.png)
.png)
.png)
Послать статью по эл. почте 
Водородные технологии в литье и металлургии: настоящее и будущее (обзор)
https://doi.org/10.21122/1683-6065-2018-4-145-154
Аннотация
В статье представлен обзор достижений водородной обработки материалов – области материаловедения, которая позволяет улучшить структуру и свойства материалов с помощью обратимого водородного воздействия. Показаны примеры использования водородных технологий в литье и металлургии. Термоводородная обработка (ТВО) титановых сплавов состоит из ряда последовательных операций: наводораживание металла до заданных концентраций, технологическое воздействие на металл, вакуумный отжиг для удаления водорода из металла до безопасных концентраций. ТВО позволяет пластифицировать титановые сплавы, повышает их антифрикционные свойства. В сварных соединениях сплавов титана ТВО выравнивает пластичность сварного шва и основного металла, повышает циклическую долговечность изделий в 2,0–2,5 раза. В технологиях литья предварительное наводораживание ряда алюминиевых расплавов приводит к увеличению предела прочности на 20–30%, а относительного удлинения – на 15–45%, а также к возрастанию жаропрочности после пластической деформации. С помощью водородного воздействия можно осуществлять контролируемое порошкообразование интерметаллидов, формировать в материалах наноструктуру, ускорять процессы химикотермической обработки, а также вызывать «искусственный полиморфизм» в металлах, неполиморфных по своей природе.
Сделан вывод о том, что часть водородных технологий уже коммерциализирована, часть еще ожидает широкого применения. В целом перспективы развития водородной обработки материалов лежат в сфере развития применения систем металл–водород, а международная активность, в частности, школы и конференции, традиционно и регулярно проводимые по этой тематике, позволяют судить о интенсивном развитии теории и практики водородных технологий.
Об авторе
М. B. ГольцоваБеларусь
Минск, Беларусь, пр. Независимости, 65
Список литературы
1. Колачев Б. А. Водородная хрупкость металлов / Б. А. Колачев. М.: Металлургия, 1985. 216 с.
2. Zwicker U., Schleicher H. W. Process for improving the workability of titanium alloys. US Patent 2892742 (1959). Электронный ресурс Google Patents https://patents.google.com/patent/US2892742
3. Progress in Hydrogen Treatment of Materials. DonetskCoral Gables: Kassiopeya Ltd., 2001, 543 p.
4. Альтернативная энергетика и экология. Международный научный журнал. Спецвыпуск, 2014, 238 с.
5. Гречихин Л. И. Наночастицы и нанотехнологии // Нанои микростистемная техника. 2008. С. 2–26. URL: http://www.microsystems.ru/files/full/mc200805.pdf
6. Ливанов В. А. Водород в титане / В. А. Ливанов, А. А. Буханова, Б. А. Колачев. М.: Металлургиздат, 1962. 245 с.
7. Илларионов А. Г. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов: учеб. пособ. / А. Г. Илларионов, А. А. Попов. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014, 137 с.
8. Колачев Б. А. Достижения водородной технологии титановых сплавов / Б. А. Колачев, А. А. Ильин, В. К. Носов, А. М. Мамонов // Технология легких сплавов. 2007. № 3. С. 10–26.
9. Ильин А. А. Водородная технология титановых сплавов / А. А. Ильин, Б. А. Колачев, В. К. Носов, А. М. Мамонов / Под общ. ред. А. А Ильина. М.: МИСиС, 2002, 392 с.
10. Ильин А. А. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. М.: Наука, 1994, 304 с.
11. Ильин А. А. Управление структурой титановых сплавов методом термоводородной обработки / А. А. Ильин, С. В. Скворцова, А. М. Мамонов // Физико-химическая механика материалов. 2008. № 3. С. 28–34.
12. Скворцова С. В. Влияние водорода на фазовые и структурные превращения в титановом сплаве ВТ6 / С. В. Скворцова, П. В. Панин, Н. А. Ночовная [и др.] // Электронный ресурс Всероссийского науч.-исслед. ин-та авиационных материалов URL: https://www.viam.ru/public/index.php?year=2010.
13. Погрелюк И. Н. Антифрикционные характеристики титанового сплава ВТ6 после термоводородной обработки и последующего азотирования / И. Н. Погрелюк, С. В. Скворцова, В. Н. Федирко [и др.] // Фізико-хімічна механіка матеріалів. 2015. Т. 51. № 3. С. 90–99.
