Особенности структурообразования наномодифицированных Si-Mn - сталей

Abstract

RU: Изучение влияния тугоплавких нанодисперсных частиц Ti(CN) на структурообразование модифицированных Si-Mn-cталей. Методика. Методом плазмохимического синтеза получены нанодисперсные порошковые композиции Ti(CN) фракцией до 100 нм. Рассчитана удельная поверхность порошковых композиций. При изучении структуры и размерных параметров нанокомпозиций применены современные методы электронной микроскопии и термодинамического анализа.. Результаты. Проведен аналитический обзор состояния проблемы получения конструкционных материалов, содержащих нанодисперсные композиции. Рассчитаны размеры порошков Ti(CN), их удельная поверхность и удельная поверхностная энергия. Определен оптимальный размер наночастиц. Проведены термодинамические расчеты изменения свободной и поверхностной энергии системы. Определено оптимальное число наночастиц Ti(CN) размером 20..40 нм, являющихся центрами кристализации расплава. Научная новизна. Предложено и теоретически обосновано применение нанодисперсных композиций Ti(CN) размером 20..40 нм в качестве модификаторов стали 16ГС. Установлены условия термодинамической устойчивости системы «наночастица-металл». Практическая значимость. Определено оптимальное количество нанодисперсного модификатора Ti(CN) для обработки стали 16ГС -0,10% мас. Достигнуто измельчение зерна отливок в 2,0-3,5 разів. Разработана технологическая инструкция по модифицированию Si-Mn-сталей нанокомпозициями для опытно - промышленного опробования на металлургических предприятиях.

UK: Вивчення впливу тугоплавких нанодисперсних часток Ti(CN) на структуроутворення модифікованихSi-Mn-cталей. Методика. Методом плазмохімічного синтезу отримані нанодисперсні порошкові композиції Ti(CN) фракцією до 100 нм. Розрахована питома поверхня порошкових композицій. При вивченні структури і параметрів нанокомпозицій, застосовані сучасні методи електронної мікроскопії та термодинамічного аналізу . Результати. Проведено аналітичний огляд стану проблеми отримання конструкційних матеріалів, що містять нанодисперсні композиції. Розраховані розміри порошків Ti(CN), їх питома поверхня і питома поверхнева енергія. Визначено оптимальний розмір наночастинок. Проведено термодинамічі розрахунки зміни вільної і поверхневої енергії системи. Визначено оптимальне число наночастинок Ti(CN) розміром 20..40 нм, які є центрами кристалізації розплаву. Наукова новизна. Запропоновано і теоретично обґрунтовано застосування нанодисперсних композицій Ti(CN) розміром 20..40 нм в якості модифікаторів сталі 16ГС. Встановлено умови термодинамічної стійкості системи «наночастинка-метал». Практична значимість. Встановлено оптимальну кількість нанодисперсного модифікатора Ti(CN) для обробки сталі 16ГС- 0,10% мас. Досягнуто подрібнення зерна виливків в 2,0-3,5 разів. Розроблена технологічна інструкція по модифікуванню Si-Mn-сталей нанокомпозиціями для дослідно-промислового опробування на металургійних підприємствах.

EN: Studying the behavior of the impact of nano-dispersed refractory particles Ti(CN) on the structe of the modified Si-Mn - steels. Metodology. Plasma-chemical synthesis method was nanoparticulate powder composites Ti(CN) fraction under100 nm. Calculated specific surface area of the powder compositions in the study of the structure and size parameters of nanocomposites, applied modern methods of electron microscopy, thermodynamic analysis.. Results. An analytical review of the problem of receiving construction materials containing nanosized composites. Calculate the size of Ti(CN) powders, their specific surface area and specific surface energy. Definitely the optimal size on the nanoparticles. Thermodynamic calculations of change in the free energy of the system and the surface. The optimal number of nanoparticle Ti(CN) size 20..40 nm are centers of melt by crystallization. Originality. Proposed and theoretically justified the use of nanodispersed composition Ti(CN) 20..40 nm size as modifiers steel 16ГС. The conditions of thermodynamic stability of the system «nanoparticle metal». Practical value. The optimal amount of nanosized modified Ti(CN) for the treatment of steel 16ГС - 0,10% by weight. Grinding grain castings reachas 2-3,5 times. The technological instructions for modifying Si-Mn-steels nanocomposite for experimental-industrial testing at metallurgical plants.