Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
10 results
Search Results
Item Structure and Protective Properties of Complex Chromosilicide Diffusion Coatings on Steel 20(Sumy State University, 2023) Погребова, Інна Сергіївна; Погребова, Инна Сергеевна; Pohrebova, Inna Serhiivna; Yantsevych, K.; Лоскутова, Тетяна Володимирівна; Лоскутова, Татьяна Владимировна; Loskutova, Tetiana Volodymyrivna; Харченко, Надія Анатоліївна; Харченко, Надежда Анатольевна; Kharchenko, Nadiia Anatoliivna; Говорун, Тетяна Павлівна; Говорун, Татьяна Павловна; Hovorun, Tetiana PavlivnaВ роботі наведені результати досліджень структури, хімічного складу, мікротвердості, жаро та корозійної стійкості багатокомпонентних покриттів, отриманих при дифузійному хромосиліціюванні сталі 20. Покриття наносили у спеціально розробленій реакційній камері при температурі 1050 ºС впродовж 6 годин на поверхню вуглецевої сталі 20 в замкненому реакційному просторі при пониженому тиску активної газової фази, для формування якої використовували раціональні кількості кремнію та хрому, а також чотирихлористий вуглець, як активатор. Встановлено, що отримані покриття складаються з карбідів хрому Cr23C6, Cr7C3, легованих кремнієм, і зони твердого розчину хрому і кремнію в α-залізі. Максимальна кількість кремнію спостерігається у внутрішній зоні покриття (2.82 – 3.89 мас. %) на глибині 15 – 50 мкм. Загальна товщина покриття становить 110 мкм, мікротвердість поверхневих шарів – 19.5 ГПа. Поверхневі шари покриттів, на основі хрому та кремнію, призводять до утворення захисних плівок Cr2O3, А12О3, що забезпечує їх високу жаростійкість в атмосфері повітря та корозійну стійкість в окислювальних кислотах. Встановлена можливість підвищення корозійної стійкості сталі 20 з хромосиліцидними покриттями шляхом введення в агресивні розчини неорганічних окислювачів.Item Surface Laser Melting of a Carburized LPBF-Manufactured Ti-based Biomedical Grade Alloy(Sumy State University, 2023) Efremenko, B.V.; Chabak, Yu.G.; Tsvetkova, E.V.; Dzherenova, A.V.; Efremenko, V.G.; Kromka, F.; Zurnadzhy, V.I.; Olejnik, I.M.Об’єктом даної роботи є дослідження зміни мікроструктури та твердості біомедичного сплаву Ti-6Al-4V, виготовленого за технологією LPBF-друку, в результаті цементації в твердому карбюризаторі та подальшого оплавлення поверхні лазерним променем. Навуглецювання проводили в порошковому карбюризаторі (20 об. % (NH2)2CO, 20 об. % K4Fe(CN)6 та 60 об. % сажі) при 1000 °C впродовж 7 год. Для лазерної обробки використали волоконний лазер «TruFiber 400» (TRUMPF) (довжина хвилі – 1064 нм, потужність – 400 Вт, швидкість сканування – 5 мм·с – 1). Дослідження включали оптичну (GX71 OLYMPUS) та сканувальну електронну мікроскопію (JSM-7000F JEOL), енергодисперсійну спектроскопію (INCAx-sight, Oxford Instruments), рентгенівську дифракцію (X'Pert PRO, PANalytical, Cu-Kα) та вимірювання мікротвердості (LM700AT LECO, навантаження 0,05 кг). Було виявлено, що цементація забезпечила формування шару стабілізованої вуглецем αTi-фази товщиною 440-700 мкм з тонким верхнім шаром, що містить TiC, TiO2 та Al2O3. Після навуглецювання твердість приповерхневого шару склала 720±12 HV, що вдвічі вище твердості основи (322±32 HV). Наступне сканування лазерним променем сформувало оплавлений шар товщиною 60-120 мкм, під яким на глибину до ~ 0,8 мм простяглася зона термічного впливу, що складалась із збагаченого на вуглець голчастого αTi-мартенситу. Оплавлений шар мав дрібнозернисту структуру, яка вміщувала дисперсні включення оксикарбіду Ti(O0,8C0,2) зернистої або дендритної форми. Твердість оплавленого шару становила 1000-1200 HV з подальшим поступовим зниженням вглиб зразка відповідно до зниження вмісту вуглецю. Лазерне оплавлення супроводжувалося утворенням тріщин і усадкових порожнин у приповерхневому шарі. Також воно призвело до підвищення шорсткості поверхні внаслідок її кипіння під лазерним променем, що пов’язано із низькою теплопровідністю сплаву Ti-6Al-4V.Item Physical and Technological Principles of Processing Steel with UV Laser Radiation(Sumy State University, 2023) Hnatenko, O.S.; Afanasieva, O.V.; Lalazarova, N.O.; Odarenko, E.N.; Sashkova, Y.V.; Ivanchenko, O.V.; Kurskoy, Yu.S.