Воздействие на стали потока тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

На правах рукописи

Петров Евгений Владимирович

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА СТАЛИ ПОТОКА ТУГОПЛАВКИХ ЧАСТИЦ, РАЗОГНАННЫХ ЭНЕРГИЕЙ ВЗРЫВА

Специальность 01.04.17 - Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

4843145

2 7 Ш 2311

Черноголовка - 2011

4843145

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук «Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН» и Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарском государственном техническом университете».

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Доктор технических наук, доцент Кривченко Александр Львович

Доктор физико-математических наук, профессор Разорёнов Сергей Владимирович

Кандидат технических наук, доцент Маёров Георгий Романович

Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. H.H. Семенова РАН (г. Москва)

Защита диссертации состоится « 2 » февраля 2011 г. в 10.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 002.092.01 при Учреждении Российской академии наук Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН по адресу: 142432, г. Черноголовка, Московской области, ул. Институтская, д. 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН.

Автореферат разослан « 2Л> декабря 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 002.092.01

к.ф.-м.н. cljQ^Y И.С. Гордополова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Среди различных способов упрочнения материалов особое место занимают динамические методы, связанные с использованием энергии взрыва. Упрочнение стальных изделий с использованием энергии взрыва получило большое распространение. В настоящее время в литературе накоплена обширная теоретическая и экспериментальная информация по структуре и свойствам металлов и сплавов после ударно-волнового воздействия. Такое воздействие генерируется взрывом газовых смесей или конденсированных взрывчатых веществ. В последнем случае для получения эффекта упрочнения необходимо воздействие на металлы достаточно сильных ударных волн. Ударные волны в упрочняемом материале создаются контактным взрывом заряда взрывчатого вещества или ударом пластины, разогнанной энергией взрывчатого вещества.

В последнее время находит распространение метод объемного упрочнения металлов при реализации эффекта сверхглубокого проникания дискретных частиц. Этот эффект был открыт в 70-х годах 20 века при исследовании взаимодействия с металлической преградой потока дискретных частиц (8 - 100 мкм), разогнанных энергией взрыва до скорости 1000 - 3000 м/с. Оказалось, что материал данных частиц может проникать в преграду на глубину до 1000 своих исходных размеров и воздействовать на структуру материала преграды. Это явление трудно объяснимо с позиции гидродинамической теории, согласно которой, глубина проникания в преграду каждой такой частицы не может превышать 2-х - 4-х ее диаметров. Существует несколько гипотез о физической природе явления сверхглубокого проникания. Однако до настоящего времени не сложилось единой точки зрения на механизм данного процесса. Литературные данные по этому вопросу носят противоречивый характер. Несмотря на то, что природа сверхглубокого проникания не установлена, это явление уже сейчас можно использовать в технологических процессах, в частности, для объемного упрочнения металлов.

Экспериментально установлено, что при воздействии высокоскоростного потока частиц с поверхностью преграды под прямым углом соударения количество частиц, проникших в преграду, монотонно зависит от их концентрации и скорости данного потока. Аналогичные исследования при других углах соударения потока высокоскоростных частиц с поверхностью преграды до настоящего времени не проводились. Использование других углов соударения потока частиц с поверхностью преграды приводит к увеличению площади воздействия частиц на обрабатываемую поверхность, что очень важно для технологического использования воздействия потока частиц, разогнанных энергией взрыва, для упрочняющей обработки стальных изделий, в частности, метания частиц порошка с боковой поверхности, что и обуславливает актуальность настоящей диссертационной работы. Цель работы.

Целью работы является установление закономерностей воздействия потока тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва, в режиме сверхглубокого проникания на стальные преграды при различных углах соударения потока частиц с поверхностью обработки.

Задачи исследования.

1. Разработка методики обработки стальных преград потоком высокоскоростных частиц с различными углами соударения потока тугоплавких частиц.

2. Экспериментальное исследование влияния угла соударения потока тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва, на распределение микротвердости по глубине и диаметру образцов.

3. Экспериментальное исследование влияния материала частиц, на распределение микротвердости по глубине и диаметру образцов, обработанных потоками частиц с различными углами соударения с поверхностью образца.

4. Исследование особенностей микроструктуры стали, обработанной потоком высокоскоростных тугоплавких частиц, при различных углах соударения тугоплавких частиц с поверхностью обработки.

5. Определение давления и температуры взаимодействия потока частиц при соударении с поверхностью преграды.

Объекты исследования.

Конструкционная углеродистая сталь - Ст. 3, инструментальная углеродистая сталь - сталь У8. Образцы представляли собой: цилиндры h = 60 мм и а = 24 мм для Ст.З; А = 40 мм и 0 = 24 мм для стали У8; пластины 150 х 200 мм и толщиной 10 мм. Микропорошки нитрида титана и вольфрама. Научная новизна работы.

- Разработана методика взрывной обработки стальных преград потоком тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва, при различных углах соударения потока частиц с поверхностью обработки.

- Впервые экспериментально изучено распределение микротвердости по глубине и диаметру образцов, после обработки потоком тугоплавких; частиц порошков при различных углах соударения потока частиц с поверхностью образцов.

-Установлено, что с изменением угла соударения потока частиц, разогнанных энергией взрыва, с поверхностью обработки меняется характер распределения микротвердости по глубине и диаметру преграды, причем распределение значений твердости зависит и от материала частиц порошков. -При исследовании микроструктуры стальной преграды, показано измельчение структуры перлита с переходом от пластинчатого перлита в приповерхностном слое преграды к крупнопластинчатому перлиту в объеме преграды при различных углах соударения.

- Определены давления взаимодействия потока частиц с материалом преграды и температуры разогрева частиц продуктами детонации и при соударении частиц с поверхностью преграды, которые показали, что не достигается температура плавления и частицы соударяются с преградой в нерасплавленном состоянии.

Практическая значимость работы.

Разработана методика обработки материалов воздействием потока тугоплавких частиц на стальные преграды с направляющим каналом и без него с различными углами соударения потока частиц с поверхностью преграды, которые позволяют обрабатывать поверхность преград потоком частиц, разогнанных энергией взрыва. Показано, что наиболее качественное упрочнение достигается при угле соударения 45°.

Методика использована в учебном процессе по дисциплинам: «Техника и безопасность взрывных работ» на кафедре «Общая физика и физика нефтегазового производства» нефтетехнологического факультета; «Средства взрывания и взрывные технологии» на кафедре «Защита в чрезвычайных ситуациях» и «Техника и технология взрывных работ» на кафедре «Технология твердых химических веществ» инженерно-технологического факультета СамГТУ.

Результаты, полученные в работе, направлены на использование воздействия потока тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва, для обработки стали, которые позволяют разработать высокоэффективные технологии упрочнения стальных изделий.

Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту; -Результаты распределения значений микротвердости по глубине и диаметру образцов, после обработки потоком тугоплавких частиц порошков, разогнанных энергией взрыва, с различными углами соударения потока частиц с поверхностью образца.

-Результаты изменения микроструктуры образцов, после обработки потоком тугоплавких частиц порошков, разогнанных энергией взрыва, при различных углах соударения потока частиц с поверхностью обработки.

- Методика обработки стальных преград с использованием направляющего канала и без него, при различных углах соударения потока частиц с поверхностью обработки, которые позволяют воздействовать на поверхность образцов потоком тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва.

- Результаты расчетов давления и температур нагрева частиц при соударении с поверхностью преграды.

Достоверность научных результатов работы.

