Научный архив: статьи

Применение современных экспериментальных методов (ультрамалоуглового рассеяния рентгеновских лучей и малоуглового рассеяния нейтронов) показало, что углеродные нанотрубки в суспензиях и полимерной матрице нанокомпозитов образуют кластеры, аналогичные макромолекулярным клубкам полимерных цепей. Эта аналогия позволяет использование хорошо разработанных и опробированных методов физической химии (в том числе и фрактальной) для описания структуры указанных кластеров, которая является определяющим фактором в формировании свойств нанокомпозитов полимер/углеродные нанотрубки. Анализ структуры этих кластеров (кольцеобразных формирований) углеродных нанотрубок в полимерной матрице нанокомпозитов полипропилен/углеродные нанотрубки (нановолокна) показал, что они могут быть аналогами макромолекулярных клубков как линейных, так и разветвленных полимерных цепей, что определяется фрактальной размерностью кластеров. Граничным условием реализации того или иного типа кластеров является достижение критерия их протекаемости или фрактальной размерности кластера, равной 1,50: если эта размерность 1,50, то кластеры являются аналогом линейных полимерных цепей, а при размерности >1,50 – разветвленных. При одинаковом содержании нанонаполнителя аналоги линейных цепей позволяют получить более высокую степень усиления (модуль упругости) нанокомпозитов, чем аналоги разветвленных. В первую очередь это обусловлено более высоким уровнем межфазной адгезии полимерная матрица – нанонаполнитель для первого типа кластеров углеродных нанотрубок (нановолокон) по сравнению со вторым. Предложены уравнения, позволяющие количественную оценку степени усиления рассматриваемых нанокомпозитов на основе только степени разветвленности кластеров и содержания нанонаполнителя, которые показали хорошее соответствие с экспериментальными данными.

The paper reveals the structure formation and magnetic properties of amorphous alloys based on the Fe-Co-Cr-B system with varying proportions of Fe to Co. These materials were obtained in the form of metal ribbons through the melt spinning technique in an inert atmosphere. In the initial as-spun state, the ribbons exhibited an amorphous structure characterized by their ferromagnetic properties. As the content of cobalt in the alloy composition decreased, the thermal stability of the amorphous phase matrix increased, leading to a shift in the crystallization mechanism from primary crystallization of the α solid solution phase to eutectic type crystallization of the initial amorphous phase. The phase composition of alloys during crystallization of the amorphous matrix phase is investigated. Alloys with a reduced cobalt content during the heating process undergo crystallization driven by the eutectic mechanism. This results in the formation of a mixture of α and Me3B phases. During this process, a significant increase in the magnetic moment of the alloys was detected. The α phase, which was formed by eutectic crystallization, was found to be enriched in chromium. It has been demonstrated that achieving a highly coercive state, it is contingent upon maintaining a Fe / Co ratio greater than 3, while simultaneously ensuring that the chromium content exceeds 16 at.%. The obtained data provides guidance for the development of functional materials with controlled magnetic properties.

This paper presents a modified small-angle X-ray scattering (SAXS) method for analyzing the size and shape of hardening particles in steels. Unlike the conventional SAXS approach, which typically analyzes alloy particles of only one morphology, the modified method enables simultaneous evaluation of various types of particles differing in both size and morphology. The essence of the modification to SAXS method is that it takes into account the contribution of the intensity of the separate types of particles with different morphologies to the total true intensity. For each type of particles, shape and structural coefficients are set taking into account their spatial distribution in the analyzed area. To detect the presence of particles of different morphologies in alloys, the experimental patterns are analyzed. First, based on the I(q−n) dependence, the morphology of the existing types of particles was traditionally identified (cylinder / needle (n =1), plate / disk (n = 2), and ellipsoid / sphere (n = 3, 4)). Subsequently, individual regions of the SAXS curve were analyzed in the context of optimizing the size and shape of various particles. The modified SAXS method was tested for analyzing the morphology and size of cementite particles in ferrite-pearlite steel subjected to annealing. As a result, it was shown that during the annealing process of steel, cementite particle morphology in pearlite grains undergoes a stepwise transformation according to the following scheme: lamellar → ellipsoidal → spherical. For the first time, quantitative characteristics of the change in particle size distribution were obtained for different morphologies. The transformation of cementite particle morphology was found to be accompanied by growth, which leads to a decrease in the contribution of dispersion hardening.

A method of wire electron beam additive manufacturing of cylindrical bimetallic products made of CuAl9Mn2 aluminum bronze and 13Mn6 ferrite-perlitic steel was proposed for the first time to achieve strong defect-free joining of components. Cylindrical bimetallic tribotechnical components based on 13Mn6 steel and CuAl9Mn2 bronze showed a high degree of structural homogeneity and defect-free gradient zone structure when bronze was applied over steel. When the steel component is applied over bronze, the degree of mutual mixing of the components in the gradient zone increases sharply due to the high temperature of the steel relative to the bronze base. This leads to the formation of defects in the form of cracks and delaminations in the boundary zone. Despite the inhomogeneous structure of the transition zone of the samples where steel is applied over bronze, no embrittlement of the material due to infiltration of bronze into the imperfections of the steel fragment is observed, and the mechanical properties of the steel and the transition zone even exceed the similar parameters of the samples where bronze is applied over steel. The studies have shown that by the method of wire electron beam additive technology it is possible to form large-size structures from heterogeneous materials with strong and defect-free connection of components. The results obtained show that there are still tasks for further modification of the technology of wire electron beam printing of products of “bronze−steel” system with application of steel over bronze.

