Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А., Небольсин В.А

производить до 5 тонн в зависимости от технологии, требуемой дисперсности и материала. Безусловно, стоит отметить, что процесс производства порошков является трудоемким, требует длительной отладки и подготовки. Несмотря на проблемы реализации аддитивных технологий критериальный анализ рентабельности изготовления деталей авиационного машиностроения методами селективного лазерного плавления в зависимости от геометрической сложности» Уфимского авиационного технического университета (УГАТУ), в котором рассматривается рентабельность и стабильно невысокая себестоимость аддитивных технологий особенно в таких высоких отраслях, как авиационное машиностроение, автомобилестроение, медицинское протезирование. На рисунке 4 представлен график рентабельности аддитивных технологий [4].

Рис. 4. Схема изменения стоимости изготовления продукции при увеличении сложности изготовления

(оригинальный)

Задачи экономия природных ресурсов является одним из направлений обеспечения техносферной безопасности. решение этих задач невозможно без использования новых технологий, одними из которых являются аддитивные технологии. Несмотря на имеющиеся проблемы эти технологии являются мощным инструментом для реализации новых идей. Технологии позволяют применять новые высокоэффективные материалы, новые методы управления и, таким образом, обусловливают новое функциональное и интеллектуальное содержание продукта.

Литература

1.Зленко, М.А. Аддитивные технологии в машиностроении: пособие для инженеров / М.А. Зленко, М.В. Нагайцев, В.М. Довбыш. – М.: Изд-во «ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»», 2015.

–220 с.

2.Кукушкин В. АО «СТАНКОПРОМ» – системный интегратор в развитии аддитивных технологий / В. Кукушкин, А. Кузнецов. – Станкоинструмент, 2016. – № 1. – С. 46-53.

3.Макаров, М. Промышленные 3D-принтеры – дорогие «игрушки» или реальный путь модернизации машиностроения в России? // Фотоника. – 2015. – № 5. – Вып. 53. – С.

20-32.

4.Федорова П.С. Перспективы применения аддитивных технологий в машиностроении (аналитический обзор) / П.С. Федорова // Научно-практический электронный журнал Аллея Науки. 2017. – №8. – С. 447-453.

191

ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», Донецкая народная республика

V.K. Mugandin, N.V. Golubov, I.A. Gorobets

ADDITIVE TECHNOLOGIES IN MECHANICAL ENGINEERING

Technologies that allow to save material and labor resources when creating new products are considered. Trends in the development of traditional technologies for the manufacture of products in mechanical engineering and problems that can be solved by additive technologies are shown. Examples of the implementation of these technologies are given. The problems that arise when implementing new technologies are considered

Key words: resources, economy, additive technology, laser, design, powder, costs, scheme

State Educational Institution of Higher Professional Education «Donetsk National Technical University», Donetsk People's Republic

УДК 546.831:621.039.532.6

А.Н. Морозов, В.И. Журбa, А.В. Мац, В.А. Проголаева, В.В. Селюкова

СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ Х18Н10Т, ИНДУЦИРОВАННЫЕ ИМПЛАНТАЦИЕЙ ДЕЙТЕРИЯ ПРИ РАЗНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ОБЛУЧЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА УДЕРЖИВАЕМОГО ДЕЙТЕРИЯ

Кинетика развития структурных превращений в стали прослежена по спектрам термодесорбции (ТД) дейтерия, в зависимости от дозы имплантированного дейтерия и температуры (Т) облучения. Определено, что предельно достижимая концентрация дейтерия в стали С = 1 ат.D/ат.мет при Тобл. = 100 К. При концентрациях С≥0,5 в стали образуются две гидридные фазы. В процессе имплантации ионов дейтерия при Т = 295 К в стали формируется структура, устойчивая по отношению к воздействию имплантации ионов дейтерия (радиационностойкая структура) вследствие чего практически весь вновь имплантируемый дейтерий десорбируется из стали. Суммарная концентрация накопившегося дейтерия в области средних доз составляет 7–8 ат.%. При Т облучения выше 295 К вспектре ТД дейтерия наблюдается протяженная область десорбции дейтерия в диапазоне температур 450-1200 К, обусловленная формированием локальных структурных выделенийвызваных сегрегацией компонент стали. Увеличение Т облучения сопровождается снижением концентрации удерживаемого дейтерия до ~1 ат. %

Ключевые слова: аустенитная сталь, имплантация дейтерия, температура облучения,структурные превращения, концентрация дейтерия

Изучение закономерностей взаимодействия водорода с металлами и сплавами в широком диапазоне температур и давлений является важной проблемой в физическом материаловедении, как с научной, так и прикладной точек зрения. Результаты термодесорбционных (ТД) экспериментов показали высокую степень корреляции спектров термоактивированного выделения дейтерия с диаграммами фазовых состояний исследуемых систем метал-дейтерий, что свидетельствует о перспективности использования методики ТД в структурных исследованиях [1-2]. ГЦК структура аустенитной коррозионной стали Х18Н10Т, обеспечивает ей высокие технологические качества. Одной из компонент, которая может обуславливать структурные изменения в аустенитной коррозионностойкой стали, может быть, водород, который накапливается в стали в результате взаимодействия с окружающей средой, облучения в реакторах деления и синтеза. В данной работе представлены результаты исследования структурных изменений в аустенитной стали Х18Н10Т, индуцированных ионно имплантированным дейтерием в зависимости от дозы облучения итемпературы образцов.

