Худякова В.А., Жилин С.Г., Предеин В.В., Богданова Н.А. Экспериментальное определение зависимости микротвердости железоалюминиевых сплавов от предварительного нагрева исходных шихтовых материалов, предназначенных для алюмотермитного переплава // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2024. № 3(61). С. 18-31. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2024.61.3.003. EDN: KKTSAM.

Автор(ы)

Худякова В.А. — Институт машиноведения и металлургии ДВО РАНeLibrary

Жилин С.Г. — Институт машиноведения и металлургии ДВО РАНORCIDeLibrary

Предеин В.В. — Институт машиноведения и металлургии ДВО РАНORCIDeLibrary

Богданова Н.А. — Институт машиноведения и металлургии ДВО РАНORCIDeLibrary

Название статьи

Экспериментальное определение зависимости микротвердости железоалюминиевых сплавов от предварительного нагрева исходных шихтовых материалов, предназначенных для алюмотермитного переплава

Название (англ.): Experimental determination of the dependence of microhardness of iron-aluminum alloys on preheating of initial charge materials intended for alumothermitic remelting

Индекс(ы) УДК

669.15

DOI

10.37972/chgpu.2024.61.3.003

EDN

KKTSAM

Ключевые слова

термитная шихта; теплофизическое воздействие; алюминиды железа; прочность материала; твердость интерметаллидного сплава

Аннотация

В машиностроении, металлургии и электротехнике различные фазы интерметаллидных железоалюминиевых сплавов, ввиду высокой стойкости к коррозии и абразивному износу, находят применение в качестве покрытий элементов конструкций, эксплуатирующихся в условиях сложного нагружения и высоких температур. Относительно невысокая стоимость и распространенность компонентов таких сплавов определяет экономическую целесообразность их применения. Промышленное получение таких сплавов и покрытий на их основе, как правило, осуществляется в ходе значительного числа технологических операций, что затрудняет расширение номенклатуры изделий и определяет пути поиска альтернативных методов. Применение алюмотермитного переплава шихтовых материалов, состоящих из смеси фракций окалины и алюминиевых сплавов, позволяет свести процесс получения интерметаллидных сплавов на основе Fe-Al практически до одной стадии. Ввиду недостатка практических сведений о таком процессе, прогнозирование свойств итоговых сплавов в настоящее время представляется затруднительным. В ходе серии предварительных исследований удалось получить сплавы с содержанием Al, превышающим 50 %. В работе представлены результаты экспериментов по определению влияния дополнительного тепла, вносимого в исходные материалы, на ряд характеристик и значения микротвердости железоалюминиевых сплавов, получаемых экзотермическим переплавом термитных шихт.

