ФІЗИКО-ХІМІЧНА
МЕХАНІКА МАТЕРІАЛІВ

том 51, № 1, 2015

січень – лютий

ЗМІСТ

Василів Б. Д., Подгурська В. Я., Бродніковський Є. М. Оптимізація фізико-механічних властивостей матеріалу анодів паливних комірок..................................................................................................................... 7

Крижанівський Є. І., Грабовський Р. С., Федорович І. Я., Барна Р. А. Оцінювання кінетики руйнування елементів експлуатованого газопроводу........................................................................................... 13

Булик І. І., Бурховецький В. В., Борух І. В. Вплив легування цирконієм
на структурно-фазовий стан сплавів на основі Nd₂Fe₁₄B........................................... 20

Ориняк І. В., Заразовський М. М., Богдан А. В. Метод визначення критичної температури крихкості з урахуванням розкиду експериментальних даних про ударну в’язкість.......................................................... 26

Баглюк  Г. А., Апінінська Л. М., Вергелес Н. М., Уськова Н. О.,
Бездорожев О. В. Особливості формування зносотривких покривів
з карбіду титану методом електрофоретичного осадження..................................... 37

Букетов А. В., Скирденко В. О. Дослідження впливу мікродисперсних наповнювачів на фізико-механічні властивості епоксикомпозитів................................................................................................................... 43

Павленко Д. В., Овчінніков О. В. Вплив деформування методом гвинтової екструзії на структуру та властивості сплаву ВТ1-0 в різних станах........................................................................................................... 50

Кущевська Н. Ф., Шахнін Д. Б., Малишев В. В. Створення нанокомпозитів феромагнетиків. І. Хімічний синтез солей металів Fe–Co–Ni.................................................................................................................................. 58

Аґравал Н. К., Аґарвал Р., Кумар Г. A., Віджай Й. К., Свамі К. С. Поверхнева модифікація полімерних композицій методом обробки тліючим розрядом плазми................................................................. 64

Андрейків О. Є., Добровольська Л. Н., Яворська Н. В. Розрахункова модель поширення тріщин у біметалевих матеріалах за високих концентрацій
та температур водню............................................................................................................ 71

Стащук М. Г., Дорош М. І. Розрахунок потенціальної енергії
та геометричних розмірів дислокаційної тріщини....................................................... 80

Мірсалімов В. М., Мустафаєв А. Б. розв’язок задачі про часткове контактування берегів щілини змінної ширини під дією температур­ного поля............................................................................................................ 86

Іваницький Я. Л., Гембара О. В., Чепіль О. Я. Оцінювання довговіч­ності елементів енергетичного обладнання з урахуванням впливу експлуатаційного середовища.................................................. 93

Похмурська Г. В., Клапків М. Д., Посувайло В. М., Студент М. М., Мюкліх С., Оздемір I. Електрохімічні властивості ПЕО-покривів на магнієвому
сплаві AZ31, виготовленому за різними технологіями............................................. 102

Скачков В. О., Бережна О. Р. Особливості поширення тріщин
в умовах статичного і малоциклового навантажень................................................ 108

Пустовой В. М., Рещенко І. О., Звірко О. І. Вплив тривалого циклічного деформування на електрохімічну поведінку сталей морських портальних кранів............................................................................................ 111

Хабурський Я. М. Протикорозійні властивості екстрактів рослинної сировини в розчині соляної кислоти           116

Скальський В. Р., Почапський Є. П., Клим Б. П., Сімакович О. Г. Розташування джерел акустичної емісії на тонкостінних об’єктах сферичної форми................................................................................................ 122

У НАУКОВИХ КОЛАХ

Рицар Д. І. Захист дисертацій................................................................................................... 130

Стащук М. Г. Науковий семінар “Проблеми механіки крихкого руйнування”.......... 132

Веселівська Г. Г. Науковий семінар “Корозія. Захист металів від корозії”.................. 135

Лук’яненко О. Г. Науковий семінар “Проблеми матеріалознавства
та інженерії поверхні металів”......................................................................................... 138

Ґабетта Дж. Розтріскування за впливу середовища та водневе окрихчування....... 143

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ
МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ

том 51, № 1, 2015

январь – февраль

СОДЕРЖАНИЕ

Васылив Б. Д., Подгурская В. Я., Бродниковский Е. Н. Оптимизация физико-механических свойств материала анодов топливных ячеек....................................................................................................................... 7

Крыжанивский Е. И., Грабовский Р. С., Федорович И. Я., Барна Р. А. Оценивание кинетики разрушения элементов эксплуатированного газопровода.................................................................................... 13

Булык И. И., Бурховецкий В. В., Борух И. В. Влияние легирования цирконием на структурно-фазовое состояние сплавов на основе Nd₂Fe₁₄B...................................................................................................................... 20

Орыняк И. В., Заразовский М. Н., Богдан А. В. Метод определения критической температуры хрупкости с учетом разброса экспериментальных данных по ударной вязкости.................................... 26

Баглюк  Г. А., Апининская Л. М., Вергелес Н. М., Уськова Н. А.,
Бездорожев А. В. Особенности формирования износостойких покрытий из карбида титана методом электрофоретического осаждения.................................................................................... 37

