Preview

Вестник Сибирского государственного индустриального университета

Расширенный поиск
№ 2 (2023)
Скачать выпуск PDF

Раздел 1. Физика конденсированного состояния

3-12 17
Аннотация

Созданный одним из первых более 20 лет назад высокоэнтропийный пятикомпонентный сплав CoCrFeNiMn (сплав Кантора) по-прежнему привлекает внимание исследователей в области физического материаловедения по причине возможного его применения в различных отраслях промышленности благодаря удачному сочетанию прочностных и пластических свойств. К настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал по управлению свойствами этого сплава. В настоящей работе выполнен обзор публикаций отечественных и зарубежных авторов по различным направлениям улучшения свойств этого сплава: легированием, выделениями, термической обработкой, использованием фазовых диаграмм Calphad. Проанализирована роль легирования бором, ванадием, алюминием, кремнием, ниобием; роль нановыделений, влияние различных режимов термической и деформационной обработок. Сделан вывод о необходимости проведения экспериментов по легированию ВЭС цирконием и ниобием, хорошо зарекомендовавшими себя в упрочнении сталей. Показано, что создание и модифицирование свойств пятикомпонентных ВЭС возможно при использовании компьютерных программ Calphad, разработанных для расчета диаграмм состояния. Проанализированные результаты публикаций по термодинамическому описанию пятикомпонентных сплавов подтверждены сравнением фазовых диаграмм с имеющимися экспериментальными данными. Показано, что на основе расчета фазовых диаграмм Calphad возможен дизайн нового поколения ВЭС.

13-19 8
Аннотация

Алюминиевый сплав серии 5xxx широко используется в автомобильной и судостроительной промышленности из-за его низкой плотности, высокой прочности на растяжение и хорошей коррозионной стойкости. В работе исследованы микроструктура и фазовый состав сплава Al – Mg, полученного методом проволочно-дугового аддитивного производства с дальнейшей электронно-пучковой обработкой. Целью настоящего исследования являлось изучение влияния электронно-пучковой обработки на структуру          Al – Mg сплава. Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии проведены исследования структуры Al – Mg сплава, полученного методом проволочно-дугового аддитивного производства. Рассмотрено влияние электронно-пучковой обработки при различных плотностях энергии на образцы из сплава Al – Mg, изготовленные проволочно-дуговым аддитивным способом. Показано, что независимо от режимов электронно-пучковой обработки фазовый состав в поверхностном слое не изменяется, однако происходит увеличение средней плотности дислокаций. Проведены экспериментальные исследования фазового состава и структуры сплава Al – Mg. Определено и проанализировано влияние разных режимов электронно-пучковой обработки на изменение микроструктуры, фазовый состав и плотность дислокаций аддитивно-изготовленного Al – Mg сплава. Показано, что с увеличением плотности энергии пучка электронов размер зерен увеличивается, а содержание магния на поверхности Al – Mg сплава уменьшается. Показано, что независимо от режимов электронно-пучковой обработки фазовый состав поверхностного слоя не изменяется, однако происходит увеличение средней плотности дислокаций.

Раздел 2. Металлургия и материаловедение

20-27 12
Аннотация

В процессе термической обработки изменение температуры всегда происходит неравномерно по объему изделия. При этом возникают термические (в более холодных зонах – растягивающие, а в более нагретых – сжимающие) и фазовые напряжения. Теория термической обработки материалов утверждает, что при симметричном нагреве или охлаждении однородных изделий простой формы термические напряжения оказываются распределенными симметрично, изгибающий момент равен нулю, изменения формы (коробление, поводки) возникать не должны. При определенных условиях коробление возможно при симметричном нагревании или охлаждении однородного симметричного объекта. Во время изменения температуры внутри изделия возникают области с макронапряжениями растяжения и сжатия. Возникающие нормальные напряжения создают две скомпенсированные силы (растяжения и сжатия). Как известно из теории сопротивления материалов, если сжимающая сила превышает критическую, то даже при симметричном распределении напряжений происходит потеря устойчивости сжатия (коробление объекта). Следовательно, получаем безразмерный критерий, при превышении критического значения которого (для пластины – 2,6, для стержня – 2,2) появляется опасность неконтролируемого изменения формы (коробления) даже при абсолютно симметричном нагреве или охлаждении в ходе термической обработки. Эксперимент подтвердил проведённые теоретические оценки. Опасность такого коробления следует учитывать при назначении режимов термической обработки симметричных изделий (листов, полос, дисков, стержней).

