ФІЗИКО-ХІМІЧНА

МЕХАНІКА МАТЕРІАЛІВ

ТОМ 51, № 3, 2015

ЗМІСТ

Андрейків О. Є., Кухар В. З., Долінська І. Я. Поширення тріщин високо­температурної повзучості в металах за нейтронного опромінення (Огляд)................................................................................................................ 7

РЕЗЮМЕ. Отримано нове рівняння для визначення швидкості поширення трі­щини високотем­пературної повзучості з урахуванням впливу нейтронного опромі­нення. На його ос­нові побудована математична модель розрахунку залишкової дов­говічності пласти­ни з макротріщиною, що знаходиться в умовах високотемператур­ної повзучості під опроміненням. Застосування моделі продемонстровано на аналозі задачі Ґріффітса. Встановлена хороша кореляція одержаних аналі­тичних результатів з відомими екс­периментальними.

РЕЗЮМЕ. Получено новое уравнение для расчета скорости распространения трещи­ны высокотемпературной ползучести с учётом влияния нейтронного облуче­ния. На его основании построена математическая модель для определения остаточ­ной долговечности пластины с макротрещиной, находящейся в процессе высокотем­пературной ползучести при облучении. Применение модели продемонстрировано при решении аналога задачи Гриффитса. Выявлена хорошая корреляция полу­ченных аналитических результатов с из­вестными экспериментальными.

SUMMARY. A new equation for determining high-temperature creep crack propagation rate, with consideration of the neutron irradiation effect was obtained. On its basis, a mathema­tical model for determining the residual life of the plate with macrocracks subjected to the high-temperature creep under irradiation was developed. Application of the model when solving the Griffith problem analogue for the aforementioned conditions was demonstrated. A good corre­lation between analytical results and experimental data was found.

Саврук М. П., Чорненький А. Б. Плоска задача теорії пружності
для квазіортотропного тіла з тріщинами........................................................................ 17

РЕЗЮМЕ. Записано основні співвідношення плоскої задачі теорії пружності для квазіорто­тропного тіла. Побудовано інтегральні зображення комплексних потенціа­лів нап­ружень для квазіортотропної площини через стрибки переміщень на криволі­нійних розімкнених контурах. Першу основну задачу для площини з тріщинами зве­дено до сингулярних інтегральних рівнянь. Знайдено асимптотичний розподіл напру­жень біля вершини криволінійної тріщини. Записано аналітичний розв’язок задачі для довільно орієнтованої прямолінійної тріщини. Числово розраховано коефіцієнти інтенсивності напружень для параболічної тріщини та досліджено вплив на їх по­ве­дінку відношення основних модулів пружності матеріалу.

РЕЗЮМЕ. Записаны основные соотношения плоской задачи теории упругости для квазиортотропного тела. Построены интегральные представления комплексных потенциа­лов напряжений для квазиортотропной плоскости через скачки перемеще­ний на криволи­нейных разомкнутых контурах. Первая основная задача для плоскости с трещинами све­дена к сингулярным интегральным уравнениям. Приведено асимп­тотическое распределе­ние напряжений около вершины трещины. Найдено аналити­ческое решение задачи для произвольно ориентированной прямолинейной трещины. Проведены численные расчеты коэффициентов интенсивности напряжений для пара­болической трещины и исследовано влияние на их поведение отношения основных модулей упругости материала.

SUMMARY. The main relations of the plane problem of elasticity for a quasi-orthotropic body are written. Integral representation of the complex elastic potentials for a quasi-orthotropic plane in terms of displacement discontinuity on curvilinear open contours are constructed. The first basic problem for the plane with cracks is reduced to singular integral equations. Asympto­tic stress distribution at the crack tip is presented. Analytical solution of the problem for an arbitrarily oriented rectilinear crack is obtained. Numerical calculations of the stress intensity factor for a parabolic crack are performed and influence of the ratio of elastic modules of the material on there behavior is investigated.

Шацький І. П. Гранична рівновага пластини з частково залікованою тріщиною....... 25

РЕЗЮМЕ. Запропоновано модель частково залікованої тріщини в твердому тілі. В області від­новлення суцільності поверхневу енергію вважають інакшою, ніж у непошкоджено­му матеріалі. Визначено ефективність різноманітних схем залікову­вання пластини з пря­молінійною наскрізною тріщиною для нормального відриву, поперечного зсуву, зги­ну та комбінованого згину з розтягом. Враховано ефект за­криття тріщини від зги­ну. Розв’язано задачі про взаємодію частково залікованих дефектів.

РЕЗЮМЕ. Предложена модель частично залеченной трещины в твердом теле. В об­ласти восстановления сплошности поверхностная энергия отличается от таковой для не­поврежденного материала. Определена эффективность различных схем час­тичного зале­чива­ния пластины с прямолинейной сквозной трещиной для случаев нормального отрыва, по­перечного сдвига, изгиба, а также комбинированного рас­тяжения и изгиба. Учтен эф­фект закрытия трещины от изгиба. Решены задачи о взаимодействии частично залечен­ных коллинеарных дефектов.

SUMMARY. The model of partially healed crack in a solid is proposed. On the recovered area of the crack the surface energy differs from that in an undamaged body. The effectiveness of different schemes of partial healing of a plate with a rectilinear through crack is determined for cases of opening mode, transversal shear, bending and combined tension and bending. The crack closure effect under bending is considered. The problems of interaction of partially healed colli­near defects are solved.

