limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2023-1-96-103lim-3552Research ArticleМатериаловедениеScience of materialsПолучение механически сплавленных модифицирующих лигатур с высоким содержанием легирующего компонента для производства хромовых бронзObtaining mechanically fused modifying ligatures with a high content of alloying component for the production of chrome bronzesЛовшенкоФ. Г.LovshenkoF. G.

г. Могилев, пр. Мира, 43.

ЛозиковИ. А.LozikovI. A.

г. Могилев, пр. Мира, 43.

lozikoff@yandex.byБелорусско‑Российский университетБеларусьBelarusian‑Russian UniversityBelarus2023130320230196105Copyright © Ловшенко Ф.Г., Лозиков И.А., 20232023Ловшенко Ф.Г., Лозиков И.А.Lovshenko F.G., Lozikov I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/3552

В работе приведены результаты исследования закономерностей формирования гранулометрического состава, структуры и свойств модифицирующих лигатур с высоким содержанием легирующего компонента для производства хромовых бронз. Изучена кинетика изменений физико‑механических свойств гранулированных композиций в зависимости от температуры в помольной камере и отношения объема рабочих тел к объему шихты. Представлены результаты топографии гранул и их структуры, показывающие, что полученные по оптимальному режиму механического сплавления гранулы представляют собою плотные тела с микровключениями хрома, максимальный размер которых не превышает 15‑20 мкм.

По результатам проведенного термодинамического моделирования установлены термодинамически обоснованные тугоплавкие соединения, синтезированные в процессе получения лигатуры, которые должны эффективно выполнять роль модификаторов первого рода, обеспечивая производство бронз с суб‑/микрокристаллическим типом структуры основы.

Осуществлена оптимизация процессов компактирования механически сплавленных композиций и исследовано влияние основных технологических факторов – температуры нагрева холоднопрессованных брикетов и коэффициента вытяжки при горячем прессовании на физико‑механические свойства компактных материалов. Представлены результаты изучения структуры и свойств наиболее перспективной композиции Cu – 20%Cr, позволяющие выявить ее микрокристаллический тип, сохраняющийся после длительного высокотемпературного воздействия при переработке гранулированной композиции в полуфабрикат, и сделать вывод о дисперсном характере ее упрочнения, что дополнительно подтверждает данные термодинамического моделирования о возможности механического синтезирования нанокристаллов тугоплавких соединений для выполнения роли модификаторов.

По результатам исследований выполнен сравнительный анализ свойств разработанной лигатуры и бериллиевой бронзы, устанавливающие возможность ее применения в качестве самостоятельного материала электротехнического назначения.

The paper presents the results of a study of the regularities of the formation of granulometric composition, structure and properties of modifying ligatures with a high content of alloying component for the production of chrome bronzes. The kinetics of changes in the physico‑mechanical properties of granular compositions depending on the temperature in the grinding chamber and the ratio of the volume of working bodies to the volume of the charge has been studied. The results of the topography of granules and their structure are presented, showing that the granules obtained according to the optimal mode of mechanical fusion are dense bodies with microinclusions of chromium, the maximum size of which does not exceed 15–20 microns.

Based on the results of thermodynamic modeling, thermodynamically justified refractory compounds synthesized in the process of obtaining a ligature have been established, which should effectively perform the role of modifiers of the first kind, ensuring the production of bronzes with a sub‑/microcrystalline type of base structure.

The processes of compacting mechanically fused compositions were optimized and the influence of the main technological factors – the heating temperature of cold‑pressed briquettes and the extraction coefficient during hot pressing on the physical and mechanical properties of compact materials was investigated. The results of studying the structure and properties of the most promising Cu – 20 %Cr composition are presented, which make it possible to identify its microcrystalline type, which persists after prolonged high‑temperature exposure during the processing of the granular composition into a semi‑finished product, and to conclude about the dispersed nature of its hardening, which additionally confi ms the data of thermodynamic modeling on the possibility of mechanical synthesis of nanocrystals of refractory compounds to perform the role of modifiers.

According to the results of the research, a comparative analysis of the properties of the developed ligature and beryllium bronze was performed, establishing the possibility of its use as an independent material for electrical purposes.