Основною метою статті є дослідження зміцнення сталі з використанням нестандартних довжин хвиль лазерного випромінювання. Описано також фізичні принципи взаємодії лазерного випромінювання з речовиною. Були проведені експерименти із загартування стали УФ-лазером (довжина хвилі 355 нм). Проведено експерименти та порівняльний аналіз об'ємного загартування сталі з охолодженням у воді, загартування лазерним променем YVO4 лазера з λ = 1,06 мкм та загартування лазерним променем YVO4 лазера з λ = 0,355 мкм. Дослідження проводилися на конструкційній сталі 45 та інструментальних сталях У12 та Р6М5. У ході досліджень були отримані нові цікаві наукові результати: вивчення мікроструктури зразків сталі У12 за допомогою електронного мікроскопа показало, що мартенсит, що утворюється при загартуванні УФ-випромінюванням, більш дисперсний, в результаті чого, можна зробити висновок, що така обробка може призвести до отримання поверхневих наноструктур розміром до 100 нм. Однак у зв'язку з малою продуктивністю і малою потужністю УФ-випромінювання пропоноване загартування сталі можна рекомендувати для вимірювального та ріжучого інструменту.Item Physical and Technological Parameters of Cr28 Steel Nitriding in an Ammonia Environment(Sumy State University, 2023) Loskutova, T.V.; Pohrebova, I.S.; Kotlyar, S.M.; Bobina, M.M.; Kaplii, D.A.; Харченко, Надія Анатоліївна; Харченко, Надежда Анатольевна; Kharchenko, Nadiia Anatoliivna; Говорун, Тетяна Павлівна; Говорун, Татьяна Павловна; Hovorun, Tetiana PavlivnaУ роботі досліджено вплив технологічних параметрів газового азотування (температури і час) на фазовий склад, структуру, мікротвердість та зносостійкість корозійностійкої сталі феритного класу Х28. Азотування проводили в середовищі дисоційованого аміаку в інтервалі температур 550-950 ˚С. Встановлена залежність фазового складу сформованих покриттів від температури азотування. Рентгеноструктурним, металографічним та дюрометричним аналізами визначено, що в результаті азотування формуються наступні фази: Fe2N, Fe4N, Feα, Fey, CrN. Максимальна мікротвердість 15,5-16,0 ГПа була зафіксована для покриттів на сталі Х28 після азотування при температурі 550 ˚С. Проаналізовано вплив температури відпалу на мікротвердість азотованого покриття. Зафіксовано, зниження мікротвердості азотованого покриття на сталі Х28 починаючи з температури відпалу 600 ˚С. Встановлено, що мінімальне зменшення мікротвердості при температурі відпалу в 750 ˚С характерне для сталі Cr28, азотованої за температури 550 ˚С. Визначений оптимальний режим азотування (температура 550 ˚С, час 6 годин), який дозволяє отримати максимальну абразивну стійкість сталі Х28 після азотування. При цьому фіксується підвищення зносостійкості азотованої сталі Cr28 в 2,8 рази в порівнянні з вихідною структурою.Item Effect of Heat Sink on Mechanical, Metallurgical and Microstructural Characteristics of Friction Stir Spot Welded Dissimilar Al6061 and Al5052 Joints(Sumy State University, 2022) Siddharth, S.; Pradeep, A.; Hemanthkumar, V.; Rajaparthiban, J.Точкове зварювання тертям із перемішуванням є добре відомим методом з’єднання матеріалів для зварювання подібних, а також різнорідних матеріалів. При цій технології зварювання робоча температура підтримується нижче температури плавлення заготовок. Оскільки температура в області зварювання підтримується вище точки рекристалізації та нижче точки плавлення, з’єднання відбувається як при сильній пластичній деформації. Це вигідно, оскільки поєднує різнорідні матеріали, що мають унікальні та різні властивості, як одне зварне з’єднання. У статті була зроблена спроба використати мідний матеріал як тепловідвід під час точкового з’єднання різнорідних з’єднань Al6061 та Al5052. Наявність мідних тепловідводів забезпечувала швидке розсіювання тепла від тертя, створюваного в