Гавриш В. І. Нелінійна крайова задача теплопровідності для шаруватої пластини з включенням         32

РЕЗЮМЕ. Розглянуто нелінійну крайову задачу теплопровідності для ізотропної безмежної термочутливої шаруватої пластини з теплоізольованими лицевими по­верхнями та чужорідним наскрізним теплоактивним включенням. За допомогою за­провадженого перетворення виконано часткову лінеаризацію вихідного рівняння теп­лопровідності. Після кусково-лінійної апроксимації температури на межових поверх­нях чужорід­них шарів та включення рівняння повністю лінеаризовано. Знайдено аналітично-числовий розв’язок цього рівняння з крайовими умовами другого роду для визна­чення запровадженої функції із використанням інтегрального перетворення Фур’є. Наведено розрахункові формули для обчислення значень шуканої температу­ри за лінійної температурної залежності коефіцієнта теплопровідності конструк­цій­них матеріалів для двошарової пластини. Виконано числовий аналіз для одношарової пластини з наскрізним теплоактивним включенням (матеріал пластини – кераміка ВК94-I, матеріал включення – срібло).

РЕЗЮМЕ. Рассмотрена нелинейная граничная задача теплопроводности для изо­тропной бесконечной термочувствительной слоистой пластины с теплоизолиро­ванными лицевыми поверхностями и инородным сквозным тепловыделяющим вклю­чением. С по­мощью предложенного преобразования проведена частичная линеа­ри­зация исходного уравнения теплопроводности. После кусочно-линейной аппроксима­ции температуры на граничных поверхностях инородных слоев и включения урав­не­ние полностью линеари­зовано. Найдено численно-аналитическое решение этого уравнения с граничными усло­виями второго рода для определения введенной функ­ции с применением интегрального преобразования Фурье и приведены расчетные формулы для вычисления искомой темпе­ратуры с линейной температурной зависи­мостью коэффициента теплопроводности кон­струкционных материалов. Выполнен численный анализ для однослойной пластины со сквозным тепловыделяющим включением (материал пластины – керамика ВК94-І, вклю­чения – серебро).

SUMMARY. A nonlinear boundary value problem of heat conduction for an isotropic infi­nite heat-sensitive layered plate with insulated face surfaces and a foreign through heat-releasing inclusion is considered. With a help of the proposed transformation, a partial linearization of the original equation of heat conduction is done. After piecewise linear approximation of tempera­ture at the boundary surfaces of the layers and the inclusion, the equation becomes fully lineari­zed. With the application of Fourier transform, an analytical-numerical solution of the equation with the boundary conditions of the second kind for the determination of introduced func­tions is obtained; formulae for calculating the required temperature with a linear temperature depen­dence of the thermal conductivity of structural materials are also provided. Numerical analysis for a single-layer plate with a through heat-releasing inclusion is carried out, where the plate and inclusion materials are ceramics ВК94-І and silver, respectively.

Силованюк В. П., Юхим Р. Я., Ліснічук А. Є., Івантишин Н. А. Розрахункова модель фібробетону на міцність за розтягу..................................................................................................................................................... 39

Резюме. Запропоновано модель деформування та руйнування композита на основі цементної матриці (фібробетону) за розтягу, яка враховує мікротріщини і пори в структурі ма­теріалу та наявність армувальних волокон. Встановлено розрахункові формули для оцінювання міцності фібробетону за розтягу. Проаналізовано вплив по­ристості та об’ємного вмісту армувальних волокон на міцність композита. Експери­ментальні дослідження та розрахунки свідчать про суттєве зростання міцності на роз­тяг за збільшення об’ємного вмісту фібри. Теоретичний прогноз міцності та експери­мен­тальні результати добре корелюють між собою.

Резюме. Предложена модель де­формирования и разрушения композита на основе цементной матрицы (фибробетона) при растяжении, которая учитывает мик­ротрещины и поры в структуре материала и наличие армирующих волокон. Установ­лены расчетные формулы для оценки прочности фибробетона на растяжение. Про­анализировано влияние пористости и объем­ного содержания армирующих волокон на прочность композита. Экс­периментальные исследования и расчеты свидетельст­вуют о существенном росте проч­ности на растяжение при увеличении объемного содержания фибры. Теоретический прог­ноз прочности и экспериментальные ре­зультаты хорошо согласуются между собой.

SUMMARY. The model of deformation and fracture of the composite based on cement matrix (fiber-reinforced concrete) under tension, which takes into account the micro-cracks and pores in the material structure and the presence of the reinforcing fibers is proposed. Calculation formulas for assessing the strength of fiber-reinforced concrete under tension on the basis of the model are established. The influence of porosity and volume content of the reinforcing fibers on the strength of the composite are analyzed. The results of experimental studies and calculations indicate a significant increase in tensile strength with increasing fiber volume content. Theoretical prediction and experimental strength data agree very well. This allows us to use the dependencis when creating composites with desired characteristics on the basis of the concrete matrix.

Рудавський Д. В. Оцінювання залишкової довговічності тривимірного твердого тіла з плоскою втомною тріщиною за циклічного навантаження................................................................................................... 46

РЕЗЮМЕ. За енергетичним підходом механіки руйнування побудовано розра­хункову модель поширення плоскої втомної макротріщини у тривимір­ному дефор­мівному пружно-пластичному тілі. Отримано кінетичне рівняння, яке дає можливість визна­чати пе­ріод докритичного росту втомної макротріщи­ни, що відповідає за­лишковій довго­вічності елемента металоконструкції із трі­щиною під зовнішнім циклічним наван­та­женням. Для апробації моделі і зна­ходження невідомих фізико-механічних констант матеріалу досліджено зразки ділянок зварного з’єднання алюмі­нієвого спла­ву 1201-Т. Одержані кінетичні діаграми втомного руйнування цих зразків засвідчили доб­ре узгодження розрахунку із експериментом. За результатами теоре­тико-експе­римен­тальних досліджень побудовано номограми залишкової довговіч­ності металу шва та основного металу зварного з’єднання сплаву.

РЕЗЮМЕ. На основании энергетического подхода механики разрушения пост­роена расчетная модель распространения плоской усталостной макротрещины в трех­мерном де­формируемом упругопластическом теле. Получено кинетическое уравне­ние для опреде­ле­ния периода докритического ее роста, который соответствует ос­таточной долговечности элемента металлоконструкции с трещиной при циклическом нагружении. Для апробации модели и нахождения неизвестных физико-механичес­ких констант материала исследова­ны образцы участков сварного соединения алюми­ниевого сплава 1201-Т. Эксперимен­тальные кинетические диаграммы усталостного разрушения этих об­разцов свидетельству­ют о хорошем соответствии расчета и эксперимента. По результатам теоретико-экспери­ментальных исследований построе­ны номограммы остаточной долго­вечности металла шва и основного металла свар­ного соединения сплава.

