Научная статья на тему 'Порошковый материал на основе механохимически активированного стружкового порошка Д16, с добавлением ферротитана'

Порошковый материал на основе механохимически активированного стружкового порошка Д16, с добавлением ферротитана Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
130
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
iPolytech Journal
ВАК
Ключевые слова
СТРУЖКА Д-16 / МЕХАНОХИМИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ / MECHANOCHEMICAL ACTIVATION / ПОРОШКОВЫЙ МАТЕРИАЛ / POWDER MATERIAL / ФЕРРОТИТАН / FERROTITANIUM / ГОРЯЧАЯ ШТАМПОВКА / D-16 CHIP / HOT FORMING

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Федосеева Мария Александровна, Полякова Анна Викторовна

ЦЕЛЬ. Установление закономерностей влияния параметров механохимической активации на гранулометрический состав и свойства горячедеформированных порошковых материалов на основе активированного стружкового порошка Д16 с добавлением ферротитана. МЕТОДЫ. Совместную механохимическую активацию стружки Д16 и ферротитана в среде насыщенного водного раствора борной кислоты проводили в планетарно-шаровой мельнице САНД-1 при разном времени обработки и скорости размола. Исследовали гранулометрический анализ шихты с последующей ее обработкой в ручном смесителе и определением показателя агломерации. Полученную шихту разделяли на фракции; часть смешивали с порошком алюминия; подвергали холодному прессованию с последующим кратковременным нагревом и штамповкой. А также определяли твердость, пределы прочности на срез и изгиб горячедеформированных порошковых материалов. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Построены 3D Spline модели зависимостей выхода активированного стружкового порошка от времени и скорости размола. Более качественный размол, оцениваемый количеством выхода активированного стружкового порошка, происходит при введении 30% насыщенного водного раствора борной кислоты от массы шихты в размольную среду. Для частиц этой шихты, с помощью уравнения Розина-Раммлера, выявлено соответствие нормальному закону распределения. Построены интегральные кривые распределения частиц по размерам после механохимической активации и ручной обработки. ВЫВОДЫ. Установлены оптимальные параметры механохимической активации, обеспечивающие повышенный выход активированного стружкового порошка. Полученная шихта характеризуется минимальными средними размерами частиц и повышенным значением параметра агломерации. Полученные материалы имеют повышенные значения предела прочности на срез (249 МПа), твердости (102 HRE) при прочности на изгиб ( σи = 179 МПа). Предложена усовершенствованная технология получения горячедеформированных порошковых материалов на основе механохимически активированного стружкового порошка с добавлением ферротитана.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Федосеева Мария Александровна, Полякова Анна Викторовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

POWDER MATERIAL BASED ON MECHANOCHEMICALLY ACTIVATED CHIP POWDER D16 WITH ADDED FERROTITANIUM

The PURPOSE of the paper is determination of the influence regularities of mechanochemical activation parameters on the particle size and properties of hot-deformed powder materials (HDPM) that are based on activated chip powder D16 with the addition of ferrotitanium. METHODS. Combined mechanochemical activation of chip D16 and ferrotitanium was carried out in the saturated aqueous solution of boric acid (SASBA) in a planetary ball mill SAND-1 at different processing times and grinding rates. The particle size distribution of charge followed by its processing in a hand mixer was studied and the agglomeration parameter was determined. The resulting charge was divided into fractions; one part was mixed with aluminum powder; subjected to cold moulding followed by short-term heating and forming. Hardness, ultimate shear strength and ultimate bending strength of hot-deformed powder materials were also determined. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. 3D spline models of the activated chip powder (ACP) yield dependence on grinding time and rate have been constructed... The PURPOSE of the paper is determination of the influence regularities of mechanochemical activation parameters on the particle size and properties of hot-deformed powder materials (HDPM) that are based on activated chip powder D16 with the addition of ferrotitanium. METHODS. Combined mechanochemical activation of chip D16 and ferrotitanium was carried out in the saturated aqueous solution of boric acid (SASBA) in a planetary ball mill SAND-1 at different processing times and grinding rates. The particle size distribution of charge followed by its processing in a hand mixer was studied and the agglomeration parameter was determined. The resulting charge was divided into fractions; one part was mixed with aluminum powder; subjected to cold moulding followed by short-term heating and forming. Hardness, ultimate shear strength and ultimate bending strength of hot-deformed powder materials were also determined. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. 3D spline models of the activated chip powder (ACP) yield dependence on grinding time and rate have been constructed. Introduction of 30% saturated aqueous solution of boric acid of the charge weight into the grinding media provides better grinding estimated by the amount of yield of the activated chip powder. Using Rosin-Rammler equation the correspondence to the normal distribution law has been revealed for the particles of this charge. The integral curves of particle size distribution after the mechanochemical activation and manual processing have been constructed. CONCLUSIONS. The optimal parameters of mechanochemical activation are determined. They provide a higher yield of the activated chip powder. The resulting charge is characterized by a minimum average particle sizes and the increased value of the agglomeration parameter. The obtained materials have increased values of the ultimate shear strength (249 MPa), hardness (102 HRE) under the bending strength of σb = 179 MPa. An improved technology is proposed for the production of hot-deformed powder materials based on mechanochemically activated chip powder with the addition of ferrotitanium. function show_eabstract() { $('#eabstract1').hide(); $('#eabstract2').show(); $('#eabstract_expand').hide(); } ▼Показать полностью

