Сформульовано задачі акустичних неруйнівних методів, що використовуються для контролю якості шаруватих матеріалів. Розглянуто особливості поширення пружних хвиль у цих матеріалах. Запропоновано акустичні моделі шаруватих матеріалів і проаналізовано механізми зміни параметрів пружних хвиль, що пов'язані з якістю зчеплення окремих шарів. Наведено результати контролю якості нанесення хромових покриттів на підкладку з чавуну та спікання елементів структури спрямовано-пористих матеріалів на основі алюмінієвої фольги.

Методом електропровідності проведено кількісну оцінку стану міжчастинкових контактів у волокнових пресуваннях із міді на ранніх етапах спікання у вакуумі. Результати якісно добре узгоджуються з даними ультразвукових досліджень та випробовування зразків на розтягнення. Встановлено, що формування міжчастинкових контактів у таких матеріалах починається тільки після нагрівання зразків до температури близько 600 - 800 °C, тобто після повної релаксації залишкових напружень, які накопичуються під час обробки тиском.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж3 я20 + К2 я20 + К5 я20

Рубрики:

Сировина, матеріали. Матеріалознавство

Металознавство

Загальна технологія машинобудування. Обробка металів

Шифр НБУВ: В350732/т.2,кн.2 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Сформульовано задачі контролю пористих матеріалів. Запропоновано та обговорено методологічні принципи розробки та використання акустичних неруйнівних методів для контролю стану структури, а також фізико-механічні харатеристики пористих матеріалів. Зазначено, що розв'язання кожної задачі контролю пористих матеріалів потребує індивідуального, часом нетрадиційного підходу, та обумовлюється можливістю виявлення теоретичних чи експериментальних кореляційних залежностей між акустичними та шуканими характеристиками матеріалу. Доведено, що за результатами виміру швидкості розповсюдження та коефіцієнта згасання пружних хвиль можна визначити параметри таких характеристик матеріалу, як пружність, непружність, пористість, дефектність, розміри елементів структури, анізотропію та неоднорідність властивостей.

Досліджено можливість вирішення за допомогою ультразвукових методів неруйнівного контролю задачі виявлення наявності проміжку в стику кінцевого зварного з'єднання на зібраному двигуні першого ступеня ракети-носія "Зеніт". На підставі аналізу конструкції та особливостей структури матеріалів частини двигуна, що підлягає контролю, прийнято критерії його дефектності та розроблено відповідні фізичні моделі об'єкта контролю. Проведено феноменологічний аналіз цих моделей, виявлено відображення частини двигуна, що підлягає контролю, в параметрах акустичних полів та обгрунтовано діагностичні параметри.

Розроблено принципи ультразвукової діагностики наявності проміжку у стику кінцевого зварного з'єднання на зібраному двигуні першого ступеня ракети-носія "Зеніт" і визначено методи вимірювань діагностичних параметрів. Наведено методику їх реалізації на базі оригінального апаратного комплексу для ультразвукових вимірювань, а також результати експериментальних вимірювань вибраних діагностичних параметрів, одержаних на зразках, виготовлених з натуральних двигунів. Проаналізовано одержані результати та показано принципову можливість вирішення поставленої задачі.

Розглянуто причини необхідності вдосконалення стандартів на такі методи тестування порошкових матеріалів: випробування зразків на розтягування, поперечне згинання та проникність газів і рідин, визначення розмірів пресовок із порошків після зняття тиску та під час спікання. Запропоновано експериментально підтверджені дані розрахунків щодо вибору вірогідних розмірів (поперечні перерізи і товщина) зразків для цих та інших методів тестування спечених виробів (матеріалів), одержаних з моно- та поліфракційних порошків заліза різної крупності. Показано, що вірогідні розміри зразків, виготовлених із монофракційних порошків, більш ніж на порядок менші, ніж у зразків з поліфракційних порошків. Причиною такої різниці слід вважати особливу роль окремих частинок (для монофракційних порошків) або ансамблів цих частинок (для поліфракційних) у формуванні елементарних фрагментів структури їх пресовок і спечених виробів. Наведено дані про вдосконалення стандарту ISO 4492 - 1985 та розробку на його підставі нового стандарту ГОСТ 29012 - 91 на метод прецизійного визначення зміни розмірів пресовок із порошків під час пресування та спікання. Застосування цього методу дозволило виявити властивість порошкових матеріалів, яка полягає в тому, що у вузьких інтервалах пористості існують різні структурні стани матеріалу. Експериментально показано, що імпульсний ультразвуковий метод контролю цих структурних станів, який базується на вимірі швидкості розповсюдження та (чи) коефіцієнта згасання пружних хвиль, має високу чутливість, експресність та може бути рекомендований для широкого впровадження та стандартизації в порошковій металургії.

На основании анализа физических моделей распространения упругой волны на различных стадиях производства порошковых материалов предложено использовать для оценки дефектности контактов в этих материалах методы измерений относительных изменений коэффициента затухания и скорости распространения упругих волн в зависимости от растяжения-сжатия материала. Экспериментально на примере полидисперсного порошкового железа и модельного эксперимента показана перспективность использования этих методов для решения задач контроля дефектности контактов между исходными частицами порошка при их спекании и спеченного материала.