SUMMARY. On the basis of the fracture mechanics energy approach a calculation model of the plane macrocrack fatigue growth in a three-dimensional elastic-plastic body has been built. Subcritical period of the macrocrack fatigue growth that corresponds to residual lifetime of a metal structure element with a crack under external cyclic loading can be determined using the obtained kinetic equation. To approve the proposed calculation model and to determine un­known physical and mechanical parameters of the investigated material the appro­priate experi­mental tests have been conducted for the 1201-T aluminium alloy specimens welded join sec­tions. The obtained experimental kinetic diagrams of fatigue fracture of the tested sam­ples have shown a good agreement with the calculation results. Based on the conducted theoretical and experimental researches the residual lifetime nomograms of the 1201-T alumi­nium alloy weld and base metal have been built.

 

Пастернак Я. М., Сулим Г. Т., Пастернак Р. М. Дія зосереджених джерел теп­ла в піроелектрику з тріщинами за сталої температури
на їх берегах........................................................................................................................... 55

РЕЗЮМЕ. На основі раніше отриманих загальних інтегральних рівнянь термо­електропружнос­ті тіл із тонкими неоднорідностями побудовано аналітичний роз­в’язок плоскої зада­чі для піроелектричного тіла з тріщиною, береги якої мають сталу температуру, за дії зосередженого джерела тепла на продовженні її осі. З урахуван­ням принципу ав­томодельності з’ясовано умови, за яких встановиться стаціонарний режим тепло­провідності. Подано компактні розв’язки для коефіцієнтів інтенсивності теплових потоків, напружень та електричних зміщень. Здійснено числовий аналіз результатів.

РЕЗЮМЕ. На основе ранее полученных общих интегральных уравнений термо­элект­роупругости тел с тонкими неоднородностями построено аналитическое реше­ние плоской задача для пироэлектрического тела с трещиной, берега которой имеют постоянную тем­пературу, при действии сосредоточенного источника тепла на про­должении ее оси. С уче­том принципа автомодельности выяснены условия, при ко­торых установится стационар­ный режим теплопроводности. Представлены ком­пактные решения для коэффициентов интенсивности тепловых потоков, напряжений и электрических смещений. Проведен чис­ленный анализ результатов.

SUMMARY. Based on the previously obtained general boundary integral equations of thermoelectroelasticity of solids containing thin inhomogeneities the analytic solution is derived for a plane problem for pyroelectric solid with a crack, which faces are maintained at a constant temperature, and a heat source is applied at the continuation of crack axis. Accounting for the similarity principle, the conditions are obtained, which satisfaction leads to the stationary thermal conductivity. Compact closed-form solutions are obtained for heat flux, stress and electric displacement intensity factors. The numerical analysis of the results is done.

Івасишин О. М., Василевський Є. Т., Антонюк С. Л., Величко В. В.,
Марковський П. Є., Гавриш І. М. Особливості руйнування
високоміцних болтів зі сплаву ВТ22................................................................................ 62

РЕЗЮМЕ. Швидкісною термічною обробкою та гарячим висаджуванням голо­вок виготовлено дослідну партію стикувальних болтів М12 авіаційного призначення з прутків сплаву ВТ22, отриманих інтенсивною гарячою пластичною деформацією (кроковим куван­ням–вальцюванням). Після фінального старіння за випроб розтягом бол­ти мали такі характеристики: границі текучості та міцності 1380 й 1455 МРа, від­носне видовження та звуження 7,2 і 24,3% відповідно. Випробування, виконані за розробленою у ДП “АНТОНОВ” програмою, засвідчили, що втома та малоциклова втома майже удвічі вищі під час накочування різьблення в повністю термічно зміц­неному стані, тобто після фінального старіння. Встановлено можливість підвищення втомних характе­ристик болтів вдосконаленням технології механічної обробки.

РЕЗЮМЕ. С использованием скоростной термической обработки и горячей вы­садки головок изготовлена опытная партия стыковочных болтов М12 авиационного назначения из прутков сплава ВТ22, полученных интенсивной горячей пластической деформацией (шаговой ковкой–прокаткой). После заключительного старения при испытаниях на растя­жение болты имели такие характеристики: пределы текучести и прочности 1380 и 1455 МРа, относительные удлинение и сужение 7,2 и 24,3% соот­ветственно. Испытания, проведен­ные по разработанной ГП “АНТОНОВ” программе, показали, что усталость и малоцикло­вая усталость повышаются почти в два раза, когда резьбу накатывали в полностью терми­чески упрочненном состоянии, т.е. после старения. Сделан вывод о возможности повыше­ния усталостных характеристик болтов при усовершенствовании технологии заключи­тельной механической обработки.

SUMMARY. The experimental batch of connecting bolts M12 for aerospace application was produced employing rapid heat treatment and hot plastic deformation (forging–rolling). As initial material the ВТ22 rods were used. After final ageing, these bolts were characterized by following properties: yield strength 1380 MPa, tensile strength 1455 MPa, relative elongation 7.2%, redaction in area 24.3%. Fatigue testing was performed according to the developed in SE “ANTONOV” testing program and showed that fatigue limits became approximately two times higher in case of thread rolling after final ageing, i.e. in heat strengthened condition. The conclusion about possible improvement of fatigue characteristic after optimization of technological processes of final mechanical treatment was done.