області самородка. Точкове зварювання охолоджувалося швидше. При використанні мідних тепловідводів швидкість охолодження знижувалася на 32 %. Властивості на розтяг точкових з’єднань Al6061-Al5052 підвищилися на 7,8 %, а мікротвердість з’єднань покращилася на 12,3 % порівняно зі з’єднаннями, виготовленими без тепловідводів. Інтерметалічні сполуки не утворювалися, а зерна менш деформувалися при використанні тепловідводів. Швидший час охолодження забезпечив швидку заміну заготовок. Час роботи зварювального обладнання скоротився на 19,3 %, оскільки з’єднання готувалися швидше. Таким чином споживання електроенергії (енергозбереження) за одну зміну зменшилося на 11,35 %.Item Deposition Rate and Electrochemical Corrosion Behavior of Nickel-Based Composite Coatings(Sumy State University, 2022) Lekmine, F.; Zidani, I.; Chala, A.; Temam, H. BenКонтроль корозії металу є важливим з технічної, економічної, екологічної та естетичної точок зору. Оптимальним варіантом є використання покриттів для захисту металів і сплавів від корозії. Нікелювання є одним із найпоширеніших методів захисту менш благородних металевих поверхонь з початку століття. Потреба в покращених покриттях з кращою стійкістю до зносу та корозії призвела до розробки та використання композитних електростатичних покриттів. У статті композитні покриття Ni-PTiO2 були виготовлені електроосадженням при прямому струмі на мідних підкладках. Для визначення середнього розміру частинок і елементного хімічного складу покриттів використовували рентгеноструктурний аналіз (XRD) та енергодисперсійну спектроскопію (EDS). Електрохімічна корозійна поведінка композитних покриттів Ni-P-TiO2 у 3,5 мас. % NaCl характеризували за допомогою потенціодинамічного поляризаційного тесту та електрохімічної імпедансної спектроскопії (EIS). Результати показують, що наночастинки TiO2 включені в покриття. Швидкість осадження зростала зі збільшенням густини струму; мікротвердість покриттів помітно зростала зі збільшенням густини струму. Випробування на корозію показали, що 3 A.дм – 2 є оптимальним значенням прикладеної густини струму з точки зору найменшого значення Ecorr = – 504 мВ і найкращого опору передачі заряду Rp = 114,7 Ом.см2.Item Structural, Mechanical and Corrosion Behavior of Ni-P-TiO2 Composite Coatings: Effect of Current Density(Sumy State University, 2022) Lekmine, F.; Naoun, M.; Gana, A.; Ben Temam, H.Композитні покриття Ni-P-TiO2 важливі для техніки завдяки таким властивостям, як стійкість до зносу та корозії, електро- та теплопровідність, магнітним властивостям. У роботі вперше досліджено вплив густини струму на електроосаджені композитні покриття Ni-P-TiO2. Композитні покриття Ni-PTiO2 осаджувалися на мідні підкладки з густинами прикладеного струму, рівними 1, 3, 5, 7 та 9 А·дм – 2. Для дослідження морфологічних, мікроструктурних та механічних властивостей використовували рентгеноструктурний аналіз (XRD), скануючу електронну мікроскопію (SEM), енергодисперсійну спектроскопію (EDS) та аналіз мікротвердості. З іншого боку, корозійні властивості покриттів оцінювали за допомогою поляризаційної та електрохімічної імпедансної спектроскопії (EIS). Результати XRD показують, що включення наночастинок TiO2 в покриття змінює відносну інтенсивність піку Ni, а також його ширину. Крім того, мікротвердість покриттів помітно збільшується з густиною струму. Найкращу мікротвердість і корозійну стійкість демонструє композитне покриття Ni-P-TiO2, нанесене електроосадженням при 3 А·дм – 2.Item Strengthening Mechanisms in the Surface Layer of Duralumin Modified by a High Current Pulsed Relativistic Electron Beam(Sumy State University, 2021) Bryukhovetsky, V.V.; Lytvynenko, V.V.; Myla, D.E.; Lonin, Yu.F.; Ponomarev, A.G.; Uvarov, V.T.