Достоверность результатов работы обеспечена использованием следующих современных аттестованных методов и методик: растровой электронной микроскопии, рентгеновского спектрального микроанализа, рентгенофазового анализа, методики измерения твердости и др. Исследования проводились с использованием следующего оборудования: растровый электронный микроскоп LEO-1450 в комбинации с энергодисперсионным микроанализатором INCA Energy, металлографический микроскоп Axiovert 200 МАТ, микротвердомер ПМТ-3, "рентгеновский дифрактометр ДРОН-ЗМ и др. Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих симпозиумах и конференциях: 4-й - 7-й Всероссийских школах-семинарах по структурной макрокинетике для молодых ученых (2006-2009), г. Черноголовка; 8 Международном симпозиуме «Использование энергии взрыва для получения материалов с новыми свойствами» (2006), г. Москва; Международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения НПМ-2007» (2007), г, Волгоград; 9 Международном симпозиуме «Использование энергии взрыва для получения материалов с новыми свойствами: наука, технология, бизнес, инновации» (2008), г. Лисс, Нидерланды; 47 Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (2008), г. Н.Новгород; 14 Симпозиуме по горению и взрыву (2008), г. Черноголовка; Международной конференции «Ударные

волны в конденсированных средах» (2008), г. Санкт-Петербург; IX Харитоновских тематических научных чтениях - Международная конференция «Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны» (2009), г. Саров; 17 Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (2009), г. Самара; 3 Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (2009), г. Москва; 19 Петербургские чтения по проблемам прочности (2010), г. Санкт-Петербург; Международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2010» (2010), г. Одесса, Украина; 10 Международном симпозиуме «Использование энергии взрыва для получения материалов с новыми свойствами; наука, технология, бизнес, инновации» (2010), г. Бечичи, Черногория. Публикации.

Основные научные результаты диссертации опубликованы в 24 работах, из них 6 статей, в том числе 4 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК РФ. Личный вклад автора.

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в данной работе, получены автором самостоятельно. Автор принимал непосредственное участие в обсуждении идей, экспериментов, обработке полученных результатов, написании статей, докладов, формулировке выводов. Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка и приложения. Общий объем работы составляет 144 страницы, включая 44 рисунка, 17 таблиц, библиографического списка, включающего 113 наименований и приложения на 3 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований, отражены научная новизна и практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту. Представлены сведения об апробации и достоверности научных результатов работы.

В первой главе анализируется современное состояние проблемы. Представлен анализ высокодинамичных процессов, происходящих при воздействии на материалы ударных волн и потоков высокоскоростных частиц. Рассмотрено образование дефектов в материале преграды при деформации ударной волной и взрывное упрочнение, сопровождающее воздействие ударных волн на материал преграды. Рассмотрены представления об эффекте сверхглубокого проникания потока частиц, разогнанных энергией взрыва, в том числе гипотетические модели, которые с той или иной позиции объясняют физическую картину явления.

Во второй главе описывается оборудование, объекты, методы и методики исследований, проводится обоснование выбора способа высокоскоростного нагружения металлов и определение параметров взрывчатых веществ, применяемых при проведении экспериментов.

В экспериментах применялся взрывной ускоритель с воздушной полостью (рис. 1), который состоял из кольца 4, которое выполняло функцию фиксирующего устройства, с частицами порошка 5. Сверху кольца устанавливался заряд взрывчатого вещества 2 с электродетонатором 1. Заряды взрывчатого вещества

имели цилиндрическую форму диаметром 40 мм и высотой 100 мм, что отвечает условию реализации стационарной детонационной волны. Как известно при отношении I/ > 2.5 параметры

Л ~ 1

2

3

4

Рис. 1. Схема взрывного ускорителя с воздушной полостью

детонационной волны, время и ширина зоны химической реакции на фронте, не зависят от длины заряда. Между зарядом взрывчатого вещества и частицами порошка имелась воздушная полость 3. Наличие воздушной полости в кольце позволяло снизить пиковое давление, действующее на частицы порошка, и помимо плоского фронта обеспечивало увеличение времени нагружения частиц порошка, в течение которого ему сообщался необходимый ударный импульс прямоугольного профиля.

Следовательно, в отличие от широко используемой схемы кумулятивного взрывного ускорителя, ускоритель с воздушной полостью генерирует только ту часть течения, которую в случаи кумулятивного ускорителя выделяют как высокоскоростную струю. Это позволяет уменьшить навески порошка в ускорителе с воздушной полостью в 15 раз и больше в зависимости от используемого порошка.

Разработана методика обработки стальных преград потоком частиц, разогнанных энергией взрыва. Используются установки с направляющим каналом -для обработки локальных участков и без направляющего канала - для обработки значительных поверхностей с применением различных углов соударениями потока частиц с поверхностью образцов (60° и 45°), что имеет место при боковом метании частиц порошка, представляющем интерес для технологического использования.

Объектами исследований являлись: конструкционная углеродистая сталь - Ст. 3 и инструментальная углеродистая сталь - У8, которые обрабатывались частицами тугоплавких порошков нитрида титана и вольфрама. На рисунке 2 представлена схема экспериментальной установки с направляющим каналом для обработки преград потоком частиц: исследуемый образец 7 помещался в направляющий канал 4. Сверху канала устанавливалось кольцо 5 с частицами порошка 6. Далее располагался заряд взрывчатого вещества 2 с электродетонатором 1. Ударная волна, генерируемая зарядом взрывчатого вещества, и поток продуктов детонации проходили через порошок, разгоняли его,

5

1

Рис.2. Схема экспериментальной установки с направляющим Каналом

и воздействовали на исследуемый образец. Применение данной установки позволило значительно повысить эффективность использования рабочего порошка за счет наличия канала и дало возможность обработки локальных зон, размер которых определялся диаметром канала, по которому разгонялся порошок. Это имеет важное значение для практического применения явления сверхглубокого проникания частиц при обработке материалов. Данная установка с направляющим каналом отличается от установки с направляющим каналом, применяемой в других работах тем, что имеет низкую металлоемкость, простоту в изготовлении и сборке.

Была разработана схема без направляющего канала (рис. 3), которая позволила исследовать воздействие тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва на преграды для упрочнения сварного шва 5. Схема установки без канала отличается от схемы установки с направляющим каналом тем, что на образец - пластину 6 с помощью опалубки 4 устанавливалось кольцо 3 с частицами порошка 7, сверху

которого располагался заряд взрывчатого вещества 2 с электродетонатором 1.

Для разделения эффектов, связанных с взаимодействием ударной волны с образцом и взаимодействием потока частиц с образцом, были проведены следующие опыты: обработка образцов только ударной волной; обработка образцов потоком частиц порошков нитрида титана и вольфрама. Порошок нитрида титана размером частиц 45 - 57 мкм (74%) использовался как основной технологический материал, применяемый в практических целях. Порошок вольфрама с размером частиц 13 - 16 мкм (55%) использовался как модельный материал, который раньше применяли преимущественно в опытах по сверхглубокому прониканию. В качестве зарядов взрывчатых веществ использовались: насыпной гексоген (£> ~ 5920 м/с, р = 1 ООО кг/м3, Р = 9,5 ГПа), прессованный тротил — 6910 м/с, р = 1590 кг/м3, Р = 18 ГПа) и патронированный аммонит 6ЖВ (О-4400 м/с, р = 1100 кг/м3, Р = 5,5 ГПа). Применение тротила приводило к появлению на поверхности образцов глубоких кратеров от метаемых частиц, что не позволяло исследовать приповерхностный слой таких образцов. При обработке образцов аммонитом 6ЖВ даже одной серии не получали повторяемости результата. При использовании гексогена, который обладает стабильными параметрами детонации, не повреждалась поверхность образцов, и во всех образцах наблюдался материал частиц в преграде. Таким образом, при проведении экспериментов в качестве взрывчатого вещества использовался гексоген.

