CC BY
142
«sodium azide - Halides of aluminum and boron» // Key Engineering Materials.- Vol. 685, 2016.- рр. 578-582.
19. Кондратьева Л.А., Керсон И.А., Бичуров Г.В., Амосов А.П. Обзор оптимальных систем для синтеза нитридных композитов на основе TiN, AlN, BN и Si3N4 в режиме СВС-Аз // Международный научно-исследовательский журнал «Успехи современной науки и образования».- Т.3.- № 8, 2016.- С. 6-8.
20. Амосов А.П., Бичуров Г.В. Получение нанопорошков и нановолокон азидной технологии СВС // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия Технические науки.- Спец.выпуск «Композиционные и порошковые материалы».- Новочеркасск: Сам-ГМУ, 2005.- С. 62-68.
Kondratieva Lyudmila Aleksandrovna,
candidate of technical science, associate Professor (e-mail: [email protected]) Bogatov Maxim Valerievich, student Samara state technical University, Samara, Russia
STUDY THE POSSIBILITY OF OBTAINING NANOSIZED POWDER OF THE PRODUCT ACCORDING TO THE TECHNOLOGY OF SHS-AZ SYSTEMS «HALIDE SALTS OF ALUMINUM AND BORON SODIUM AZIDE»
Abstract. The paper presents the results of research of the final powder product obtained by azide technology SHS systems «KAlF3+yKBF4+zNaN3», «xAlF3+yNH4BF4+zNaN3», «xNa3AlF6+yKBF4+zNaN3», «xNa3AlF6+yNН4BF4+zNaN3».
Keywords: SHS, composition, aluminum nitride, boron nitride, sodium azide, halide salt.
УДК 621.318.2
КЛАССИФИКАЦИЯ МАГНИТОТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В МИМ-ТЕХНОЛОГИИ Костин Дмитрий Владимирович, аспирант; (e-mail: [email protected]) Жуков Сергей Юрьевич, магистрант;
Самборук Анатолий Романович, д.т.н., профессор Самарский государственный технический университет, г.Самара, Россия
Костин Д.Владимирович, аспирант; (e-mail: [email protected])
В статье рассмотрены классификация магнитотвердых материалов по свойствам и применению, по составу и способу получения; основные характеристики магнитов, зависимость максимальной энергии магнита от остаточной индукции.
Ключевые слова: магнитотвердые материалы, постоянный магнит, коэрцитивная сила, удельная магнитная энергия
Магнитотвердые материалы (МТМ) это сплавы на основе системы Fe-Cr-Co обладают коэрцитивной силой свыше 7960 ампер/метр (100 эрстед). Данные материалы имеют высокую остаточную намагниченность, и их основное назначение это получение постоянных магнитов. Постоянные магниты, так же как и обычные электромагниты, используют для получения
магнитных полей значительной напряженности. Постоянные магниты используют в промышленности уже несколько столетий. Например, для изготовления магнитных стрелок компасов. Постоянные магниты являются основными элементами различных приборов таких, как телефоны, счетчики, измерительные приборы, генераторы и т. д. [1].
Постоянные магниты работают при наличии размагничивающего поля. Из-за этого обнаруживают не истинную остаточную индукцию, а кажущуюся индукцию. Таким образом, свойства постоянных магнитов определяются характером изменений индукции от поля по петле гистерезиса [2].
Одними из главных свойств МТМ являются: удельное электросопротивление, плотность, прочность, деформируемость сплава и его обрабатываемость. При работе постоянных магнитов после установки в приборах и намагничивания, необходимо, чтобы напряженность поля в зазоре не изменялась при ударах, вибрациях, действии внешних магнитных полей и изменении температуры и структуры материала со временем [3].
Классификация МТМ по свойствам:
1. Литые нековкие магнитные.
2. Обрабатываемые резанием магнитные.
3. Металлокерамические нековкие магнитные системы.
4. Металопорошковые композиций.
5. Металопластические и эластичные магнитные композиции [4].