получениесоставструктурасвойствасубмикрокристаллические модифицирующие лигатурыхромовые бронзыproductioncompositionpropertiessubmicrocrystalline modifying ligatureschrome bronzesReferencesНиколаев, А. К. Сплавы для электродов контактной сварки / А. К. Николаев, В. М. Розенберг. М.: Металлургия, 1978. 96 с.Nikolayev A. K., Rozenberg V. M. Splavy dlya elektrodov kontaktnoy svarki [Alloys for resistance welding electrodes]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1978, 96 p.Николаев, А. К. Хромовые бронзы / А. К. Николаев, А. И. Новиков, В. М. Розенберг. М.: Металлургия, 1983. 175 с.Nikolayev A. K., Novikov A. I., Rozenberg V. M. Khromovyye bronzy [Chrome bronzes]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1983, 175 p.Розенберг, В. М. Сплавы на медной основе, упрочняемые дисперсными частицами / В. М. Розенберг [и др.] // Литейное производство. 1987. № 10. С. 53–65.Rozenberg V. M. Splavy na mednoy osnove, uprochnyayemyye dispersnymi chastitsami [Copper‑Based Alloys Hardened by Dispersed Particles]. Liteynoe proizvodstvo = Foundry, 1987, no. 10, pp. 53–65.Розенберг, В. М. Особенности упрочнения сплавов на медной основе / В. М. Розенберг, М. Д. Теплицкий, А. А. Фридман // ФМИ. 1972. Т. 34. Вып. 2. С. 326–329.Rozenberg V. M., Teplitskiy M. D., Fridman A.A. Osobennosti uprochneniya splavov na mednoy osnove [Features of hardening copper‑based alloys]. FMI = FMI, 1972, vol. 34, vyp. 2, pp. 326–329.Ловшенко, Г. Ф. Наноструктурные механически легированные материалы на основе металлов / Г. Ф. Ловшенко, Ф. Г. Ловшенко, Б. Б. Хина. Могилев: Белорус.‑Рос. ун‑т, 2008. 679 с.Lovshenko G. F., Lovshenko F. G., Khina B. B. Nanostrukturnye mekhanicheski legirovannye materialy na osnove metallovЛовшенко, Г. Ф. Теоретические и технологические аспекты создания наноструктурных механически легированных материалов на основе металлов / Г. Ф. Ловшенко, Ф. Г. Ловшенко. Могилев: Белорус.‑Рос. ун‑т, 2005. 276 с.[Nanostructural mechanically alloyed materials based on metals]. Mogilev, Belorus.‑Ros. un‑t Publ., 2008, 679 p.Ловшенко, Ф. Г. Наноструктурные механически легированные материалы на основе никеля / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко. Мн.: БНТУ, 2012. 297 с.Lovshenko G. F., Lovshenko F. G. Teoreticheskie i tekhnologicheskie aspekty sozdaniya nanostrukturnykh mekhanicheski legirovannykh materialov na osnove metallov [Theoretical and technological aspects of creating nanostructured mechanically alloyed materials based on metals]. Mogilev, Belorus.‑Ros. un‑t Publ., 2005, 276 p.Ловшенко, Ф. Г. Композиционные наноструктурные механически легированные порошки для газотермических покрытий / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко. Могилев: Белорус.‑Рос. ун‑т, 2013. 216 с.Lovshenko F. G., Lovshenko F. G. Nanostrukturnye mekhanicheski legirovannye materialy na osnove nikelya [Nanostructured Mechanically Alloyed Nickel‑Based Materials]. Minsk, BNTU Publ., 2012, 297 p.Ловшенко, Ф. Г. Закономерности формирования механически легированных гранулированных лигатур системы «медь – хром» / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко, И. А. Лозиков // Вестн. Белорус.‑Рос. ун‑та. 2014. № 2. С. 49–59Lovshenko F. G., Lovshenko F. G. Kompozitsionnye nanostrukturnye mekhanicheski legirovannye poroshki dlya gazotermicheskikh pokrytiy [Composite nanostructured mechanically alloyed powders for gas‑thermal coatings]. Mogilev, Belorus.‑Ros. un‑t Publ., 2013, 216 p.Ловшенко, Ф. Г. Получение механически легированных наноструктурных модифицирующих лигатур для производства высокопрочных субмикрокристаллических бронз электротехнического назначения / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко, И. А. Лозиков // Литье и металлургия. 