Букетов А. В., Скирденко В. О. Исследование влияния микродисперсных наполнителей на физико-механические свойства эпоксикомпозитов.................................................................................................................. 43

Павленко Д. В., Овчинников О. В. Влияние деформирования методом винтовой экструзии на структуру и свойства сплава ВТ1-0 в разных состояниях.......................................................................................................... 50

Кущевская Н. Ф., Шахнин Д. Б., Малышев В. В. Создание нанокомпозитов ферромагнетиков. І. Химический синтез солей металлов Fe–Co–Ni............................................................................................................... 58

Агравал Н. К., Агарвал Р., Кумар Г. A., Виджай И. К., Свами К. С. Поверхностная модификация полимерных композиций методом обработки тлеющим разрядом плазмы.................................. 64

Андрейкив А. Е., Добровольская Л. Н., Яворская Н. В. Расчетная модель распространения трещин в биметаллических материалах
при высоких концентрациях и температурах водорода............................................ 71

Стащук Н. Г., Дорош М. И. Расчет потенциальной энергии
и геометрических размеров дислокационной трещины............................................. 80

Мирсалимов В. М., Мустафаев А. Б. Решение задачи о частичном контактировании берегов щели переменной ширины под действием температурного поля....................................................................................... 86

Иваницкий Я. Л., Гембара О. В., Чепиль О. Я. Оценивание долговеч­ности элементов энергетического оборудования с учетом влияния эксплуатационной среды..................................................................... 93

Похмурская Г. В., Клапкив М. Д., Посувайло В. Н., Студент М. М., Мюклих С., Оздемир И. Электрохимические свойства ПЭО-покрытий на магниевом сплаве AZ31, изготовленном по разным технологиям         102

Скачков В. О., Бережная О. Р. Особенности  распространения трещин
в условиях статического и малоциклового нагружений.......................................... 108

Пустовой В. Н., Рещенко И. А., Звирко О. И. Влияние длительного
циклического деформирования на электрохимическое поведение
сталей морских портальных кранов.............................................................................. 111

Хабурский Я. М. Противокоррозионные свойства экстрактов растительного сырья в растворе соляной кислоты            116

Скальский В. Р., Почапский Е. П., Клым Б. П., Симакович А. Г. Размещение источников акустической эмиссии на тонкостенных объектах сферической формы............................................................. 122

В НАУЧНЫХ КРУГАХ

Рыцар Д. И. Защита диссертаций............................................................................................ 130

Стащук Н. Г. Научный семинар “Проблемы механики хрупкого разрушения”........ 132

Веселивская Г. Г. Научный семинар “Коррозия. Защита металлов от коррозии”..... 135

Лукьяненко А. Г. Научный семинар “Проблемы материаловедения
и инженерии поверхности металлов”............................................................................ 138

Габетта Дж. Растрескивание под влиянием среды и водородное охрупчивание... 143

PHYSICOCHEMICAL
MECHANICS OF MATERIALS

том 51, № 1, 2015

january – february

CONTENTS

Vasyliv B. D., Podhurska V. Ya., and Brodnikovskyi Ye. M. Optimization
of physicomechanical properties of anode material for fuel cells.................................... 7

РЕЗЮМЕ. Проаналізовано вплив структурних перетворень у нікелевій фазі під час однократного відновлення та відновлювально-окиснювального (redox) циклуван­ня за температури 600°С на формування рівнів міцності та електропровідності кера­міки YSZ–NiO для анодів-підкладок твердооксидних паливних комірок, отриманої за технологією плакування порошку YSZ оксидом нікелю. Після redox-обробки одержа­но структу­ру, що забезпечує поліпшені фізико-механічні характеристики матеріалу.

РЕЗЮМЕ. Проанализировано влияние структурных преобразований в никеле­вой фа­зе при однократном восстановлении и восстановительно-окислительном (re­dox) циклиро­вании при температуре 600°С на формирование уровней прочности и электропроводности керамики YSZ–NiO для анодов-подложек твердооксидных топ­ливных ячеек, полученной по технологии плакирования порошка YSZ оксидом нике­ля. После redox-обработки сфор­мирована структура, обеспечивающая улучшенные физико-механические свойства мате­риала.

SUMMARY. The influence of structural transformations of the nickel phase during single reduction and redox cycling at a temperature of 600°С on formation of the strength and electri­cal conductivity of YSZ–NiO anode substrate ceramics for solid oxide fuel cells, prepared by technique of YSZ powder clad with nickel oxide, has been analyzed. After redox treat­ment, the structure providing the improved physical and mechanical properties of the material has been formed.

 

Kryzhanivskyi Ye. I., Hrabovskyi R. S., Fedorovych  I. Ya., and Barna R. A. Evaluation of fracture kinetics of operated gas pipeline elements...................................................................................................................... 13

РЕЗЮМЕ. Експериментально підтверджено ефективність аналітично-числової методики оцін­ки кінетики та зміни форми корозійно-втомних тріщиноподібних де­фектів під час їх розвитку в стінці трубопроводу. Запропоновано розрахунково-екс­периментальну методику оцінювання умов руйнування газопроводів тривалої екс­плуатації із ураху­ванням впливу потенційного розвитку експлуатаційних дефектів у заданому середо­вищі та деградації властивостей металу труб. Оцінено умови руйну­вання тривало експлуатованої труби магістрального газопроводу “Київ–Західна Україна”.