Текст научной работы на тему «Порошковый материал на основе механохимически активированного стружкового порошка Д16, с добавлением ферротитана»

Оригинальная статья / Original article УДК 621.762

DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-6-213-221

ПОРОШКОВЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОГО СТРУЖКОВОГО ПОРОШКА Д16, С ДОБАВЛЕНИЕМ ФЕРРОТИТАНА

© М.А. Федосеева1, А.В. Полякова2

Южно-Российский государственный политехнический университет имени М.И. Платова, 346428, Российская Федерация, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Установление закономерностей влияния параметров механохимической активации на гранулометрический состав и свойства горячедеформированных порошковых материалов на основе активированного стружкового порошка Д16 с добавлением ферротитана. МЕТОДЫ. Совместную механохимическую активацию стружки Д16 и ферротитана в среде насыщенного водного раствора борной кислоты проводили в планетарно-шаровой мельнице САНД-1 при разном времени обработки и скорости размола. Исследовали гранулометрический анализ шихты с последующей ее обработкой в ручном смесителе и определением показателя агломерации. Полученную шихту разделяли на фракции; часть смешивали с порошком алюминия; подвергали холодному прессованию с последующим кратковременным нагревом и штамповкой. А также определяли твердость, пределы прочности на срез и изгиб горячедеформированных порошковых материалов. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Построены 3D Spline модели зависимостей выхода активированного стружкового порошка от времени и скорости размола. Более качественный размол, оцениваемый количеством выхода активированного стружкового порошка, происходит при введении 30% насыщенного водного раствора борной кислоты от массы шихты в размольную среду. Для частиц этой шихты, с помощью уравнения Розина-Раммлера, выявлено соответствие нормальному закону распределения. Построены интегральные кривые распределения частиц по размерам после механохимической активации и ручной обработки. ВЫВОДЫ. Установлены оптимальные параметры механохимической активации, обеспечивающие повышенный выход активированного стружкового порошка. Полученная шихта характеризуется минимальными средними размерами частиц и повышенным значением параметра агломерации. Полученные материалы имеют повышенные значения предела прочности на срез (249 МПа), твердости (102 HRE) при прочности на изгиб (ои = 179 МПа). Предложена усовершенствованная технология получения горячедеформированных порошковых материалов на основе механохимически активированного стружкового порошка с добавлением ферротитана.

Ключевые слова: стружка Д16, механохимическая активация, порошковый материал, ферротитан, горячая штамповка.

Информация о статье. Дата поступления 13 апреля 2018 г.; дата принятия к печати 15 мая 2018 г.; дата онлайн-размещения 29 июня 2018 г.