14. Карпов В. Н. Материаловедческие и технологические аспекты проектирования высоконагруженных имплантатов из титановых сплавов / В. Н. Карпов, А. М. Мамонов, В. С. Спектор [и др.] // Титан. 2014. № 4. С. 43–51.
15. Овчинников А. В. Обоснование и разработка водородной технологии производства деформированных полуфабрикатов из титановых сплавов: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. М., 2011. 46 с.
16. Котлярский Ф. М. О двойственной роли водорода в процессах формирования отливок из алюминиевых сплавов / Ф. М. Котлярский., Г. П. Борисов // 50 лет в Академии наук Украины. Киев: Редакция журнала «Процессы литья», 2008, 500 с.
17. Афанасьев В. К. Влияние деформации в твердожидком состоянии и наводораживания шихты на свойства отливок из алюминиевых сплавов / В. К. Афанасьев, А. Н. Прудников // Литейное производство. 1988. № 9. С. 12–13.
18. Котлярский Ф. М. Влияние водорода на формирование и свойства отливок из алминиевых сплавов, заливаемых при низком перегреве / Ф. М. Котлярский, В. И. Белик, Г. П. Борисов // Процессы литья. 2014. № 3 (105). С. 10–22.
19. Афанасьев В. К., Попова М. В. Пpименение водоpода для получения необходимых свойств алюминиевых сплавов // Водородная обработка материалов; Тp. Четвеpтой Междунаp. конф. «ВОМ-2004», Донецк: ДонНТУ, Дон ИФЦ ИАУ, 2004. С. 243–245.
20. Гольцов В. А. Разрушение металлических материалов под воздействием водорода / В. А. Гольцов, А. Ф. Волков, Л. И. Смирнов, Е. И. Гринченко // Физика твердого тела. 1986. С. 57–61.
21. Гольцов В. А. Фундаментальные основы водородной обработки материалов // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 1. С. 42–69.
22. Вербецкий В. Н. Изучение влияния процесса HDDR на морфологию интерметаллида Nd2Fe14B / В. Н. Вербецкий, С. В. Митрохин, А. А. Тепанов, Э. А. Мовлаев // Методическое руководство. М.: МГУ, 2017. 12 с. http://www.chem.msu.ru/rus/teaching/highp/HDDR.pdf
23. Kianvash Abbas, Harris I. R. Hydrogen decrepitation as a method of powder preparation of a 2:17-type, Sm (Co, Cu, Fe, Zr)8.92 magnetic alloy // J. Mater. Sci. 1985. Vol. 20. P. 682. https://doi.org/10.1007/BF01026543.
24. Sugimoto S., Book D. HDDR Process for the Production of High Performance Rare-Earth Magnets // Handbook of Advanced Magnetic Materials, Springer, US, 2006, p. 977–1007. DOI: 10.1007/1-4020-7984-2_23.
25. Каракозов Б. К. Интерметаллиды на основе системы Ti–Al–Nb для хранения водорода / Б. К. Каракозов, М. К. Скаков, Ш. Р. Курбанбеков, А. А. Ситников // Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные покрытия, сварка: материалы 13-й Междунар. науч.-техн. конф. Минск 16–18 мая 2018 г. Минск: Беларуская навука, 2018. C. 190–191.
26. Булик І. І. Водень як технологічне середовище для формування наноструктури у феромагнітних Sm–Co сплавах / І.І. Булик, В. В. Панасюк // Фіз. хім. механіка матеріалів. 2012. № 1. С. 9–18.
27. Исследование влияния водорода и кислорода на процессы азотирования и цементации металлов и сплавов с целью оптимизации условий их химико-термической обработки. Донецк: ДонНУ, 2003. 82 с.
28. Изучение зависимости водородно-стимулированной диффузии от состава сплавов на железной основе при ХТО концентрированными потоками энергии. Донецк, 1996. 56 с.
29. Изучение основных закономерностей водородо-стимулированной диффузии в металлах и сплавах: Разработка механизма основных процессов водородо-стимулированной диффузии в металлах и сплавах. Практические рекомендации. Донецк, 1997. 145 с.
30. Барьяхтар В. Г. Водород в диффузионных процессах химико-термической обработки металлов и сплавов / В. Г. Барьяхтар, Ю. М. Буравлев, А. Г. Милославский, М. П. Кушнир; Под ред. Ю. М. Буравлева. Киев: Наукова думка, 1999. 253 с.