Superplastic deformation of thin sheets is widely used in aerospace, automotive and other industries. In this paper, a mathematical model of plane strain superplastic pressure forming of a sheet specimen into a die is proposed. A die under consideration has a shape of a long box with an isosceles trapezoid cross section, but the model can be generalized for more complex die shapes. It is assumed that sticking happens between a shell and a die and thickness remains unchanged once contact occurs. The process of forming was divided into different phases, which are determined by the die geometry. For each phase, ordinary differential equations for thickness were derived along with the initial conditions. Solutions of obtained ODEs allow estimating the shell thickness at any point of a specimen as a function of coordinate along walls of the die and to determine the duration of each superplastic pressure forming phase for a given pressure-time function. Norton’s power law was used as a constitutive equation. Due to the simplicity of Norton`s law it is possible to solve some of ODEs analytically. The proposed model can be used with other types of constitutive relations, in particular with relations that include microstructure parameters etc. The superplastic forming of a Ti-6Al-4V titanium alloy sheet for the piecewise pressure-time function has been modelled. Some special cases of die geometry are analyzed.

Enhancing the strength, hardness, and wear resistance of aluminum alloys can be done through composite forming. According to the methods of production, composites can be classified into two types: ex situ and in situ composites. In ex situ composites, the reinforcing particles do not interact with the matrix, whereas in in situ composites, a chemical reaction occurs between the reinforcing particles and the matrix. Friction stir processing (FSP) is a promising approach to forming in situ composites, as it involves the frictional mixing of solid-state metal through the combined rotational and linear movement of the tool. The aim of this work was to study the impact of multi-pass FSP on the microstructure and microhardness of the in situ composite formed on the surface of an AA6063 alloy with pre-incorporated NiO particles. For this purpose, 4-, 10-, and 20‑pass FSP of AA6063 alloy sheets with grooves filled with fine NiO powder were performed. The chemical reaction between NiO and the aluminum matrix leading to the formation of Al3Ni and Al2O3 was studied using EDS, EBSD and X-ray diffraction techniques. It was found that the quantity of Al3Ni and Al2O3 particles increased with the number of FSP passes. The maximum surface microhardness of 253 HV is reached after 10 passes. As the number of FSP passes increases, the grain / subgrain sizes of the aluminum matrix decrease. After 10 passes, the grain / subgrain sizes stabilize at a level of 0.8 – 0.9 μm.

Цель исследования заключается в систематизации и количественной оценке факторов устойчивости (resilience) предприятий российской металлургической отрасли с использованием методологии матричного агрегатного вычислителя (МАВ). В работе анализируются 12 ключевых факторов, формирующих основу для расчёта интегрального индекса устойчивости (RI). Методологическая база включает взвешенное агрегирование показателей на уровне отдельных предприятий с учётом структуры активов, где весовые коэффициенты факторов определяются на основе метода Фишберна, позволяющего ранжировать их значимость.

Для оценки вклада отдельных факторов в интегральный показатель RI применялся анализ относительных изменений: сопоставлялась динамика каждого фактора с общим изменением RI. Хотя первоначальные веса факторов задавались по схеме Фишберна, выявлено, что при большом числе показателей данная методика не обеспечивает достаточной точности оценки вкладов, что продемонстрировано на расчётном примере.

Результаты исследования показали необходимость применения интеллектуальной фильтрации выбросов при расчёте индексов устойчивости; обеспечения статистической однородности данных, по крайней мере, в первом приближении. В частности, обнаружено, что отраслевая анизотропия по капиталу приводит к искажениям при оценке агрегированных индексов производительности труда, что требует расчёта частных индексов по видам деятельности и категориям капитала - аналогично практике фондовых рынков развитых стран.

Кроме того, в соответствии с теорией «алых» и «голубых» океанов (Ким-Моборн), индексирование должно проводиться в рамках однородных рыночных сегментов для минимизации искажений, особенно при оценке вкладов факторов в RI. Это позволяет повысить точность анализа устойчивости предприятий в условиях отраслевой неоднородности.

Предмет статьи — инициативы новой администрации США по выходу страны из Парижского соглашения и пересмотру национальной климатической политики. Методы. Авторы исследуют основные решения администрации Д. Трампа и анализируют их влияние на позиции ведущих игроков мировой климатической политики. Результаты. В работе выявлены принципиальные новшества, такие как демонтаж структур и инициатив, обеспечивавших климатическую политику прежней администрации; системное воздействие на все компоненты ESG- повестки; прекращение всех внешнеполитических инициатив и программ США в области климата. Научная новизна. В статье обозначены возможные направления наибольшей активности США, связанные с климатической повесткой, и разработаны рекомендации для России, касающиеся ее позиции по данному вопросу.

