Металлургия. Металлы и сплавы

В первой части приведены результаты фундаментальных опытов, приведших к открытию электропластического эффекта (ЭПЭ) и сотставляющих основу электропластической деформации металлов. Показано, что ЭПЭ - это новое физическое явление нетеплового происхождения, нетеплового действия тока высокой плотности (порядка 10*5-10*6 А/см*2) на пластическую деформацию металлов. Дано определение и содержание критических интенсивных технологий обработки металлов давлением (ОМД) с использованием ЭПЭ в качестве фактора интенсификации процесса. Определены сферы технологического применения ЭПЭ при прокате, волочении, плющении и штамповке металлов, а также при других видах тонкого и среднетонкого металлургического передела, в которых экономически оправдано и целесообразно использовать токи высокой плотности в импульсном режиме для стимулирования без большого нагрева материала процессов ОМД. Показано, что при этом достигается выигрыш в повышении пластичности материала (включая остаточную пластичность) и в снижении усилий деформации при ОМД, а также в улучшении физико-механических свойств и фазового состава материала заготовок после ОМД. Детально исследованы структурные аспекты электропластической деформации металлов и сплавов. Описаны методы залечивания дефектов в металлических материалах импульсным током. Исследован процесс упрочнения быстрорежущих инструментальных сталей при действии импульсами электрического тока. Изучено действие электростатических полей на процесс деформации и механические свойства металлов и сплавов.

Систематизирована обширная информация о природе и закономерностях механического изнашивания, главным образом при воздействии абразива в условиях трения скольжения, качения, удара, воздушноабразивного потока, в массе незакрепленного абразива и при контакте металлических поверхностей без абразива и смазки. Основное внимание уделено изучению влияния механических свойств сталей и сплавов при всех видах изнашивания и выявлению критериев оценки износостойкости сталей и сплавов при различных условиях внешнего силового воздействия. Для бакалавров и магистров высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 150700 «Машиностроение», профилю «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов». Может быть полезна преподавателям, аспирантам, научным работникам, конструкторам, трибологам, металловедам, работающим в области создания износостойких сталей и сплавов.

Настоящее пособие содержит ключевые аспекты применения методов экономического анализа в целях снижения рисков коммерческой деятельности при установлении устойчивых связей хозяйствующих субъектов в условиях рыночной экономики. В работе приводятся особенности проведения экономического анализа в коммерческой деятельности, а также методы диагностики кризисного состояния предприятия-контрагента.

Рассмотрены теоретические основы химического сопротивления воздействию агрессивных сред, а также практические методы антикоррозионной защиты. Изложены теоретические основы химической и электрохимической коррозии, рассмотрены особенности коррозии металлов в атмосфере, грунтах, морской воде, расплавах металлов и солей. Описаны локальные виды коррозии и факторы, влияющие на коррозию. Вскрываются причины коррозии металлов как термодинамической неустойчивости системы «металл – агрессивная среда». Подробно анализируются механизмы и законы химической и электрохимической коррозии. Рассматриваются способы нанесения антикоррозионных защитных металлических, неорганических и неметаллических покрытий. Анализируются особенности конструирования машин и аппаратов, максимально стойких к коррозионному разрушению.

Рассмотрены основные технологические свойства титановых сплавов – литейные, деформационные, свариваемость, мехобрабатываемость, прокаливаемость; а также эксплуатационные – хладостойкость, жаропрочность, усталость. Приведены характерные особенности поведения этих свойств применительно к промышленным сплавам титана, рассмотрено влияние различных факторов на их уровень и способы их повышения.

В настоящем пособии приведены основные сведения о радиационных дефектах в твердых телах, изложены основы их исследования методами радиоспектроскопии, предложены варианты заданий и программа экспериментального исследования радиационно-модифицированных веществ в конденсированном состоянии. При иллюстрации спектров ЭПР используются оригинальные результаты, полученные авторами. В прил. 1 приведена лабораторная работа, в прил. 2 – градуировка измерительной шкалы спектрометра.