31. Лясоцкая В. С. Термическая обработка сварных соединений титановых сплавов. М.: Экомет, 2003. 352 с.
32. Ильин А. А. Термоводородная обработка сварных соединений из титановых сплавов / А. А. Ильин, И. С. Полькин, А. А. Мамонов [и др.] // Технология легких сплавов. 2002. № 3. С. 5–12.
33. Мальков А. В. Термоциклическая обработка титановых сплавов с использованием водородного наклепа / А. В. Мальков, И. Д. Низкин, В. В. Шевченко // ФХММ. 1991. № 1. C. 109–112.
34. Goltsova M. V. Platinum metals key role in hydrogen economy progress and the fundamentals of hydrogen palladium membrane technology / M. V. Goltsova, V. V. Vasekin, G. I. Zhirov // Proceedings International Hydrogen Energy Congress and Exhibition, IHEC2007, Istanbul, Turkey, 1315 July, CD/IHECO7-0967.pdf, 10 pp.
35. Гольцов В. А. Индуцированный водородом полиморфизм и фазово-структурные основы водородной обработки материалов / В. А. Гольцов, М. В. Гольцова // Вестн. Пермского нац. исслед. политехн. ун-та. Машиностроение, материаловедение. 2016. Т. 18. № 3. C. 7–29.
36. Гольцов В. А. Индуцированный водородом полиморфизм металлов и основы водородной обработки материалов (обзор) / В. А. Гольцов, М. В. Гольцова // Сб. материалов 60-й Междунар. науч. конф. «Актуальные проблемы прочности». Витебск, Беларусь.14–18 мая 2018 г. C. 28–30.
37. Гольцова М. В. Полиморфизм металлов, индуцированный водородом, как основа водородной обработки материалов / М. В. Гольцова, В. А. Гольцов // Сб. докл. Междунар. симпозиума «Технологии. Оборудование. Качество». Минск: БНТУ, 29 мая – 1 июня 2018 г. C. 162–163.
38. Гольцова М. В., Жиров Г. И. Основы водородной обработки материалов (обзор) // Актуальные проблемы прочности. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. В. В. Рубаника. Витебск: УО «ВГТУ», 2018, 512 c. Гл. 16. C. 329–352.
39. Большая советская энциклопедия. Электронный ресурс. URL: http://bse.sci-lib.com/article110425.html.
40. Букин В. И. Переработка производственных отходов и вторичных сырьевых ресурсов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы / В. И. Букин, М. С. Игумнов, В. В. Сафонов, Вл. В. Сафонов. М.: Изд. ООО «Издательский дом «Деловая столица», 2002. 224 с.
41. Взаимодействие изотопов водорода с конструкционными материалами. IHISM´15 JUNIOR // Сб. докл. Десятой Междунар. школы молодых ученых и специалистов им. А. А. Курдюмова / Под ред. д-ра техн. наук А. А. Юхимчука, 2016, 300 с. URL: http://book.sarov.ru/product/ihism-15/#s3.
42. Special Issue on The 21st World Hydrogen Energy Conference (WHEC 2016), 13–16 June 2016, Zaragoza, Spain / Edited by Edited by Luis Carlos Correas, Ángel Larrea, María Jesús Lázaro, José Ángel Peña // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Vol. 42, No. 19. P. 13309–14044.
43. Special Issue on The 15th International Symposium on Metal–Hydrogen Systems (MH2016). 7–12 August 2016, Interlaken, Switzerland / Edited by Shin-ichi Orimo // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Vol. 42. No. 35. P. 22303–22640.
44. HYdrogen POwer THeoretical and Engineering Solutions – International Symposium (Hypothesis XII) / Edited by Angelo Basile, Gaetano Squadrito, Giuseppe Spazzafumo // International Journal of Hydrogen Energy. 2018. Vol. 43. No. 26. P. 1165311902.
Дополнительные файлы
Для цитирования: Гольцова М.B. Водородные технологии в литье и металлургии: настоящее и будущее (обзор). Литье и металлургия. 2018;(4):145-154. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2018-4-145-154
For citation: Goltsova M.V. Hydrogen technologies in foundry and metallurgy: current state and perspectives (review). Litiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY). 2018;(4):145-154. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/1683-6065-2018-4-145-154
Обратные ссылки
- Обратные ссылки не определены.