После взрывной обработки, образцы разрезались по оси направления удара вдоль и поперек, и изготовлялись шлифы. Изучение физико-механических свойств полученных шлифов проводилось при помощи стандартных, аттестованных методов и методик: металлографического и рентгенофазового анализов, рентгеноспектрального микроанализа, растровой электронной микроскопии, методики гидростатического взвешивания, методики измерения твердости и др.

Рис.3. Схема экспериментальной установки без направляющего канала

В третьей главе представлены результаты экспериментов по исследованию шлифов, изготовленных из образцов, которые подвергались обработке потоком тугоплавких частиц порошков нитрида титана и вольфрама, разогнанных энергией взрыва и обработанных только ударной волной при прочих равных условиях.

С помощью рентгенофазового анализа, показано, что на поверхности образца (рис. 4, а) присутствует железо Ре - пик 2 и пик 4, и материал порошка Ц? - пик 1, пик 3 и пик 5. С удалением от контактной поверхности, на глубине 200 мкм интенсивность пиков, отвечающих за материал частиц, уменьшается пик 1, а пик 3 и пик 5 не наблюдаются (рис. 4, б). Данные, полученные на дифрактометре ДРОН-ЗМ, для образцов стали У8, обработанных частицами IV, представлены в таблице 1.

* 600 -

<ч (Ч гч и » ^ ^ !/•* ^ —

угол дифракции, град " ^дифрад фад

а) 0 мкм (поверхность образца) б) 200 мкм

Рис. 4. Рентгенограммы образцов из стали У8 с углом соударения 90е, обработанных частицами вольфрама

Таблица 1.

Результаты рентгенофазового анализа образцов стали У8, обработанных частицами вольфрама

№ Пика 1 (0) 2(0) 3(0) 1 (200) 2(200)

Угол 40,128 44,586 58,040 40,120 44,598

Площадь 57,74 57,65 8,21 6,95 111,33

Интенс. 308 390 71 92 704

% Макс. 76,49 100,00 14,43 10,07 100,00

На глубине 400 мкм пики, отвечающие за материал частиц, полностью исчезают. Это связано с малой концентрацией вводимого с помощью данного метода материала порошка на данной глубине.

Поэтому на данной глубине и больше шлифы образцов исследовались на сканирующем электронном микроскопе ЬЕО-1450, с помощью которого было обнаружено присутствие материала частиц в стали У8, на глубинах до тысячи исходных диаметров частиц, причем частицы в материале преграды наблюдались при использовании схем обработки, с различными углами соударения потока частиц с поверхностью образца. Остановившиеся частицы, как правило, располагались в несхлопнувшейся полости, однако наблюдались и конгломераты частиц.

а) б)

Рис. 5. Микрофотографии а) следы от проникших частиц "ПМ на поперечном шлифе, б) частиц "ПИ в материале преграды

Таблица 2.

Рентгеноспектральный микроанализ области с частицами нитрида титана в точках 1,2,3 (atomic%)

Spectrum 1 2 3

С 9,56 12,30 11,48

Ti 51,81 40,23 37,67

N 45,69 45,18 43,60

Fe 2,50 2,29 7,26

а) б)

Рис. 6. Микрофотографии а) следы от проникших частиц V/ на продольном шлифе, б) частицы \У в материале преграды

Таблица 3.

Рентгеноспектральный микроанализ области с частицой вольфрама

Element App. Cone. Weight % Atomic %

С 3,99 8,54 45,77

Fe 27,19 25,92 29,90

W 52,55 65,82 20,57

На рисунке 5 представлены микрофотографии следов от проникших частиц нитрида титана на поперечном шлифе и конгломерат частиц нитрида титана, обнаруженного на глубине ~ 2 мм, идентификация проводилась с помощью рентгеноспектрального микроанализа, данные которого представлены в таблице 2.

На рисунке 6 представлены микрофотографии следов от проникших частиц вольфрама на продольном шлифе и остановившаяся частица вольфрама в несхлопнувшейся полости, обнаруженной на глубине ~ 3 мм, данные рентгеноспектрального микроанализа по идентификации материала частицы, представлены в таблице 3.

Диаметры зарегистрированных проникших частиц составляли ~ 5 — 12 мкм, а в исходном порошке диаметр частиц был от 10 до 57 мкм. Таким образом, средний диаметр проникших частиц меньше исходного диаметра частиц порошка в несколько раз, изменение диаметра частиц связано с их дроблением при соударении с поверхностью преграды.

Данные частицы находились на глубине ~ 2 - 4 мм от поверхности обработки, но частицы находятся и на большей глубине. Для образца из стали У8 с углом соударения 60°, обработанного потоком частиц нитрида титана наблюдались частицы на расстоянии 18 мм от поверхности обработки. При среднем диаметре частиц нитрида титана ~ 50 мкм, глубина проникания превышает исходный размер частиц в 360 раз. В образце из стали У8, обработанном потоком частиц вольфрама с углом соударения 90°, наблюдались частицы на расстоянии 13 мм от поверхности обработки. При среднем диаметре частиц вольфрама ~ 13 мкм глубина проникания превышает исходный размер частиц в 930 раз.

Металлографический анализ показал, что проникание частиц примеси в материал преграды сопровождается измельчением структуры перлита в объеме преграды до глубины около 15 мм от поверхности обработки. Микроструктура образцов, обработанных только ударной волной и потоком частиц, на данной глубине очень похожа на микроструктуру исходного образца Стали У8.

Микроструктура стали оценивалась с использованием шкалы оценки микроструктуры (перлита) инструментальной нелегированной стали ГОСТ 1435-99. Микроструктура стали на глубине 2 мм (рис. 7, а) по шкале оценки микроструктуры (перлита) состоит из крупнопластинчатого перлита до 10 % по площади.

а) Глубина 2 мм б) Глубина 15 мм

Рис. 7. Микроструктура образцов из стали У8 с углом соударения 45°

Такое малое количество крупнопластинчатого перлита в поверхностном слое объясняется деформированием цементитных пластин под действием ударной волны с давлением свыше 13 ГПа, материала проникающих частиц и возникновения дефектов решетки. По шкале оценки микроструктуры (перлита) микроструктура стали этих же образцов, но на глубине 15 мм (рис. 7, б) состоит из крупнопластинчатого перлита от 10 % до 50 %. Анализируя рисунок 10, б следует отметить, что на глубине 15 мм от поверхности обработки имеются следы, которые свидетельствуют о присутствии на этой глубине частиц порошков.

Рассматривалось влияние расстояния между зарядом взрывчатого вещества и обрабатываемой поверхностью на значения микротвердости преграды, измеренной по Виккерсу на микротвердомере ПМТ-3. Расстояния от заряда взрывчатого вещества до поверхности образцов равны 40, 80 и 100 мм, образцы из стали Ст.З обрабатывались частицами НИ (рис. 8).

280 •

Х„ 250 ■ -

А

& 220 ■ -

1т-

о

Н 160 ■ -

о

ё"ш -

Е 100 - -о

глубина, мм — 1-40 мм ■• 2-80 мм * 3-100 мм — 4-сталь 3

Рис. 8. Распределение микротвердости по глубине образцов Ст.З, обработанных порошком нитрида титана (с углом соударения 90°).