2013. № 2. С. 115–126.Lovshenko F. G., Lovshenko G. F., Lozikov I.A. Zakonomernosti formirovaniya mekhanicheski legirovannykh granulirovannykh ligatur sistemy «med’ – khrom» [Patterns of the formation of mechanically alloyed granular master alloys of the “copper – chromium” system]. Vestnik Belorussko‑Rossiyskogo universiteta = Bulletin of the Belarusian‑Russian University, 2014, no. 2, pp. 49–59.Ловшенко, Ф. Г. Научные принципы создания высокостойких хромовых бронз электротехнического назначения с применением технологии, сочетающей реакционное механическое легирование и литье / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко, И. А. Лозиков // Перспективные технологии. Витебск: УО «ВГТУ», 2011. Гл. 10. С. 214–233.Lovshenko F. G., Lovshenko G. F., Lozikov I.A. Polucheniye mekhanicheski legirovannykh nanostrukturnykh modifitsiruyushchikh ligatur dlya proizvodstva vysokoprochnykh submikrokristallicheskikh bronz elektrotekhnicheskogo naznacheniya [Obtaining mechanically alloyed nanostructured modifying alloys for the production of high‑strength submicrocrystalline bronzes for electrical purposes]. Lit’e i metallurgiya = Foundry production and metallurgy, 2013, no. 2, pp. 115–126.Ловшенко, Ф. Г. Оптимизация условий экструзии механически легированных композиций «медь‑хром» и закономерности формирования структуры, фазового состава и свойств материалов из них / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко, И. А. Лозиков // Вестн. Белорус.‑Рос. ун‑та. 2014. № 2. С. 49–59.Lovshenko F. G., Lovshenko G. F., Lozikov I.A. Nauchnye printsipy sozdaniya vysokostoykikh khromovykh bronz elektrotekhnicheskogo naznacheniya s primeneniyem tekhnologii, sochetayushchey reaktsionnoye mekhanicheskoye legirovaniye i lit’e [Scientific principles for the creation of highly resistant chromium bronzes for electrical purposes using a technology that combines reactive mechanical alloying and casting]. Perspektivnyye tekhnologii, Vitebsk, UO «VGTU» Publ., 2011, pp. 214–233.Ловшенко, Г. Ф. Наноструктурные механически легированные материалы на основе металлов / Г. Ф. Ловшенко, Ф. Г. Ловшенко, Б. Б. Хина. Могилев: Белорус.‑Рос. ун‑т, 2008. 679 с.Lovshenko F. G., Lovshenko G. F., Lozikov I.A. Optimizatsiya usloviy ekstruzii mekhanicheski legirovannykh kompozitsiy «med’‑khrom» i zakonomernosti formirovaniya struktury, fazovogo sostava i svoystv materialov iz nikh [Optimization of extrusion conditions for mechanically alloyed compositions “copper‑chromium” and patterns of structure formation, phase composition and properties of materials from them]. Vestnik Belorussko‑Rossiyskogo universiteta = Bulletin of the Belarusian‑Russian University, 2014, no.2, pp. 49–59.Ловшенко, Г. Ф. Термодинамическое моделирование гетерогенного взаимодействия при механическом легировании в системах на основе меди / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко, Б. Б. Хина, З. М. Ловшенко, И. А. Лозиков // Вестн. Белорус.‑Рос. ун‑та. 2012. № 1. С. 23–35.Lovshenko G. F., Lovshenko F. G., Khina B. B. Nanostrukturnye mekhanicheski legirovannye materialy na osnove metallov [Nanostructural mechanically alloyed materials based on metals]. Mogilev, Belorus.‑Ros. un‑t Publ., 2008, 679 p.Lovshenko G. F., Lovshenko G. F., Khina B. B., Lovshenko Z. M., Lozikov I.A. Termodinamicheskoye modelirovaniye geterogennogo vzaimodeystviya pri mekhanicheskom legirovanii v sistemakh na osnove medi [Thermodynamic modeling of heterogeneous interaction during mechanical alloying in copper‑based systems]. Vestnik Belorussko‑Rossiyskogo universiteta = Bulletin of the Belarusian‑Russian University, 2012, no. 1, pp. 23–35.Lovshenko G. F., Lovshenko G. F., Khina B. B., Lovshenko Z. M., Lozikov I.A. Termodinamicheskoye modelirovaniye geterogennogo vzaimodeystviya pri mekhanicheskom legirovanii v sistemakh na osnove medi [Thermodynamic modeling of heterogeneous interaction during mechanical alloying in copper‑based systems]. Vestnik Belorussko‑Rossiyskogo universiteta = Bulletin of the Belarusian‑Russian University, 2012, no. 1, pp. 23–35.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.