Экспериментальная процедура.

Исследовались образцы аустенитной стали Х18Н10Т. Введение дейтерия в образцы осуществлялось имплантацией ионов D 2 энергии 24 кэВ плотностью тока 2-5 мкА/см2 в ин-

тервале доз 1×1015–5×1018ат.D/см2 при температурах 100, 295, 380, 420, 480, 600, 900 К. Им-

плантированные образцы подвергались нагреву непосредственно после выключения ионного

192

пучка со скоростью 3.5-5 К/с до температуры 1700 К с одновременной регистрацией спектра десорбции ионов D 2 (4 а.е.м.). Исследование структуры проводилось с помощью электрон-

ной микроскопии (ТЕМ) на просвет при ускоряющем напряжении 100 кВ.

Результаты и их обсуждение.

Облучение при 100 К. Кинетика развития спектра термодесорции дейтерия в зависимости от дозы имплантированного дейтерия. Наиболее характерные спектры термодесорбции дейтерия, для различных доз имплантированного дейтерия приведены на рис. 1. Для низких имплантационных доз спектр термодесорбции ионно-имплантированного дейтерия представляет единственный пик. При дозах выше 6,5×1017 D/см2 происходит качественное изменение спектра термодесорбции дейтерия, проявляющееся в появлении низкотемпературной области десорбции дейтерия, свидетельствующее о появлении нового фазового состояния, которое можно рассматривать как образование гидрида. Вывод об образовании гидрида сделан на основе данных, полученных нами при изучении спектров термодесорбции дейтерия из Pd [1] и Ti [3]. В этих работах показано, что образование гидридов отображается в спектре термодесорбции дейтерия появлением более низкотемпературных пиков. При этом формируются характерные для мартенситных превращений полосы, кристаллическая структура ОЦК и ферромагнитная фаза [4].

Рис. 1. Спектры термодесорбции дейтерия из образцов стали, имплантированных различными дозами ионов дейтерия при Тобл = 100 К

(оригинальный)

193

Облучение при 295 К. Зависимость количества десорбируемого дейтерия от дозы облучения. Cпектры термодесорбции дейтерия из образцов аустенитной коррозионностойкой стали Х18Н10Т, предварительно имплантированных ионами дейтерия в интервале доз 1×1015–2,5×1018 D/см2 при T = 295 К представлены на рис. 2. На основании этих спектров построены зависимости изменения количества десорбируемого дейтерия и коэффициента удержания дейтерия от дозы облучения. Дискретный характер изменения скорости захвата дейтерия с ростом имплантационной дозы свидетельствует о качественном изменении в структуре материала и вызван структурными перестройками в профиле залегания дейтерия, вызванными радиационным влиянием облучения и возрастающей концентрацией внедренного дейтерия. В процессе имплантации ионов дейтерия в стали сформировалась структура, устойчивая по отношению к воздействию имплантации ионов дейтерия (радиационно– стойкая структура) вследствии чего практически весь вновь имплантируемый дейтерий десорбируется из стали (рис. 3) [5].

Облучение при повышенных температурах.

Из анализа развития спектра термодесорбции дейтерия в зависимости от температуры облучения для дозы (3-3,6) x1017D/cm2следует, что в спектре ТД присутствует низко интенсивная, широкая по температурной шкале область десорбции дейтерия, которая начинается практически от температуры облучения и продолжается вплоть до температуры ~1200 К

(рис. 4).

Рис. 2. Спектры термодесорбции дейтерия из образцов стали, имплантированных различными дозами ионов дейтерия при Тобл = 295 К

(оригинальный)

Эту широкую по температурной шкале область десорбции дейтерия можно рассматривать как набор нескольких близко расположенных пиков ТД дейтерия. При Тобл. = 380 К (рис. 4, кр. б) четко видно, что широкая по температурной шкале область десорбции дейтерия состоит из трех пиков, наличие которые свидетельствуют, что в процессе имплантации дейтерия в стали сформировались локальные структурные образования из компонент стали. Зависимость количества десорбируемого (удерживаемого) дейтерия от температуры и дозы

194