В МТМ высокие значения коэрцитивной силы определяется одним из трех механизмов задержки процессов перемагничивания в ферромагнетиках:
- необратимым вращением намагниченности магнитных доменов;
- задержкой образования и (или) роста зародышей перемагничивания;
- закреплением доменных стенок на различных неоднородностях и структурных несовершенствах кристалла [5].
Для получения высокой коэрцитивной силы в МТМ используют технологии, оптимизирующие кристаллическую структуру и затрудняющие процесс перемагничивания:
- закалка сталей на мартенсит;
- дисперсионное твердение сплавов;
- создание высоких внутренних механических напряжений и др [6].
Главное требование к постоянному магниту это получение максимальной магнитной энергии в рабочем зазоре, поэтому удельная магнитная энергия это энергия, отнесенная к единице объема магнита. Одна из главных магнитных характеристик МТМ это максимальное значение остаточной индукции внутри магнита и размагничивающей напряженности, соответственно [7].
Чем больше остаточная индукция, коэрцитивная сила и коэффициент выпуклости, тем больше максимальная энергия магнита. Намагничивание МТМ являются довольно трудным процессом но, тем не менее, длитель-
ное время сохраняют сообщенную энергию. Намагничивание происходит в основном за счет вращения вектора намагниченности [8].
По составу и способу получения МТМ подразделяются на следующие виды:
- легированные стали, закаленные на мартенсит;
- литые высококоэрцитивные сплавы;
- порошковые магнитотвердые материалы;
- магнитотвердые ферриты;
- пластически деформируемые сплавы;
- сплавы для магнитных носителей информации;
- сплавы на основе редкоземельных элементов [9].
С учетом вышеизложенного, весьма перспективным представляется изготовление изделий из магнитотвердых материалов используя высокоэффективную технологию инжекционного прессования или литья порошковых металлов и сплавов под давлением «Metal Ingection Moulding, (MIM)», как результат объединения метода литья полимерных материалов под давлением с технологиями порошковой металлургии [10, 11, 12, 14].
В основе МШ^ технологий лежит объединение методов пластического формования и спекания порошков, что позволяет получать детали сложной геометрической формы в многоразовой оснастке и снизить или совсем устранить необходимость дальнейшей механической обработки. По сравнению с традиционными технологиями литья и порошковой металлургии, PIM технологии обеспечивают снижение в 5 и более раз себестоимость изготовления изделий сложной геометрической формы [15, 16, 1V, 18].
Важной особенностью МШ^ технологий является возможность получения мультимодальной внутренней структуры за счет локальной интенсивной пластической деформации в процессе инжектирования, что открывает новые возможности управления физико-механическими свойствами конечного изделия [19, 20].
Были сформулированы основные требования к шихте порошков магни-тотвердого сплава 22 Х15КА:
1. Форма частиц порошка 22 Х15КА должна быть околосферической и определяться формой частиц исходных порошков металлов.
2. Насыпная плотность порошка 22 Х15КА должна быть в пределах (4-6) г/смЗ.
В качестве исходных компонентов были выбраны порошки карбонильного железа Fe марки ВМ, ферросилиция FeSi V5 %, титаната ванадия Ti-V 2V %, кобальта ПК-1 у и хрома ПХ-1М.
Исследования гранулометрического состава исходных порошков производились на лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 Compact». Исследование микроструктуры исходных порошков производилось на растровом электронном микроскопе Jeol JSM-6390A.
Порошок FeSi V5 % представляет собой смесь крупных и мелких частиц неправильной формы, 50 % частиц имеют размер 20-40 мкм.
Порошок Бе ВМ представляет собой сферические частицы, 80 % частиц размером 2-10 мкм.
Порошок ПК-1У представляет собой конгломераты иглообразных частиц, 70 % частиц размером 10-30 мкм.
Порошок ПХ-1 М представляет собой округлые частицы, 80 % частиц размером 10-30 мкм. Рецептура металлической части гранулята: железо (Бе) - 60 %; титан (И) - 1,5 %; хром (Сг) - 22-23 %; кобальт (Со) - 14-16 %; ванадий (V) - 0,3- 0,7%; кремний (Б1) - 0,3-0,7 %. Кремний вводился в шихту в виде порошка ферросилиция (Бе81), а ванадий в виде порошка Ть V, при этом остаток титана добирался порошком титана марки ПТМ.