С помощью метода математического моделирования с экспериментальной проверкой результатов исследована анизотропия свойств порошкового железа. При изготовлении порошкового материала (ПМ) в результате особенностей технологии появляется анизотропия структуры, которая влияет на эксплуатационные возможности материала. Экспериментально исследована степень анизотропии порошкового железа, изготовленного при разных усилиях прессования. Предложены математические модели макроструктуры ПМ и проверена их адекватность экспериментальным данным. Сделан вывод, что степень анизотропии ПМ увеличивается при его уплотнении за счет роста усилия прессования. Структуру материала на мезоуровне после спекания можно рассматривать как трансверсально-изотропную, а свойства в зависимости от степени уплотнения материала можно описать гексагональной или кубической системой симметрии.

Одержано пористі шаруваті та каркасні композиції з волокон і порошків нержавіючої сталі у вигляді листових заготовок. Досліджено зміну електропровідності, модуля пружності, швидкості розповсюдження ультразвукових хвиль від пористості, дисперсності волокон і порошків, конструкційних особливостей композицій. Установлено, що за розглянутими властивостями каркасні композиції перевершують шаруваті у всьому діапазоні пористості, а чисто волокнові матеріали - при пористості, меншій 60 %.

Исследованы особенности деформирования керамико-металлических композитов на объемно-связанном металлическом каркасе из высокопористого ячеистого никеля и трикотажной сетки из нержавеющей проволоки. При всех видах разрушающих испытаний сохраняется целостность образцов каркасной керамики при высоких значениях пластичности и работы деформации и разрушения. Разработан способ получения каркасной керамики на объемно-связанном металлическом каркасе, заключающийся в помещении в пресс-форму высокопористого каркаса, засыпке порошка керамики, прессовании и спекании композита. Способ опробован для двух видов каркасной керамики: конструкционной "ситалл - высокопористый ячеистый никель" и биокерамики "гидроксиапатит - высокопористый проволочный нержавеющий каркас". Обладая меньшими значениями прочности при изгибе и работы ударного изгиба, композит на основе гидроксиапатита превосходит композит на основе ситалла по пластичности и неразрушаемости каркаса.

Проведен анализ особенностей использования системы для исследования и контроля методом акустической эмиссии процесса накопления многоцикловой усталостной поврежденности материала при высокоскоростном циклическом консольном изгибе образцов. Описаны принципы оптимизации и экспериментально получены параметры акустического тракта системы с целью повышения его помехоустойчивости и информативности. Показано, что параметры сигналов АЭ хорошо отображают процессы скорости развития и накопления усталостных повреждений как в металлических, так и в композитных материалах. Исследованы закономерности появления сигналов АЭ и изменение их спектрального состава, обусловленные режимом нагружения и стадией разрушения образца, а также выявлены особенности этих закономерностей для материалов Д16Т, Ст3, стеклотекстолита, отражающие неизменность процесса усталостной поврежденности.

Установлены закономерности формирования акустического поля в материалах с трехуровневой иерархической структурой и разработаны принципы управления информативностью при отображении свойств мезоуровня. Предложена методология обоснования и отработки акустических методов и их параметров, оптимизированных для решения задач прогнозирования и контроля свойств, структуры и дефектности поликомпонентных материалов. Оригинальность методологии основана на взаимно согласованной адаптации контролируемых объектов, применяемых для их исследований методов и заложенных в эти методы моделей. Рассмотрен один из узловых вопросов методологии - выявление функциональных связей между исследуемыми и акустическими характеристиками материала в рамках различных модельных представлений. В качестве примера возможностей эффективного использования предложенной методологии приведены результаты исследования процесса деформирования пеноникеля и пенонихрома.

В соответствии с различными механическими моделями формирования свойств пористой гетерогенной среды установлены функциональные зависимости эффективной скорости распространения продольной упругой волны в волокнистом композите от свойств исходных компонентов и пористости. Результаты моделирования сопоставлены с экспериментальными данными. Сделаны выводы о возможности использования скорости упругой волны для оценки характеристик упругости и пористости волокнистого материала, размеров волокон, количества межчастичных контактов, контроля их качества, а также для прогнозирования эффективных свойств композита.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л719.2-106

Рубрики:

Шаруваті пластмаси

Шифр НБУВ: Ж28502 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Одним из непременных условий получения оптимальной структуры порошкового материала и обеспечения высокого уровня его физико-механических свойств является контролируемость технологического процесса на каждой его ступени с помощью неразрушающих методов. Перспективными в этом плане считаются акустические методы контроля. На параметры акустических полей влияет множество факторов, связанных с формированием структуры и свойств порошкового материала. Актуальной задачей является совершенствование акустических методов для выявления и практического использования этого влияния. На примере модельного материала показаны возможности неразрушающего акустического метода, основанного на совместных измерениях скоростей распространения продольной, поперечной и стержневой упругих волн, при исследовании закономерностей структурообразования порошкового материала на этапах формования и спекания. Рассмотрены и экспериментально подтверждены задачи, которые могут быть решены с помощью этого метода: выявление влияния свойств исходных порошков на характеристики конечного материала; наблюдение за процессами компактирования и контактообразования в материале; выявление особенностей этих процессов, которые обнаруживаются в неравномерности распределения свойств по объему материала, наличии упругого последействия, стадийности. Предложены дополнительные критерии для повышения достоверности и информативности получаемых результатов. Анализ экспериментальных данных показал, что скорости распространения объемных и стержневых упругих волн различным образом отображают особенности процессов компактирования и контактообразования порошковых материалов. Различия объясняются особенностями акустических полей при формировании различных типов упругих волн.