РЕЗЮМЕ. Экспериментально подтверждена эффективность аналитически-чис­ленной методики оценки кинетики и изменения формы коррозийно-механических трещиноподобных дефектов в процессе их развития в стенке трубопровода. Предло­жено расчетно-экспериментальную методику оценивания условий разрушения газо­проводов длительной эксплуатации с учетом влияния потенциального развития экс­плуатационных дефектов в заданной среде и деградации свойств металла труб. Оце­нены условия разрушения дли­тельно эксплуатируемой трубы магистрального газо­провода “Киев–Западная Украина”.

SUMMARY The effectiveness of the analytical-numerical method for evaluation of the kinetics and change of the shape of corrosive-mechanical crack-like defects in the process of their growth in the pipeline wall is proved experimentally. The analytical-experimental method for estimation of fracture conditions of long-operation gas pipeline with account of the influence of potential development of service defects in the given environment and degradation properties of pipe metal is proposed. The conditions under which the catastrophic fracture of the long operation main gas pipeline “Kyiv–Western Ukraine” is possible, is determined.

Bulyk І. І., Burkhovetskyi V. V., and  Borukh I. V. The effect of alloying
with zirconium on the structural-phase state of Nd₂Fe₁₄B based alloys ....................... 20

РЕЗЮМЕ. Методом сканівної електронної мікроскопії та елементного аналізу досліджено вплив легування цирконієм на мікроструктуру сплавів Nd_11,7Fe_82,3B₆ та Nd₁₆Fe₇₆B₈. У сплавах без цирконію виявлено фази Nd₂Fe₁₄B, Fe та багату неодимом, а в легованих – додатково фазу, близьку за складом до ZrFe₂. Встановлено, що легу­вання цирконі­єм запобігає виділенню заліза у сплаві Nd_11,7Fe_81,1Zr_1,2B₆, а в сплаві Nd₁₆Fe_73,9Zr_2,1B₈ змінює морфологію.

РЕЗЮМЕ. Методами сканирующей электронной металлографии и элементного ана­лиза исследовано влияние легирования цирконием на микроструктуру сплавов Nd_11,7Fe_82,3B₆ и Nd₁₆Fe₇₆B₈. В сплавах без циркония обнаружены фазы Nd₂Fe₁₄B, Fe и богатую на неодим фазу, а в легированных – дополнительно фазу, близкую по соста­ву к ZrFe₂. Выявлено, что легирование цирконием предотвращает выделение железа в сплаве Nd_11,7Fe_81,1Zr_1,2B₆, а в сплаве Nd₁₆Fe_73,9Zr_2,1B₈ приводит к изменению морфо­логии.

SUMMARY. The influence of alloying with addition of Zr on Nd_11.7Fe_82.3B₆ and Nd₁₆Fe₇₆B₈ alloys microstructure was investigated by means of scanning electron micro­scopy and energy disper­sive X-ray analysis (EDX). Nd₂Fe₁₄B, Fe and Nd-rich phases were revealed in alloys without Zr. Besides these phases ZrFe₂ phase was found in Zr-dopped alloys. It was found that alloying with Zr prevented the appearance of iron phase in Nd_11.7Fe_81.1Zr_1.2B₆ alloy. The morphology of Nd₁₆Fe_73.9Zr_2.1B₈ alloy differed from Nd₁₆Fe₇₆B₈ alloy.

 

Orynyak I. V., Zarazovskii M. M., and Bogdan A. V. Method for determination of the critical brittleness temperature with account of scattering
of the experimental impact toughness data....................................................................... 26

РЕЗЮМЕ. Запропоновано оригінальний фізично обґрунтований метод визначення роз­киду значень критичної температури крихкості (КТК). Принциповою його відмін­ністю і пе­ревагою (порівняно зі стандартним) є те, що розкид даних визначають не з набору значень КТК, а із первинних, за якими обчислюють КТК. Введено кількісні ха­рактеристики серії експериментів на ударну в’язкість для визначення КТК: ефективну кількість експеримен­тальних точок та вагу (міру впливу) кожної з них на КТК. Запро­поновано також критерій достатності кількості значень ударної в’язкості для адекват­ного визначення КТК. Описано численні експерименти, які продемонстрували добру кореляцію розкиду значень КТК, отриманих згідно із запропонованим методом, і від­повідних стандартних відхилень.

РЕЗЮМЕ. Предложен оригинальный физически обоснованный метод определе­ния разброса значений критической температуры хрупкости (КТХ). Принципиальным его отличи­ем и преимуществом (от стандартного) является определение разброса данных не из набора значений КТХ, а из первичных результатов для вычисления КТХ. Введены количественные характеристики серии экспериментов на ударную вяз­кость для оп­ределения КТХ: эффективное количество экспериментальных точек и вес (степень влияния) каждой из них на КТХ. Предложен также критерий достаточности коли­чества значений ударной вязкости для адекватного нахождения из них КТХ. Опи­саны многочисленные эксперименты, которые продемонстрировали хорошую кор­реляцию разброса значений КТХ, полученных предложенным методом, и соответ­ственных стандартных отклонений.

