Материал: Международная телекоммуникатсионная конферентсия Молодеж и наука Ч.2 2015
Перспективные технологии консолидации материалов…
И.А. БОГАЧЕВ, М.С. СТАЛЬЦОВ Научный руководитель – И.И. ЧЕРНОВ, д.ф.-м.н., профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФРАГМЕНТОВ ТВЭЛЬНЫХ ТРУБОК РЕАКТОРА НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ ИЗ ДУО-СТАЛИ МЕТОДОМ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ КОНСОЛИДАЦИИ
В рамках работы были получены беспористые образцы ферритномартенситной стали ЭП-450 ДУО, подобран оптимальный режим высоковольтного компактирования и исследована микроструктура полученных компактов. Проведены исследования по высоковольтной сварке отдельных фрагментов с целью увеличения их размера. Показана принципиальная возможность получения и увеличения размера образцов ДУО-стали с помощью высоковольтной консолидации, которая может быть эффективным методом производства твэльных трубок реакторов на быстрых нейтронах.
Метод высоковольтного электроимпульсного компактирования (ВЭК) заключается в совместном воздействии на порошковый материал кратковременным мощным электрическим разрядом и механическим давлением [1]. Были получены плотные беспористые образцы 10-15 мм высотой и 10 мм в диаметре. На рисунке 1а показана типичная микроструктура образца, полученная методом СЭМ. В образце практически полностью отсутствуют поры, что говорит о перспективности использования метода ВЭК для получения компактов из ДУО-сталей. При ПЭМ исследованиях (рисунок 1б) также выявляется неоднородность в виде областей с относительно крупными зернами феррита размером от 200 нм до 5 мкм и областей с мелкозернистой структурой с размером зерна менее 200 нм [2].
Рисунок 1. Типичная микроструктура образца СЭМ (а) и ПЭМ (б)
_______________________________________________________________________
146 ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука»
Перспективные технологии консолидации материалов…
Микроструктура компактов, получаемая данным методом, схожа с микроструктурой, получаемой методом спарк-плазменного спекания. При исследовании качества сварных соединений, полученных методом ВЭК, были выявлены дефекты, несплошности в области зоны сварки. На рисунке 2 показан внешний вид поперечного сечения образца (а), и изображение зоны сварного соединения, полученное с помощью СЭМ (б).
Для получения более качественных сварных соединений с применением высоковольтной сварки требуется дальнейшая оптимизация режимов электроимпульсного спекания.
Рисунок 2. Сварное соединение образцов, внешний вид (а), СЭМ (б)
Выводы:
Впервые для получения компактных образцов из стали ЭП450 ДУО был опробован метод высоковольтного электроимпульсного компактирования, который показал удовлетворительные результаты для получения плотных образцов. Определены оптимальные параметры высоковольтной консолидации, позволяющие получить необходимые параметры компакта.
С целью изучения возможности увеличения размеров изделий, получаемых методами электроимпульсного прессования, были изготовлены различные виды сварных образцов (с засыпкой порошка стали в зазор между компактами и без засыпки). Почти во всех случаях были обнаружены дефекты (несплошности) в зонах сварки, что говорит о необходимости дальнейшей оптимизации параметров сварки.
Список литературы
1.M. Yurlova, V. Demenyuk, L. Lebedeva, et. al. Electric pulse consolidation: An alternative to spark plasma sintering. J. Mater. Sci. 2014, 49, 952–985.
2.I. Bogachev, A. Yudin, E. Grigoryev et.al. Microstructure Investigation of 13Cr-2Mo ODS Steel Components Obtained by High Voltage Electric Discharge Compaction Technique. Materials 2015, 8, 7342–7353.
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука» |
147 |
Перспективные технологии консолидации материалов…
Е.В. НЕФЕДОВА Научный руководитель – Е.Г. ГРИГОРЬЕВ, к.т.н., с.н.с.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА КОМПАКТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ СПАРК-ПЛАЗМЕННЫМ СПЕКАНИЕМ БИМОДАЛЬНЫХ ПОРОШКОВЫХ СМЕСЕЙ МЕТАЛЛОВ
В рамках работы были проведены исследования зависимости физикомеханических свойств от микроструктуры материалов, полученных спаркплазменным спеканием (СПС) бимодальной смеси нано- и микродисперсных порошков металлов, на примере меди. А так же проведено сравнение физикомеханических свойств бимодальных медных образцов полученных СПС и горячим прессованием (ГП).