Формат цитирования. Федосеева М.А., Полякова А.В. Порошковый материал на основе механохимически активированного стружкового порошка Д16, с добавлением ферротитана // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 6. С. 213-221. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-6-213-221

POWDER MATERIAL BASED ON MECHANOCHEMICALLY ACTIVATED CHIP POWDER D16 WITH ADDED FERROTITANIUM

M.A. Fedoseeva, A.V. Poliakova

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI),

132, Prosveschenia St., Novocherkassk, 346428, Russian Federation.

ABSTRACT. The PURPOSE of the paper is determination of the influence regularities of mechanochemical activation parameters on the particle size and properties of hot-deformed powder materials (HDPM) that are based on activated chip

1Федосеева Мария Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии машиностроения, e-mail: [email protected]

Maria A. Fedoseeva, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Technology of Mechanical Engineering, e-mail: [email protected]

2Полякова Анна Викторовна, магистр, e-mail: [email protected] Anna V. Poliakova, Master's Degree Student, e-mail: [email protected]

0

powder D16 with the addition of ferrotitanium. METHODS. Combined mechanochemical activation of chip D16 and ferro-titanium was carried out in the saturated aqueous solution of boric acid (SASBA) in a planetary ball mill SAND-1 at different processing times and grinding rates. The particle size distribution of charge followed by its processing in a hand mixer was studied and the agglomeration parameter was determined. The resulting charge was divided into fractions; one part was mixed with aluminum powder; subjected to cold moulding followed by short-term heating and forming. Hardness, ultimate shear strength and ultimate bending strength of hot-deformed powder materials were also determined. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. 3D spline models of the activated chip powder (ACP) yield dependence on grinding time and rate have been constructed. Introduction of 30% saturated aqueous solution of boric acid of the charge weight into the grinding media provides better grinding estimated by the amount of yield of the activated chip powder. Using Rosin-Rammler equation the correspondence to the normal distribution law has been revealed for the particles of this charge. The integral curves of particle size distribution after the mechanochemical activation and manual processing have been constructed. CONCLUSIONS. The optimal parameters of mechanochemical activation are determined. They provide a higher yield of the activated chip powder. The resulting charge is characterized by a minimum average particle sizes and the increased value of the agglomeration parameter. The obtained materials have increased values of the ultimate shear strength (249 MPa), hardness (102 HRE) under the bending strength of Ob = 179 MPa. An improved technology is proposed for the production of hot-deformed powder materials based on mechanochemically activated chip powder with the addition of ferrotitanium. Keywords: D-16 chip, mechanochemical activation, powder material, ferrotitanium, hot forming.

Information about the article. Received April 13, 2018; accepted for publication May 15, 2018; available online June 29, 2018.

For citation. Fedoseeva M.A., Poliakova A.V. Powder material based on mechanochemically activated chip powder D16 with added ferrotitanium. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018, vol. 22, no. 6, pp. 213-221. (in Russian) DOI: 10.21285/1814-3520-2018-6-213-221

Введение

Современное развитие машиностроения предполагает увеличение объемов производств за счет использования промышленных отходов, в частности, стружкового сырья, получаемого в результате токарной обработки [1, 2].Одним из методов утилизации стружковых отходов являются технологии получения порошковых материалов, которые становятся более востребованными в различных областях применения. Это связано с возможностью получения заданных свойств материалов. Исследования, проводимые в Южно-Российском государственном политехническом университете имени М.И. Платова, подтвердили перспективность такого направления, в частности, технологий, основанных на использовании механохимической активации (МХА) стружкового порошка Д16. Выявлены взаимосвязи параметров МХА шихт в жидких размольных средах и технологических факторах изготовления горячедеформированных порошковых материалов (холодное формование, нагрев [3], спекание [4, 5], инфильтрация [5], горячая штамповка [3]) и механических свойств [6, 7, 8]. Для снижения размера зерна в алюминий вводят ферротитан, что также повышает прочность и обеспечивает равномерное распределение свойств по объему материала [9].

Целью работы является установление закономерностей влияния параметров МХА на гранулометрический состав и свойства горячедеформированных порошковых материалов на основе механохимически активированного стружкового порошка Д16 с добавлением ферроти-тана. Проведение оптимизации параметров МХА с целью получения горячедеформированных порошковых материалов (ГДПМ) на основе стружкового порошка Д16 с добавлением ферроти-тана с повышенными механическими свойствами.