Рассмотрены общие вопросы ресурсо- и энергосбережения в процессах обработки металлов давлением. Представлены типовые технологические расчеты энергосиловых параметров процессов обработки металлов давлением. Приведены примеры технологических расчетов процессов ОМД.

В учебном пособии систематизированы методы определения текстуры с точки зрения целесообразности их применения к конкретным задачам исследования, описаны современные математические методы описания текстуры, произведено их сравнение.

В издании представлен материал лекций по третьей части курса «Металлургия урана и технология его соединений». Основное внимание уделено важнейшим соединениям урана, галогенидам и оксидам, их свойствам и технологиям получения. Рассмотрены и систематизированы теоретические и прикладные основы разнообразных процессов получения урана и его сплавов, рафинирования металла, его механической обработки. Заключительный раздел посвящён тепловыделяющим элементам ядерных реакторов.

В издании представлен материал лекций по первой части курса «Металлургия урана и технология его соединений», одной из профилирующих дисциплин специальности «Химическая технология материалов современной энергетики». Основное внимание уделено истории открытия урана, областям его применения, конъюнктуре рынка, сырьевым источникам урана, способам его добычи и методам подготовки рудного материала к гидрометаллургической переработке.

Учебное пособие освещает актуальные проблемы развития, обработки, создания и исследования конструкционных и функциональных материалов на металлической основе.

В учебно-методическом пособии приводятся методики оценки физико-химических свойств материалов: определение плотности и пористости материалов, изготавливаемых методами порошковой металлургии, измерение удельного электросопротивления материалов, измерение удельной электропроводимости растворов электролитов, исследование скорости электрохимической коррозии, получение гальванических покрытий.

Приведено описание и методики расчета инструмента для прессования металлов и сплавов. Изложены современные методы расчета прочности основных деталей инструментальной наладки горизонтальных и вертикальных гидравлических прессов. Методики расчета каждой детали иллюстрируются примерами, в том числе с применением ЭВМ. Для ряда расчетов использован метод конечных элементов.

В диссертационной работе рассмотрены вопросы мониторинга пассивного состояния хромоникелевых сталей в хлоридсодержащих средах.

Рассмотрены классификация, принципы маркировки сталей чугунов, алюминия, меди, титана, магния, сплавов, а также их микроструктура. Предназначены для студентов механических и технологических специальностей изучающих курс «Материаловедение».

Рассмотрены явления и процессы, происходящие при электрохимической и химической коррозии, а также экспериментальные методы их изучения. Дано описание используемых при выполнении лабораторных работ приборов и оборудования.

В учебном пособии рассмотрены кинетические и термодинамические закономерности коррозионных процессов, особенности коррозии металлов и сплавов в различных средах, факторы, влияющие на скорость коррозии, методы защиты от нее. Приведены задачи практической направленности с примерами решения.

В пособии рассмотрены основные вопросы теоретической электрохимии: кинетика и термодинамика электродных процессов в гальванических элементах и при электролизе, строение межфазных границ и модели двойного электрического слоя, особенности коррозионных процессов и методы защиты металлов от коррозии. Приведены примеры и задачи для самостоятельного решения.

Приведены сведения о строении, составе, способах изготовления и областях применения композиционных материалов. Рассмотрены классификационные принципы, химический состав различных композиционных материалов. Даны справочные данные о физико-химических свойствах металлических и полимерных композиционных материалов с различными наполнителями - дисперсными, волокнистыми и нитевидными кристаллическими. Приведены сравнительные характеристики широко применяемых в машино- и приборостроении материалов: алюминиевых сплавов и композитов на основе алюминия. Данная работа позволяет студентам, получившим общее представление о различных конструкционных материалах при изучении базового курса химии, применять композиционные материалы для изготовления технических устройств различного назначения при курсовом и дипломном проектировании.