Даты

Поступила: 11.09.2024; Принята: 29.11.2024; Опубликована: 24.12.2024

Страницы

18-31

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. Xu M., Lin B. Energy efficiency gains from distortion mitigation: A perspective on the metallurgical industry // Resources Policy. 2022. Vol. 77. 102758.  DOI: 10.1016/j.resourpol.2022.102758 EDN: WLTVRL
2. Худякова В. А., Жилин С. Г., Предеин В. В., Комаров О. Н. Повышение износостойкости графитового реактора, предназначенного для расплавления термитной шихты // Металлург. 2024. № 9. С. 70-77. 10.52351/00260827 2024 9 70.  DOI: 10.52351/002608272024970 EDN: DNZLMS
3. Di Maria A., Mercha´n M., Marchand M., Eguizabal D., De Corta´zar M. G., Van Acker K. Evaluating energy and resource efficiency for recovery of metallurgical residues using environmental and economic analysis // Journal of Cleaner Production. 2022. Vol. 356. 131790.  DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.131790 EDN: ECMXCF
4. Аникин А. Е., Галевский Г. В., Руднева В. В. Исследование технологических режимов эффективной металлизации оксиджелезосодержащих отходов металлургического производства // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 5. С. 335-343.  DOI: 10.17073/0368-0797-2020-5-335-343 EDN: BAVLIJ
5. Ling J., Yang H., Tian G., Cheng , Wang X., Yu X. Direct reduction of iron to facilitate net zero emissions in the steel industry: A review of research progress at different scales // Journal of Cleaner Production. 2024. Vol. 441. 140933.  DOI: 10.1016/j.jclepro.2024.140933 EDN: VGYNHU
6. El-Shiekh H., El-Fawakhry M. K., Mitwally M. E., Shash A. Y. Production of reduced iron from mill scale waste using tilting rotary furnace // Results in Materials. 2023. Vol. 19. 100429.  DOI: 10.1016/j.rinma.2023.100429 EDN: HKXSTE
7. Cheng H., Zhuo R., Li G., Yan H., Ding K., Zhao G., Qiu T.Iron recovery from lead smelting water-quenching slag by "roasting-grinding-magnetic separation" method // Powder Technology. 2024. Vol. 439. 119708.  DOI: 10.1016/j.powtec.2024.119708 EDN: LVTNGW
8. Komarov O. N., Zhilin S. G., Predein V. V., Popov A. V. Mechanisms for forming ironcontaining intermetallics prepared by aluminothermy and the effect of special treatment methods on their properties // Metallurgist. 2020. Т. 64. № 7-8. С. 810-821.  DOI: 10.1007/s11015-020-01058-w EDN: GCHAJL
9. Барсукова Н. В., Комаров О. Н., Жилин С. Г., Предеин В. В., Попов А. В., Худякова В. А. Управление свойствами железоуглеродистых сплавов, полученных алюмотермией, варьированием технологическими факторами // Металлург. 2023. № 8. С. 94-107. 10.52351/00260827 2023 08 94.  DOI: 10.52351/0026082720230894 EDN: PNIVSY
10. Предеин В. В. Управление структурой и свойствами стальных отливок из термитных материалов при алюмотермии: дис.... канд. техн. наук: 05.16.04: защищена 08.02.2018: Комсомольск-на-Амуре., 2018. - 269 с. EDN: VUCMIZ
11. Комаров О. Н., Предеин В. В., Жилин С. Г., Худякова В. А., Барсукова Н. В. Способ получения железоалюминиевого сплава // Патент на изобретение RU 2803881 C1, 21.09.2023. Заявка № 2023102640 от 07.02.2023. EDN: RKCGHQ
12. Худякова В. А., Жилин С. Г., Предеин В. В., Богданова Н. А. Влияние предварительного нагрева термитной шихты и реактора на свойства получаемого железоалюминиевого сплава методом алюмотермии // Вычислительные технологии и прикладная математика: Материалы III научной конференции с международным участием (7-11 октября 2024 г., Комсомольск-на-Амуре) / ред.: Э. А. Дмитриев, А. И. Евстигнеев, С. А. Гордин, И. В. Зайченко. - Комсомольск-на-Амуре: Изд.-во Комсомольского-на-Амуре гос. университета, 2024. - С. 404-406.
13. Атлас микроструктур черных и цветных металлов: учебное наглядное пособие / сост.: А. А. Андрушевич [и др.]. - Минск: БГАТУ. 2012. 100 с.
14. Дресвянников А. Ф., Колпаков М. Е. Синтез интерметаллида Fe3Al // Вестник Казанского технологического университета. 2010. № 5. С. 7-10. EDN: MOTXSN
15. Panda D., Kumar L., Alam S. N. Development of Al-Fe3Al Nanocomposite by Powder Metallurgy Route // Materialstoday: Proceedings. 2015. Vol. 2, Is. 4-5. P. 3565-3574.  DOI: 10.1016/j.matpr.2015.07.070 EDN: XPLCEJ
16. Cubero-Sesin J. M., Horita Z. Age Hardening in Ultrafine-Grained Al-2PctFe Alloy Processed by High-Pressure Torsion // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2015. Vol. 46. P. 2614-2624.  DOI: 10.1007/s11661-015-2876-6 EDN