Известно, что одним из способов повышения пластичности нано- и ультракристаллических материалов является создание материалов с бимодальной зеренной структурой [1]. Такие структуры могут быть получены методами интенсивной пластической деформации или консолидацией порошков. Технология СПС перспективна в силу использования высоких скоростей нагрева, высоких осевых давлений и электромагнитных полей, что позволяет контролировать и сохранять размер зерна, тем самым влияя на структуру и конечные свойства компактного материала [2]. В качестве исходных материалов в данной работе использовалась смесь (рис.1) медных порошков 20-50 мкм (30 масс.%) и 50-70 нм (70 масс.%).
Рисунок 1. Распределение частиц порошка по размерам в бимодальной смеси
На рисунке 2 представлена характерная микроструктура спеченных СПС бимодальных образцов. Видно, что частицы крупного порошка равномерно распределены в объеме плотно спеченной ультродисперсной матрице. Частицы крупного порошка после спекания не претерпевают роста, а размеры зерен матрицы находятся в диапазоне от 600 до 800 нм
(табл. 1).
_______________________________________________________________________
148 ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука»
Перспективные технологии консолидации материалов…
Рисунок 2. Характерная микроструктура бимодальных медных образцов а – шлиф; б – скол
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
Режим T(°C)-v(°C/мин)-P(МПа)-tвыд(мин) |
dультра, нм |
ρ гидр, % |
HV, ГПа |
1 |
СПС 200-100-35-6 |
600 |
72 |
0,87 |
2 |
СПС 400-100-35-6 |
650 |
97 |
1,20 |
3 |
СПС 600-100-35-6 |
700 |
99 |
1,07 |
4 |
СПС 600-50-35-6 |
750 |
99 |
1,03 |
5 |
ГП 600-50-35-6 |
850 |
97 |
0,99 |
В результате испытаний на изгиб дисковых образцов получены качественные зависимости прогиба от приложенной нагрузки. На рисунке 3 видно, что наибольшим запасом пластичности обладает образец №3. А сравнительные эксперименты показали, что полученные методом ГП образцы, незначительно, но уступают по физико-механическим свойствам образцам, полученным СПС
Рисунок 3. Диаграммы нагружения спеченных СПС и ГП бимодальных образцов
Таким образом, в работе была предпринята успешная попытка установить зависимости между структурой и физико-механическими свойствами материалов, полученных спарк-плазменным спеканием бимодальных смесей металлов от параметров СПС.
Список литературы
1.Wang Y. et al. High tensile ductility in a nanostructured metal. Nature. 2002. 419. P. 912
2.Masao Tokita Spark-plasma sintering (SPS) method systems and applications. Handbook of Advanced Ceramics, 2013.
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука» |
149 |
ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ
С.Г. ТИХОМИРОВА Научный руководитель – И.М. НОВОХАТЬКО, к.ф.н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
МОТИВАЦИОННЫЙ ПРОФИЛЬ КАК ФАКТОР ЭФФЕКТИВНОСТИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УНИВЕРСИТЕТА
Проведено исследование мотивационных характеристик студентов и аспирантов физико-технического факультета НИЯУ МИФИ. Проанализированы результаты, даны рекомендации.
Инновационная экономика – экономика знаний, где прибыль создается интеллектом новаторов и ученых, тем самым она зависит от вложений в интеллектуальную деятельность [1]. Ядерная энергетика является одним из ведущих направлений нового технологического уклада. НИЯУ МИФИ
– ведущий вуз атомной отрасли – крайне заинтересован в привлечении талантливых студентов и аспирантов. В рамках этой цели в «Программе повышения конкурентоспособности НИЯУ МИФИ» планируется создание системы поиска и отбора талантливой молодежи «для привлечения студентов, аспирантов и постдоков одновременно с формированием привлекательного имиджа и бренда университета и комфортной социокультурной среды университета» [2]. Важно, чтобы в отрасли остались лучшие выпускники университета, которые могли бы успешно работать и в области научных исследований.
Очень часто студенты, даже показывая высокую успеваемость, не хотят заниматься собственным развитием помимо учебного процесса, считая, что диплом предоставляет достаточно гарантий для получения рабочего места. Для усиления мотивации, на наш взгляд, необходимо выявлять мотивационные характеристики личности, одной из которых является мотивационный профиль [3]. Изучению мотивационного профиля было посвящено исследование, которое было проведено на базе физикотехнического факультета.
В исследовании приняли участие студенты и аспиранты физикотехнического факультета НИЯУ МИФИ. Из них: 15 высокоэффективных аспирантов (по экспертной оценке администрации факультета), 38 первокурсников и 20 аспирантов, которые еще не успели проявить себя. На
_______________________________________________________________________
150 ISBN 978-5-7262-2222-6. XIX конференция «Молодежь и наука»