SUMMARY. The original physically grounded method for evaluation of the value scattering of critical brittleness temperature (CBT) is proposed. Its principal difference and advantage to compare with the standard one, is the fact that data scattering is determined not from the estimated CBT data values, but from the original measuring dataset. The numerical characteristics of a series of impact toughness tests for determination of CBT are introduced: the effective number of experimental points and significance (measure of effect) of each of them under evaluation of CBT. The criterion of the sufficient number of impact toughness values is proposed to obtain reliable CBT values, obtained by the proposed method and corresponding standard deviations.

 

Bagliuk G. A., Apininska L. M., Vergeles N. M., Uskova N. O.,
and Bezdorozhev O. V. Peculiarities of formation of wear-resistant titanium carbide coatings by the method of electrophoretic deposition...................................................................................................... 37

РЕЗЮМЕ. Подано результати дослідження можливостей застосування методу електрофоретич­ного осадження для одержання зносотривких покривів на основі карбіду титану, а також залежності виходу осаду від техноло­гічних режимів процесу. Показано, що адгезійно міцний карбідотитановий покрив на сталевій основі можна отримати шля­хом рідкофазного спікання електрофоретич­ного осаду за умови введення до складу покриву нікель-фосфорного підшару евтек­тичного складу.

РЕЗЮМЕ. Представлены результаты исследования возможностей применения мето­да электрофоретического осаждения для получения износостойких покрытий на основе карбида титана, а также зависимости выхода осадка от технологических ре­жимов процесса. Показано, что адгезионное прочное карбидотитановое покрытие на стальной основе можно получить путем жидкофазного спекания электрофоретичес­кого осадка при условии введения в состав покрытия никель-фосфорного подслоя эвтектического состава.

SUMMARY. The results of investigation of electrophoretic deposition possibility for wear-resistant coatings based on titanium carbide are presented. The experimental data regarding the relation between yield of precipitate from the technological regimes at the electrophoretic depo­sition process is discussed. It is shown that strong-adhesion titanium carbide coating on steel substrate can be obtained by liquid phase sintering of the electrophoretic precipitation if the nickel-pho­sphorous underlayer of the eutectic composition is added to the coating composition.

 

Buketov A. V. and Skirdenko V. O. Investigation of the influence of microdispersed fillers on physicomechanical and thermal properties of epoxy composites............................................................................................................... 43

РЕЗЮМЕ. Оптимізовано склад адгезійного і функціональних поверхневих шарів для формування двошарових покривів з поліпшеними адгезійними, фізико-механічни­ми і теплофізичними властивостями. Встановлено, що для формування адгезійного шару доцільно вводити частинки карбідної шихти за вмісту q = 15…20 m.p. на q = 100 m.p. епоксидного олігомера, а для поверхневого шару покриву з поліпшеними фізико-механічними властивостями необхідно використовувати як наповнювач залізний сурик за вмісту q = 40…50 m.p.

РЕЗЮМЕ. Оптимизирован состав адгезионного и функциональных поверхност­ных слоев для формирования двухслойных покрытий с улучшенными адгезионными, физико-механическими и теплофизическими свойствами. Установлено, что при фор­мировании адгезионного слоя целесообразно вводить частицы карбидной шихты в количестве q = 15...20 m.p. на q = 100 m.p. эпоксидного олигомера, а для поверхност­ного слоя покры­тий с улучшенными физико-механическими свойствами необходимо ис­пользовать как напол­нитель железный сурик в количестве q = 40...50 m.p.

SUMMARY. The composition of the adhesive and functional surface layers to form a two-layer coating with improved adhesion, physical, mechanical and thermal properties was optimized. It was found that in the formation of the adhesion layer it is worth introducing carbide blend particles in an amount of q = 15...20 m.p. for q = 100 m.p. epoxy oligomer. When forming the surface layer of the coating with improved physical and mechanical properties the iron oxide in an amount of q = 40...50 m.p. should be used as a filter.

 

Pavlenko D. V. and Ovchinnikov O. V. The influence of deformation by screw extrusion method on the structure and properties of ВТ1-0 alloy
in different states..................................................................................................................... 50

РЕЗЮМЕ. Вивчено вплив інтенсивної пластичної деформації гвинтовою екстру­зією напівфабрикатів з титанового сплаву в литому і деформованому станах, а також сплавів, отриманих з металевих порошків, на структуру і комплекс їх міцнісних влас­тивостей. Встановлено, що інтенсивна пластична деформація найсприятливіша для заготовок, одер­жаних методами порошкової металургії з дисперсних порошків, і наближає їх властивості до таких сплавів у деформованому стані.

РЕЗЮМЕ. Изучено влияние интенсивной пластической деформации винтовой экструзией полуфабрикатов из титанового сплава в литом и деформированном сос­тояниях, а также сплавов, полученных из металлических порошков, на структуру и комплекс их прочностных свойств. Установлено, что интенсивная пластическая де­формация наиболее благоприятна для заготовок, полученных методами порошковой металлургии из дисперсных порошков, и приближает их свойства к таковым сплавов в деформируемом состоянии.