Руі-мінг Су, Юінг-донг Ку, Ронґ-де-Лі, Юн-хуа Йоу. Вплив RRA-обробки
на мікроструктуру та корозійне розтріскування алюмінієвого
сплаву 7075............................................................................................................................. 68

РЕЗЮМЕ. Вивчено вплив RRA-обробки, яка полягає у витримці сплавів після штуч­ного старіння у соляній ванні при 200°С і повторному штучному старінні, на мікрострук­туру і механічні властивості алюмінієвого сплаву 7075. Для досліджень використано трансмісійний електронний мікроскоп. Зразки випробовували на розтяг за малої швидкос­ті деформації. Встановлено, що після RRA-обробки вторинні частинки уздовж меж зерен виділяються дискретно. Під час такої обробки при 200°С упродовж 8 min границя міцнос­ті за розтягу, відносне видовження та коефіцієнт чутливості до корозійного розтріскуван­ня сплаву становлять 791 MPa, 8,5% та 0,155 відповідно.

РЕЗЮМЕ. Изучено влияние RRA-обработки, заключающейся в выдержке спла­вов после искусственного старения в соляной ванне при 200°С и повторном искусст­венном старении, на микроструктуру и механические свойства алюминиевого сплава 7075. Для исследований использован трасмиссионный електронный микроскоп. Об­разцы испыты­вали на растяжение и при малой скорости деформации. Выявлено, что после RRA-обра­ботке вторичные частицы вдоль границ зерен выделяются дискретно. При такой бработке при 200°С в тече­ние 8 min предел прочности при растяжении, относительное удлинение и коэффициент чувствительности к коррозионному рас­трескиванию сплава составляют 791 MPa, 8,5% и 0,155 соответственно.

SUMMARY. The effects of retrogression via under pre-aging on microstructure, mechanical properties and stress corrosion cracking behavior of spray formed 7075 aluminum alloy were investi­gated by transmission electron microscope, tensile test and slow strain rate test. The results show that with under aging at 120°C for 16 h as pre-aging, the strength of the alloy can maintain at a high level and grain boundary precipitates are discrete after retrogression and re-aging treatment. However, retrogression treatment is uncontrollable by shortened retro­gression period. After retrogression at 200°C for 8 min and re-aging, the ultimate tensile strength, elongation and SCC index of the alloy is 791 MPa, 8.5% and 0.155 respectively.

Кулик В. В., Андрейко І. М., Ваврух В. І. Вплив експлуатаційних факторів на роботоздатність графітизованої сталі..................................................................................................................................................... 76

РЕЗЮМЕ. Порівняно закономірності впливу високих (до 800°С) і низьких (до
–40°C) темпера­тур та корозивного середовища на механічні характеристики графіти­зованої сталі і відомих колісних марок 2 і Т. Виявлено, що зниження температури аустені­тизації і стрімке зростання високотемпературної пластичності сталей забезпе­чують сприят­ливіші умови для утворення дефектів типу повзун на поверхні кочення заліз­ничних коліс. Встановлено, що графітизована сталь за низьких температур (до –40°C) не схильна до низькотемпературного окрихчення, а корозивне середовище не впливає на її циклічну тріщиностійкість.

РЕЗЮМЕ. Сравнены закономерности влияния высоких (до 800°С) и низких (до
–40°C) температур, а также коррозионной среды на механические свойства графити­зиро­ванной стали и известных колесных сталей марок 2 и Т. Установлено, что сни­жение тем­пе­ратуры аустенитизации и стремительный рост высокотемпературной пластичности ста­лей обеспечивают более благоприятные условия для образования дефектов ти­па ползун на поверхности катания железнодорожных колес. Выявлено, что графитизиро­ванная сталь при низких температурах (до –40°C) не склонна к низкотемпературной хруп­кости, а кор­розионная среда не влияет на ее циклическую трещиностойкость.

SUMMARY. Regularities of the influence of high (to 800°С) and low (to –40°C) tempera­tu­res, and also of corrosive environment on mechanical characteristics of graphitized steel and known wheel steels of grades 2 and T are compared. It is shown that the lower austenitization temperature and more sweep in­crease of high-temperature plasticity, provides more favorable condition of “slide-block” defects formation on the rolling surface of railway wheels. It is found that at low tempe­ratures (down to –40°C) the graphitized steel is not liable to the low-tempera­ture embrittlement, and there is no effect of the corrosion environment on its fatigue crack growth resistance charac­teristics.

Левицький В. Є., Ларук Ю. В., Білий Л. М., Кочубей В. В., Гуменецький Т. В. Особливості модифікування полівінілхлориду полістирольними пластиками............................................................................................ 83

РЕЗЮМЕ. Виявлено вплив природи полістирольного модифікатора на суміс­ність полімерів у пластифікованих полівінілхлоридних матеріалах. Добру сумісність полівінілхлори­ду зі суспензійним полістиролом, порівняно з удароміцним, підтвер­джено результа­тами сканівної електронної мікроскопії. Встановлено вплив вмісту полістироль­ного модифікатора і дрібнодисперсних полімерсилікатних композитів на фізико-ме­ханічні та теплофізичні властивості модифікованих полівінілхлоридних пластикатів. Зафіксовано, що, вводячи різну кількість полістирольного модифікатора, можна ре­гулювати фізико-механічні властивості пластикатів, насамперед пружність, а дода­ючи дрібнодисперсний металовмісний полімерсилікатний наповнювач, під­вищить їх термостабільність.

РЕЗЮМЕ. Установлено влияние природы полистирольного модификатора на сов­местимость полимеров в пластифицированных поливинилхлоридных материалах. Повы­шенную совместимость поливинилхлорида и суспензионного полистирола по сравнению с ударопрочным, подтверждено результатами сканирующей электронной микроскопии. Зафиксировано влияние природы и содержания полистирольного мо­дификатора и мелко­дисперсных полимерсиликатных композитов на физико-механи­ческие и теплофизические свойства модифицированных поливинилхлоридных плас­тикатов. Обнаружено, что введе­нием полистирольного модификатора можно регули­ровать физико-механические свойст­ва, прежде всего упругость, а добавлением мел­кодисперсного металлополимерсиликат­ного наполнителя повысить термостабиль­ность поливинилхлоридных пластикатов.