На глубине 2 мм значения микротвердости меньше значений микротвердости на глубине 4 мм, и средняя разница составляет 16 единиц твердости. На глубине 4 мм среднее значение микротвердости для всех образцов равно 233 единицы твердости и с увеличением глубины наблюдается единое волнообразное уменьшение микротвердости до 152 единиц твердости, которое имеет исходный образец Ст.З. Таким образом, расстояние между зарядом взрывчатого вещества и обрабатываемой поверхностью в исследуемом диапазоне не влияет на распределение микротвердости в образцах.

Экспериментально показано, что с изменением угла соударения потока частиц, разогнанных энергией взрыва, с поверхностью преграды меняется характер распределения микротвердости по диаметру преграды. На рисунке 9 представлено распределение значений микротвердости по глубине при углах соударения 60° и 45°. На глубине 4 мм наблюдаются максимальные значения микротвердости у всех обработанных образцов. У образцов, обработанных частицами 'ПМ (рис. 9, кривая 1) при угле соударения 60° значения микротвердости больше по сравнению с исходной в 1,43 раза, при угле соударения 45° значения микротвердости больше по сравнению

!

4

3 « 9 12 15 18 21

с исходной в 1,33 раза. У образцов, обработанных частицами Ж (рис. 9, кривая 2) при угле соударения 60° значения микротвердости больше по сравнению с исходной в 1,31 раза, при угле соударения 45° значения микротвердости больше по сравнению с исходной в 1,28 раза. . В то время как у образцов, обработанных только УВ, значения микротвердости максимально увеличиваются только в 1,22 раза. Это свидетельствует о более высокой интенсивности воздействия потока частиц на преграду по сравнению с ударной волной.

> 310

"Ч 280

£ 250

§ 220 §" 190

1 160 8-130 3 100

1 I

U 1

1 /\.-}!

V- \< ...... 1

* 1 ■ ' --1--—"" г ч

1 i 1

- i . 1

0 3 6 9 12 15 18

глубина, мм — 1 TiN — 1 W — 3 У В — 4 сталь У8 угол соударения потока частиц 60°

> 310 * 280

ё 250 § 220 8" 190

I 140 | »•

г юн

] г-" —is*

Ц i

4»— • i —«

1

О 3 6 9 12 15 1« 21

глубина, мм — 1 TiN - 2 W -3 УВ-4 сталь У8 угол соударения потока частиц 45°

Рис. 9. Распределение микротвердости по глубине образцов из стали У8

Значения микротвердости с глубиной уменьшаются и на глубине 20 мм у всех образцов почти одинаковы и равны около 180 единиц твердости, как у исходной стали У8. На глубине 20 мм частицы порошков нитрида титана и вольфрама не оказывают воздействия на твердость материала образца вследствие уменьшения концентрации этих частиц, хотя на этой глубине частицы порошка присутствуют.

Так как на глубине 4 мм значения микротвердости выше по сравнению с другими глубинами, рассмотрим распределение значений микротвердости на этой глубине по диаметру образцов при различных углах соударения. Расположение образцов осуществляется таким образом, что высота левого края меньше правого. У образцов, обработанных частицами TiN, при угле соударения 60° (рис. 10, кривая 1) изменяется характер распределения микротвердости и наблюдается увеличение значений микротвердости слева направо. У образцов, обработанных частицами W и ударной волной распределение микротвердости по ширине образца равномерное.

= 280 g250 8220

: 1 —! 1

i/T

.....

!

|

i

4 6 8 10 12 14 16 18

диаметр образца, мм ITiN - 2 W - ЗУВ — 4 сталь У?

угол соударения 60°

6 8 10 12 14 16

диаметр образца, мм TiN ~г W -3 УВ — 4 сталь У8 угол соударения 45°

Рис. 10. Распределение микротвердости по диаметру образцов из стали У8

Также в образцах наблюдается уменьшение твердости с удалением от поверхности обработки, наиболее ярко выраженное при обработке только ударной волной (рис. 10). Результаты упрочнения у образцов с углом соударения потока частиц с поверхностью обработки 45° являются наиболее качественными, по сравнению с образцами с углами соударения потока частиц с поверхностью обработки 90° и 60°. Так как при угле соударения 45° распределение твердости более равномерное по всей ширине образца, разница между максимальным и минимальным значениями твердости составляет всего от 15 до 25 единиц твердости.

При исследовании распределения плотности по глубине в образцах, обработанных частицами ТШ и IV, наблюдается изменение плотности. У образца, обработанного частицами IV, имеющего большую плотность, чем у преграды плотность равномерно увеличивается по глубине образца. У образца, обработанного частицами 77//, с меньшей плотностью, чем у преграды, плотность волнообразно уменьшается с глубиной образца. Равномерное увеличивающее изменение плотности у образцов, обработанных порошком вольфрама, объясняется большей плотностью частиц вольфрама, чем у стали У8. Волнообразное изменение плотности после прохождения ударной волны было обнаружено также другими исследователями.

В четвертой главе рассматриваются ударно-волновые взаимодействия, сопровождающие воздействие потока частиц с преградой, которые разделяются на две группы.

К первой относится процесс взаимодействия ударной волны и продуктов детонации с частицами порошка, сопровождающие их разгон и теплообмен между ними в процессе разгона.

Ко второй группе относится взаимодействие продуктов детонации с материалом преграды, взаимодействие потока частиц с преградой и взаимодействие отдельной частицы с исследуемым образцом.

Взаимодействие ударной волны и продуктов детонации взрывчатого вещества с частицами порошка сопровождается:

1) Разгоном частиц до скоростей 2000 - 2200 м/с, причем частицы порошка разгонялись зарядами взрывчатых веществ цилиндрической формы с отношением ^>2$, что отвечает условию реализации стационарной детонационной волны.

2) Прорывом продуктов детонации через частицы порошка.

3) Разогревом частиц порошка при прохождении фронта ударной волны и при движении в потоке разогретого газа.

При определении давления при соударении потока частиц со стальной преградой используется линейное уравнение ударной адиабаты:

0 = а + Ьи (1)

где В - скорость ударной волны, и - массовая скорость, а и Ь - значения коэффициентов ударной адиабаты веществ (для (V а = 4010 м/с; Ъ = 1,24; для Ша = 6280 м/с; Ъ = 1,154).

и уравнение сохранения импульса:

Р = /0о£>ы (2)

Подставляя уравнение ударной адиабаты в уравнение сохранения импульса, получаем:

Р — р0{а + Ьи)*и (3)

Распишем уравнение сохранения импульса для стальной преграды и порошка:

^ = А*Да + Ф - м>))* (и - и>) (4) где и - массовая скорость частиц порошка (рис. 11); и»- массовая скорость в стальной преграде (рис. 11).

Численное значение давления соударения частиц вольфрама со стальной преградой получилось 62 ГПа. Данные по ударной адиабате стальной преграды приведены в таблице 4, а по ударной адиабате вольфрама в таблице 5.

iv, г

Рис. 11. Ударные адиабаты порошка « стальной преграды в Р~и координатах.

Ударная адиабата углеродистой стали (/>0=7,85 г/см3) в (р - и) координатах

Таблица 4.

и, м/с 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

р, ГПа 26,96 31,8 36,89 42,23 47,82 53,66 59,74 66,07 72,65

Таблица 5.

Ударная адиабата вольфрама 19,3 г/см3) в (р - и) координатах

и, м/с 500 600 700 800 900 1000

р, ГПа 44,68 55,05 65,9 77,23 89,04 101,33

Численное значение давления соударения частиц нитрида титана со стальной преградой получилось 41 ГПа. Данные по ударной адиабате нитрида титана приведены в таблице 6.