SUMMARY. The effect of severe plastic deformation of the twist extrusion of titanium alloy semi-products in the as-cast and deformed states, as well as of alloys obtained from metallic powders on the structure and strength properties are considered. It was established that the severe plastic deformation is most favorable for blanks obtained by the methods of powder metallurgy from dispersed powders of metals, bringing them closer to the properties of alloys in the deformed state.

 

Kushchevska N. F., Shakhnin D. B., and Malyshev V. V. Creation of ferromagnetic nanocomposites. I. Chemical synthesis of Fe–Co–Ni metal compounds salts............................................................................................. 58

РЕЗЮМЕ. Вперше експериментально розроблено і запропоновано метод синтезу солей металів Fe–Co–Ni в нанодисперсному стані із заданими властивостями й струк­турою шляхом їх хімічного осадження. Встановлено вплив концентрації компонентів у реакційній су­міші, введення домішок, температури й в’язкості середовища на розмір і морфоло­гію час­тинок одержуваних солей металів.

РЕЗЮМЕ. Впервые экспериментально разработан и предложен метод синтеза солей металлов Fe–Co–Ni в нанодисперсном состоянии. Установлено влияние кон­центраций компонетов в реакционной смеси, введения примесей, температуры и вяз­кости среды на размеры и морфологию частиц получаемых солей металлов.

SUMMARY. For the first time, the method of Fe–Co–Ni salts synthesis in nanodispersed state with desired properties and structure by means of chemical deposition was experimentally developed and proposed. The effect of components concentration in the reaction mixture, the in­troduction of admixtures, and temperature and viscosity of the medium on the size and mor­pho­logy of obtained metal salt particles was established.

 

Agrawal N. K., Agarwal R., Gautam A. K., Vijay Y. K., and Swami K. C. Surface modification of polymer nanocomposites by glow discharge plasma treatment................................................................................................... 64

РЕЗЮМЕ. Досліджено вплив іонно-плазмової обробки на властивості мембрани з на­нокомпозитного полімеру. Наночастинки кобальту одержано хімічним синтезом. Мем­брани завтовшки 20 mm виготовлено нанесенням нанокомпозитного полімеру з розчину з подальшою іонно-плазмовою обробкою. Мембрани вивчено перед та після їх обробки плазмою методами оптичної мікроскопії, сканівної електронної мікроско­пії та інфрачер­воної Фур’є-спектроскопії. Виявлено, що іонно-плазмова обробка – ефективний засіб по­ліпшення поверхневих та хімічних властивостей мембран з нанокомпозитних матеріалів.

РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние ионно-плазменной обработки на свойства мем­браны из нанокомпозитного полимера. Наночастицы кобальта получены химическим синтезом. Мембраны толщиной 20 mm изготовлены нанесением нанокомпозитного полимера с раствора с последующей ионно-плазменной обработкой. Мембраны изу­чены до и после обработки плазмой методами оптической микроскопии, сканирую­щей электронной микроскопии и инфракрасной Фурье-спектроскопии. Выявлено, что ионно-плазменная обработка – эффективное средство улучшения поверх­ностных и химических свойств мембран с нанокомпозитных материалов.

SUMMARY. Systematic study was carried out to characterize the effects of Argon ion plasma on nano­composite polymer membrane. Nanoparticles of cobalt (Co) are synthesized by chemical root. 20 micron nanocomposite polymeric membranes were prepared using solution cas­ting and spin coating method. Argon ion plasma treatment was done for these membranes. These membranes were characterized before and after plasma treatment to make compara­tive study by different technique such as optical microscopy, SEM-scanning electron microscope, Fourier transform infrared spectroscopy. Results show that plasma treatment is a quite effective tool for improving surface and chemical properties of composite mem­branes with unique characteristics.

 

Andreikiv  O. Ye., Dobrovolska L. N., and Yavorska N. V. Computational model of crack propagation in bi-metal materials under high concentrations
and temperatures of hydrogen.............................................................................................. 71

РЕЗЮМЕ. Запропонована розрахункова модель для визначення кінетики поши­рення в тілі водневих тріщин, що спричинено високими тисками в них через надви­сокі концентрації водню в тілі. В основі моделі – деформаційний критерій механіки руйнування з урахуванням концентрації водню, стрибкоподібний механізм поши­рення водневих тріщин і закони тепломасопереносу Фіка. З її допомогою досліджена кінетика поширення водневої тріщини розшарування по поверхні сплавлення захис­ного покриву з основним матеріалом у корпусі реактора гідрокрекінгу нафти.

РЕЗЮМЕ. Предложена расчетная модель для определения кинетики распростра­нения в теле водородных трещин, вызванных высокими давлениями в них вследствие сверхвысоких концентраций водорода в теле. В основе модели – деформационный критерий механики разрушения с учетом концентрации водорода, механизм скачко­образного рас­пространения водородных трещин и законы тепломассопереноса Фика. С ее помощью ис­следована кинетика распространения водородной трещины по по­верхности сплавления защитного покрытия с основным материалом в корпусе реак­тора гидрокрекинга нефти.

