| Структура института | Отдел 42 | Основные достижения и результаты      
ИНСТИТУТ  ИМПУЛЬСНЫХ  ПРОЦЕССОВ  И  ТЕХНОЛОГИЙ 
НАН УКРАИНЫ
© 2012  Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины.
            Все права защищены.
Международная
Ассоциация
Академий
Наук
Национальная
Академия
Наук
Украины
На предыдущую страницу

    В настоящее время в отделе проводятся фундаментальные научные исследования, направленные на:

    Ведутся также поисковые исследования, направленные на разработку новых эффективных способов получения слоистых композиционных материалов.

    ОСНОВНЫЕ  ДОСТИЖЕНИЯ
    Более 40 лет исследования, проводимые в отделе, были связаны с изучением физических принципов и механизмов внешнего импульсного воздействия на металлические расплавы, разработкой технологических процессов внепечной электрогидроимпульсной обработки жидких и кристаллизующихся металлов и сплавов, созданием и внедрением на предприятиях технологического оборудования для ЭГИО железоуглеродистых и цветных сплавов.
    Первоначально  усилия  ученых  были сосредоточены на изучении кинетики кристаллизации металлических слитков, подвергаемых ЭГИО в кристаллизаторах или изложницах. Было выявлено множество положительных аспектов такого воздействия:

    Позже с целью повышения качества конкретных отливок более широкое развитие получила электрогидроимпульсная обработка жидких металлов и сплавов, которую можно осуществлять непосредственно в печи или в промежуточной емкости.
    Был выполнен большой комплекс теоретических и экспериментальных исследований по изучению физических процессов, протекающих в расплаве во время ЭГИО. Были установлены взаимосвязи между параметрами обработки, характеристиками излученного в расплав акустического сигнала и геометрией кавитационной зоны в расплаве, рассчитаны акустические спектры, генерируемые в расплав единичным разрядом. Экспериментально доказано наличие кавитации в расплаве при ЭГИО. Установлено, что интенсивность развития кавитационных процессов на разрядной стадии определяется акустической жесткостью расплава, энергией единичного импульса, количеством введенных в расплав импульсов и объемом расплава.
    Изучение послеразрядных явлений показало, что время, необходимое для удаления газов из расплава вынужденными гидродинамическими потоками, развивающимися на послеразрядной стадии ЭГИО, сокращается. Были установлены эмпирические зависимости, связывающие длительность этого процесса с объемом обрабатываемой емкости и частотой следования разрядных импульсов. Экспериментально получены данные, подтверждающие гомогенизирующее действие ЭГИО на расплав и увеличение степени усвоения легирующих и модифицирующих элементов.
    Проведение рентгеноструктурных исследований металлической жидкости, подвергнутой ЭГИО, позволило определить существенное уменьшение координационного числа и наиболее вероятного межатомного расстояния в расплаве после обработки. Были получены данные высокотемпературной дифрактометрии, свидетельствующие о переходе обработанного расплава в более однородное состояние с точки зрения расположения атомов легирующих компонентов и более разупорядоченное - с точки зрения распределения атомов растворителя.
    Рассчитаны термодинамические характеристики подвергнутого ЭГИО расплава, сформулированы представления о кавитационном механизме воздействия ЭГИО на структуру ближнего порядка металлической жидкости и микрогомогенизационные процессы. Показано, что после ЭГИО повышается позиционная энтропия расплава и степень его термодинамического равновесия, расплав становится более однородным,  кристаллизуется при более высоких степенях переохлаждения, из-за чего изменяется фазовый состав и дисперсность литой структуры.
    Экспериментально исследованы и научно обоснованы  оптимальные параметры электрогидроимпульсного нагружения расплавов и определены факторы, обуславливающие различия в  технологической обрабатываемости литейных сплавов. Показано, что технологическая обрабатываемость расплава зависит от его акустических характеристик, которые определяют степень энергетических потерь при передаче разрядного импульса в расплав, и кластерной структуры, которая определяет степень термодинамического равновесия расплава. Установлено, что с увеличением удельной энергии, затраченной на обработку, обрабатываемость расплава улучшается.
    Исследовано положительное влияние ЭГИО на структурно-фазовые превращения и свойства литейных сталей: уменьшение содержания водорода, содержания и размеров неметаллических включений, измельчение структурных составляющих, повышение прочности, предела текучести и ударной вязкости.
    Изучены закономерности влияния ЭГИО на процессы графитообразования, структуру и фазовый состав чугуна различных способов выплавки: увеличение склонности чугуна к переохлаждению и кристаллизации по метастабильной диаграмме состояния с образованием дисперсной микроструктуры и увеличением содержания хрупких составляющих в чугуне. Выявлено положительное влияние ЭГИО на дендритную структуру и процессы, протекающие при последующей термической обработке чугунов.
    Исследована эффективность обработки литейных алюминиевых сплавов: измельчение хрупких составляющих, модифицирование эвтектической структуры, преобразование игольчатых интерметаллидных фаз в компактные морфологические разновидности, улучшение литейных и пластических свойств сплавов. 