Таблица 6.

Ударная адиабата нитрида титана (ра=5,43 г/см3) в (р - и) координатах

и, м/с 700 800 900 1000 1100 1200 1300

р, ГПа 26,94 31,29 35,77 40,37 45,09 49,94 54,92

Воздействие потока частиц, разогнанных энергией взрыва, на стальные преграды сопровождается взаимодействием трех видов:

1. Относительно слабое взаимодействие потока продуктов детонации с материалом преграды, при котором давление в преграде не превышает давление упругого предвестника - 1 ГПа (измеренное электретными датчиками).

2. На порядок более сильное взаимодействие потока частиц с материалом преграды с давлением 10-13 ГПа по всей поверхности образца (рассчитано методом отражения по ударным адиабатам).

3. Локально сильное взаимодействие непосредственно самой частицы с поверхностью преграды. Давление в этом случае для частиц вольфрама достигает - 62 ГПа, для частиц нитрида титана - 41 ГПа.

Проведена оценка времени нагрева частиц до температуры плавления при взаимодействии с продуктами детонации. Характерное время изменения температуры частицы вследствие теплообмена с нагретым газом оказывается намного больше времени выравнивания температуры внутри частицы, которое

коэффициент температуропроводности частицы. Поэтому частица считается равномерно нагретой по всему объему.

Время нагрева частицы до температуры плавления определяется уравнением (Гнедовец А.Г. и др.):

где су - теплоемкость; у - плотность материала частицы; а - постоянная Стефана-Больцмана; ц- температурный коэффициент линейного расширения;

температура газа; Тт - температура плавления материала частицы; Тро — начальная температура частицы; значение величины с; рассчитывается из соотношения:

где е - поглощательная способность; р - давление газа; к — постоянная Больцмана; т - масса молекулы газа.

Численные оценки, для частицы вольфрама (су ~ 134 Дж/(кг*К), Я0~ 15мкм, у ~ 19340 г/м3, Тт ~ 3695 К) дают значение т, ~ 1,36x10"4 с.

Численные оценки для частицы нитрида титана (с„ ~ 599 Дж/(кг*К), Я0 ~ 50мкм, у ~ 5440 г/м3, Т„ ~ 3220 К) дают значение т, ~ 4,96х 10"4 с. Время полного расплавления частицы т„ , определяется:

оценивается с помощью соотношения

радиус частицы, а -

(5)

(6)

Х

(7)

Для вольфрама Qm ~ 3,52хЮ4 Дж/моль время расплавления частицы оказывается порядка ~ 45,1x1g*4 с. Для нитрида титана Qm ~ 8,4*104 Дж/моль время расплавления частицы составляет ~ 96,4х Ю"4 с.

Таким образом, учитывая полученные значения, частицы порошков в процессе метания не успевают расплавиться. Однако это не исключает возможности их подплавления при соударении с обрабатываемой поверхностью.

Поэтому была произведена оценка температуры нагрева частиц при соударении с поверхностью преграды, используя линейное уравнение ударной адиабаты и уравнения сохранения массы и импульса на фронте ударной волны:

Нижний предел температуры ударного сжатия частиц порошка со стальной преградой рассчитывается по формуле:

min -*0 '

где Ем - удельная внутренняя энергия ударного сжатия, а Еу - удельная внутренняя энергия изэнтропического сжатия в приближении, при котором изэнтропа в Р- V координатах совпадает с ударной адиабатой. Согласно (2),(3), имеем

(9)

Еи = — и 2

( г.-г У

{К-НК-V))

(10)

у,, ) к-ь(г0-у))

СР - удельная теплоемкость при постоянном давлении.

Для частиц вольфрама (а = 4010 м/с; Ь = 1,24; У0= 5,18хЮ"5 м3; У= 4,47х10"5 м3) получается Тт!п = 573 К, для частиц нитрида титана (а = 6280 м/с; ¿>=1,154; У0= 1.84Х10"4 м3; У= 1,59x10-" м3) Г,™, = 385 К.

Верхний предел температуры ударного сжатия рассчитывается с помощью выражений:

т -т , (11)

где Е$ - удельная внутренняя энергия изэнтропического сжатия в приближении, при котором изэнтропа в Р - У координатах совпадает с касательной к ударной адиабате в начальной точке. Согласно (1),(2), имеем

7$ - температура на изэнтропе, определяется из формулы

(13)

где Г - коэффициент Грюнайзена, который определяется по данным начального состояния.

Для частиц вольфрама (7^=510 К; Г= 1,476) - Ттах= 1245 К, для частиц нитрида титана (Т3 = 419 К; Г = 0,927) - Т^ = 667 К.

Таким образом, при соударении частиц порошков со стальной преградой не достигается температура плавления частиц порошков и частицы соударяются в не расплавленном состоянии.

ВЫВОДЫ:

1. При обработке образцов потоком тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва, с помощью рентгеноспектрального микроанализа подтверждено проникание материала частиц порошка в материал преграды на глубину до тысячи исходных диаметров. При использовании схемы обработки с углом соударения 60°, обработанной частицами нитрида титана глубина проникания превышает исходный диаметр частиц в 360 раз; при использовании схемы обработки с углом соударения 90°, обработанной частицами вольфрама глубина проникания превышает 930 раз.

2. Экспериментально показано, что с изменением угла соударения потока частиц, разогнанных энергией взрыва, с поверхностью преграды меняется характер распределения микротвердости по объему преграды, который зависит от используемой схемы обработки, параметров взрывчатого вещества, материала частиц порошка и их размеров.

3. Показано, что при воздействии на стальные преграды потока тугоплавких частиц оптимальным является угол соударения 45°, при котором происходит увеличение микротвердости на глубине 4 мм, в образцах, обработанных частицами порошков на 32 %, а в образцах, обработанных ударной волной на 22 % по сравнению с исходной микротвердостью преграды, которая равна 180 HV.

4. Проведенные исследования микроструктуры образцов стали У8, обработанных потоком частиц, разогнанных энергией взрыва, показали, что проникание частиц во всех используемых схемах обработки сопровождается измельчением структуры перлита с переходом от пластинчатого перлита в приповерхностном слое преграды к крупнопластинчатому перлиту в объеме преграды, при различных углах соударения вплоть до глубины 15 мм от поверхности обработки. На данной глубине микроструктура обработанных образцов не отличается от микроструктуры исходного образца стали У8.

5. Теоретически показано, что соударение тугоплавких частиц порошков со стальной преградой сопровождается высоким давлением. Давление соударения частицы вольфрама с преградой достигает 62 ГПа, частицы нитрида титана с преградой 41 ГПа.

6. Произведена оценка температур нагрева частиц продуктами детонации и при соударении с поверхностью преграды, которая показала, что в процессе взаимодействия частиц порошка с продуктами детонации не достигается температура плавления и частицы соударяются с преградой в нерасплавленном состоянии. При соударении с поверхностью максимальная температура до которой нагреваются частицы вольфрама составляет 1245 К, частицы нитрида титана 667 К.

7. Разработана методика обработки материалов воздействием высокоскоростным потоком тугоплавких частиц на стальные пре1рады с направляющим каналом и без него, которые позволяют обрабатывать, как локальные участки поверхности, так и всю поверхность, с углами соударения потока частиц с поверхностью преграды 45° и 60°.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

Научные рецензируемые журналы, рекомендованные ВАК

1. Кирсанов Р.Г., Кривченко А.Л., Петров Е.В., Исаев Д.В. Изменение структуры инструментальных сталей при обработке потоком частиц вольфрама // Физика и химия обработки материалов, 2008. - №6. - С.46-50.

