Дослідження змін властивостей вольфрамових сплавів під впливом імпульсних нагрівів
DOI:
https://doi.org/10.15407/mom2025.04.038Ключові слова:
композит, армуючі волокна, формування композиту, імпульсний нагрів, властивостіАнотація
Удосконалення конструкції сучасних теплових двигунів характеризується розширенням застосування жароміцних волокнистих метало-композитів (МКМ). Важливою ознакою вказаних матеріалів є те, що їх властивості можливо цілеспрямовано змінювати у необхідних напрямках в залежності від схеми навантаження конкретної деталі. Компонентом, що багато в чому визначає міцність та технологічні властивості такого композиту, є волокна. В даний час вимогам, що пред'являються до властивостей армуючих волокон, досить повно відповідають дроти з вольфрамових сплавів, а для формування композиту перспективним є використання коротких імпульсних нагрівів. Однак у разі не раціонально встановлених значень параметрів процесу формування імпульсні нагріви можуть призводити до невиправданого зниження властивостей волокон, зокрема міцності та пластичності при температурах біля 20°С. Тому з метою раціонального вибору марки сплаву для волокон і режимів формування КМ, що не призводять до невиправданого зниження властивостей армуючих волокон, в даній роботі вивчали вплив параметрів імпульсних нагрівів, зокрема, швидкості нагрівання та досягаємої максимальної температури на властивості волокон з вольфрам-ренієвих і молібден-ренієвих сплавів. Щоб дослідити зміни властивостей волокон, під впливом технологічних нагрівів моделювали нагрівання волокон, яке відбувається в процесі формування КМ пропусканням через їх зразки імпульсів електричного струму різної потужності. При цьому встановлено, що армуючі волокна з вольфраморенієвого сплаву, який містить близько 5 % ренію окрихчуються після імпульсних нагрівів до температур (вище 2000°C) необхідних для формування бездефектної структури МКМ, а дроти з вольфраморенієвих сплавів, що містять близько 27 % ренію, зберігають свою пластичність при температурі 20°С після імпульсних нагрівів аж до температур плавлення.
Посилання
Vagonova, O. G., Metelenko, N. G., Shapurov, O. O., & Chornobayev, V. V. (2023). Efficiency and internationalization of mining and metallurgical groups of Ukraine. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2, 177–183. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-2/177
Potapov, O. M. (2015). Composites: Prospects for the use in the space and rocket equipment. Kosmichna Nauka i Tekhnolohiia, 5(96), 69–74. https://doi.org/10.15407/knit2015.05.069 [in Russian]
Gradl, P. R., & Valentine, P. (2017). Carbon-carbon nozzle extension development in support of in-space and upper-stage liquid rocket engines. 53rd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. https://doi.org/10.2514/6.2017-5064
Belodedenko, S., Hanush, V., Baglay, A., & Hrechanyi, O. (2020). Fatigue resistance models of structural for risk based inspection. Civil Engineering Journal, 6(2), 375–383. https://doi.org/10.28991/cej-2020-03091477
Belokon, Y., Hrechanyi, O., Vasilchenko, T., & Kruglyak, D. (2025). Exploring thermochemical pressing in the manufacture of TiN–W cermet-based composite materials. International Journal of Thermofluids, 25, 101020. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2024.101020
Kishore, N., Sudheer Kumar, B., Manoj, K. N. V. K., Balamurugan, D., & Sriram, S. (2022). Mechanical properties of tungsten-rhenium, lanthanum and copper doped tungsten-rhenium nanostructures: DFT study. Materials Science and Engineering: B, 278, 115626. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2022.115626
Liu, J., Huang, Y., Liu, W., Wang, Y., Zhang, Y., & Ma, X. (2023). Effect of tantalum concentration on the microstructure and mechanical properties of novel W–Ta–Re alloy. Vacuum, 207, 111627. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2022.111627
Geng, X., Wang, W.-J., Li, Q., Xie, C.-Y., Wang, J.-C., Zhou, H., & Luo, G.-N. (2022). Anisotropic controlling factors of ductile-brittle transition in rolled tungsten during recrystallization. SSRN Electronic Journal. https://doi.org/10.2139/ssrn.4148125
Ren, C., Fang, Z. Z., Koopman, M., Butler, B., Paramore, J., & Middlemas, S. (2018). Methods for improving ductility of tungsten: A review. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 75, 170–183. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2018.04.012
Pan, Z., Kecskes, L. J., & Wei, Q. (2014). The nature behind the preferentially embrittling effect of impurities on the ductility of tungsten. Computational Materials Science, 93, 104–111. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2014.06.036
Lee, H., & Tomar, V. (2012). Understanding effect of grain boundaries in the fracture behavior of polycrystalline tungsten under mode-I loading. Journal of Engineering Materials and Technology, 134(3), 031010. https://doi.org/10.1115/1.4006500
Levin, Z. S., Srivastava, A., Foley, D. C., & Hartwig, K. T. (2018). Fracture in annealed and severely deformed tungsten. Materials Science and Engineering: A, 734, 244–254. https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.05.004
Schade, P. (2006). Wire drawing failures and tungsten fracture phenomena. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 24(4), 332–337. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2005.09.003
Reiser, J., Rieth, M., Dafferner, B., Hoffmann, A., Yi, X., & Armstrong, D. E. J. (2012). Tungsten foil laminate for structural divertor applications: Analyses and characterisation of tungsten foil. Journal of Nuclear Materials, 424(1–3), 197–203. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2012.02.030
Vinichenko, V., Yershov, A., Ol’shanetskii, V., Volkov, V., & Ivanchenko, E. (2023). Study of the possibility of increasing the plasticity of tungsten wire at normal temperatures by optimizing the drawing technology. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, (4), 32–39. https://doi.org/10.15588/1607-6885-2023-4-5 [in Ukrainian]
Dou, M., Lu, Y., & Wang, X. (2022). Forming processes and properties of selective laser melted W-Re alloy. Laser & Optoelectronics Progress, 59(1), 0114003. https://doi.org/10.3788/LOP202259.0114003
Lavrenko, A. S. (1982). Issledovanie tekhnologii vysokotemperaturnogo formirovaniya i svoystv listovykh zharoprochnykh kompozitsionnykh materialov [Summary of the dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences, Specialty 05.02.01 “Materials Science”]. Zaporozhye. [in Russian]
Lavrenko, A. S., Olshanetsky, V. E., & Natapov, B. S. (1981). Softening of cold-formed tungsten during high-speed heating. Physics of Metals and Metal Science, 51(5), 1029–1036.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 V. A. Shalomeev, O. V. Korobko, V. S. Vinichenko, D. I. Parkhisenko
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