Методики проведения исследований

В качестве исходных материалов использовались: стружка алюминиевого сплава Д16, порошок ферротитана, алюминиевый порошок марки ПА-4 в состоянии поставки (ГОСТ 605873), борная кислота. Для определения элементного состава ферротитана проведен флуоресцентный анализ (% масс.): Fe-57,255, Ni-0,3725, Cu-1,736, Zn-0,2327, Al-3,13, Si-3,94, Ti-31,122, Cr-0,386, Mn-1,478, Mo-0,3435.

0

На начальном этапе подготавливали стружку алюминиевого сплава Д16 (толщина 0,5 -1,0 мм): измельчали методом резания до размеров 1 -5 мм, проводили магнитную сепарацию, рассеивали (выделение фракции менее 5 мм), промывали этиловым спиртом, сушили. В планетарно-шаровой мельнице САНД-1 проводили совместную МХА (й = 10 мм, М = 400г, в соотношении М : т = 10:1) стружки Д16 с фер-

\ шаров ' шаров 1 шаров шихты / Гу п Т г

ротитаном (6% мас.) При исследовании кинетики размола варьировали время обработки (5,815,8 кс) и скорость размола (290-360 мин-1). Для защиты от окисления порошковых частиц алюминия [10, 11] и ферротитиана использовали насыщенный водный раствор борной кислоты (НВРБК) (0, 20, 30, 40% от массы шихты).

В процессе МХА происходят постоянные последовательные процессы диспергирования - агломерации шихты. Для изучения протекающих процессов исследовали гранулометрический анализ, в соответствии с ГОСТ 18318-94, с последующей обработкой в ручном смесителе (0,9 кс). Оценивали степени агломерации, происходящей в процессе МХА, методом определения показателя агломерации:

ПАГ = ^,

учитывающего средние размеры частиц после МХА () и ручной обработки (^) [12]. При образовании неустойчивых агломератов в процессе МХА, разрушающихся ручной обработкой (РО), показатель агломерации (ПАГ) принимает значения больше 1. Если происходит формирование активной шихты, что сопровождается ее агломерацией в процессе ручной обработки в более крупные агломераты, то ПАГ принимает значения меньше 1. Возможно также формирование устойчивых агломератов, не разрушающихся в процессе РО (значение ПАГ равно 1). Полученный на их основе материал характеризуется повышенными механическими свойствами3.

После гранулометрического анализа проводили разделение шихты на фракции: крупные частицы (размер более 630 мкм) и активированный стружковый порошок (АСП) - менее 630 мкм; смешивали часть шихты с порошком алюминия в соотношении 50:50 (Ур = 150 мин-1,

=1,2 кс). Формование приготовленной шихты осуществлялось методом холодного прессования (450 МПа). Кратковременный нагрев холоднопрессованных образцов проводили в воздушной среде (550оС, 0,3 кс) с последующей штамповкой на копре (удельная работа уплотнения w = 140 МДж/м3).

Методы исследования свойств ГДПМ

Твердость горячепрессованных образцов измерялась по шкале ИЯЕ (диаметр инден-тора 3,175 мм, нагрузка 980,7 Н). Исследования предела прочности на срез проводились в специальном устройстве на разрывной машине, используя цилиндрические горячепрессованные образцы, дополнительно обработанные на токарном станке. Предел прочности на срез тв рассчитывали по формуле:

4F

=

_ разр

nd

МПа,

(1)

3Безбородов Е.Н Горячедеформированные порошковые материалы на основе механохимически активированного «стружкового» порошка Д-16: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.06. Новочеркасск, 2003. 22 с. / Bezborodov E.N. Hot-deformed powder materials based on mechanically activated chip powder D-16: Candidate's Dissertation in technical sciences: 05.16.06. Novocherkassk, 2003. 22 p.

где F - усилие, при котором происходит срез шипа, (Н); ^ - диаметр шипа, мм.

Для исследования прочности на изгиб аи (ГОСТ 18228-94) методом свободной ковки

изготавливали призматические образцы (40x10x5 мм), используя предварительно нагретые, упакованные в алюминиевую фольгу, холоднопрессованные формовки.