2. Буравова С.Н., Гордополов Ю.А., Петров Е.В., Полетаев A.B., Рихтер Д.В. Особенности разрушения металлов при импульсном нагружении // Деформация и разрушение материалов, 2009. - №7. - С. 7-12.

3. Кирсанов Р.Г., Петров Е.В., Кривченко А.Л. Особенности распределения твердости инструментальных сталей по объему в зависимости от угла падения потока частиц // Деформация и разрушение материалов, 2010. - №6. -С. 43-46.

4. Кирсанов Р.Г., Кривченко А.Л., Петров Е.В. Взаимодействие высокоскоростного потока микрочастиц с металлической мишенью //

Деформация и разрушение материалов, 2010. - №8. - С. 44-47.

Статьи в других изданиях и в сборниках трудов конференций

5. Кривченко А.Л., Петров Е.В., Кирсанов Р.Г. Механизмы взаимодействия потока частиц с преградой // Известия СГСХА, 2006. - №3. - С. 49-51.

6. Кирсанов Р.Г., Кривченко А.Л., Петров Е.В. Влияние потока высокоскоростных частиц на свойства малоуглеродистых сталей // Известия СГСХА, 2007. - №3. - С. 159-162.

7. Беликова А.Ф., Буравова С.Н., Гордополов Ю.А., Петров Е.В. Особенности образования адгезионного шва покрытий под действием потока расплавленных частиц // Сборник научных трудов. Международная конференция «Новые перспективные материалы и технологии их получения», Волгоград, НПМ, 9-12 октября, 2007. - С. 125-127.

8. Кирсанов Р.Г., Кривченко А.Л., Петров Е.В., Бондаренко A.A. Исследование особенностей мишеней после обработки потоком частиц с различными углами падения // Сборник научных трудов. Конференция Ударные волны в конденсированных средах, Санкт-Петербург, 23-26 ноября, 2008. - С. 238-244.

9. Кирсанов Р.Г., Петров Е.В., Кривченко А.Л. Результаты соударения потока микрочастиц вольфрама, разогнанных косой ударной волной, с металлической преградой // Сборник научных трудов. Международная научно-практическая конференция «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2010», Украина, Одесса, 15-26 марта 2010. - С. 61-63.

10. Кирсанов Р.Г., Петров Е.В., Кривченко АЛ. Сравнительный анализ структурных изменений в металлических преградах после взаимодействия с потоками из частиц вольфрама и нитрида титана, разогнанных энергией взрыва // Сборник научных трудов. Международная научно-практическая конференция «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2010», Украина, Одесса, 21-30 июня 2010. - С. 61-63.

Тезисы докладов на конференциях

11. Krivchenko A.L., Petrov E.V., Kirsanov R.G. Ultradeep penetration of particles upon their collision witn an obstacle // XIII International Symposium on Explosive Production of New Materials, Moscow, Russia, September 11-14, 2006. - P. 69-70.

12. Петров E.B., Кривченко А.Л., Кирсанов Р.Г. Взаимодействие потока частиц при соударении с преградой // Тезисы докладов 4 Всероссийской школы-семинара по структурной макрокинетике, Черноголовка, ИСМАН, 22-25 ноября, 2006. - С. 38-39.

13. Кирсанов Р.Г., Кривченко А.Л., Петров Е.В. Исследование взаимодействия потока высокоскоростных частиц с малоуглеродистыми сталями // Тезисы докладов 5 Всероссийской школы-семинара по структурной макрокинетике, Черноголовка, ИСМАН, 26-28 октября, 2007. - С. 53-54.

14. Krivchenko A.L., Petrov E.V., Kirsanov R.G.Impact of high-sped particles with a metallic obstacle // IX International Symposium on Explosive Production of New Materials: Science, Technology, Business, and Innovations, Lisse, Netherlands, May 6-9, 2008. - P. 90.

15. Буравова C.H., Гордополов Ю.А., Петров E.B., Полетаев A.B. Особенности разрушения металлов при импульсном нагружении // Тезисы докладов 47 Международной конференции «Актуальные проблемы прочности», Нижний Новгород, 1-5 июля, 2008. - С. 231-233.

16. Кривченко А.Л., Кирсанов Р.Г., Петров Е.В. Особенности взаимодействия потока частиц с преградой при различных углах падения // Тезисы докладов 14 симпозиума по горению и взрыву, Черноголовка, 13-17 октября, 2008. - С. 268.

17. Трофимов B.C., Петров Е.В. О возможном механизме сверхглубокого проникания потока частиц в преграду // Тезисы докладов 14 симпозиума по горению и взрыву, Черноголовка, 13-17 октября, 2008. - С. 303.

18. Кривченко А.Л., Петров Е.В., Кирсанов Р.Г. Исследование влияния потока частиц на свойства преграды при различных углах взаимодействия // Тезисы докладов 6 Всероссийской школы-семинара по структурной макрокинетике, Черноголовка, ИСМАН, 26-28 ноября, 2008. - С. 65-66.

19. Петров Е.В., Кривченко А.Л., Кирсанов Р.Г. Особенности взаимодействие потока частиц с металлической преградой при различных углах падения // Тезисы докладов Международной конференции «Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны» XI Харитоновские тематические научные чтения, Саров, 16-20 марта, 2009. - С. 272-275.

20. Кирсанов Р.Г., Кривченко A.JL, Петров Е.В. Воздействие потока микрочастиц на металлы // Тезисы докладов XVII Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» Самара, 23-25 июня, 2009. - С. 254.

21. Кирсанов Р.Г., Кривченко А.Л., Петров Е.В. Исследование особенностей металлической преграды после взаимодействия ее с потоком высокоскоростных частиц // Тезисы докладов III Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» Москва, 23-25 июня, 2009. - С. 158-159.

22. Петров Е.В., Кривченко А.Л., Кирсанов Р.Г. Исследование процессов в стальных материалах после обработки потоком частиц, разогнанных энергией взрыва // Тезисы докладов 7 Всероссийской школы-семинара по структурной макрокинетике для молодых ученых, Черноголовка, 25-27 ноября, 2009. - С. 49-50.

23. Петров Е.В., Кирсанов Р.Г., Кривченко А.Л. Структурные эффекты в стали У8, обработанной высокоскоростным потоком частиц нитрида титана // В сборнике материалов XIX Петербургские чтения по проблемам прочности, Санкт-Петербург, 13-15 апреля 2010. -С.286-288.

24. Petrov E.V., Krivchenko A.L., Kirsanov R.G. Metals processing with accelerated particles // X International Symposium on Explosive Production of New Materials: Science, Technology, Business, and Innovations (EPNM-2010), Bechichi, Montenegro, 7-11 june, 2010. - P. 57.