SUMMARY. A calculation model for determining kinetics of hydrogen cracks propagation in the metal body, caused by high-pressures in them due to super-high hydrogen concentration in a body is proposed. The model is based on the deformation criterion of fracture mechanics with account of hydrogen concentration, the mechanism of a jump-like propagation of hydrogen cracks and also Fick’s law of heat mass transfer. Using this model the kinetics of hydrogen crack propagation over the protective coating fusion surface with the base material in oil hydro­cracking reactor case is investigated.

 

 

 

 

Stashchuk M. H. and Dorosh M. I. Calculation of potential energy
and geometric parameters of a dislocation crack.............................................................. 80

РЕЗЮМЕ. Досліджено дислокаційну тріщину, де на одній вершині задано стри­бок переміщень, а на другій – береги змикаються. Вказано фізичну суть задачі з пози­цій механіки руйнування для дислокаційної тріщини, якій ставить­ся у відповідність математична модель, яку описують півнескінченним дефектом у твердому тілі зі вставленою у ньому екстраплощиною заданої товщини та розрізом на продовженні. В межах такої моделі записано інтегральне рівняння, а також знайдено його розв’я­зок, на основі якого встановлено напружено-деформований стан навколо дислока­ційної тріщини. У результаті визначено геометричні параметри та розраховано енер­гію тіла з дислокаційною тріщиною.

РЕЗЮМЕ. Исследовано дислокационную трещину, где на одной из вершин за­дан скачок перемещений, а на другой берега смыкаются. Указана физическая сущ­ность задачи с позиций механики разрушения для дислокационной трещины, которой ставится в соответствие математическая модель, которую описывают полубесконеч­ным дефектом в твердом теле со вставленной в него экстраплоскостью заданной тол­щины и разрезом на продолжении. В рамках такой модели записано интегральное уравнение, а также найдено его решение, на основе которого установлено напряжен­но-деформированное состояние вокруг дислокационной трещины. В результате оп­ределены геометрические параметры и рассчитана энергия тела с дислокационной трещиной.

SUMMARY. A dislocation crack, where on one of its peaks the jump movement is set, and on the second – the edges are closed, is investigated. The physical essence of the problem is specified from the position of fracture mechanics for a dislocation crack, which is associated with a mathematical model, described by a semi-infinite defect in a solid with extra plane of the given thickness and a cut on its continuation in it. Within this model the integral equation was written and solution is found basing on which the stress-strain state is established. As a result the set geometric parameters are determined and the body energy with a dislocation crack is calculated.

 

Mirsalimov V. M. and Mustafayev A. B. Solution of the problem on a partial contact of the faces of a variable width slit under temperature field influence.................................................................................................... 86

Резюме. Розглянуто зміну температурного поля поблизу кінців щілини змін­ної ширини, порівнянної з пружними деформаціями. Розв’язок задачі про рівновагу щілини з частково контактними берегами за дії зовнішніх розтягувальних наванта­жень, наведеного температурного поля і зусиль на контактних поверхнях щілини зве­дено до задачі лінійно­го спряження аналітичних функцій. Вважається, що на деякій частині контакту виникає зчеплення берегів, а на інших можливе проковзування.

Резюме. Рассмотрено изменение температурного поля вблизи концов щели переменной ширины, сравнимой с упругими деформациями. Решение задачи о равно­весии щели с частично контактирующими берегами при действии внешних растяги­вающих нагрузок, наведенного температурного поля и усилий на контактирующих поверхностях щели сведено к задаче линейного сопряжения аналитических функций. Считается, что на некоторой части контакта возникает сцепление берегов, а на ос­тальной возможно проскальзывание.

Summary. The changes of temperature field near the variable-length slit end, com­parable to the elastic deformation, are considered. The problem on equilibrium of a slit with par­tially contacting faces under the action of external tensile loads, effect of the temperature field and forces on the contacting surfaces of the slit is reduced to the problem on linear conjugation of analytic functions. It is assumed that on some part of the contact zone the faces cohesion occurs and on other part of the contact zone the slip is possible.

Ivanytskyi Ya. L., Hembara O. V., and Chepil O. Ya. Evaluation of life time
of the power equipment elements with account of the operating environment effect 93

РЕЗЮМЕ. Запропоновано інженерний підхід для оцінювання міцності та довго­вічності конструктивних елементів енергетичного обладнання з урахуванням впливу водневовмісного середовища, підвищених тисків і температур. Проаналізовано нап­ружено-деформований стан барабана котла, виготовленого зі сталі 22К, за умов екс­плуатації з урахуванням наводнювання стінки та його реальної геометрії. Обчислено параметр накопиченої пошкоджуваності металу барабана за різних режимів експлуа­тації. Встановлено, що водень пришвидшує нагромадження пошкоджуваності і змен­шує час експлуатації металу за планової зупинки котла на 20…30%, а за аварійної – на 30…40%.

РЕЗЮМЕ. Предложено инженерный подход к оценке прочности и долговечнос­ти конструктивных элементов энергетического оборудования с учетом влияния водо­родосо­держащей среды, повышенных давлений и температур. Проанализировано напряженно-деформированное состояние барабана котла, изготовленного из стали 22К, в условиях эксплуатации с учетом наводороживания стенки и его реальной гео­метрии. Вычислено параметр накопленной повреждаемости металла барабана при различных режимах эксплуатации. Установлено, что водород ускоряет накопление повреждаемости и уменьшает время эксплуатации металла при плановой остановке котла на 20...30%, а при аварийной – на 30...40%.