Даны рекомендации к выполнению лабораторной работы, посвященной изучению микрорельефа изломов и механизмов разрушения материалов. Описаны методы микроскопического исследования изломов на примере образцов, испытанных на растяжение, ударную вязкость и вязкость разрушения. Представлена специальная терминология, используемая для описания строения изломов и результатов их анализа.

Даны рекомендации к выполнению лабораторной работы, посвященной изучению макрорельефа изломов и признаков очагов разрушения образцов и деталей. Описаны методы макроскопического исследования изломов на примере образцов, испытанных на растяжение, ударную вязкость и вязкость разрушения. Представлена специальная терминология, используемая для описания строения изломов.

Посвящено основам обработки газотермических покрытий резанием. Содержит общие сведения о составе, конструкционных и технологических свойствах напыленных покрытий, об особенностях обработки покрытий, полученных разными способами напыления. Рассмотрены основы их обработки резанием, технологии реновации, основанные на использовании газотермических покрытий, инновационные технологии обработки металлокомпозитов. Приведены необходимые справочные материалы по режимам резания. Большое внимание уделено новым и перспективным методам обработки. Все разделы пособия содержат контрольные вопросы и словарь специальных технических терминов.

Дано описание современных конструкционных материалов, применяемых в поршневых двигателях внутреннего сгорания для изготовления поршней, поршневых колец, клапанов, коленчатых валов, подшипников скольжения, деталей выпускного коллектора, деталей двигателей с турбонаддувом (сплавы на основе железа, алюминия, олова, свинца; композиционные материалы, керамика и металлокерамика).

Рабочая тетрадь содержит задания к практическим работам учебно- технологического практикума и последовательность их выполнения. Тетрадь служит студентам для самостоятельного решения задач, связанных с выбором метода и вида обработки для формообразования различных поверхностей деталей машин, вида и типа режущего инструмента, разработкой схем обработки, наладкой металлорежущего оборудования и др. Все задания составлены применительно к действующему промышленному оборудованию лаборатории механической обработки резанием. Рабочая тетрадь предназначена для совместного использования с учебными пособиями «Практическая технология» (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007) и «Сборник задач для самостоятельной работы по дисциплине “Практика — Учебно-технологическая”» (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012). По тематике и объему работ она полностью соответствует утвержденной программе учебно-методического комплекса по дисциплине «Технология конструкционных материалов» и содержанию практических занятий, которые преподаватели кафедры проводят в лаборатории механической обработки резанием МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рассмотрены вопросы выбора технических средств для испытаний изделий на воздействие вибрации. Даны классификации измерительного и испытательного оборудования, приведены примеры. Описаны принцип действия и основные характеристики преобразователей механических величин и способы их крепления к исследуемому объекту.

Приведены необходимые данные для выполнения домашнего задания по курсу «Материаловедение». Указаны цели, содержание, порядок выполнения и защиты задания, а также требования к оформлению отчета. Представлен пример выполнения домашнего задания.

Учебное пособие содержит более 100 вариантов задач для самостоятельной работы студентов по дисциплине «Практика - Учебно-технологическая», а также примеры их решения и необходимые справочные материалы. Технологические задачи, помещенные в пособии, охватывают все темы курса и имеют исключительно практическую направленность, так как «привязаны» к действующему промышленному оборудованию, на котором проходят обучение студенты в лаборатории механической обработки резанием. Сборник задач предназначен для использования совместно с учебным пособием «Практическая технология» (М.: Изд-во МТГУ им. Н.Э. Баумана, 2007) и рабочей тетрадью (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010). Учебное пособие «Сборник задач для самостоятельной работы по дисциплине "Практика - Учебно-технологическая"» полностью соответствует утвержденной программе и содержанию практических занятий, которые преподаватели кафедры «Технологии обработки материалов» проводят в лаборатории механической обработки резанием МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Рабочая тетрадь содержит задания к практическим работам учебно-технологического практикума и последовательность их выполнения. Тетрадь служит студентам для самостоятельного решения задач, связанных с выбором метода и вида обработки для формообразования различных поверхностей деталей машин, вида и типа режущего инструмента, разработкой схем обработки, наладкой металлорежущего оборудования и др. Все задания составлены применительно к действующему промышленному оборудованию лаборатории механической обработки резанием.

