SCI Библиотека

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.

Исследована смачиваемость водой материалов, применяемых для изготовления дейдвудных подшипников, работающих при смазывании водой: капролона и резины 8130, а также материалов, применяемых для изготовления облицовок гребных валов: стали 12Х18Н10Т и оловянистой бронзы БрО5Ц5С5. Оценка смачиваемости выполнена по значению краевого угла смачивания.

По результатам опытов выполнено построение моделей второго порядка, описывающих значения краевого угла смачивания от содержания солей в воде и шероховатости поверхности.

Выявлен схожий характер влияния исследуемых факторов на смачиваемость бронзы и нержавеющей стали, который для полимеров не только существенно отличается от аналогичного для металлических сплавов, но и характер изменения смачиваемости капролона при изменении этих факторов отличается от характера изменения смачиваемости резины.

Отмечается, что содержание солей в морской воде оказывает слабое влияние на смачиваемость материалов облицовок, заметное влияние на нее оказывает шероховатость поверхности, при этом существует значение высотного параметра Ra, при котором смачиваемость достигает максимального значения. Для резины, наоборот, шероховатость поверхности имеет слабое влияние на смачиваемость водой, но однако содержание солей в воде оказывает на нее очень сильное влияние (в пресной воде резина проявляет выраженные гидрофильные свойства, а в морской становится гидрофобной). Гидрофильность капролона как при увеличении содержания солей в воде, так и при увеличении шероховатости его поверхности, показывает умеренное увеличение.

Предлагается использовать в дейдвудном трибосопряжении, смазываемом водой, гидрофильный материал подшипника в сочетании с выраженным гидрофобным материалом облицовки, и, соответственно, в морской воде целесообразно вместо резинометаллических подшипников использовать капролоновые.

На основании полученных в работе результатов представляется целесообразным выполнить исследования по замене бронзы и нержавеющей стали при изготовлении облицовок из иного материала с выраженной гидрофобностью.

Выполнен анализ различий структурно-фазового состояния и полей внутренних напряжений в зонах локализации деформации и на расстоянии 1 мм от нее для образцов из теплоустойчивой стали марки 12Х1МФ. Исследование микроструктуры образцов осуществляли методом просвечивающей электронной микроскопии на тонких фольгах. Показано, что структура металла всех исследованных участков образцов после деформации до образования зон устойчивой локализации деформаций состоит из феррита и перлита. Занимающий основную часть объема материала феррит присутствует как не фрагментированный, так и фрагментированный. Выявлены отличия в структурно-фазовом состоянии в металле образцов из стали марки 12Х1МФ в зонах устойчивой локализации деформации и на расстоянии от нее. Установленные различия заключаются как в разном процентном соотношении морфологических составляющих микроструктуры (феррита и перлита), в том числе в содержании фрагментированной и не фрагментированной дислокационной субструктуры, так и в количественных показателях (скалярной и избыточной плотности дислокаций, кривизны-кручения кристаллической решетки, амплитуды полей внутренних сдвиговых и дальнодействующих напряжений). Установлено, что после кратковременного испытания до достижения устойчивой локализации деформации не весь объем металла образца имеет одинаковую микроструктуру. Установленные различия структурно-фазового состояния и полей внутренних напряжений в зонах локализации деформации и на расстоянии 1 мм от нее для образцов из теплоустойчивой стали марки 12Х1МФ свидетельствуют о том, что именно в зонах локализации деформации возникновение микротрещин имеет наибольшую вероятность.

Сформулирована одна из основных задач современного физического материаловедения по разработке и изучению высокоэнтропийных сплавов последнего поколения. Приведен краткий обзор последних публикаций по перспективным направлениям создания и применения высокоэнтропийных сплавов. Определен набор высоких эксплуатационных характеристик высокоэнтропийных сплавов для использования в современных наукоемких отраслях промышленности: износостойкость, прочность и ударная вязкость, химическая, радиационная и коррозионная стойкость, низкая плотность, сверхпластичность и сверхтекучесть, высокая и низкая теплопроводность, диффузионное сопротивление, низкотемпературный коэффициент сопротивления, экологичность и др. Указаны области перспективного применения высокоэнтропийных сплавов в ядерных реакторах, аэрокосмических двигателях, газо- и нефтепроводах, морских конструкциях, компьютерах и электронных устройствах. Отмечено, что многие высокоэнтропийные сплавы могут быть использованы в продукции двойного назначения. В качестве примера рассмотрено предложение по созданию тонкопленочных высокорезистивных материалов с низким температурным коэффициентом сопротивления методом спиннинга. Получена лента из высокоэнтропийного сплава Кантора неэквиатомного состава и исследованы ее свойства. Высказано и обосновано предположение о дальнейшем развитии высокоэнтропийных сплавов.

Проведены сравнительные экспериментально-расчетные исследования динамического модуля упругости металлических сплавов для выявления наиболее надежного способа его определения: по скорости распространения ультразвуковых волн в материале, по частоте резонансных и затухающих колебаний консольно закрепленного образца и по частоте колебаний подвешенного на нитях образца после импульсного воздействия. Расчеты проводили аналитически и по конечно-элементным 3D-моделям образцов обратным методом последовательных приближений, варьируя значения модуля упругости до совпадения расчетных и экспериментальных частот колебаний. Показано, что на точность определения динамического модуля упругости значительно влияют условия возбуждения колебаний, способы закрепления образца и технологический разброс размеров. Погрешность определения при нормальной температуре может достигать ± 10%. Наиболее надежным оказался способ определения динамического модуля упругости по спектру колебаний подвешенного на нитях образца. В связи с появлением противоречивых публикаций проведено сравнение модулей упругости, определенных динамическим и статическим методами испытаний. Подтверждено, что для исследованных сплавов на основе титана (ВТ6Л) и алюминия (Д16) динамический модуль упругости при нормальной температуре несколько выше статического.