ДЕФОРМАЦИОННОЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ ЗЕРЕН МИКРОСТРУКТУРЫ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ВЗРЫВОМ

Dependence of grain size of alloyed high-strength steels of austenitic, bainitic, maraging classes on temperature and degree of deformation at non-stationary intensive plastic deformation by explosion has been studied. A model which enables to calculate dispergating limit value considering dependence of coefficient of grain-boundary diffusion on degree of deformation and temperature is constructed. The results of calculations by the offered formula and their comparing to experimental data show satisfactory coincidence. A rejection is 3–5%. It is set that the intensive growing shallow under the action of high-speed flowage the explosion of alloyed high-strength steels takes place at the degrees of deformation 20–30%. Increase of degree of deformation to 30–40% does not cause the change of size of grain. At deformations more than 40–50% the accumulated flowage causes additional local warming-up of material and development of recrystallizational processes, sizes of grain increase as a result. At deformations higher 50–60% appearances of cracks in materials is possible.Изучена зависимость размера зерна легированных высокопрочных сталей аустенитного, бейнитного, мартенситностареющего классов от температуры и степени деформации при нестационарной интенсивной пластической деформации взрывом. Построена модель, позволяющая рассчитать величину предела диспергирования и учитывающаязависимость коэффициента зернограничной диффузии от степени деформации и температуры. Результаты расчетов по предложенной формуле и их сравнение с экспериментальными данными показывают удовлетворительное совпадение. Отклонение составляет 3-5%. Установлено, что интенсивное измельчение под действием высокоскоростной пластической деформации взрывом высокопрочных сталей происходит при степенях деформации 20-30%. Увеличение степени деформации до 30-40% не приводит к изменению размера зерна. При деформациях более 40-50% накопленная пластическая деформация, вызывающая дополнительный локальный разогрев материала, обусловливает развитие рекристаллизационных процессов, в результате чего размеры зерна увеличиваются. При деформациях выше 50-60% в материалах возможно появление трещин

ПОЛУЧЕНИЕ СЛОИСТЫХ НАНОПОКРЫТИЙ НА АЛМАЗНЫХ ПОРОШКАХ В ПЛАНАРНОМ МАГНЕТРОНЕ

The paper presents investigation results concerning evaluation of influence of technological parameters of composite cathode spraying in a planar magnetron spraying system on structure formation  and properties of layer nano-coatings (Si + C) of diamond micro-powders. a-SiC formation reaction was proceeding in the nano-layer (up to 20nm) presenting  Si + C atom  or cluster mixture of  amorphous structure being treated with glow-discharge plasma. The layer coating has been obtained as a result of subsequent deposition on it the following elements: Si + C and Al of the given thickness (up to 300nm  and 10nm, respectively) and also outside layer of pyrolytic carbon. The coating has ensured diamond protection against graphitation while heating and formation of carbide-silicon matrix. The composite of silicon diamond-carbide obtained on the basis of diamond powders with a layer coating with the help of  a method that presupposes impregnation with liquid silicon and reaction sintering  is characterized by improved properties.Представлены результаты исследований по оценке влияния технологических параметров распыления композиционных катодов в планарной магнетронной распылительной системе на структурообразование и свойства слоистых нанопокрытий (Si + C) алмазных микропорошков. В нанослое (до 20 нм) из смеси атомов или кластеров Si + C с аморфной структурой, обработанной плазмой тлеющего разряда, протекала реакция образования α-SiC. Слоистое покрытие получали последующим нанесением на этот слой Si + C заданной толщины (до 300 нм) и Аl (10 нм), а также наружного слоя из пиролитического углерода. Покрытие обеспечивало защиту алмаза от графитации при нагреве и формирование карбидокремниевой матрицы. Композит «алмаз – карбид кремния», полученный на основе алмазных порошков со слоистым покрытием методом пропитки жидким кремнием и реакционного спекания, обладает повышенными свойствами

ПРЕВРАЩЕНИЯ В НАНОАЛМАЗАХ С ОБРАЗОВАНИЕМ НАНОПОРИСТОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ ПРИ ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ

The paper contains investigations on regularities of diamond - silicon carbide composite structure formation at impact-wave excitation. It has been determined that while squeezing a porous blank containing Si (SiC) nano-diamond by explosive detonation products some processes are taking place such as diamond nano-particles consolidation, reverse diamond transition into graphite, fragments formation from silicon carbide. A method for obtaining high-porous composites with the presence of ultra-disperse diamond particles has been developed. Material with three-dimensional high-porous silicon-carbide structure has been received due to nano-diamond graphitation at impact wave transmission and plastic deformation. The paper reveals nano-diamonds inverse transformation into graphite and its subsequent interaction with the silicon accompanied by formation of silicon-carbide fragments with dimensions of up to 100 nm.Изучены закономерности структурообразования композита алмаз – карбид кремния при ударно-волновом нагружении. Установлено, что в процессе обжима пористой заготовки, содержащей наноалмаз – Si (SiC), продуктами детонации ВВ протекают процессы консолидации наночастиц алмаза, происходят обратный переход алмаза в графит-образование фрагментов из карбида кремния. Разработан метод получения высокопористых композитов с участием УДА-частиц. Получен материал с трехмерной высокопористой карбидокремниевой структурой за счет графитации наноалмазов при прохождении ударных волн и пластической деформации. Наблюдается обратное превращение наноалмазов в графит и его последующее взаимодействие с кремнием с образованием карбидокремниевых фрагментов размерами до 100 нм

УПРУГОПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ПОРОШКОВ-КОМПОЗИТОВ СО СЛОИСТЫМ ПОКРЫТИЕМ УГЛЕРОД – КАРБИДООБРАЗУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ

Coating structure formation under magnetron spraying of titanium and carbon cathodes and combined cathodes, namely cobalt (EP 131) – nickel, tungsten – carbon have been investigated under conditions of carbide separate synthesis within the temperature range of 650–1200 °C. Usage of cobalt and nickel particles as matrix material leads to their rapid thermal expansion under heating during sintering process in the dilatometer. Subsequent plastic deformation of sintered samples provides obtaining a composite powder material that is a composite with framing structure of cobalt, titanium and tungsten carbides in the coatings.Исследовано структурообразование покрытий при магнетронном распылении катодов титана и углерода, а также комбинированных катодов: кобальт (ЭП 131) – никель, вольфрам – углерод в условиях протекания раздельного синтеза карбидов в интервале температур 650–1200 °С. Использование частиц кобальта и никеля как матричного материала приводит к их интенсивному тепловому расширению при нагреве в процессе спекания в дилатометре. Последующая пластическая деформация спеченных образцов позволяет получить композиционный материал из порошков-композитов с каркасной структурой карбидов кобальта, титана и вольфрама в покрытиях

ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ ГРАФИТА ПРИ НАГРЕВЕ ПОРОШКОВ-КОМПОЗИТОВ

The paper presents results of graphite surface morphology research and graphite structure improvement (density increase) in nano-coatings of iron alloy powders while making isothermal heating up to 1200 °С and plastic deformation caused by tensile stress due to significant difference in iron and graphite thermal expansion coefficients. Framework structure formation of squeezed graphite on iron-group metal particles makes it possible to obtain composite powders for preparation of erosion-resistant composite materials.Представлены результаты исследования морфологии поверхности графита, совершенствования его структуры (повышение плотности) в нанопокрытиях порошков сплавов железа при изотермическом нагреве до 1200 °С и пластической деформации, вызванной растягивающей нагрузкой, вследствие значительного различия в коэффициентах термического расширения Fe и графита. Формирование каркасной структуры уплотненного графита на частицах металлов группы железа позволило получить порошки-композиты для изготовления эрозионно стойких композиционных материалов