Рассмотрены положения науки о трении, износе и смазке машин, новые направления и проблемы износостойкости конструкционных материалов. Описаны характеристики экспериментальной базы для оценки трибологических свойств конструкционных и смазочных материалов. Представлены методы контроля микрогеометрии поверхности, оценки механических свойств поверхностных слоев, методология исследования структурного состояния зоны поверхностной пластической деформации при трении. Проанализированы критерии оценки триботехнических свойств. Дан пример экспериментального подхода к оценке макро- и микроскопических характеристик качества антифрикционных покрытий, полученных методом триботехнологии.

Рабочий план чтения лекций по дисциплине «Технология конструкционных материалов» составлен по утвержденной программе на основании опыта преподавания этой дисциплины на факультете «Машиностроительные технологии» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Приведены сведения об основных типах силоизмерителей, широко применяемых в испытательной технике. Даны описания принципов действия силоизмерительных приборов, их технические характеристики и конструктивное оформление. Приведены рекомендации по расчету на прочность и жесткость основных деталей этих устройств, оценены погрешности,возникающие при использовании силоизмерителей.

Рассмотрена методика оценки свойств и структуры материалов для типовых деталей машин – зубчатых колес и болтов. Раскрыт алгоритм выбора марки сталей и технологии термической и химико-термической обработки с учетом критериев работоспособности зубчатых колес и болтов.

Даны рекомендации к выполнению лабораторной работы, посвященной изучению макрорельефа изломов и признаков очагов разрушения образцов и деталей. Описаны методы макроскопического исследования изломов на примере образцов, испытанных на растяжение, ударную вязкость и вязкость разрушения. Представлена специальная терминология, используемая для описания строения изломов.

Учебное пособие содержит более 100 вариантов задач для самостоятельной работы студентов по дисциплине «Учебно-технологический практикум» (УТП), а также примеры их решения и необходимые справочные материалы. Технологические задачи, помещенные в пособии, охватывают все темы курса и имеют исключительно практическую направленность, так как привязаны к действующему промышленному оборудованию, на котором проходят обучение студенты в лаборатории механической обработки резанием. Сборник задач предназначен для использования совместно с учебным пособием «Практическая технология» (М.: Изд-во МТГУ им. Н.Э. Баумана, 2007) и рабочей тетрадью по УТП (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010). Учебное пособие «Сборник задач для самостоятельной работы по дисциплине “Учебно-технологический практикум”» полностью соответствует утвержденной в программе учебно-методического комплекса по дисциплине «Технология конструкционных материалов» и содержанию практических занятий, которые преподаватели кафедры проводят в лаборатории механической обработки резанием МГТУ им. Н.Э. Баумана.

В пособии представлены аппаратные средства измерения вибрации, конструктивные схемы датчиков, методы калибровки виброизмерительной аппаратуры. Указаны этапы развития виброизмерительной техники, приведены определения терминов, перечислены и охарактеризованы виды динамических испытаний ракетно-космических систем, определена роль испытаний в цикле работ по созданию летательных аппаратов.

Дано описание лабораторных работ, в которых изучаются структура и свойства конструкционных материалов при термической обработке, а также при эксплуатации в условиях трения, воздействия повышенной температуры, напряжений и горячих газов.

Рассмотрены технологические основы утилизации металлических отходов производства, позволяющие получить переплавным методом качественные вторичные металлы и сплавы, а также основные технологии утилизации изношенных автомобильных покрышек, смазочно-охлаждающих жидкостей и боеприпасов.