Сдано в печать 24.12.10. Подписано в печать 27.12.10. Формат 60x90 1/16 Объем 1,25 п.л. Заказ 374. Тираж 100

Отпечатано в типографии ИПХФ РАН 142432, Московская обл., г. Черноголовка, пр-т ак. Семенова, 5 Тел.: 8(49652)2-19-38

1.1. Высокодинамичные процессы, происходящие при воздействии на материалы ударных волн и потоков высокоскоростных частиц - Ю

1.2. Образование дефектов при деформации ударной волной

1.2.1. Возникновение точечных дефектов

1.2.2. Образование дислокаций —

1.2.3. Деформационное двойникование —

1.2.4. Сдвиговые (бездиффузионные) превращения

1.2.5. Ударно-волновой нагрев

1.3. Взрывное упрочнение

1.4. Представления об эффекте сверхглубокого проникания потока высокоскоростных частиц

Глава II. Методика эксперимента

2.1. Характеристика объектов исследования

2.1.1. Углеродистые стали и образцы из них, использованные при проведении исследований

2.1.2. Порошковые материалы, применяемые при исследованиях

2.2. Обоснование выбора способа высокоскоростного нагружения металлов

2.3. Определение параметров взрывчатых веществ

2.4. Металлография

2.5. Методика рентгенографического анализа

2.6. Рентгеноспектральный (растровый) электронный микроанализ

2.7. Методика измерения твердости

2.8. Методика гидростатического взвешивания

Введение —

Глава I. Литературный обзор

1.1. Высокодинамичные процессы, происходящие при воздействии на материалы ударных волн и потоков высокоскоростных частиц

1.2. Образование дефектов при деформации ударной волной

1.2.1. Возникновение точечных дефектов —

1.2.2. Образование дислокаций —

1.2.3. Деформационное двойникование —

1.2.4. Сдвиговые (бездиффузионные) превращения —

1.2.5. Ударно-волновой нагрев

1.3. Взрывное упрочнение —

1.4. Представления об эффекте сверхглубокого проникания потока высокоскоростных частиц

Глава II. Методика эксперимента

2.1. Характеристика объектов исследования

2.1.1. Углеродистые стали и образцы из них, использованные при проведении исследований

2.1.2. Порошковые материалы, применяемые при исследованиях

2.2. Обоснование выбора способа высокоскоростного нагружения металлов

2.3. Определение параметров взрывчатых веществ

2.4. Металлография

2.5. Методика рентгенографического анализа

2.6. Рентгеноспектральный (растровый) электронный микроанализ

2.7. Методика измерения твердости

2.8. Методика гидростатического взвешивания

Глава III. Результаты исследований и их обсуждение.

3.1. Исследование поверхности преграды с помощью рентгенофазо вого анализа

3.2. Исследование материала преграды с помощью рентгеноспек-трального микроанализа

3.3. Структурные изменения в материале преграды, вызываемые взаимодействием потока частиц

3.4. Особенности изменения твердости материала преграды, после взаимодействия потока высокоскоростных частиц с ней, при различных углах соударения

3.5. Исследование изменения плотности материала преграды после взаимодействия потока частиц

Глава IV. Результаты ударно-волнового взаимодействия, сопровождающие явление сверхглубокого проникания

4.1. Особенности взаимодействия ударной волны и продуктов детонации с частицами порошка

4.2. Особенности взаимодействия продуктов детонации и потока частиц с материалом преграды

4.3. Оценка температуры частиц порошка при взаимодействии с продуктами детонации и при соударении с преградой

4.4. Оценка давлений, возникающих в материале преграды, при взаимодействии с ней продуктов детонации и потока частиц

Выводы

Актуальность работы.

Среди различных способов упрочнения материалов особое место занимают динамические методы, связанные с использованием энергии взрыва. Упрочнение стальных изделий с использованием энергии взрыва получило большое распространение. В настоящее время в литературе накоплена обширная теоретическая и экспериментальная информация по структуре и свойствам металлов и сплавов после ударно-волнового воздействия. Такое воздействие генерируется взрывом газовых смесей или конденсированных взрывчатых веществ. В последнем случае для получения эффекта упрочнения необходимо воздействие на металлы достаточно сильных ударных волн. Ударные волны создаются контактным взрывом заряда взрывчатого вещества или ударом пластины, разогнанной энергией взрывчатого вещества.

В последнее время находит распространение метод объемного упрочнения металлов при реализации эффекта сверхглубокого проникания дискретных частиц. Этот эффект был открыт в 70-х годах 20 века при исследовании взаимодействия с металлической преградой потока дискретных частиц (8 -100 мкм), разогнанных энергией взрыва до скорости 1000 - 3000 м/с. Оказалось, что материал данных частиц может проникать в преграду на глубину до 1000 своих исходных размеров и воздействовать на структуру материала преграды. Это явление трудно объяснимо с позиции гидродинамической теории, согласно которой, глубина проникания в преграду каждой такой частицы не может превышать 2-х — 4-х ее диаметров. Существует несколько гипотез о физической природе явления сверхглубокого проникания. Однако до настоящего времени не сложилось единой точки зрения на механизм данного процесса. Литературные данные по этому вопросу носят противоречивый характер. Несмотря на то, что природа сверхглубокого проникания не установлена, это явление уже сейчас можно использовать в технологических процессах, в частности, для объемного упрочнения металлов.

Экспериментально установлено, что при воздействии высокоскоростного потока частиц с поверхностью преграды под прямым углом соударения количество частиц, проникших в преграду, монотонно зависит от их концентрации и скорости данного потока. Аналогичные исследования при других углах соударения потока высокоскоростных частиц с поверхностью преграды до настоящего времени не проводились. Использование других углов соударения потока частиц с поверхностью преграды приводит к увеличению площади воздействия частиц на обрабатываемую поверхность, что очень важно для технологического использования воздействия потока частиц, разогнанных энергией взрыва, для упрочняющей обработки стальных изделий, в частности, метания частиц порошка с боковой поверхности, что и обуславливает актуальность настоящей диссертационной работы. Цель работы.

Целью работы является установление закономерностей воздействия потока тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва, в режиме сверхглубокого проникания на стальные преграды при различных углах соударения потока частиц с поверхностью обработки. Задачи исследования.

1. Разработка методики взрывной обработки стальных преград потоком частиц при различных углах соударения потока тугоплавких частиц с поверхностью обработки.

2. Экспериментальное исследование влияния угла соударения потока тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва, на распределение микротвердости по глубине и диаметру образцов.

3. Экспериментальное исследование влияния материала частиц, на распределение микротвердости по глубине и диаметру образцов, обработанных потоками частиц с различными углами соударения с поверхностью образца.

4. Исследование особенностей микроструктуры стали, обработанной потоком высокоскоростных тугоплавких частиц, при различных углах соударения тугоплавких частиц с поверхностью обработки.

5. Определение давления и температуры взаимодействия потока частиц при соударении с поверхностью преграды. Объекты исследования.

Конструкционная углеродистая сталь — Ст. 3, инструментальная углеродистая сталь - сталь У8. Образцы представляли собой: цилиндры h = 60 мм и 0 = 24 мм для Ст.З; h = 40 мм и 0 = 24 мм для стали У8; пластины 150 х 200 мм и толщиной 10 мм. Микропорошки нитрида титана и вольфрама. Научная новизна работы.

-Разработана методика взрывной обработки стальных преград потоком тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва, при различных углах соударения потока частиц с поверхностью обработки.

- Впервые экспериментально изучено распределение микротвердости по глубине и диаметру образцов, после обработки потоком тугоплавких частиц порошков при различных углах соударения потока частиц с поверхностью образцов.

- Установлено, что с изменением угла соударения потока частиц, разогнанных энергией взрыва, с поверхностью обработки меняется характер распределения микротвердости по глубине и диаметру преграды, причем распределение значений твердости зависит и от материала частиц порошков.

-При исследовании микроструктуры стальной преграды, показано измельчение структуры перлита с переходом от пластинчатого перлита в приповерхностном слое преграды к крупнопластинчатому перлиту в объеме преграды при различных углах соударения.

- Определены давления взаимодействия потока частиц с материалом преграды и температуры разогрева частиц продуктами детонации и при соударении частиц с поверхностью преграды, которые показали, что не достигается температура плавления и частицы соударяются с преградой в нерасплавленном состоянии.