Результаты экспериментальных исследований

Проведенный гранулометрический анализ выявил: технологии сухого размола и МХА при введении 40% НВРБК от массы шихты в размольную среду характеризуются налипанием измельченного стружкового порошка на стенки кюветы и размольные тела, что приводит к снижению выхода АСП. Полученные шихты непригодны для дальнейшего использования и исключаются из последующих исследований. Для технологий, использующих размольные среды с содержанием НВРБК 20 и 30% от массы шихты, построены 3D Spline модели зависимостей выхода АСП от времени и скорости размола (рис. 1).

Снврбк=20% от массы шихты /

Снврбк= 30% от массы шихты /

Pnipni— ТПО/» nif thо rhtimQ ■u/oinht

Рис. 1. Зависимость выхода фракции AR_630 (t ,Vp ) после размола (a, с) и ручной обработки (b, d) Fig. 1. Dependence of the yield of the fraction AR_630 (t ,Vp ) after grinding (a, с) and manual

processing (b, d)

Ш

Анализ зависимости выхода фракции ,у), полученной при содержании 20%

НВРБК от массы шихты, выявил область максимальных значений выхода АСП (ДЯ_630) в диапазоне времени 14,4-15,8 кс и скорости 350-360 мин-1 (рис. 1 а, Ь). Зависимость ДЯ 630(у)

носит экстремальный характер. Ручная обработка не меняет характер зависимости.

С уменьшением времени и скорости размола происходит увеличение среднего размера частиц. В процессе РО механохимически активированная шихта, полученная при времени МХА (г) больше 10,8 кс при скорости 325 мин-1, диспергирует (ПАГ принимает значения меньше 1),

рис. 2 а.

Рис. 2. Изолинии 3D Spline модели влияния Vp и t на значения ПАГ, а - при содержании насыщенного водного раствора борной кислоты: а - 20% от массы шихты; b - 30% от массы шихты Fig. 2. Isolines of the 3D Spline model of V and t influence on the values of the agglomeration factor,

а - when the content of saturated aqueous solution of the boric acid is: a - 20% of the charge weight; b - 30% of

the charge weight

Введение 30% НВРБК от массы шихты в размольную среду характеризуется более качественным размолом, обеспечивающим увеличение выхода фракции -630 мкм при меньших скоростях и времени МХА (рис. 1 c, d). Шихта, полученная при времени 5,8 кс и скорости размола 325 мин-1, характеризуется минимальными средними размерами частиц (d0 = 58 мкм) и

повышенным значением параметра агломерации (1,08) (рис. 2 b, табл. 1).

Произведено описание распределения частиц МХА шихты, полученной в жидкой среде, содержащей 30% НВРБК от массы шихты, с помощью уравнения Розина-Раммлера [13]:

F(x) = aF(x) = apx( рл( -1) exp(-axp ).

(2)

Исследование влияние времени и скорости размола (СРеВ = 6% мас.) на параметры а, /3 уравнения Розина-Раммлера показало, что при кратковременном времени размола г = 5,8 кс и скорости у = 325 мин-1 образуются локальные минимумы значений а , 3 и локальные максимумы значений а0, /0, при этом значение коэффициента корреляции (г2) имеет значения 0,97 - это свидетельствуют о соответствии нормальному закону распределения (рис. 3, табл. 2).

Таблица 1

Средний размер частиц шихты во, и значение ПАГ (шихта получена в среде насыщенного водного раствора борной кислоты 30% от массы)

Table 1

Average size of charge particles do, di and the value of the agglomeration factor (the charge _was obtained in the saturated aqueous solution of 30% boric acid of the weight)_

№ образца / tp, кс / Vp, мин-1 / dû, мкм / d1, мкм / ПАГ /

Sample no. ks min-1 ^m ^m PAG

101 7,2 300 81 195 0,41

102 350 62 155 0,40

103 14,4 300 47 50 0,93

104 350 53 48 1,12

105 10,8 290 49 66 0,74

106 360 90 148 0,60

107 5,8 58 54 1,08

108 15,8 325 54 73 0,74

109-113 10,8 55±5 67±29 0,82±0,30

114 300 56 96 0,58

Рис. 3. Влияние t и Vp на коэффициенты (a0, ax, J30, Д) уравнения Розина-Раммлера при Снврбк=30%

от массы шихты

Fig. 3. Effect of t and Vp on the coefficients (a > Po, P) of the Rosin-Rammler equation when

Csasba=30% of the charge weight

С помощью расчетных значений а0 и /30 построены интегральные кривые Р(х) распределения частиц по размерам после МХА и ручной обработки (рис. 4).