SUMMARY. The influence of the nature of polystyrene modifier on compatibility para­meter of polymers in plasticized polyvinyl chloride materials is established. The increased com­patibility with polyvinyl chloride polystyrene suspension compared with the impact-resistant one is confirmed by SEM. The influence of the nature and content of polystyrene polymer modifier and fine-silicate composites on physicomechanical and thermal properties of modified PVC plastic is found. It is found that the addition of polystyrene modifier allows us to adjust the physicomechanical properties, especially the elasticity, and the addition of fine metal-dispersed polymer-silicate filler increases the thermal stability of polyvinyl chloride plasticizers.

Погрелюк І. М., Скворцова С. В., Федірко В. М., Спектор В. С., Лук’яненко О. Г., Ткачук О. В. Антифрикційні характеристики титанового сплаву ВТ6
після термоводневої обробки і наступного азотування............................................. 90

РЕЗЮМЕ. Виконані порівняльні випробування антифрикційних властивостей азото­ваних зразків титанового сплаву ВТ6 в стані постачання та після термоводневої обробки. Азотували при 750°С в молекулярному азоті атмосферного тиску упродовж 1; 5 і 10 h. Термоводнева обробка перед азотуванням поліпшує антифрикційні влас­тивості азотова­них зразків у парі з нержавною сталлю 12Х18Н10Т та з надвисокомо­лекулярним поліети­леном марки “хірулен” під час тертя без мащення на 27...31% і в 0,9% NaCl – на 23...30%. За тертя в 0,9% NaCl антифрикційні характеристики покра­щуються слабше.

РЕЗЮМЕ. Испытаны азотированные образцы титанового сплава ВТ6 в состоя­нии поставки и после термоводородной обработки. Выявлено, что такая обработка повышает их из­носостойкость в паре с нержавею­щей сталью 12Х18Н10Т и со сверх­высокомолеку­лярным полиэтиленом марки “хирулен” при трении без смазки на 27…31%, а в 0,9% NaCl – на 23…30%. В режиме трения со смазкой (в этом растворе) эффект улучшения антифрикционных характеристик выражен менее.

SUMMARY. Comparative testing of anti-friction properties of samples of nitrided titanium alloy ВТ6 in the state of delivery and after thermal hydrogen treatment is done. Nitriding was done at a temperature of 750°C in molecular nitrogen at atmospheric pressure for 1; 5 and 10 h. Thermal hydrogen treatment prior to nitriding increased the friction properties of samples of nitrided ВТ6 alloy in a pair with 12Х18Н10Т stainless steel and high-molecular polyethylene “HIRULEN” (UHMWPE) during friction without lubrication by 27...31% and in 0.9% NaCl solution by 23..30%. Under friction in 0.9% NaCl solution the effect of increasing anti-friction properties is less pronounced.

Шікімака О., Прісакару А., Бурлаку А. Вплив тривалої витримки
за контактного навантаження на фазові зміни у кремнії.......................................... 100

РЕЗЮМЕ. Досліджено вплив тривалої витримки під час індентування на особ­ливос­ті фазових перетворень і деформації кремнію Si (100). Показано, що тривала витримка за максимального навантаження призводить до повзучості матеріалу навіть за кімнатної темпера­тури завдяки фазовому перетворенню на пластичнішу металеву b-Sn фазу. Кінце­ві структурні фази в зоні відбитка, виявлені за допомогою мікро-Рамановської спектро­скопії, вказують на інтенсифікацію утворення аморфної фази (a-Si) зі зростанням часу витримки. Передбачається, що причина цієї додаткової аморфізації може мати дислока­ційну природу, як результат зростання щільності дис­локацій під час повзучості і перебу­дови дислокаційної структури під час розванта­ження. Цей факт вносить деякі зміни до кінетики розвантажувальних явищ, які де­монструють тенденцію до утворення “kink pop-out” замість типових “pop-out” і “elbow”.

РЕЗЮМЕ. Исследовано влияние длительной выдержки при индентировании на особенности фазовых превращений и деформирования кремния Si (100). Показано, что длительная выдержка при максимальной нагрузке ведет к пол­зучести материала даже при комнатной температуре благо­даря фазовому превраще­нию в более плас­тическую метал­лическую b-Sn фазу. Конечные структурные фазы в зоне отпечатка, выявленные посред­ством микро-Рамановской спек­троскопии, указывают на ин­тенсификацию образования аморфной фазы (a-Si) с ростом времени выдержки. Пред­по­лагается, что причина этой до­полнительной аморфизации мо­жет иметь дисло­кационную природу, как результат роста плотности дислокаций во время ползучести и перестройки дислокационной структуры во время разгрузки. Этот факт вносит некоторые изменения в кинетику разгрузочных явле­ний, которые демонстри­руют тенденцию к образованию “kink pop-out” вместо типичных “pop-out” и “elbow”.

SUMMARY. It was shown that prolonged holding under the peak load during indentation of Si (100) led to the creep of material even at room temperature that became possible due to the phase transition into more plastic metallic b-Sn phase. The end structural phases in the indenta­tion zone, studied by micro-Raman spectroscopy were found to be affected by the longer holding under the load and demonstrated more intensive peaks for amorphous phase (a-Si) in the depth of the indentation comparatively with those for short holding in­dentations. It was suggested that this effect was caused by the activation of the dislocation mechanism of a-Si formation, as a result of longer shear stresses action under prolonged holding. This fact induced some changes in the kinetics of the unloading events, which demonstrated the tendency to the “kink pop-out” formation instead of typical “pop-out” and “elbow”.