Досліджено механізми зміцнення поверхневого шару алюмінієвого сплаву Д16AT, опроміненого сильнострумовим релятивістським електронним пучком. Сплав опромінювали електронним пучком з енергією частинок 0,35 МеВ, струмом пучка 2,0 кА та тривалістю імпульсу 5 мкс. У статті показано, що обробка сильнострумовим релятивістським електронним пучком алюмінієвого сплаву Д16AT призводить до оплавлення опроміненої поверхні та утворення поверхневого шару з модифікованим структурно-фазовим станом. Товщина шару складає приблизно 100 мкм. Основною фазою цього шару є твердий розчин на основі алюмінію, а інтерметалідні фази, які були присутні у вихідному стані сплаву, не виявляються методами рентгенівської дифрактометрії. Встановлено, що обробка поверхні сплаву Д16АТ імпульсним електронним пучком призводить до подрібнення зерна. У вихідному стані сплаву середній розмір зерен складає 11 мкм, а у модифікованому шарі середній розмір зерна складає приблизно 0,8 мкм. Мікротвердість опроміненого шару збільшується майже на 50 %. Проаналізовано внесок різних механізмів зміцнення у зміну міцнісних характеристик модифікованого поверхневого шару. Показано, що для сплаву у вихідному стані основний внесок у зміцнення дає дисперсійний механізм, тоді як ключову роль у збільшенні мікротвердості модифікованого опроміненням шару відіграє дислокаційний механізм зміцнення. Обговорюється значення цих спостережень для термомеханічної обробки алюмінієвих сплавів з метою подальшого підвищення характеристик їх міцності.Item Metastable States and Physical Properties of Boron-rich W-B films(Sumy State University, 2020) Bashev, V.F.; Ryabtsev, S.I.; Kruzina, T.V.; Popov, S.A.; Skorbyaschensky, E.S.; Potapovich, Yu.N.; Antropov, S.N.Представлені експериментальні дані по іонно-плазмовому (13.56 МГц) магнетронному напиленню складових мішеней системи W-B. Застосування зазначеного методу дозволяє отримувати напилені сплави в усьому концентраційному інтервалі їх складів. Напилені плівки ілюструють виникнення аморфного твердого стану. Розкладання аморфного стану супроводжується виділенням проміжної метастабільної, нанокристалічної W-фази з гранецентрованою кубічною структурою. За допомогою магнетронного напилення ми отримали аморфний стан в чистих W-плівках при кімнатній температурі. Досліджено метастабільні стани в W-B плівках, їх термічна стабільність, електричні і механічні властивості. В роботі показано, що аморфний стан в сплаві WB5 характеризується аномально високою температурною стійкістю і мікротвердістю. Метод іонно-плазмового розпилення продемонстрував свою ефективність в разі плівок вольфраму, показавши можливість отримання в них метастабільних фаз. Разом з тим, отримані значення мікротвердості в аморфному сплаві виявилися нижчими передбачених максимальних теоретичних значень внаслідок особливостей розташування атомів в сплаві.Item Theoretical Prediction of Some Physical Properties of BxAl1 – xSb Ternary Alloys(Sumy State University, 2020) Daoud, S.; Saini, P.K.; Rekab-Djabri, H.Стаття спрямована на визначення кількох важливих властивостей трикомпонентних напівпровідникових сплавів BxAl1 – xSb (0 ≤ x ≤ 1). Відстань до найближчого сусіда, масова густина, енергія плазмону, модуль об'ємної пружності, температура плавлення, електронна поляризація, густина енергії решітки та мікротвердість як функції концентрації бору x були передбачені з використанням лише теоретичних сталих решітки, про які повідомляється в літературі. За винятком довжини зв'язку та електронної поляризованості, які зменшуються із збільшенням x, усі інші величини збільшуються поступово та монотонно із збільшенням вмісту бору x. Це свідчить про те, що коли більше атомів бору включено до AlSb, твердість матеріалу, про який йде мова, стає більшою. Отже, із збільшенням x металева характеристика BxAl1 – xSb зменшується від зв'язку Al-Sb до зв'язку B-Sb, що супроводжується збільшенням цих величин. Для того, щоб перевірити невизначеність методу, використаного в цій роботі, ми порівнюємо наші дані для бінарних сполук BSb та AlSb. Загалом, наші дані щодо BSb та AlSb добре узгоджуються з іншими значеннями, доступними в літературі. Крім того, ми вважаємо, що в літературі немає даних про різні властивості, що вивчаються тут для трикомпонентних сплавів BxAl1 – xSb.