Исследуемая шихта характеризуется наличием трудноразрушаемых в процессе ручной обработки агломератов (ПАГ = 1,08), т.е. ручная обработка незначительно повлияла на распределение частиц по размерам.

Р(х)

1,

О.

О,

о.

\ ^__

! V/1 (1

I)

0 100 200 500 600

х, Мкм / цт

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 4. Кривые распределения частиц по размерам P(x) после механохимической активации (1) и ручной обработки (2) (CFeTi = 6% мас., СтрБК = 30% от массы шихты, t = 5,8 кс,

V = 325 мин-1)

Fig. 4. Curves of particle size distribution P( x) after mechanochemical activation (1) and manual processing (2) (CFeTi = 6% wt, CSASBA = 30% of the charge weight, t = 5,8 кс, V = 325 min-1)

Таблица 2

Значения коэффициентов корреляций до (r02) и после (rf) ручной обработки,

твердость ftRE) и предел прочности на срез ГДПМ (шихта получена в среде насыщенного водного раствора борной кислоты 30% от массы)

Table 2

Values of correlation coefficients before (r02) and after (r2) manual processing, hardness

(HRE) and ultimate shear strength of hot-deformed powder materials (the charge was obtained in a saturated aqueous solution of 30% boric acid of the weight)

№ образца/ Sample no. tp, кс/ k Vp, кс / ks re2 Г12 HRE низ образца / bottom of the sample HRE верх образца / top of the sample Тв, МПа / MPa

101 7,2 300 0,95 0,79 104 105 224

102 350 0,93 0,88 100 102 204

103 14,4 300 0,97 0,95 100 100 192

104 350 0,97 0,96 96 96 171

105 10,8 290 0,97 0,94 101 102 184

106 360 0,95 0,91 102 102 200

107 5,8 325 0,97 0,97 101 102 249

108 15,8 0,87 0,65 105 101 155

109-113 10,8 0,99 0,97 100±3,6 99±3,5 202±11,9

114 300 0,93 0,90 103 105 208

Исследования механических свойств показали, что горячедеформированный порошковый материал на основе механохимически активированного стружкового порошка Д16 с добавлением ферротитана, полученный при кратковременном размоле (г = 5,8 кс) и скорости 325

мин-1 в среде НВРБК 30% от массы шихты, имеет повышенные значения предела прочности на

срез гв = 249 МПа и твердости 102 ИНВ (табл. 2, для твердости приводятся средние значения). Также для этих образцов проводились исследования прочности на изгиб (аи = 179 МПа).

Параметрами МХА, обеспечивающими стабильное получение образцов без их дальнейшего разрушения по технологии: приготовление шихты, разделение шихты на фракции; смешивание части шихты с порошком алюминия, холодное формование, предварительный нагрев и горячая штамповка; кратковременный размол (5,8 кс) и скорость размола 325 минв среде НВРБК 30% от массы шихты.

Выводы

Установлены оптимальные параметры МХА (V = 325 мин-1, t = 5,8 кс) в среде НВРБК

30% от массы шихты, обеспечивающие повышенный выход активированного стружкового порошка и стабильное получение образцов без их дальнейшего разрушения. Шихта характеризуется минимальными средними размерами частиц (d0 = 58 мкм) и повышенным значением параметра агломерации (1,08), что свидетельствует о наличии трудноразрушаемых агломератов. Полученные материалы имеют повышенные значения предела прочности на срез (249 МПа), твердости (102 HRE) при прочности на изгиб (стм = 179 МПа).

