Фізико-хімічні основи зміцнення поверхні легких конструкційних сплавів ультразвуковою ударною обробкою за кріогенних температур

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorВолошко, С. М.
dc.contributor.advisorVoloshko, Svitlana M.
dc.contributor.advisorВолошко, С. М.
dc.contributor.departmentКафедра фізики металів
dc.contributor.facultyІнженерно-фізичний факультет
dc.contributor.researchgrantorНаціональний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
dc.date.accessioned2019-10-03T13:01:31Z
dc.date.available2019-10-03T13:01:31Z
dc.date.issued2017
dc.description.abstractenEssentially new scientific knowledge has been obtained on the physico-materials science basics and the laws of the surface layers hardening of the light structural alloys by ultrasonic shock treatment (UST) at cryogenic temperatures. These regularities are due to the suppression of the dynamic return processes and dynamic recrystallization, as well as the effect of the dislocations annihilation under the action of the deep cooling factor. The possibility of the nitride formation compounds in the near-surface layers due to the phenomenon of the mechanodynamic diffusion of the nitrogen atoms from the external medium in the process of the cryo-deformation is proved. A distinctive feature of the obtained results of the domestic and foreign analogues is the surface treatment of the material at cryogenic temperatures under conditions of hydrostatic compression instead of the well-known methods of cryodeformation of the entire bulk of the material. The grinding of the initial structure down to the nanoscale level, as well as the course of mechanochemical reactions under the influence of UST at cryogenic temperatures, in comparison with the traditional UST technique, makes it possible to harden the surface to ~ 500%, increase the thickness of the modified layer to ~ 250 μm, (in air up to ~ 100 μm), a 2.5 times decrease in the surface roughness, an increase in the wear and corrosion resistance, fatigue life up to ~ 3 times, a decrease in the duration of the surface modification processes of the material to several minutes. The maximum values of the surface HV of the steel 12Cr18Ni10Тi (HV = 5-5,66 GPa) were obtained after the cryogenic UIT owing to the formation of the maximum bulk fraction of α'-martensite (~53%), of the nano-sized grains of α'-martensite (24 nm) and austenite (45 nm) and the nanotwins (60-120 nm). This is due to the low value of the stacking fault energy (~30 mJ/m2) and the applied UIT conditions (high strain rate of ~103 and cryogenic (77 K) temperatures), which determine the Zener-Hollomon parameter lnZ = 26 in comparison with those for the air-UIT and argon-UIT processes to be of 15 and 17, respectively.uk
dc.description.abstractruПолучены принципиально новые научные знания относительно физико-материаловедческих основ и закономерностей упрочнения поверхностных слоев легких конструкционных сплавов путем ультразвуковой ударной обработки (УЗУО) при криогенных температурах. Эти закономерности обусловлены подавлением процессов динамического возврата и динамической рекристаллизации, а также эффекта аннигиляции дислокаций под действием фактора глубокого охлаждения. Доказана возможность формирования нитридных соединений в приповерхностных слоях за счет явления механодинамической диффузии атомов азота из внешней среды в процессе криодеформации. Отличительной особенностью полученных результатов от отечественных и зарубежных аналогов является поверхностная обработка материала при криогенных температурах в условиях гидростатического сжатия вместо хорошо известных методов криодеформации всего объема материала. Измельчение исходной структуры до наномасштабного уровня, а также развитие механохимических реакций под действием УЗУО при криогенных температурах по сравнению с традиционной методикой УЗУО предоставляет возможность упрочнения поверхности до ~500%, увеличение толщины модифицированного слоя до ~250 мкм, (на воздухе до ~100 мкм), уменьшения шероховатости