Похмурська Г. В., Студент М. М., Ланець О. С., Войтович А. А. Вплив вібрації під час наплавлення захисного шару на його мікроструктуру та ударно-абразивне зношування......................................... 107

РЕЗЮМЕ. Досліджено мікроструктуру порошкового дроту X10Р4Г2С, наплав­леного під час вертикальної вібрації за різної амплітуди. Мікроструктура наплавле­них валиків складається із твердих фаз карбоборидів FeCrB та матриці у вигляді твердого розчи­ну FeCr. Встановлено, що вібрація сприяє подрібненню твердих фаз та гомогенізації твердого розчину. У наплавлених шарах, сформованих за амплітуди ко­ливання 0,3 mm, рів­номірно розподілена мікротвердість на рівні 900 HV. Встанов­лено, що їх ударна зно­сотривкість підвищуєть­ся в 2–2,3 рази.

РЕЗЮМЕ. Исследовано микроструктуру порошковой проволоки X10Р4Г2С, наплав­ленной при вертикальной вибрации с разной амплитудой. Микроструктура наплавлен­ных валиков состоит из твердых фаз карбоборидив FeCrB и матрицы FeCr. Установлено, что вибрация способствует дроблению твердых фаз и гомогенизации твердого раствора. В на­плавленных слоях, сформированных при амплитуде колеба­ния 0,3 mm, равномерно рас­пределе­на микротвердость на уровне 900 HV. Уста­новлено, что их ударная износостой­кость повышается в 2–2,3 раза.

SUMMARY. The microstructure of the core wire Cr10B4Mn2Si surfaced at vertical vibra­tion with different amplitude is investigated. The surfacing is done by automatic method under submerged arc. The microstructure of the surfaced layer consists of solid phases of caride borides FeCrB, and FeCr matrix. It is found that vertical vibration promots crushing of solid phases and homogenisation of the solid solution. In the surfaced layers formed at the fluctuation amplitude of 0.3 mm microhardness is evenly distributed on the level of 900 HV. It is establi­shed that the impact wear-resistance increases in 2–2.3 times.

Добровецька О. Я., Кунтий О. І., Зозуля Г. І., Салдан І. В., Решетняк О. В. Гальванічне осадження золота та паладію на магнії методом заміщення............................................................................................................. 112

РЕЗЮМЕ. Досліджено осадження Au та Au–Pd на поверхні обертового магніє­вого диску галь­ванічним заміщенням у диметилформамідних розчинах 0,004 М HAuCl₄ та 0,004 М HAuCl₄ з (0,004…0,01) M PdCl₂ за 20...60°С. Показано, що на магнієвій поверхні формуються плівки із части­нок золота розміром 0,3…1,0 mm та плівки Au–Pd – 0,1…0,3 mm. Встановлено пріо­ритетне відновлення золота під час співосадження двох металів. Можливість регу­лювання вмісту металу у біметалевій системі Au–Pd показано на практиці.

РЕЗЮМЕ. Исследовано осаждения Au и Au–Pd на поверхности вращающегося маг­ниевого диска гальваническим замещением в диметилформамидных растворах 0,004 М HAuCl₄ и 0,004 М HAuCl₄ с (0,004…0,01) M PdCl₂ при 20…60°С. Показано, что на магни­евой поверхности формируются пленки с частиц золота размером 0,3...1,0 mm и пленки Au–Pd – 0,1…0,3 mm. Установлено приоритетное восстановле­ние золота при соосаждения двух металлов. Воз­можность регулирования содержания металла в биметаллической сис­теме Au–Pd показа­но на практике.

SUMMARY. Au and Au–Pd deposition on the surface of rotating magnesium disk are studied in dymethylformamid solution 0.004 М HAuCl₄ and 0.004 М HAuCl₄ with (0.004… 0.01) M PdCl₂ at 20…60°С by galvanic replacement was investigated. The films formed on the magnesium sur­face made of Au or Au–Pd particles with a size of 0.3…1.0 mm and 0.1…0.3 mm correspondingly are shown. During codeposition of both gold and palladium a dominant Au reduction is determined. Possibility of content regulation of the deposited metals in Au–Pd by solution composition is shown in practice.

Петрина Ю. Д., Яким І. С., Крет Н. В., Никифорчин Ю. М. Контактна довговічність бігових доріжок цапф тришарошкових бурових доліт....................................................................................... 117

РЕЗЮМЕ. Досліджено взаємозв’язок між характером розподілу твердості і концентрації вугле­цю в загартованих цементованих шарах бігових доріжок опор зі сталі 14ХН3МА та контактною довговічністю. Виявлено, що оптимальне зміцнення бігових доріжок залежить від твердості поверхні HRC (60…63) та вмісту вуглецю (0,95…1,1%), які на глибині 1,6…2,2 mm становлять відповідно 51,5 та 0,45…0,55%.

РЕЗЮМЕ. Исследована взаимосвязь между характером распределения твердос­ти и концентрации углерода в закаленных цементируемых слоях беговых дорожек опор из стали 14ХН3МА и контактной долговечностью. Выявлено, что оптимальное упрочнение беговых дорожек зависит от твердости поверхности HRC (60…63) и со­держания углерода (0,95…1,1%), которые на глубине 1,6…2,2 mm становят соответст­венно 51,5 и 0,45…0,55%.

SUMMARY. The relationship between the character of distribution of hardness and carbon concentration in the hardened cemented layers of arm pin races of 14ХН3МА steel and contact durability is investigated. Optimal strengthening of arm pin races depends on surface hardness HRC (60…63) and carbon content (0.95…1.1%) that at a depth of 1.6…2.2 mm are 51.5 and 0.45…0.55%, respectively.