SUMMARY. An engineering approach to evaluating the strength and durability of struc­tural elements of power equipment with account of the influence of the hydrogen-containing environment, high pressures and temperature is proposed. The stress-strain state of the boiler drum made of 22K steel under exploitation with account of wall hydrogenation and its real geo­metry is analyzed. The parameter of accumulated damages of the drum metal in different opera­tion modes is calculated. It is established that hydrogen accelerates accumulation of damage and reduces metal exploitation time at scheduled outage by 20...30% and at the emergency shut down by 30...40%.

 

Pokhmurska H. V., Klapkiv M. D., Posuvailo V. M., Student M. M., Muecklich S., and Ozdemir I. Electrochemical properties of the PEO-coatings
on the AZ31 Mg-alloy manufactured by different technologies.................................. 102

РЕЗЮМЕ. Досліджено структуру та електрохімічні властивості сплаву AZ31, отриманого двовалковою прокаткою, методами екструдування та тіксоформування, у вихідному стані та з оксидокерамічними покривами, синтезованими в електролітній плазмі. Встановлено, що за різних технологій виготовлення в ньому формуються інтерметалідні включення Mg₁₇(Al, Zn)₁₂ різних розміру та форми, найбільші з яких переходять в оксидокерамічний ПЕО-покрив та відіграють роль катодів під час коро­зії. Сплав, виготовлений методом тіксоформування, має найвищі електрохімічні ха­рактеристики у вихідному стані і з покривами. Незалежно від способу отримання листів плазмоелектролітні оксидні покриви підвищують корозійну тривкість сплаву на 2–3 порядки.

РЕЗЮМЕ. Исследована структура и электрохимические свойства сплава AZ31, полученного классическим способом двухвалковой прокатки, методами экструдиро­вания и тиксоформирования, в исходном состоянии и с оксидокерамическими покры­тиями, синтезированными в электролитной плазме. Установлено, что при различных технологиях изготовления в нем формируются интерметаллические включения Mg₁₇(Al, Zn)₁₂ разных размеров и формы. Самые крупные из них переходят в оксидо­керамическое ПЭО-покрытие и играют роль катодов в коррозионном процессе. Сплав, изготовленный методом тиксоформирования, имеет высокие электрохимические параметры как в исходном состоянии, так и с покрытиями. Независимо от способа изго­товления оксидокерамические ПЭО-покрытия повышают его коррозионную стойкость на 2–3 порядка.

SUMMARY. To study the structure and electrochemical properties of AZ31 alloy obtained in the classical duo rolling casting, methods of extrusion and thixoforming in the initial state and with oxide-ceramic coatings synthesized in the plasma electrolyte. It was found that under various tech­nologies of the alloy manufacture, the intermetallic inclusions Mg₁₇(Al, Zn)₁₂ of different sizes and shapes are formed. The largest of them are moving in the oxide-PEO-coated and play a role of cathodes in the corrosion process. The AZ31alloy, manufactured by thixofor­ming has high elec­tro­che­mical properties both in the initial state and with the oxide-ceramic coatings. Regardless of the me­thod for manufacturing of AZ31 alloy sheets the oxide-PEO coatings improve the cor­rosion resis­tance by 2–3 orders.

 

Skachkov V. O. and Berezhna О. R. Crack growth specific features under static and low-cyclic loading          108

РЕЗЮМЕ. Досліджено вплив втомних еліптичних тріщин на в’язкість руйнуван­ня високоміцної сталі, а також вплив статичного і малоциклового навантаження на їх ріст.

РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние усталостных эллиптических трещин на вяз­кость разрушения высокопрочной стали, а также статического и малоциклового нагру­жений на их рост.

SUMMАRY. The influence of fatigue elliptic cracks on fracture toughness of high-strength steel as well as the influence of static and low-cycle loading on their growth are investigated.

 

Pustovoi V. M., Reshchenko I. O., and Zvirko O. I. The effect of cycling
on electrochemical behaviour of marine gantry cranes steels...................................... 111

РЕЗЮМЕ. Досліджено вплив тривалої експлуатації та багатоциклового наванта­ження в лабораторних умовах на електрохімічні характеристики низькоміцних вугле­цевих сталей. Встановлено, що циклічне напрацювання, як і тривала експлуатація, знижує корозійну тривкість та істотно змінює електрохімічні характеристики сталей. Виявлено, що достатньо чутливим інформативним параметром для оцінювання екс­плуатаційної деградації сталей портальних кранів є поляризаційний опір. Встанов­лено кореляційну залежність між зміною ударної в’язкості як характеристики опору крихкому руйнуванню та поляризаційного опору, що може лягти в основу неруйнів­ного методу діагностування деградації сталей тривало експлуатованих портальних кранів.

РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние длительной эксплуатации и многоциклового нагружения в лабораторных условиях на электрохимические характеристики низко­прочных углеродистых сталей. Установлено, что циклическая наработка, как и дли­тельная эксплуатация, приводит к снижению коррозионной стойкости и существенно­му изменению электрохимических характеристик сталей. Выявлено, что достаточно чувствительным информативным параметром для оценки эксплуатационной деграда­ции сталей портальных кранов служит поляризационное сопротивление. Обнаружена корреляционная зависимость между изменением ударной вязкости как характеристи­ки сопротивления хрупкому разрушению и поляризационного сопротивления, что может служить основой для неразрушающего метода диагностики деградации сталей длительно эксплуатируемых портальных кранов.