Предложена усовершенствованная технология получения горячедеформированных порошковых материалов на основе механохимически активированного стружкового порошка с добавлением ферротитана, включающая: МХА стружки Д16 и ферротитана, разделение шихты по фракциям +630 мкм и -630 мкм, смешивание активированного стружкового порошка с порошком алюминия 50:50 (V = 150 мин-1, t = 1,2 кс), формование заготовок путем холодного прессования (450 МПа), с последующим нагревом (550 оС, 0,3 кс) и горячей штамповкой (140 МДж/м3).

Библиографический список

1. Баглюк Г.А., Капля С.Н Измельчение сферического порошка и стружки быстрорежущей стали в планетарной мельнице // Порошковая металлургия. 1995. № 3/4. С. 11-14.

2. Чайников Н.А., Беляев П.С., Мозжухин А.Б., Жариков В.В. Ресурсосберегающие технологии изготовления ме-таллополимерных материалов. Тамбов: Изд-во Томского государственного технического университета, 2003. 80 с.

3. Дорофеев Ю.Г., Безбородов Е.Н., Сергеенко С.Н. Особенности уплотнения при формовании порошковых материалов на основе алюминия, подвергнутых механохимической активации // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2001. № 4. С. 47-51.

4. Dorofeev Yu.G., Sergeenko S.N., Kolomiets R.V., Shevtsova S.I., Ganshin A.V., Skripets A.V. Assessment of porosity and structure of powder materials based on mechanically activated Ni-Fe-NaCI charges // Metallurgist. 2008. Т. 52. № 56. С. 307-313.

5. Гончарова О.Н., Ковина В.М. Влияние содержания никеля на значение параметров функции распределения порошковых частиц шихты Fe-Ni после обработки в высокоэнергетической мельнице // Моделирование. Теория, методы и средства: материалы науч.-практ. конф. (г. Новочеркасск, 6-7 декабря 2016 г.). Новочеркасск, 2016. С. 168171.

6. Slabkii D.V., Sergeenko S.N. Hot-deformed Al-Ni powder materials based on alloy D-16 mechanically-activated turnings // Metallurgist. 2016. Vol. 59. No. 11. P. 1228-1233. https//doi.org/10.1007/s11015-016-0242-6

7. Fedoseeva M.A., Sergeenko S.N. Structure and properties of Al-FeTi powder material based on mechanochemically activated alloy D-16 turnings // Metallurgist. 2015. Т. 59. № 5-6. С. 535-539. https//doi.org/10.1007/s11015-015-0136-z

8. Dyuzhechkin M.K., Sergeenko S.N., Popov Y.V. Features of structure and property formation for hot-deformed materials of the Al-Si and Al-Si-C systems based on mechanochemically activated charges // Metallurgist. 2016. Т. 59. № 9-10. С. 835-842. https//doi.org/10.1007/s11015-016-0181-2

9. Алюминий. Свойства. Сплавы, Легирующие компоненты [Электронный ресурс]. URL: http://www.stroyexpo.com/content/view/256/62/ (14.03.2018)

10 Дорофеев Ю.Г., Безбородов Е.Н., Сергеенко С.Н. Кинетика механохимической активации стружки алюминиевого сплава Д-16, особенности уплотнения «стружкового» порошка и формирования полученного материала // Известия вузов. Цветная металлургия. 2003. № 5. С. 54-58.

11. Dorofeev Yu.G., Bezborodov E.N., Sergeenko S.N. Special features of formation of compacted material from mechanochemically activated fining of aluminum alloy D16 // Metal Science and Heat Treatment. 2003. Т. 45. № 1-2. С. 73-75. https//doi.org/ 10.1023/A: 1023916717574

12. Дорофеев Ю.Г, Сергеенко С.Н., Коломиец Р.В. Кинетика механохимической активации порошковых шихт Ni-Fe // Физика и химия обработки материалов. 2007. № 1. С. 77-82

13. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М.: Наука, 1972. 308 с.

References

1. Baglyuk G.A., Kaplya S.N Grinding of spherical powder and high-speed steel chips in a planetary mill. Poroshkovaya metallurgiya [Powder Metallurgy], 1995. No. 3/4, pp. 11-14. (In Russian).