РОЛЬ КОБАЛЬТОВОГО СПЛАВА В ПРОЦЕССЕ СПЕКАНИЯ ТВЕРДОГО СПЛАВА, УПРОЧНЕННОГО КРИСТАЛЛАМИ АЛМАЗА С НАНОПОКРЫТИЯМИ

Structure formation in laminated coatings (Si + C) and a cobalt alloy ЭП 131 on magnetronically sprayed diamond crystals with subsequent heating in a dilatometer up to 1400 °C is accompanied by formation of amorphous and crystal SiC-layer  within temperature interval of 650–850 °С  and a layer of cobalt ЭП-alloy. Adding of KCR06-hard alloy granules in furnace charge leads to sintering of  tungsten carbide inside of the granules and with diamond crystals through SiC coating and alloyed cobalt binder at temperature of 1400 °C. Структурообразование в слоистых покрытиях (Si + C) и кобальтовый сплав ЭП 131 на кристаллах алмаза, нанесенных магнетронным распылением, с последующим нагревом в дилатометре до 1400 °С сопровождается образованием аморфно-кристаллического слоя SiC в интервале температур 650–850 °С и слоя кобальтового сплава ЭП. Введение в состав шихты гранул твердого сплава KCR06 приводит к спеканию при температуре 1400 °С карбида вольфрама внутри гранул и с кристаллами алмаза через покрытие SiC и легированную кобальтовую связку

КЕРАМИЧЕСКИЕ НАНОПОКРЫТИЯ НА СФЕРИЧЕСКИХ ПОРОШКАХ: АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

A technology has been developed to obtain porous powder materials on the basis of spherecal powder particles of 12Х18Н10T сorrosion-resistant steel by technological coating deposition on them –condensate from layered and composite Si and (Si + C) or Si and (Mo + Si) nano-layers. Their deformation at points of spherical particles contact creates press forming conditions with sufficient strength rate at pressure below yield point of steel powder (below 200 MPa). The subsequent sintering occurring  with an exothermic reaction in the coating ensures particle sintering in their local heating within 1100–1200 °С temperature range.Разработана технология получения пористых порошковых материалов на основе сферических частиц порошка коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т путем нанесения на них технологических покрытий – конденсата из слоистых и композиционных нанослоев Si и (Si + С) или Si и (Мо + Si), деформация которых в точках контакта сферических частиц при давлении ниже предела текучести порошка стали (ниже 200 МПа) создает условия формования прессовки с достаточным уровнем прочности, а последующее реакционное спекание, протекающее с экзотермической реакцией в покрытии, обеспечивает спекание частиц при локальном их разогреве в диапазоне температур 1100–1200 оС.

ROLE OF COBALT ALLOY IN THE SINTERING PROCESS OF HARD ALLOY STRENGTHENED BY DIAMOND CRYSTALS WITH NANO-COATINGS

Structure formation in laminated coatings (Si + C) and a cobalt alloy ЭП 131 on magnetronically sprayed diamond crystals with subsequent heating in a dilatometer up to 1400 °C is accompanied by formation of amorphous and crystal SiC-layer  within temperature interval of 650–850 °С  and a layer of cobalt ЭП-alloy. Adding of KCR06-hard alloy granules in furnace charge leads to sintering of  tungsten carbide inside of the granules and with diamond crystals through SiC coating and alloyed cobalt binder at temperature of 1400 °C

ELASTO-PLASTIC DEFORMATION OF COMPOSITE POWDERS WITH LAYERED CARBON AND CARBIDE-FORMING ELEMENT COATING

Coating structure formation under magnetron spraying of titanium and carbon cathodes and combined cathodes, namely cobalt (EP 131) – nickel, tungsten – carbon have been investigated under conditions of carbide separate synthesis within the temperature range of 650–1200 °C. Usage of cobalt and nickel particles as matrix material leads to their rapid thermal expansion under heating during sintering process in the dilatometer. Subsequent plastic deformation of sintered samples provides obtaining a composite powder material that is a composite with framing structure of cobalt, titanium and tungsten carbides in the coatings

CERAMIC NANO-COATINGS ON SPHERICAL POWDERS: ALTERNATIVE METHOD FOR OBTAINING POROUS POWDER MATERIALS

A technology has been developed to obtain porous powder materials on the basis of spherecal powder particles of 12Х18Н10T сorrosion-resistant steel by technological coating deposition on them –condensate from layered and composite Si and (Si + C) or Si and (Mo + Si) nano-layers. Their deformation at points of spherical particles contact creates press forming conditions with sufficient strength rate at pressure below yield point of steel powder (below 200 MPa). The subsequent sintering occurring  with an exothermic reaction in the coating ensures particle sintering in their local heating within 1100–1200 °С temperature range