28-39 13
Аннотация

Представлены результаты исследования влияния ионной (аргон, углерод, азот, ксенон) обработки при различных параметрах пучка (энергии ионов, плотностях тока и энергии, флюенсах, режимов облучения) на физико-механические свойства (структура, фазовый состав, микротвердость) керамики на основе частично стабилизированного диоксида циркония и оксида алюминия. Установлены закономерности структурных и фазовых превращений, эффектов поверхностной модификации циркониевой и алюмооксидной керамики при воздействии ускоренными ионами. Рентгенофазовый анализ показал, что ионная (аргон, азот, ксенон) обработка независимо от режима (непрерывный, импульсный) в поверхностном слое керамики на основе частично стабилизированного диоксида циркония приводит к фазовой перестройке на глубине порядка 15 мкм. Согласно данным сканирующей электронной микроскопии непрерывные ионные пучки (аргон, ксенон) не приводят к морфологическим изменениям поверхностного слоя оксидной керамики. Воздействие импульсных ионных (углерод, азот) пучков приводит к кратковременным процессам плавления и затвердевания, в результате чего в поверхностном слое оксидной керамики формируется структура, отличающаяся от структуры в объеме керамики. Независимо от режима и параметров пучка ионная обработка приводит к увеличению микротвердости поверхности керамики из частично стабилизированного диоксида циркония и оксида алюминия.

51-59 8
Аннотация

Экспериментально исследовано взаимное влияние воды, взятой из реальных стоячих водоемов, и образцов нелегированной стали на кислотность и микробиологическую заселенность воды и на общую коррозию нелегированной стали, в том числе в присутствии низкочастотных ультразвуковых колебаний. При длительных выдержках конкурентная активность микроорганизмов приводит к колебаниям кислотности среды с последующим защелачиванием, повышающим вероятность питтинговой коррозии и стресс-коррозионного растрескивания. Изменений кислотности среды при контакте со сталью и воздействии ультразвука низкой частоты не выявлено, однако такой контакт подавляет жизнедеятельность бактерий, присутствующих в воде. Показано, что воздействие ультразвуковых колебаний низкой частоты и остаточные механические напряжения способствуют развитию процессов коррозии

60-71 5
Аннотация

К механическим свойствам и эксплуатационным характеристикам рельсовых сталей предъявляются повышенные требования. В связи с этим разработка новых марок рельсовых сталей на сегодняшний день является актуальной задачей. Бейнитные стали, не содержащие карбидов, являются своего рода потенциальными кандидатами для применения на железных дорогах, благодаря своей более высокой вязкости разрушения, сопротивлению усталости и износостойкости. Процесс термической обработки оказывает существенное влияние на механические свойства бейнитных рельсовых сталей. Решающим фактором, определяющим технологию производства рельсовых сталей, является прогнозирование микроструктуры. Для того, чтобы отойти от метода перебора, необходимо создавать математические модели охлаждения рельсов, учитывающие химический состав стали. Для моделирования структурно-фазовых превращений в рельсах для неизотермических условий разрабатываются два подхода: Аврами-Колмогорова с учетом правила Шейля и модель фазового поля. Настоящий обзор посвящен современным исследованиям по компьютерному моделированию структурно-фазовых превращений по этим двум подходам. Первый подход был предложен в 30-е годы XX века для изотермических условий, позднее был развит для неизотермического случая в рамках правила Шейля. В настоящее время к этому подходу интерес со стороны исследователей не ослабевает из-за малого времени расчета. Однако описать пространственное распределение фаз и структур этот метод не может, поэтому активно развиваются методы фазового поля, расчеты по которому могут занимать от нескольких часов до нескольких суток. В представленном обзоре проведен анализ указанных подходов, а также продемонстрированы их ограничения.

72-78 8
Аннотация

Механические свойства любого конструкционного материала являются одними из наиболее важных показателей, определяющих возможности его применения. Целью настоящей работы является изучение влияния шарового измельчения на механические свойства сплава Mg – 3 % Al. Для изготовления высококачественных ультратонких образцов из нанокристаллического сплава Mg – 3 % Al использовался метод порошковой металлургии, включающий шаровой помол при комнатной температуре различной продолжительности, холодное уплотнение порошка, спекание в инертной атмосфере, горячую экструзию. Рентгеноструктурный анализ (XRD) показал быстрое уменьшение размера зерен с последующим измельчением примерно до 36 нм за 30 ч. Экструдированные образцы были подвергнуты сильной деформации при одноосной сжимающей нагрузке с целью исследования влияния измельчения зерен на профиль напряжения и деформацию сплава. Для изучения микромеханического поведения сплава, полученного при различной длительности измельчения, были проведены исследования микродавления с тремя отдельными пиковыми нагрузками в 3, 5 и 7 Н. Было обнаружено, что на кривую загрузки – разгрузки сильно влияет продолжительность измельчения порошка. Влияние измельчения зерна было четко выражено при измерении микротвердости и значений вдавливания.