РЕЗУЛЬТАТЫ  ЭГИО  СТАЛЕЙ
      Исследования влияния ЭГИО на структуру и свойства сталей различных
  марок (08ГДНФЛ, 25Л, 35Л, 12Х18Н9Т, 34ХН3МФА, 25ХМНФА, 45, 40Х,
  5ХНМ, Ст3сп, 35ГЛ, ШХ15) показывают, что ЭГИО обеспечивает:
  • удаление из расплава диффузионно-подвижного водорода                   и кислорода;
  • снижение количества газоусадочных дефектов на 50 %;
  • уменьшение глубины залегания усадочной раковины и подусадочных   дефектов в теле отливки до 20 %;
  • уменьшение количества неметаллических включений до 50%;
  • повышение плотности осевой и подприбыльной зоны;
  • увеличение жидкотекучести в 2 раза;
  • устранение зональной ликвации S, Mn, Si;
  • уменьшение коэффициента линейной усадки в 2 раза;
  • измельчение микроструктуры литого металла в 2 раза;
  • повышение прочностных и пластических характеристик до 10%;
  • увеличение ударной вязкости при комнатной температуре до 40 %;
  • повышение ударной вязкости при низких температурах на 15 %;
  • повышение трещиностойкости в 3 раза.

РЕЗУЛЬТАТЫ  ЭГИО  ЧУГУНОВ
     Исследования влияния ЭГИО на структуру и свойства чугунов различных
  марок (СЧ15-СЧ30, ВЧ40-ВЧ50, 250Х25НТ, 200Х20НТ, 150Х5НМФТ, Х12,
  180С13, Чс15Д4ФЧЕ, ЧН6Г6Д3Ш, ЧН9Г6Д3Ш) показывают, что ЭГИО
  обеспечивает:
  • уменьшение длины пластинчатого графита на 45%, равномерное распределение химических элементов по телу отливки, снижение дендритной ликвации Si и Mn на (15-40) % в доменных передельных и серых литейных чугунах;
  • двукратное увеличение доли включений шаровидного графита размером  15 мкм в высокопрочных чугунах, равномерное его распределение по телу отливки, повышение прочности на 10 % и пластичности на 18 %;
  • измельчение дендритной структуры, ускорение в 2 раза процесса графитизации белого чугуна при высокотемпературном графитизирующем отжиге;
  • выделение вторичных карбидов в мелкодисперсной форме и равномерное их распределение в матрице, повышение гидроабразивной стойкости износостойких белых чугунов в 4 раза;
  • повышение коррозионной стойкости чугунов (в 40 % серной кислоте) в       2 раза;
  • снижение на (4-10)% магнитной проницаемости аустенитных немагнитных чугунов.


РЕЗУЛЬТАТЫ  ЭГИО  АЛЮМИНИЕВЫХ  СПЛАВОВ
        После ЭГИО расплава литейных алюминиевых сплавов (АЛ4, АЛ7, АЛ9, АК5М2) в опытных и опытно-промышленных условиях получены следующие
  результаты:
  • уменьшение в 2 раза газовой пористости и глубины залегания усадочной раковины;
  • повышение герметичности отливок сложной конфигурации;
  • измельчение дендритной структуры, хрупких эвтектических фаз и кристаллов первичного кремния в силуминах;
  • измельчение игольчатых железосодержащих фаз и их преобразование в более компактные морфологические разновидности;
  • повышение прочности, относительного удлинения и модуля упругости.


ОСНОВНЫЕ  ПУБЛИКАЦИИ  ПО  ЭГИО


  1. Литейное производство, 1998, № 1, с. 12-14; 2000, № 10, с. 18-20; 2006,№ 6, с. 33-36.
  2. Процессы литья, 2001, № 4, с. 57-60; № 3, с. 15-19; 2002, № 2, с. 33-40; № 3, с. 15-19; 2004, № 1, с. 6-9; 2005, № 2, с. 51-54; 2007, № 1-2,            с. 70-74; 2007, № 4, с. 9-15; 2011, № 2, с. 39-44; 2011, № 6(90), с. 8-13.
  3. Расплавы, 1992, № 3, с. 3.
  4. Сталь, 1988, № 11, с. 68-70; 1990, № 9, с. 65-67; 1990, № 5, с. 38-45; 1995, № 5, с.38-45.
  5. Кузнечно - штамповое производство, 1988, № 7, с. 7-10.
  6. Теория и практика металлургии, 2000, № 6(20), с. 28-31, с. 24-27.
  7. Металл и литье Украины, 1995, № 1, с. 8-13; 1995, № 11-12, с. 41-45; 2005, № 11-12, с. 17-19; 2008, № 1-2, с. 6-9; 2008, № 8-9, с. 25-28;  2009, № 7-8, с. 12-16.


  1. Металлургия машиностроения, 2002, № 2, с. 15-17; 2003, № 2, с. 4-6.
  2. Металлофизика и новейшие технологии, 1996, т. 18, № 3, с. 8-15.
  3. Kovove Materialy - Metallic Materials, 2012, 50, с. 1-5.
  4. Электронная обработка материалов, 2004, № 1, с. 82-87; 2005, №1,      с. 98-103; 2006, № 5, с. 55-61; 2007, № 5, с. 61-66; 2008, № 4, с. 82-92; 2008, № 2, с. 45-54; 2009, № 5, с. 91-96.
  5. Металознавство та обробка металів, 2004, № 4, с. 37-43; 2008, № 1,      с. 20-25; 2011, № 3, с. 32-38; 2012, № 3, с. 34-43.
  6. Процессы лиття, 2003, № 3, с. 65-69; 2005, № 3, с. 10-16; 2006, № 3,   с. 81-86; 2006, № 3, с. 8-12; 2011, № 1, с. 36-46; 2011, № 4, с. 57-40; 2011, № 5, с. 29-44.
  7. Металлургия машиностроения 2002, № 3, с. 8-10.
  8. Заготовительное производство в машиностроении, 2011, № 7, с. 10-17.
Подробнее о технологии электрогидроимпульсной обработки расплава, оборудовании,
разработанных и внедренных в производство установок ЭГИО можно узнать на следующих страницах сайта
СОДЕРЖАНИЕ САЙТА
КОНТАКТЫ ИНСТИТУТА

E-MAIL - Напишите нам