поверхности в 2,5 раза, повышения износо- и коррозионной стойкости, усталостной долговечности до ~3 раз, уменьшения продолжительности процессов модификации поверхности материала до нескольких минут. В частности, максимальные значения микротвердости поверхности стали 12Х18Н10Т (HV = 5-5,66 ГПа) получены после криогенной УЗУО продолжительностью 150 с, что обусловлено формированием максимальной объемной доли α'-мартенсита (53%) по сравнению с обработкой на воздухе (9%), наноразмерами зерен α'-мартенсита (24 нм) и аустенита (45 нм) и наличием нанодвойников (60-120 нм). Кроме низкой энергии дефектов упаковки (~30 МДж/м2), это обусловлено высокой скоростью деформации (~103) и криогенными температурами (77 К)). Значение параметра Зинера-Холомона в условиях УЗУО в жидком азоте составляет 26, тогда как при комнатной температуре на воздухе и в аргоне – 15 и 17, соответственно.uk
dc.description.abstractukОдержані принципово нові наукові знання щодо фізико-матеріалознавчих основ та закономірностей зміцнення поверхневих шарів легких конструкційних сплавів шляхом ультразвукової ударної обробки (УЗУО) за кріогенних температур. Ці закономірності обумовлюються пригніченням процесів динамічного повернення та динамічної рекристалізації, а також ефекту анігіляції дислокацій під дією фактору глибокого охолодження. Доведено можливість формування нітридних сполук в приповерхневих шарах за рахунок явища механодинамічної дифузії атомів азоту із зовнішнього середовища в процесі кріодеформації. Відмінною рисою отриманих результатів від вітчизняних та зарубіжних аналогів є поверхнева обробка матеріалу за кріогенних температур в умовах гідростатичного стиснення замість добре відомих методів кріодеформації всього об’єму матеріалу. Подрібнення вихідної структури до наномасштабного рівня, а також перебіг механохімічних реакцій під дією УЗУО за кріогенних температур порівняно з традиційною методикою УЗУО надає можливість зміцнення поверхні до ~500 %, збільшення товщини модифікованого шару до ~250 мкм, (на повітрі до ~100 мкм), зменшення шорсткості поверхні в 2,5 рази, підвищення зносо- та корозійної стійкості, втомної довговічності до ~3 разів, зменшення тривалості процесів модифікації поверхні матеріалу до декількох хвилин. Зокрема, максимальні значення мікротвердості поверхні сталі 12Х18Н10Т (HV = 5-5,66 ГПа) отримані після кріогенної УЗУО тривалістю 150 с, що обумовлено формуванням максимальної об’ємної частки α'-мартенситу (53%) порівняно із обробкою на повітрі (9%), нанорозмірами зерен α'-мартенситу (24 нм) та аустеніту (45 нм) і наявністю нанодвійників (60-120 нм). Крім низької енергії дефектів пакування (~30 мДж/м2), це обумовлено високою швидкістю деформації (~103) та кріогенними температурами (77 К)). Значення параметру Зінера-Холомона за умов УЗУО в рідкому азоті складає 26, тоді як за кімнатної температури на повітрі та в аргоні – 15 і 17, відповідно.uk
dc.format.page5 с.uk
dc.identifier.govdoc0115U002320
dc.identifier.other2816
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/29609
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectультразвукова ударна обробкаuk
dc.subjectрідкий азотuk
dc.subjectкріодеформаціяuk
dc.subjectзміцнення поверхніuk
dc.subjectкорозійна стійкістьuk
dc.subjectнаномасштабний рівеньuk
dc.titleФізико-хімічні основи зміцнення поверхні легких конструкційних сплавів ультразвуковою ударною обробкою за кріогенних температурuk
dc.title.alternativePhysico-chemical basis for strengthening of the light structural alloys surface by ultrasonic shock treatment at cryogenic temperaturesuk
dc.title.alternativeФизико-химические основы упрочнения поверхности легких конструкционных сплавов ультразвуковой ударной обработкой при криогенных температурахuk
dc.typeTechnical Reportuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
2017_2816.pdf
Розмір:
259.33 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Анотовані описи завершених науково-дослідних робіт КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотовані описи звітів про НДР (ФМ ІФФ)