В статье автор рассматривает современное состояние металлургического комплекса России, выявляет основные его проблемы и факторы, сдерживающие развитие металлургической промышленности. Кроме того, автор определяет ключевое значение для экономики страны направления технологического развития металлургической отрасли, а также негативные тенденции и перспективы дальнейшего развития металлургического комплекса

В статье приведено определение синергетических критериев разрушения, предложенных В. А. Скудновым, а также влияние термической обработки стали 45 на значения данных критериев.

Проведены испытания на адгезию эпоксидного компаунда К-153, содержащего разное количество бронзового порошкового наполнителя. В качестве бронзового порошка были использованы бронзовые опилки, полученные опиливанием катаного прутка из алюминиевой бронзы БрАЖНМц9-4-4-1. Условный размер частиц бронзы оценивали по значению средней длины хорды сечения частиц, составляющему 18 мкм. Эпоксидные составы наносили на пластины из бронзы БрАЖНМц9-4-4-1. Указанная бронза выбрана как очень близкая по составу к бронзе БрА9Ж4Н4Л, применяемой для литья гребных винтов. Толщина пластин 4-5 мм, размеры пластин в плане составляли примерно 50 × 100 мм. Пластины перед заливкой компаундом шлифовали на шкурках разной зернистости, среднее арифметическое отклонение профиля шлифованной поверхности пластин находилось в диапазоне 0,500 … 0,900 мкм. Заливка и выдержка пластин производились при температуре 19 ± 1 ºС и относительной влажности воздуха 50 ± 5 %. Средняя толщина эпоксидного покрытия на пластинах составила 2,1 мм. Эксперименты на адгезию проводили после выдержки эпоксидного покрытия в течение семи дней. Испытания проводили по схеме, регламентированной ГОСТом 32299-2013 «Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом отрыва с использованием механического адгезиметра». Согласно данной схеме к покрытию приклеивали металлические грибки диаметром 19,5 мм, предварительно обработав места приклеивания шкуркой и протерев их растворителем. После этого вокруг каждого грибка делали круговой вырез в покрытии, отрывали грибки под действием усилия, направленного перпендикулярно покрытию, и регистрировали прочность на отрыв. Было установлено, что добавка металлического порошка не оказывает влияния на значение прочности отрыва, т. е. осаждение частиц бронзы в эпоксидном компаунде при его отверждении не приводит к уменьшению площади контакта эпоксидной смолы с поверхностью бронзы. Этот вывод подтверждается также расчетным способом: оценка толщины слоя эпоксидной смолы между частицей бронзы и поверхностью пластины показала, что к моменту полного отверждения эпоксидного компаунда толщина указанного слоя на три порядка превысит размер молекулы диановой смолы. Значит, вязкость эпоксидных смол слишком высока, а размеры и масса частиц используемых металлических порошковых наполнителей слишком малы, чтобы имело место хотя бы частичное выжимание смолы из-под частицы при ее медленном погружении.

Моисей Абрамович Длугач - один из тех руководителей военной поры, кого называют «генералами промышленности»: инженер-металлург, директор крупнейших машиностроительных предприятий, партийный организатор высокого ранга. Несмотря на яркий след, оставленный М. А. Длугачом в Ленинграде (1940-1942 гг.) и на Урале (1943 г.), доступная информация о его трудовом пути весьма отрывочна, а отдельные данные носят фиктивный характер. Задача публикации - реконструировать жизненный и трудовой путь заслуженного деятеля индустрии, попытаться оценить его вклад в дело Победы. Показать на примере работы М. А. Длугача особенности руководства промышленностью СССР в 1940-х годах. В основу публикации положены материалы из фондов Центрального государственного архива историко-политических документов Санкт-Петербурга: личные дела руководителей, докладные записки по вопросам организации производства и эвакуации из Ленинграда, стенограммы выступлений. За пять лет М. А. Длугач прошел путь от техника литейного цеха до отраслевого секретаря Ленинградского горкома. С началом войны на его плечи легла весомая доля ответственности за организацию выпуска новых видов вооружений. После эвакуации танкового и артиллерийского производств Кировского завода, проведенной под его руководством, М. А. Длугач возглавил оставшиеся в городе рассредоточенные цеха предприятия, занимая должность директора Кировского завода с конца 1941-го до начала 1943 года. В 1943 году около полугода возглавлял Челябинский Кировский завод, в дальнейшем был переведен в Чирчик. В должности директора Чирчикского завода «Средазхиммаш» принимал участие в осуществлении «атомного проекта». На пике своей карьеры М. А. Длугач неизменно оказывался на самых ответственных направлениях работы - отвечал за ленинградское машиностроение, за выпуск танков на Урале, за производство тяжелой воды для ядерных реакторов. Вклад М. А. Длугача в поддержание обороноспособности СССР не должен быть забыт.