Рассмотрены характеристики эксплуатационных и технологических свойств основных конструкционных материалов, используемых при изготовлении деталей машин. Предложена методика принятия решений при выборе материалов.

Приведены сведения о материалах, используемых при изготовлении лопаток газотурбинных двигателей. Рассмотрены микроструктуры современных сплавов с ориентированной структурой: никелевых монокристаллических ЖС32 и ЖС40, эвтектического сплава типа ВКЛС, а также сплава на основе интерметаллида Ni3Al – ВКНА-1В. В лабораторной работе студенты изучают влияние химического состава, кристаллографического направления и термообработки на микроструктуру и свойства сплавов.

Приведены общие сведения, содержание и порядок выполнения курсового проекта. Описаны методики расчета режимов механической обработки и различных методов наращивания поверхностей изношенных деталей. В приложении приводятся образцы технологической документации на восстановление деталей.

Представленная диссертационная работа посвящена изучению кислотно-основных характеристик полимерных покрытий и металлов, а также выявление связи между ними и адгезионной способностью в соответствующих металл-полимерных системах.

Представленная диссертационная работа посвящена созданию универсальных ингибирующих комплексов - суперконцентратов для охлаждающих, гидравлических, смазочно-охлаждающих жидкостей на водно-гликолевой основе. Разработана методика экспресс-оценки коррозионного воздействия жидкостей на водно-гликолевой основе на совокупность металлов, входящих в состав технологических систем.

Предлагаемое учебное пособие содержит описание алгоритмов коррозионных расчетов. В нем приведены численные примеры расчетов для самостоятельной работы студентов.

Представленная диссертационная работа рассматривает ингибирующие свойства полимерных покрытий, содержащих манганат бария.

Дано описание устройства и рассмотрены принципы работы твердомера ИТ5010, применяемого в лаборатории микроскопического и термического анализа.

В монографии освещается современное состояние вопросов влияния импульсных нагружений на процессы фазообразования и характер взаимодействия металлов с атомами внедрения в широком температурном интервале, включая криогенные температуры. Выясняется роль импульсных упругих деформаций различного вида в образовании твердых растворов и фаз при взаимодействии металлов с легкими элементами. Рассматриваются различные факторы влияния импульсной пластической деформации на скорость массопереноса и особенности фазообразования в металлах и сплавах. Предлагается возможная модель процесса взаимодействия металлов с элементами внедрения при импульсной пластической деформации.

В пособии рассмотрены основы разливки, кристаллизации и строения слитков стали, присущие им дефекты, а также изложены мероприятия борьбы с ними. Описаны практические приемы по разливке сплавов в слитки и заготовки. Приведены примеры современных технологий разливки стали и необходимые требования, предъявляемые к оборудованию и материалам.

В пособии изложены: основной состав, строение и физико-химические свойства шлаков черной и цветной металлургии и их влияние на процессы шлакопереработки. Подробно представлены технологические решения по уборке шлаков от плавильных агрегатов, грануляции и поризации шлаковых расплавов, переработке ковшовых остатков и извлечению металла.

В пособии изложены результаты, полученные автором при экспериментальном исследовании влияния технологических процессов порошковой металлургии на структуру, фазовый состав и свойства композиционных материалов на основе карбида титана. Исследования внутризёренной структуры порошков композиционного материала на основе карбида титана показывает, что изменение ширины интерференционных линий может быть контролирующим параметром технологического процесса изготовления.

Пособие составлено на основе государственного образовательного стандарта. Включает основные сведения из следующих разделов: простые виды нагружения (растяжение, сжатие, сдвиг, срез, кручение и изгиб); напряженно-деформированное состояние и теории прочности; сложные виды нагружения; расчет стержневых систем; энергетические методы определения перемещений; расчет статически неопределимых систем; расчет конструкций, работающих в условиях циклических и динамических нагрузок.