SUMMARY. The influence of long-term operation and high-cycle loading in the laboratory conditions on the electrochemical characteristics of low-strength carbon steels was investigated. It was established that cycling as well as long-term operation, caused a decrease in the corrosion resistance and a significant change in the electrochemical characteristics of steels. It was shown that polarization resistance was a rather sensitive informative parameter for evaluation of in-service degradation of gantry cranes steels. The correlation between the change in impact toughness as a characteristic of brittle fracture resistance and the change in polarization resis­tance was revealed, and that can be a basis for non-destructive degradation diagnostic method of long-term operated gantry cranes steels.

 

Khaburskyi Ya. M. Anti-corrosion properties of plant substance extracts
in hydrochloric acid solution .............................................................................................. 116

РЕЗЮМЕ. Розроблена методика ефективної екстракції з кори і стружки дуба (Quercus Robur) та листя чаю (Camellia Sinensis). Вивчено вплив екстрактів на коро­зійно-електрохімічні властивості сталі 20 в 5%-ій соляній кислоті. Встановлено, що ефективність інгібіто­ра зростає зі збільшенням його концентрації в розчині кислоти та підвищенням часу експозиції. За результатами масометричних випроб за різних температур розрахова­но енергію активації, яка вказує на суттєве утруднення коро­зійного процесу в інгібованому середовищі. Згідно з електрохімічними розрахунка­ми, адсорбцію обох екстрактів на поверхні сталі можна описати ізотермою Ленгмюра.

РЕЗЮМЕ. Разработан метод эффективной экстракции с коры и стружки дуба (Quercus Robur), а также с листья чая (Camellia Sinensis). Изучено влияние экстрактов на коррозионно-электрохимические свойства среднеуглеродистой стали в 5%-ой соляной кислоте. Установлено, что эффективность ингибитора увеличивается с рос­том его концентрации в растворе кислоты и повышением времени экспозиции. По результатам мас­сометрических испытаний при различных температурах рассчитана энергия активации, которая указы­ва­ет на существенное затруднение коррозионного процесса в ингибирован­ной среде. В со­ответствии с электрохимическими резуль­татами адсорбция обоих экстрак­тов на поверх­но­сти стали 20 описывается изотермой Ленгмюра.

SUMMARY. The method of effective extraction from oak bark and chips (Quercus Robur) and also form tea leaves (Camellia Sinensis) was developed. The influence of extracts on cor­rosion and electrochemical properties of mild steel in 5% hydrochloric acid media was studied. It was established that inhibitor efficiency increases with increase of it concentration in acid solution and with increasing the exposition time. The activation energy was calculated from the results of weight loss measurements and its value indicated a significant complication of cor­rosion process in inhibited media. The analysis of obtained electrochemical data showed that adsorption of both extracts on steel 20 surface was described by Langmuir isotherm.

 

Skalskyi V. R., Pochapskyi Ye. P., Klym B. P., and Simakovych O. H. Location
of acoustic emission sources on spherical-shaped thin-walled objects ..... …………122

РЕЗЮМЕ. Одержані розв’язки задачі знаходження координат джерел акустичної емісії (AE) тонкостінних об’єктів сферичної форми в декартовій системі координат з викорис­танням антени, яка складається з трьох перетворювачів. Розглянуто шляхи усунення неоднозначності визначення місця знаходження джерел пружних хвиль АЕ такою антеною. Одержані результати перевірено за допомогою комп’ютерного моде­лювання та на реальному сферичному об’єкті. Обчислено похибки вимірювань.

РЕЗЮМЕ. Получены решения задачи нахождения координат источников акус­тичес­кой эмиссии (AЭ) тонкостенных объектов сферической формы в декартовой системе ко­ординат с использованием антенны, которая состоит из трех преобразо­вателей. Рассмот­рены пути устране­ния неоднозначности определения местополо­жения источников уп­ругих волн АЭ такой антенной. Полученные результаты про­верены с помощью компью­терного моделирования и на реаль­ном сферическом объекте. Вычислены погрешности измерений.

SUMMARY. Solutions of the problem of finding coordinates of acoustic emission (AE) signals location of thin-walled spherical objects were obtained in cartesion coordinate system, using antennas consisting of three transducers. The way of removal of ambiguous determination of AE elastic waves sources location by such antenna are considered. The obtained results were checked by computer modeling and on a real spherical object. The measurement errors were calculated.

 

IN SCIENTIFIC CIRCLES

Rytsar D. I. Defence of dissertations........................................................................................... 130

Stashchuk M. H. Scientific seminar “Problems of brittle fracture mechanics”.................... 132

Veselivska H. H. Scientific seminar “Corrosion. Corrosion protection of metals”.............. 135

Lukianenko O. H. Scientific seminar “Problems of materials science
and metal surface engineering”.......................................................................................... 138

Gabetta G. Environmentally assisted cracking and hydrogen embrittlement .................... 143