Технология изготовления шихты порошка магнитотвердого сплава 22 Х15КА отрабатывалась в шаровой мельнице с металлическими мелющими телами в виде шариков диаметром от 5 до 10 мм и роликов диаметром от 5 до 8 мм и длиной 8-10 мм. Масса загрузки шихты составляла 150 г.
Время измельчения шихты в шаровой мельнице составляло 1-1,5 часа при загрузке 150 г. В результате получается однородная смесь порошков из сферических и округлых частиц с размером отдельных частиц не более 20 мкм.
Была приготовлена четыре рецептуры с различным соотношением между металлической и полимерной частью.
В таблице 1 представлены рецептуры всех опытных партий гранулятов.
Таблица 1 - Рецептуры опытных партий гранулятов 22Х15КА.
Номер рецептуры гранулята Содержание компонентов, % вес.
Шихта 22Х15КА Технасет Полиэтилен высокого давления Стеариновая кислота
№1 86 12 1 1
№2 87 11 1 1
№3 87 11 1 1
№4 88 10 1 1
Таблица 2 - Показатели текучести расплава
Номер рецептуры гранулята Показатель текучести расплава (ПТР), г/10 мин.
1 65
2 74
3 51
4 0
Определение показателя текучести расплава гранулята производилось при температуре 190 0С на пластомере ИИРТ-АМ №41 аттестат № А20.017-17 от 02.02.17 в соответствии с ГОСТ 11645-73 при нагрузке 21,6
кгс. Внутренний диаметр капилляра для всех опытов был равен 2,09-2,1 мм.
Значения показателя текучести расплава всех опытных партий грануля-тов представлены в таблице 2.
При исследованиях рецептур №№ 1-3 поток расплава был ламинарным, поры и пустоты обнаружены не были. Мелкие и крупные неоднородные включения отсутствуют. Оценить поток расплава рецептуры №4 не представляется возможным, так как данная рецептура не расплавилась в испытательной камере пластомера. Данный факт можно объяснить низким содержанием в составе рецептуры № 4 технасета.
Список литературы
1. Дубинин, Г.Н. Конструкционные, проводниковые и магнитные материалы [Текст] / Г.Н. Дубинин, Ю.С. Авраамов // М. «Машиностроение», 1973.- 296 с.
2. Анциферов, В. А. Порошковая металлургия и напыленные покрытия: учебник для вузов [Текст] / В.А. Анциферов, Г.В. Бобров, Л.К. Друживин и др. // М: Металлургия, 1987. - 792 с.
3. Жарский, И.М. Материаловедение: учебное пособие [Текст] / И.М. Жарский, Н.П. Иванова, Д.В. Куис, Н.А. Свидунович // Минск: Вышэйшая школа, 2015. - 557 с.
4. Металлические порошки и порошковые материалы: справочник [Текст] / под ред. Ю.В. Левинского // М.: ЭКОМЕТ, 2005. - 520 с.
5. German, Randal M. Injection molding of metals and ceramics [Тех^ / by Randal M. German and Animesh Bose. - Princeton, New Jersy, 1997.- p. 414.
6. D.V. Kostin, A V Parkhomenko, A P Amosov, A R Samboruk and A V Chemashkin [Text] / Development of feedstock of tungsten-nickel-ironpolyformaldehyde for MIM technology / IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 156, 2016.
7. Литьевое порошковое формование металлических деталей / А.В. Пархоменко [и др.]// Металлургия машиностроения. 2012. № 3. С. 38-41.
8. Пархоменко А.В. Разработка отечественного порошкового гранулята со связующим на основе полиформальдегида для МИМ-технологии // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2013. № 4. С.8-13.
9. Развитие связующих веществ в гранулятах для МИМ-технологии/ А.В. Пархоменко [и др.]// Вестник Самарского государственного технического университета, сер. «Технические науки». 2013. №3 (38). С. 91-97.
10. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез нанопорошка карбида титана из гранулированной шихты / А.П. Амосов [и др.]// Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2013. № 4. С.31-38.
11. Костин Д. В. Исследование показателя текучести расплава разрабатываемых гранулятов для МИМ-технологий//Дни науки - 2013. 68-я научно-техническая конференция студентов и магистрантов СамГТУ: сб. тезисов докл. Самара: Самар. гос. техн. ун-т. 2013. С. 80-81.
12. Разработка отечественного гранулята для технологии инжекционного порошкового формования металлических деталей (МИМ-ТЕХНОЛОГИИ)/ А.П. Амосов [и др.]// Международная научно-техническая конференция «Современные металлические материалы и технологии (СММТ 2013)»: сб. трудов. СПб: Санкт-Петербургский гос. политех. ун-т. 2013. С. 50.
13. Самборук А.Р., Костин Д.В., Шультимова А. С. Исследование характеристик гранулята на основе полиформальдегида.// «Актуальные проблемы разработки и применения новых материалов и технологий»: сборник материалов Всероссийской молодежной научной конференции 2013 г. Саратов: ООО «Издательский Центр «Наука». 2013. С. 608-611.
14. Довыденков В. А. Исследование и создание композиций на основе порошков металлов, их оксидов и углерода для получения фасонных заготовок с заданными свойствами: Автореф. дис. ... докт. техн. наук. М.: МГВМИ. 2009. С. 31.
15. Довыденков В.А., Крысь М.А., Фетисов Г.П. МИМ-технология: новые возможности изготовления заготовок // Заготовительные производства в машиностроении. 2006. №8. С. 47-50.
16. Довыденков В.А., Крысь М.А., Фетисов Г.П. Получение металлических деталей путем формования и спекания металлополимерных композиций // Технология металлов. 2008. №6. С. 28-31.
17. Довыденков В.А., Фетисов Г.П. Модель для расчета вязкости композиций порошок-связующее для получения заготовок путем их литья и спекания // Заготовительные производства в машиностроении. 2009. №1. С. 47-49.
18. Metal injection molding: European Powder Metallurgy Association (ЕРМА), 2000. 33 p. // www.epma.com.
19. Porter M.-A. Effects of binder systems for metal injection molding: Master's Thesis. Lulea: Lulea University of Technology, Sweden, 2003, 80 p.
20. Feedctock development for micro powder injection molding / L. Merz, S. Rath, V. Piotter, R. Ruprecht, J.G. Kleissl, J. Hausselt // Microsyst. Technol., 2002, vol. 8, pp. 29-32.
Kostin Dmitrii Vladimirovich, graduate student (e-mail: [email protected] тел. +7 937 075 78 91) Zhukov Sergey Yurievich, undergraduate Samboruk Anatoliy Romanovich, Ph.D., professor MAGNETIC HARD MATERIALS Samara State Technical University, Samara, Russia
Abstract: In the article classification of magnetically hard materials by properties and application, by composition and method of production is considered; the main characteristics of magnets, the dependence of the maximum energy of the magnet on residual induction. Key words: magnetically hard materials, permanent magnet, coercive force, specific magnetic energy
УДК 621.919.2
АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ СМАЗЫВАЮЩЕ-ОХЛАЖДАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД НА КАЧЕСТВО ПРОЦЕССА
ПРОТЯГИВАНИЯ
Кочергин Виталий Сергеевич, аспирант Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия
(e-mail: [email protected])
В данной статье представлен анализ воздействия смазывающе-охлаждающих технологических сред на качество процесса протягивания, которое является одним из наиболее производительных способов обработки материалов резанием. Данный вид обработки характеризуется наличием высоких контактных напряжений в паре заготовка-инструмент.
Ключевые слова: протягивание, охлаждение, влияние на износ, смазка, зона резания.
Эффективность металлообработки - комплексный показатель, учитывающий в том числе и влияние смазывающе-охлаждающих технологиче-
