного спекания необходимо: увеличение температуры спекания до максимально допустимых. В процессе спекания образуются никелиды титана не соответствующие сте-хиометрическому составу. Дальнейшая гомогенизация в нейтральной среде при 1100 °С приводит: в случае, образцов имеющих в структуре только никелиды титана - выравнивание химического и фазового состава по сечению образцов; в случае, образцов, имеющих в структуре титан и никель -окисление и науглероживание структурных составляющих.
Работа выполнена в рамках проекта ММЛТЕИО при поддержке Института Геологии ДВО РАН, рук. лаб. Карабцов А.А.
Список литературы
1. Структура и свойства цветных металлов и сплавов: монография /Ю.Н. Мансуров, Д.Д. Маматкулов, Д.С Кадырова, Б.Х. Арипова, А.А. Буравлева В.А. Пименов. - Ташкент: типография АН РУз, 2014. - 334 с.
2. Бледнова, Ж.М. Роль сплавов с эффектом памяти формы в современном машино-строении:Научно-образовательный курс. Ж.М. Бледнова, М.А. Степаненко - Краснодар: Кубанский гос. Технологический ун-т, 2012. - 69 с.
3. Шуйцев, А.В. Структура и функциональные свойства интерметаллида Т1№, полученного спеканием гидридно-кальциевых порошков: дис. к.т.н. / А.В. Шуйцев. - Тула, 2016. - 131 с.
4. Новиков, И.И. Теория термической обработки.
5. Мансуров Ю.Н., Рахматов У.Н., Ганиев Ю.У., Комилов Ж.М., Улугов Г. Д. Исследование структуры и свойств металлов в процессе неравновесной кристаллизации сплавов. // В сборнике: Актуальные проблемы инновационных технологий химической, нефте-газовой и пищевой промышленности Сборник трудов научно-технической конференции. 2015. С. 133-134.
6. Мансуров, Ю.Н. Инновации в металлургии: монография. - Ташкент: «Spectrum-scope», 2008. - 196 с.
7. Мансуров Ю.Н., Рева В.П., Мансуров С.Ю., Белобородов М.В. Экономические и социальные основы развития материаловедения на Дальнем Востоке. // Цветные металлы. 2016. № 11. С. 88-93.
Popova Mariya Valentinovna, student
(e-mail: onlythesun@mail.ru)
FEFU, Vladivostok, Russia
Moiseenko Denis Valerievich, senior lecturer
(e-mail: wooden68@ya.ru)
FEFU, Vladivostok, Russia
Mansurov Yulbarskhon Nabievich, D. Tech. Sci., professor (e-mail: yulbarsmans@gmail.com) FEFU, Vladivostok, Russia
INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF HOMOGENIZING ANNEALING ON THE STRUCTURE OF NICKELIDE OF TITANE SURGERED BY THE METHOD OF SPARK PLASMA SINTERING
Abstract. The technology of obtaining a nickel-titanium compound by the method of spark plasma sintering is presented. The distribution of chemical elements in the samples corresponding to the nominal chemical composition of titanium nickelide obtained under various sintering regimes is shown. Homogenization annealing of samples in a neutral medium was carried out. The distribution of the chemical elements of the samples is shown after thermal treatment.
Keywords: spark plasma sintering, titanium nickelide, neutral medium.
ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ МАЛЫМ
КОЛЛЕКТИВОМ Резниченко Светлана Владимировна, канд. тех. наук, доцент
Баландина Дарья Алексеевна, магистрант Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова
Информация — это одна из основ управления любого объекта, системы или процесса. Она позволяет быть актуальной, идти в ногу со временем, и как, следствие, эффективно развиваться в любой отрасли, в любом виде деятельности.
Целью написания данной статьи является систематизация материала по вопросам роли управленческой информации в малом коллективе и разработка информационной модели для эффективного управления.
Для достижения цели на примере управления малым коллективом необходимо решить следующие задачи:
1. Раскрыть понятие «информация», выявить функции и особенности управленческой информации.
2. Определить виды связи в передаче информации.
3. Дать определение понятиям «формализация» и «модель» с указанием их особенностей.
4. Построить информационную модель управления и определить ее влияние на эффективность управления малым коллективом.
Малый коллектив (МК) — это небольшая группа людей численностью до 15 человек, объединенная общими целями, рабочими функциями, территорией, где индивиды (сотрудники) находятся в прямых взаимоотношениях друг с другом в определенный промежуток времени.
Определяющим в деятельности малого коллектива являются тесные взаимодействия между ее сотрудниками и руководителем. Такие взаимодействия строятся на быстрой передаче оперативной информации в процессе коммуникации.
Информация — это сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальным устройством [1]. Информация отражает совокупность сведений, собранных, обработанных и накопленных; уровень наших знаний о процессе, явлении, событии, фактах и их взаимосвязи.
Любая информация характеризуется следующими показателями.
1) Объемом - это число символов и знаков, затраченных для создания информации. Они могут быть буквенными, цифровыми или смешенными.
2) Достоверностью, что отражает отношение полученной информации об объекте к реально существующему состоянию объекта. Чем меньше посредников принимает участие в передаче информации, тем она достовернее. Искажение может произойти по объективным и субъективным причинам.
