|
|
 |
|
|
 |
Ученые ПНИПУ выяснили, как водород влияет на хрупкость деталей из сплавов
Исследование опубликовано в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология» №4 2023 за год.
Водород – самый распространенный элемент в природе с уникальными свойствами. Например, в металлургии его применяют для плавления и сваривания тугоплавких металлов. Но с другой стороны, воздействие водорода способно резко уменьшить пластичность и прочность сплава, причем негативный эффект может появиться даже от малого количества. Ученые ПНИПУ исследовали, как водород воздействует на коррозионностойкие сплавы и сплавы цветных металлов. Результаты позволят определить условия преждевременного износа деталей, в том числе во время их обработки. Это повысит надежность оборудования, рассчитанного на огромные нагрузки, например, в машино-, авиа- и ракетостроении.
Металлы и сплавы под действием водорода изменяют свои свойства, и у некоторых из них даже небольшое содержание водорода приводит к снижению вязкости или пластичности, то есть к охрупчиванию и возможному образованию микротрещин. Изучение этого процесса на практике имеет огромное значение.
Существует классификация водородного охрупчивания, по которой его делят на три вида. Первый, когда металл или сплав насыщается водородом из окружающей газовой среды (например, нефтяное оборудование находится под открытым небом на территории с высокой влажностью воздуха). Второй, когда водород попадает в металл во время сварки, литья и затвердевания или в процессе коррозии. И третий – водород проникает через металл и вступает в химическую реакцию с элементами сплава, этот процесс называется реакционным охрупчиванием.
Первые два вида ускоряются при внешнем механическом воздействии на сплав, а последний подразумевает образование новой фазы внутри самого металла. Изучение этого процесса важно, потому что воздействие водорода может привести к значительным повреждениям даже без внешнего воздействия, когда оборудование «просто стоит».
Ученые Пермского Политеха изучили возможности водородного охрупчивания коррозионностойких сплавов и сплавов цветных металлов без проведения операций над их структурой (отжига, закалки и пр.), то есть в состоянии поставки.
Политехники взяли образцы самых популярных в промышленности сплавов. На основе железа, например, изготавливают детали, работающие при повышенных температурах. Из медных сплавов делают гайки, болты, шестеренки, зубчатые колеса, а на основе алюминия – детали для силовых элементов конструкций самолетов и кузовов автомобилей. Титановые сплавы, благодаря уникальному сочетанию свойств, также активно используются в различных сферах.
Исследователи выбрали способ насыщения водородом из окружающей среды. Отшлифованные образцы сплавов поместили в стеклянную емкость, заполненную водородом, и выдерживали их в течение 1500-1600 часов с периодическим контролем микротвердости.
–Этот показатель является косвенным признаком наводораживания сплавов, по которому можно оценить воздействие водорода на металл. Результаты исследования показали, что микротвердость всех образцов либо увеличивалась, либо уменьшалась. Например, показатель образцов на основе железа и титана несколько увеличился, это значит, что началось водородное охрупчивание. При этом микротвердость образцов на основе меди и алюминия уменьшилась, то есть водород при комнатной температуре оказал на сплавы размягчающее воздействие, – рассказывает магистрант кафедры химических технологий ПНИПУ Анастасия Молоканова.
– В итоге мы пришли к выводу, что чем выше исходная микротвердость сплава, тем больше она будет меняться в ходе наводораживания. Медь и алюминий, обладающие небольшой микротвердостью, показали размягчение, а сплавы с большей микротвердостью, основу которых составляет железо и титан, показали ее увеличение, что связано с большей восприимчивостью к водороду их состава и структуры, – объясняет доцент кафедры химических технологий ПНИПУ Дмитрий Саулин.
Ученые Пермского Политеха изучили, влияние водорода на характер изменения свойств сплавов, широко применяемых в промышленности. Это позволит учитывать изменения свойств материалов при проектировании узлов машин и механизмов, работающих в водородсодержащих средах, например в ходе развития водородной энергетики.
Контактное лицо: Дарья Биянова (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 21:30, 09.02.2024
Количество просмотров: 73
Страна: Россия
| Методика ученых Пермского Политеха ускорит испытания материалов для аэрокосмической отрасли, ПНИПУ, 04:55, 17.01.2025, Россия |
121 |
| При серийном изготовлении деталей из полимерных композитов, необходимо проводить испытания материала, которые занимают технологическое время. Ученые ПНИПУ разработали методику для ускоренного определения одного из ключевых параметров, влияющих на качество и характеристики будущего композитного изделия. Ее применение в 2 раза сокращает время на производственные испытания. |
|
| Студент АлтГУ разрабатывает нейросеть для обнаружения беспилотников, Алтайский государственный университет, 04:55, 17.01.2025, Россия |
118 |
| Бакалаврская работа магистранта института цифровых технологий, электроники и физики АлтГУ Владислава Цвенгера «Разработка сверточной нейронной сети для обнаружения беспилотных летательных аппаратов» победила во Всероссийском конкурсе на лучшую работу студентов вузов, реализующих подготовку в области информационной безопасности, по Сибирскому и Дальневосточному федеральным округам |
|
| Ученые Пермского Политеха улучшили процесс проектирования биоразлагаемых костных имплантатов, ПНИПУ, 04:14, 17.01.2025, Россия |
30 |
| Один из перспективных подходов трансплантации, востребованный в ортопедии, травматологии и хирургии – восстановление костных тканей с помощью биоразлагаемых полимерных каркасов. В физиологической среде они разлагаются, что должно происходить постепенно для правильного восстановления тканей. Ученые ПНИПУ изучили поведение имплантатов при воздействии естественных сред, чтобы повысить точность их проектирования. |
|
| Ученые АГАУ завершают работу над «Красной книгой почв Алтайского края», ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:13, 13.01.2025, Россия |
305 |
| Главной задачей научного коллектива кафедры почвоведения и агрохимии Алтайского государственного аграрного университета под руководством д.с.-х.н., профессора Елены Пивоваровой на пути к «Красной книге почв Алтайского края» стала разработка методологической основы для выделения эталонных почв региона |
|
| Ученые из Перми смоделировали воздействие вулканического пепла на работу авиадвигателя, ПНИПУ, 02:28, 07.01.2025, Россия |
283 |
| На Земле более 1000 действующих вулканов, представляющих опасность для самолетов. В атмосферу выбрасывается вулканический пепел, попадающий внутрь. Скопление его частиц на сопловом аппарате может привести к отключению двигателя. Ученые ПНИПУ впервые оценили объемы высокотемпературных зон в тракте двигателя, где пепел переходит в жидкую фазу и становится опасным. |
|
|
|
|
|
|
|
Разделы //
Новости по странам //
Сегодня у нас публикуются //
|
|