Кушмирук А. І., Косогін О. В., Лінючева О. В., Ревеко В. А.,
Мірошниченко Ю. С. Електрохімічна поведінка пористого титанового електрода у фосфатній кислоті      121

РЕЗЮМЕ. Методами циклічної вольтамперометрії та потенціометрії досліджено електрохіміч­ні процеси на поверхні пористого титанового електрода в розчинах фос­фатної кис­лоти. Встановлено, що у концентрованих розчинах на електроді вста­нов­люється по­тенціал –0,30…–0,35 V незалежно від способу його попередньої підго­товки, що вка­зує на активацію корозії. Різниця потенціалів катодних і анодних піків на циклічних вольтамперограмах становить близько 200 mV, що дає можливість при­пустити пере­біг декількох спряжених процесів: зміну фазового складу поверхневих шарів на титані та окиснення/відновлення за участю розчинних форм у вигляді іонів Ті³⁺ та ТіО²⁺. Виявлено, що пришвидшують корозію титану в сильно кислих розчинах іони Ti³⁺, які накопичуються на поверхні електрода через повільну дифузію в його по­рах. Зафіксовано, що корозія гальмується внаслідок зменшення концентрації роз­чину, що призводить до гідролізу продуктів корозії з утворенням нерозчинних сполук.

РЕЗЮМЕ. Методами циклической вольтамперометрии и потенциометрии ис­следо­ваны электрохимические процессы на поверхности пористого титанового электрода в растворах фосфорной кислоты. Установлено, что в концентрированных растворах на по­верх­ности титано­вого электрода устанавливается потенциал –0,30…–0,35 V независимо от способа его предварительной подготовки, что указывает на ак­тивацию коррозии. Раз­ница потенциа­лов катодных и анодных пиков на циклических вольтамперограммах со­ставляет около 200 mV, что позволяет предположить про­те­кание нескольких сопряжен­ных процес­сов – изменение фазового состава поверх­ностных слоев титана и окисление/ восстановле­ние при участии растворимых форм в виде ионов Ti³⁺ и TiO²⁺. Выявлено, что активато­ром коррозии титана в сильно кис­лых растворах являются ионы Ti³⁺, которые накаплива­ются на поверхности элект­рода из-за медленной диффузии в порах электрода. Торможе­ние коррозии обуслов­лено снижением концентрации раствора, что при­водит к гидролизу про­дуктов кор­розии с образованием нерастворимых соединений.

SUMMARY. The methods of cyclic voltammetry and potentiometry were used to study electrochemi­cal processes on the surface of porous titanium electrode in solutions of phosphoric acid. In con­centrated solutions on the titanium electrode surface potential is set –0.30…–0.35 V, regardless of the method of its preconditioning which indicates activation of the corrosion pro­cess. The diffe­rence of potentials of cathode and anode peaks on cyclic voltammograms was about 200 mV, which is associated with the occurrence of conjugated processes – changes in the phase compo­sition of the surface layers of titanium and processes of oxidation/reduction with the participa­tion of soluble forms in the form of Ti³⁺ and TiO²⁺ions. It is established that the process of cor­rosion of titanium activator in strongly acidic solutions are Ti³⁺ ions, which accumulate on the electrode surface due to the slow diffusion in the electrode pores. Inhibition of corro­sion occurs as a result of the solution concentration reduction that leads to the hydro­lysis of corrosion products with formation of insoluble compounds.

 

Черватюк В. А., Слободян З. В., Кушнір І. М., Висоцька Л. М., Купович Р. Б., Маглатюк Л. А. Фізико-механічні та протикоро­зійні властивості інгібованих швидкотвердних бітумно-латексних покривів.... 127

РЕЗЮМЕ. Встановлено, що введення неорганічних інгібіторів нітрату та воль­фрамату натрію в склад швидкотвердної бітумно-латексної композиції не впливає на час твердіння отримуваного покриву та практично не змінює пенетрацію, дактиль­ність та темпе­ратуру розм’якшення. Протикорозійні властивості бітумно-латексних покривів під­вищуються за додавання до їх складу 0,4 g/l нітрату та вольфрамату натрію. Після 39 days випробувань у гідрокамері (t = 30°C, туман 3% NaCl) утворення пітингів на сталевій підложці не зафіксовано, а адгезія покриву до поверхні змінюється незначно.

РЕЗЮМЕ. Установлено, что введение неорганических ингибиторов нитрата и воль­фрамата натрия в состав быстротвердеющей битумно-латексной композиции не влияет на время отвердения получаемого покрытия и практически не меняет пенет­рацию, дуктиль­ность и температуру размягчения. Противокоррозионные свойства битумно-латексных покрытий повышаются при добавлении в их состав 0,4 g/l нитра­та и вольфрамата натрия. После 39 days испытаний в гидрокамере (t = 30°C, туман 3% NaCl) образование питинга на стальной подложке не зафиксировано, а адгезия покрытия к поверхности изменяется незначительно.

SUMMARY. It was established that introduction of inorganic nitrate and sodium tungstate inhibitors in quick-hardening bitumen-latex composition does not affect the hardening time of the obtained coating and practically does not change the penetration, ductility and softening tem­perature. Anticorrosion properties of bitumen-latex coatings increase by adding 0.4 g/l nitrate and sodium tungstate to their composition. After 39 days of testing in hydrochamber (t = 30°C, 3% salt spray) no formation of pittings was fixed on a steel substrate, and adhesion to the coating surface is insignificant.

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ

МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ

ТОМ 51, № 3, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Андрейкив А. Е., Кухар В. З., Долинская И. Я. Распространение трещин высокотемпературной ползучести в металлах при нейтронном
облучении (Обзор)................................................................................................................... 7

Саврук М. П., Чорненький А. Б. Плоская задача теории упругости
для квазиортотропного тела с трещинами..................................................................... 17

Шацкий И. П. Предельное равновесие пластины с частично залеченной трещиной. 25

Гаврыш В. И. Нелинейная граничная задача теплопроводности
для слоистой пластины с включением............................................................................ 32

Сылованюк В. П., Юхым Р. Я., Лисничук А. Е., Ивантышин Н. А.
Расчетная модель фибробетона на прочность при растяжении.............................. 39

Рудавский Д. В. Оценивание остаточной долговечности трехмерного твердого тела с плоской усталостной трещиной при циклическом нагружении............................................................................................ 46

Пастернак Я. М., Сулим Г. Т., Пастернак Р. М. Действие сосредоточенных источников тепла в пироэлектрике с трещинами при постоянной температуре на их берегах........................................... 55