79-86 5
Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования влияния анизотропии механических свойств листовых заготовок на предельный угол инкрементального формообразования. По разработанным маршрутам холодной прокатки в сочетании с термической обработкой листов из алюминиевого сплава 8011А получены образцы с различными коэффициентами поперечной деформации. Рассчитано усредненное значение показателей анизотропии в плоскости листа и коэффициент плоскостной анизотропии. На специальном стенде, состоящем из промышленного робота KR 160 R1570 nano, рамы для фиксации заготовки и бесконтактной оптической системы измерения деформаций Vic 3D, получены значения предельного угла инкрементального формообразования. На основании полученных значений были построены зависимости распределения главных деформаций e1 и e2 в направлении прокатки по образующей для листов с различными показателями анизотропии. Определено, что характер распределения деформации одинаков для рассматриваемых образцов. От центра к краю заготовки деформации увеличиваются до предельной величины (участок криволинейной образующей), а затем уменьшаются до нуля (область перехода от образующей ко дну). Однако, главные деформация и положение максимума для листов с показателем анизотропии Δμ > 0 выше, чем для листов с Δμ < 0. Затем для изготовленных листов был определен предельный угол инкрементального формообразования, равный 67,8º для образцов с положительным показателем плоскостной анизотропии и 47,6º для образцов с отрицательным. Полученные результаты в совокупности с положением трещины на конических деталях свидетельствуют о существенном влиянии анизотропии механических свойств на процесс инкрементального формообразования

87-94 7
Аннотация

Проведено исследование коррозионной стойкости низколегированных чугунов в среде анодных газов алюминиевых электролизеров. При проведении экспериментов использованы чугуны не легированные и легированные хромом, алюминием, совместно хромом и алюминием. Исследуемые образцы и составы чугунов отличаются химическим составом, структурой основы, формой нахождения углерода в структуре и формой графита. Продолжительность эксперимента составила 384 сут. Коррозионную стойкость чугунов определяли по потерям массы образцов и удельным потерям массы с единицы поверхности в единицу времени. Из исследуемых составов наиболее высокой коррозионной стойкостью обладает чугун, содержащий минимальное количество алюминия и хрома. Потери массы образцов составили 33,8 %, а удельные потери 1,71 ×10-4 г/(см2×ч). Основа чугуна феррито-перлитная, графит имеет хлопьевидную форму. Чугуны легированные алюминием в количестве 0,64 % и легированные алюминием в количестве 2,74 % и хромом 1,83 % имеет близкие показатели коррозионной стойкости. Потери массы образцов составили 48,6 и 49,4 %, а удельные потери 2,57 ×10-4 и 2,51 г/(см2×ч) соответственно. Графит в таких чугунах имеет хлопьевидную форму. Чугун легированный алюминием в количестве 5,51 % имеет относительно низкие показатели коррозионной стойкости Потери массы образцов составили 64,4 %, а удельные потери 3,22 ×10-4 г/(см2×ч). Графит в структуре такого чугуна имеет пластинчатое строение. Минимальная коррозионная стойкость характерна для образцов из чугуна с содержанием хрома 1,83 %. 

Раздел 4. Региональная и отраслевая экономика

95-102 5
Аннотация

Социальное предпринимательство как относительно новый феномен экономики получает все более широкое распространение в современном социуме. Оно представляет собой возможность решения широкого спектра общественных проблем посредством вовлечения граждан и организаций, применения соответствующих экономических механизмов. При этом важно отличать социальное предпринимательство от сфер оказания общественных услуг и общественной деятельности. Деятельность в области социального предпринимательства пользуется мерами поддержки на федеральном и региональном уровнях. В Кузбассе работают следующие организации: Кузбасский центр инноваций социальной сферы, проект «Мастерская социального предпринимательства», Центр социального предпринимательства «Шаг вперед». Они проводятся региональные форумы «Комьюнити социальных предпринимателей Кузбасса». Основными сдерживающими факторами являются недостаточность знаний об этой сфере в целом и о соответствующих мерах поддержки, а также фактор неопределенности экономической ситуации.  В социальной сфере Кузбасса в настоящее время функционирует 1228 предприятий, 124 субъекта малого и среднего предпринимательства зарегистрированы в реестре социальных предпринимателей. По статистике социального бизнеса Кузбасса со значительным перевесом преобладает деятельность, связанная со здравоохранением, социальным туризмом, физической культурой и массовым спортом (51 %), а также образованием (39 %). Социальные проблемы Кузбасса существенно осложняются неблагоприятной экологической остановкой, сокращением числа предприятий в «неугольных» секторах экономики, миграцией населения из региона (за счет молодежи). При этом деятельность, связанная с защитой окружающей среды и экологической безопасностью, занимает только 4 % в статистике социального бизнеса. Поэтому развитие социального предпринимательства в условиях Кузбасса должно учитывать специфику региона и обеспечение решения локальных проблем. 