2. Chajnikov N.A., Belyaev P.S., Mozzhuhin A.B., Zharikov V.V. Resursosberegayushchie tekhnologii izgotovleniya met-allopolimernyh materialov [Resource-saving technologies for metal-polymer materials production]. Tambov, Tomsk State Technical University Publ., 2003, 80 p. (In Russian).

3. Dorofeev Yu.G., Bezborodov E.N., Sergeenko S.N. Features of compaction when forming powder materials based on aluminum subjected to mechanochemical activation. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Severo-Kavkazskij region. Seriya: Tekhnicheskie nauki [University news. North-Caucasian region. Technical sciences series], 2001, no. 4, pp. 4751. (In Russian).

4. Dorofeev Yu.G., Sergeenko S.N., Kolomiets R.V., Shevtsova S.I., Ganshin A.V., Skripets A.V. Assessment of porosity and structure of powder materials based on mechanically activated Ni-Fe-NaCl charges. Metallurgist. 2008, vol. 52, no. 56, pp. 307-313.

5. Goncharova O.N., Kovina V.M. Vliyanie soderzhaniya nikelya na znachenie parametrov funkcii raspredeleniya porosh-kovyh chastic shihty Fe-Ni posle obrabotki v vysokoehnergeticheskoj mel'nice [Effect of nickel content on the value of the distribution function of powder particles of Fe-Ni charge after processing in a high-energy mill]. Materialy nauchno-prak-ticheskoy konferencii "Modelirovanie. Teoriya, metody i sredstva" [Proceedings of the scientific and pra ctical conference: Modeling. Theory, Methods and Tools, Novocherkassk, 6-7 December 2016]. Novocherkassk, 2016, pp. 168-171. (In Russian).

6. Slabkii D.V., Sergeenko S.N. Hot-deformed Al-Ni powder materials based on alloy D-16 mechanically-activated turnings // Metallurgist. 2016, vol. 59, no. 11, pp. 1228-1233. https//doi.org/10.1007/s11015-016-0242-6

7. Fedoseeva M.A., Sergeenko S.N. Structure and properties of Al-FeTi powder material based on mechanochemically activated alloy D-16 turnings. Metallurgist. 2015, vol. 59, no. 5-6, pp. 535-539. https//doi.org/10.1007/s11015-015-0136-z

8. Dyuzhechkin M.K., Sergeenko S.N., Popov Y.V. Features of structure and property formation for hot-deformed materials of the Al-Si and Al-Si-C systems based on mechanochemically activated charges. Metallurgist. 2016, vol. 59, no. 9-10, pp. 835-842. https//doi.org/10.1007/s11015-016-0181-2

9. Alyuminij. Svojstva. Splavy, Legiruyushchie komponenty [Aluminum. Properties. Alloys, Alloying components]. URL: http://www.stroyexpo.com/content/view/256/62/ (accessed 14. March 2018).

10. Dorofeev YU.G. , Bezborodov E.N., Sergeenko S.N. Kinetics of mechanochemical activation of D-16 aluminum alloy shavings, the features of compaction of "chip" powder and the molding of the resulting material. Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya [Proceedings of Higher Schools. Nonferrous Metallurgy]. 2003, no. 5, pp. 54-58 (In Russian).

11. Dorofeev Yu.G., Bezborodov E.N., Sergeenko S.N. Special features of formation of compacted material from mechanochemically activated fining of aluminum alloy D16. Metal Science and Heat Treatment. 2003, vol. 45, no. 1-2, pp. 7375. https//doi.org/10.1023/A: 1023916717574

12. Dorofeev YU. G, Sergeenko S.N., Kolomiec R.V. Kinetics of mechanochemical activation of Ni-Fe powder mixtures. Fizika i himiya obrabotki materialov [Physics and Chemistry of Materials Treatment], 2007, no. 1, pp. 77-82. (In Russian).

13. Hodakov G.S. Fizika izmel'cheniya [Physics of grinding]. Moscow: The science Publ., 1972, 308 p. (In Russian).

Критерии авторства

Федосеева М.А., Полякова A.B. имеют равные авторские права и несут равную ответственность за плагиат.

Authorship criteria

Fedoseeva M.A., Poliakova A.V. have equal author's rights and bear equal responsibility for plagiarism.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Conflict of interest

The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.

0

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.