Ивасишин О. М., Василевский Е. Т., Антонюк С. Л., Величко В. В.,
Марковский П. Е., Гавриш И. М. Особенности разрушения
высокопрочных болтов из сплава ВТ22......................................................................... 62

Руи-минг Су, Юинг-донг Ку, Ронг-де-Ли, Юн-хуа Иоу. Влияние RRA-обработки на микроструктуру и коррозионное растрескивание алюминиевого сплава 7075................................................................. 68

Кулык В. В., Андрейко И. М., Ваврух В. И. Влияние эксплуатационных факторов на работоспособность графитизированной стали................................................................................................... 76

Левицкий В. Е., Ларук Ю. В., Билый Л. М., Кочубей В. В., Гуменецкий Т. В. Особенности модифицирования поливинилхлорида полистирольными пластиками.................................................... 83

Погрелюк И. Н., Скворцова С. В., Федирко В. Н., Спектор В. С., Лукьяненко А. Г., Ткачук О. В. Антифрикционные характеристики титанового сплава ВТ6 после термоводородной обработки
и последующего азотирования.......................................................................................... 90

 

Шикимака О., Присакару А., Бурлаку А. Влияние длительной выдержки
при контактной нагрузке на фазовые изменения в кремнии................................... 100

Похмурская Г. В., Студент М. М., Ланец А. С., Войтович А. А. Влияние вибрации при наплавлении защитного слоя на его микроструктуру
и ударно-абразивный износ............................................................................................. 107

Добровецкая О. Я., Кунтый О. И., Зозуля Г. И., Салдан И. В., Решетняк А. В. Гальваническое осаждение золота и палладия на магнии методом замещения........................................................................................ 112

Петрына Ю. Д., Якым И. С., Крет Н. В., Никифорчин Ю. Н. Контактная долговечность беговых дорожек цапф тришарошечных буровых долот.................................................................................... 117

Кушмирук А. И., Косогин А. В., Линючева О. В., Ревеко В. А., Мирошниченко Ю. С. Электрохимическое поведение пористого титанового электрода в фосфорной кислоте.......................................... 121

Черватюк В. А., Слободян З. В., Кушнир И. М., Высоцкая Л. Н., Купович Р. Б., Маглатюк Л. А. Физико-механические и противокорро­зионные свойства ингибированных быстротвердеющих битумно-латексных покрытий       127

 

 

 

 

PHYSICOCHEMICAL

MECHANICS OF MATERIALS

VOLUME 51, № 3, 2015

CONTENTS

Andreikiv O. Ye., Kukhar V. Z., and Dolinska I. Ya. High temperature creep
crack growth in metals under neutron irradiation (Review)............................................... 7

Savruk M. P. and Chornenkyi A. B. Plane problem of the theory of elasticity
for a quasi-orthotropic body with cracks............................................................................ 17

Shatskyi I. P. Limiting equilibrium of a plate with a partially healed crack........................... 25

Gavrysh V. I. Nonlinear boundary value problem of heat conduction
for a layered plate with inclusion.......................................................................................... 32

Sylovanyuk V. P., Yukhym R. Ya., Lisnichuk A. Ye., and Ivantyshyn N. A. Calculation model of fibre concrete for prediction of strength
under tension............................................................................................................................ 39

Rudavskyi D. V. Evaluation of residual life of 3-D solid with a plane fatigue crack under cyclic loading         46

Pasternak Ya. M., Sulym H. T., and Pasternak R. M. Action of concentrated heat sources in a pyroelectric with cracks at a constant temperature
on their faces............................................................................................................................ 55

Ivasyshyn O. M., Vasylevslyi Ye. T., Antoniuk S. L., Velychko V. V.,
Markovskyi P. Ye., and Havrysh I. M. Features of fracture
of high-strength ВТ22 titanium bolts................................................................................... 62

Rui-Ming Su, Ying-Dong Qu, Rong-De Li, and Jun-Hua You. Influence of RRA treatment on microstructure and stress corrosion cracking behavior
of spray formed 7075 alloy................................................................................................... 68

Kulyk V. V., Andreiko I. M., and Vavrukh V. I. The influence of operation factors on serviceability of graphitized steel..................................................................................................................................................... 76

Levytskyi V. Ye., Laruk Yu. V., Bilyi L. M., Kochubei V. V., and Humenetskyi T. V. Peculiarities of polyvinylchloride modifying with polystyrene plastics................................................................................................................. 83

Pohrelyuk I. M., Skvortsova S. V., Fedirko V. M., Spektor V. S., Lukyanenko O. H., and Tkachuk O. V. Antifriction characteristics of ВТ6 titanium alloy
after thermohydrogen processing and following nitriding................................................ 90

Shikimaka O., Prisacaru A., and Burlacu A. Effect of prolonged holding
under contact loading on the peculiarities of phase changes in silicon....................... 100

Pokhmurska H. V., Student M. M., Lanets O. S., and Voitovych A. A.
The influence of vibration under protective layer application
on its microstructure and impact-abrasive wear.............................................................. 107

Dobrovetska O. Ya., Kuntyi O. I., Zozula G. I., Saldan I. V., and Reshetnyak O. V. Galvanic sedimentation of gold and palladium on magnesium
by replacement method....................................................................................................... 112

Petryna Yu. D., Yakym I. S., Kret N. V., and Nykyforchyn Yu. M. Contact durability of arm pins races of three-cone rock bits.................................................................................................................................................. 117

Kushmyruk A. I., Kosohin O. V., Linyucheva O. V., Reveko V. A.,
and Miroshnychenko Yu. S. Electrochemical behaviour of porous titanium
electrode in phosphoric acid................................................................................................ 121

Chervatiuk V. A., Slobodian Z. V., Kushnir I. M., Vysotska L. M., Kupovych R. B., and Mahlatiuk L. A. Physicomechanical and corrosion-resistant properties
of inhibited fast-hardening bitumen-latex emulsions..................................................... 127