103-110 9
Аннотация

Рассмотрены факторы потребительского спроса, влияющие на экономический рост в условиях современной санкционной экономики. Выделение потребительского спроса и кредита как факторов экономического роста приобретает особое значение в связи с ограниченностью использования внешних факторов заимствования и переориентации ресурсов внутри страны в направлении самодостаточности современными технологиями. В качестве базового подхода используется анализ институциональных факторов, влияющих на потребительский спрос и кредит. В качестве таких факторов анализируются поведенческие особенности потребителей, взаимосвязь кредитной и финансовой грамотностей, институционализация банковского сектора экономики для принятия новых правовых актов, касающихся защиты прав потребителя, а также новых финансовых продуктов, в которых в настоящее время остро нуждается экономика в формировании «длинных денег». Падение потребительского спроса и кредитной активности в российской экономике было вызвано рядом факторов из-за усиления турбулентности экономики: падение реальных доходов; вывод денег за пределы страны; реэмиграция; нарастание тревожности из-за риска невозврата кредита. Изменились и возможности роста потребительского спроса в будущем из-за сокращения сберегаемой части дохода в настоящем. Кредитная активность населения в современной российской экономике имеет ряд особенностей, основными из которых является высокая закредитованность населения, растущий уровень просроченной задолженности, преобладание ипотечных кредитов в кредитном портфеле банков и ужесточение требований регулятора к микрофинансовым организациям. В целях стимулирования потребительской активности предлагается институциональное повышение МРОТ, которое должно не только повысить доходы населения, но и послужить стимулом для капитала по замене живого низкоквалифицированного труда машинным трудом. Это приведет к росту производительности труда, следовательно к росту доходов не только с точки зрения оплаты высококвалифицированного труда, но и роста продукта с высокой долей добавленной стоимости.

111-118 5
Аннотация

Среди барьеров, препятствующих развитию отношений индустриальных партнеров, недостаточно уделяется внимание конфликту интересов между его участниками. Определены причины и последствия конфликта интересов, а также интересов и ценностей преподавателей и бизнес партнеров вуза. Проведен опрос, включающий оценку факторов (характеристик образовательных партнеров), влияющих на выбор вуза, для установления партнерских отношений. Опрос проводился среди руководителей подразделений бизнес партнеров Сибирского государственного индустриального университета (СибГИУ), руководителей и преподавателей образовательных учреждений г. Новокузнецка. Результаты исследования показали, что взаимодействию между университетом и организациями препятствует конфликт интересов, который приводит к рассогласованности ожиданий обеих сторон от взаимного сотрудничества и затрудняет его дальнейшее развитие. Интересы сотрудников образовательных учреждений определяются представлениями о базовых ценностях профессиональной культуры. Интересы бизнеса определяет желание «получить» выпускников, которые имеют знания конкретных технологических процессов и лояльных к работе на промышленных предприятиях. Отмечена роль организационной культуры по преодолению противоречий и барьеров для перехода отношений от этапа «Осведомленность» к этапу «Вовлеченность» для развития сотрудничества по модели непрерывного партнерства вуза. Развитию вуза должна способствовать его организационная культура. Конфликты интересов и ценностей различных групп как внутри вуза, так и с индустриальными партнерами может привести к потере целенаправленности вуза. Университет должен сохранять и развивать компетенции преподавателей вуза, необходимые для подготовки специалистов компаниям региона – кадровым партнерам вуза. Для этого система ценностей преподавателей должна быть ориентирована на образовательный стандарт для выполнения государственного заказа и формирования знаний конкурентоспособного выпускника; создание новых знаний и инноваций в рамках совместных с предприятиями проектов; на социальную гибкость образовательных процессов, предоставляющих возможности расширить способности вуза для удовлетворения потребностей промышленных предприятий.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2304 - 4497 (Print)
ISSN 2307-1710 (Online)