1. Xu M., Lin B. Energy efficiency gains from distortion mitigation: A perspective on the metallurgical industry. Resources Policy, 2022, vol. 77, article 102758. DOI: 10.1016/j.resourpol.2022.102758. EDN: WLTVRL.
2. Khudyakova V.A., Zhilin S.G., Predein V.V., Komarov O.N. Improving the wear resistance of a graphite reactor intended for melting a thermite charge. Metallurg, 2024, no. 9, pp. 70–77. DOI: 10.52351/002608272024970. EDN: DNZLMS. (In Russian).
3. Di Maria A., Merchán M., Marchand M., Eguizabal D., De Cortázar M.G., Van Acker K. Evaluating energy and resource efficiency for recovery of metallurgical residues using environmental and economic analysis. Journal of Cleaner Production, 2022, vol. 356, article 131790. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.131790. EDN: ECMXCF.
4. Anikin A.E., Galevskii G.V., Rudneva V.V. Investigation of technological regimes for efficient metallization of iron-oxide-containing waste from metallurgical production. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Chernaya Metallurgiya, 2020, vol. 63, no. 5, pp. 335–343. DOI: 10.17073/0368-0797-2020-5-335-343. EDN: BAVLIJ. (In Russian).
5. Ling J., Yang H., Tian G., Cheng, Wang X., Yu X. Direct reduction of iron to facilitate net-zero emissions in the steel industry: A review of research progress at different scales. Journal of Cleaner Production, 2024, vol. 441, article 140933. DOI: 10.1016/j.jclepro.2024.140933. EDN: VGYNHU.
6. El-Shiekh H., El-Fawakhry M.K., Mitwally M.E., Shash A.Y. Production of reduced iron from mill-scale waste using a tilting rotary furnace. Results in Materials, 2023, vol. 19, article 100429. DOI: 10.1016/j.rinma.2023.100429. EDN: HKXSTE.
7. Cheng H., Zhuo R., Li G., Yan H., Ding K., Zhao G., Qiu T. Iron recovery from lead-smelting water-quenching slag by the “roasting–grinding–magnetic separation” method. Powder Technology, 2024, vol. 439, article 119708. DOI: 10.1016/j.powtec.2024.119708. EDN: LVTNGW.
8. Komarov O.N., Zhilin S.G., Predein V.V., Popov A.V. Mechanisms for forming iron-containing intermetallics prepared by aluminothermy and the effect of special treatment methods on their properties. Metallurgist, 2020, vol. 64, nos. 7–8, pp. 810–821. DOI: 10.1007/s11015-020-01058-w. EDN: GCHAJL.
9. Barsukova N.V., Komarov O.N., Zhilin S.G., Predein V.V., Popov A.V., Khudyakova V.A. Control of the properties of iron-carbon alloys produced by aluminothermy through variation of technological factors. Metallurg, 2023, no. 8, pp. 94–107. DOI: 10.52351/0026082720230894. EDN: PNIVSY. (In Russian).
10. Predein V.V. Control of the Structure and Properties of Steel Castings Produced from Thermite Materials by Aluminothermy. Cand. Eng. Sci. Diss. Komsomolsk-on-Amur, 2018. 269 p. EDN: VUCMIZ. (In Russian).
11. Komarov O.N., Predein V.V., Zhilin S.G., Khudyakova V.A., Barsukova N.V. Method for producing an iron-aluminum alloy. Patent RU 2803881 C1, September 21, 2023. Application No. 2023102640, filed February 7, 2023. EDN: RKCGHQ. (In Russian).
12. Khudyakova V.A., Zhilin S.G., Predein V.V., Bogdanova N.A. Influence of preliminary heating of the thermite charge and reactor on the properties of an iron-aluminum alloy produced by aluminothermy. Vychislitel'nye Tekhnologii i Prikladnaya Matematika: Materialy III Nauchnoi Konferentsii s Mezhdunarodnym Uchastiem, Komsomolsk-on-Amur, October 7–11, 2024. Ed. by E.A. Dmitriev, A.I. Evstigneev, S.A. Gordin, I.V. Zaichenko. Komsomolsk-on-Amur, Komsomolsk-on-Amur State University Publ., 2024, pp. 404–406. (In Russian).
13. Atlas of Microstructures of Ferrous and Nonferrous Metals: Visual Teaching Aid. Comp. by A.A. Andrushevich et al. Minsk, Belarusian State Agrarian Technical University Publ., 2012. 100 p. (In Russian).
14. Dresvyannikov A.F., Kolpakov M.E. Synthesis of the Fe3Al intermetallic compound. Vestnik Kazanskogo Tekhnologicheskogo Universiteta, 2010, no. 5, pp. 7–10. EDN: MOTXSN. (In Russian).
15. Panda D., Kumar L., Alam S.N. Development of Al-Fe3Al nanocomposite by powder metallurgy route. Materials Today: Proceedings, 2015, vol. 2, nos. 4–5, pp. 3565–3574. DOI: 10.1016/j.matpr.2015.07.070. EDN: XPLCEJ.
16. Cubero-Sesin J.M., Horita Z. Age hardening in ultrafine-grained Al-2PctFe alloy processed by high-pressure torsion. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, 2015, vol. 46, pp. 2614–2624. DOI: 10.1007/s11661-015-2876-6.

Авторские права и лицензия

© 2024 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.