Практическая значимость работы.

Разработана методика обработки материалов воздействием потока тугоплавких частиц на стальные преграды с направляющим каналом и без него с различными углами соударения потока частиц с поверхностью преграды, которые позволяют обрабатывать поверхность преград потоком частиц, разогнанных энергией взрыва. Показано, что наибольшее качественное упрочнение достигается при угле соударения 45°.

Методика использована в учебном процессе по дисциплинам: «Техника и безопасность взрывных работ» на кафедре «Общая физика и физика нефтегазового производства» нефтетехнологического факультета; «Средства взрывания и взрывные технологии» на кафедре «Защита в чрезвычайных ситуациях» и «Техника и технология взрывных работ» на кафедре «Технология твердых химических веществ», инженерно-технологического факультета СамГТУ.

Результаты, полученные в работе, направлены на использование воздействия потока тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва, для обработки стали, которые позволяют разработать высокоэффективные технологии упрочнения стальных изделий.

Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту:

- Результаты распределения значений микротвердости по глубине и диаметру образцов, после обработки потоком тугоплавких частиц порошков, разогнанных энергией взрыва, с различными углами соударения потока частиц с поверхностью образца.

- Результаты изменения микроструктуры образцов, после обработки потоком тугоплавких частиц порошков, разогнанных энергией взрыва, при различных углах соударения потока частиц с поверхностью обработки.

-Методика обработки стальных преград с использованием направляющего канала и без него, при различных углах соударения потока частиц с поверхностью обработки, которые позволяют воздействовать на поверхность образцов потоком тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва.

- Результаты расчетов давления и температур нагрева частиц при соударении с поверхностью преграды. Достоверность научных результатов работы.

Достоверность результатов работы обеспечена использованием современных аттестованных методов и методик: растровая электронная микроскопия, рентгеновский спектральный микроанализ, рентгенофазовый анализ, методика измерения твердости и др. Исследования проводились с использованием оборудования: растровый электронный микроскоп LEO-1450 в комбинации с энергодисперсионным микроанализатором INCA Energy, металлографический микроскоп Axiovert 200 МАТ, микротвердомер ПМТ-3, рентгеновский дифрактометр ДРОН-ЗМ и др. Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих симпозиумах и конференциях: 4-7 Всероссийских школах-семинарах по структурной макрокинетике для молодых ученых (2006-2009), г. Черноголовка; 8 Международном симпозиуме «Использование энергии взрыва для получения материалов с новыми свойствами» (2006), г. Москва; Международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения НПМ-2007» (2007), г. Волгоград; 9 Международном симпозиуме «Использование энергии взрыва для получения материалов с новыми свойствами: наука, технология, бизнес, инновации» (2008), г. Лисс, Нидерланды; 47 Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (2008), г. Н.Новгород; 14 Симпозиуме по горению и взрыву (2008), г. Черноголовка; Международной конференции «Ударные волны в конденсированных средах» (2008), г. Санкт-Петербург; IX Харитоновских тематических научных чтениях - Международная конференция «Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны» (2009), г. Саров; 17 Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (2009), г. Самара; 3 Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (2009), г. Москва; 19 Петербургские чтения по проблемам прочности (2010), г. Санкт-Петербург; Международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2010» (2010), г. Одесса, Украина; 10 Международном симпозиуме «Использование энергии взрыва для получения материалов с новыми свойствами: наука, технология, бизнес, инновации» (2010), г. Бечичи, Черногория. Публикации.

Основные научные результаты диссертации опубликованы в 24 работах, из них 6 статей, в том числе 4 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК РФ.

Личный вклад автора.

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в данной работе, получены автором самостоятельно. Автор принимал непосредственное участие в обсуждении идей, экспериментов, обработке полученных результатов, написании статей, докладов, формулировке выводов. Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографического списка и приложения. Общий объем работы составляет 144 страницы, включая 44 рисунка, 17 таблиц, библиографического списка, включающего 113 наименований и приложения на 3 страницах.

ВЫВОДЫ:

1. При обработке образцов потоком тугоплавких частиц, разогнанных энергией взрыва, с помощью рентгеноспектрального микроанализа подтверждено проникание материала частиц порошка в материал преграды на глубину до тысячи исходных диаметров. При использовании схемы обработки с углом соударения 60°, обработанной частицами нитрида титана, глубина проникания превышает исходный диаметр частиц в 360 раз; при использовании схемы обработки с углом соударения 90°, обработанной частицами вольфрама, глубина проникания превышает 930 раз.

2. Экспериментально показано, что с изменением угла соударения потока частиц, разогнанных энергией взрыва, с поверхностью преграды меняется характер распределения микротвердости по объему преграды, который зависит от используемой схемы обработки, параметров взрывчатого вещества, материала частиц порошка и их размеров, что представляет интерес для упрочняющей обработки стальных изделий.

3. Показано, что максимальное увеличение твердости достигается при воздействии на стальные преграды потока тугоплавких частиц под углом соударения равным 45°, при котором на глубине 4 мм происходит увеличение микротвердости на 32 % по сравнению с исходной микротвердостью преграды, а в образцах, обработанных ударной волной, при прочих равных условиях воздействия, на 22 %.

4. Проведенные исследования микроструктуры образцов стали У8, обработанных потоком частиц показали, что проникание частиц во всех используемых схемах обработки сопровождается измельчением структуры перлита с переходом от пластинчатого перлита в приповерхностном слое преграды к крупнопластинчатому перлиту в объеме преграды, при различных углах соударения вплоть до глубины 15 мм от поверхности обработки.

5. Расчет давления по уравнениям ударных адиабат показал, что соударение тугоплавких частиц порошков со стальной преградой сопровождается высоким давлением. Давление соударения частицы вольфрама с преградой достигает 62 ГПа, частицы нитрида титана с преградой 41 ГПа.

6. Оценка температуры нагрева частиц продуктами детонации показала, что в процессе взаимодействия частиц порошка с продуктами детонации не достигается температура плавления и частицы соударяются с преградой в нерасплавленном состоянии. При соударении с поверхностью максимальная температура, до которой нагреваются частицы вольфрама, составляет 1245 К, частицы нитрида титана 667 К.

7. Разработана методика обработки материалов воздействием высокоскоростного потока тугоплавких частиц на стальные преграды с направляющим каналом и без него, которые позволяют обрабатывать, как локальные участки поверхности, так и всю поверхность, с углами соударения потока частиц с поверхностью преграды 45° и 60°.

1. Прюммер, Р. Обработка порошкообразных материалов взрывом Текст. / Прюммер, Р., пер. с нем. М.: Мир, 1990. - 128 с.

2. Boade R.R. Experimental Shock Loading Properties of Porous Materials and Analytical Methods to Describe these Properties, SC-DC-70-5052. 1970. - p.39.

3. Мейерс, MA. Ударные волны и явления высокоскоростной деформации металлов Текст. / Мейерс М.А., Мур Л.Е. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1984.-512 с.

4. Murr L.E., and Kuhlmann-Wilsdorf D., Acta Met., (1978).

5. Суворов, А.Л. Дефекты в металлах Текст. / Суворов А.Л. М.: Наука, 1984,- 176 с.

6. Appleton A.S. and Waddington J.S., Acta Met., 12 681 (1963)

7. Prummer R., in: Proc. 6th AIRAPT Conf. High Pressure Science and Technology, New York, Plenum Press, v.2, 814-818, 1979.

8. Эпштейн, Г.Н. Строение металлов, деформированных взрывом Текст. / Эпштейн Г.Н. -М.: Металлургия, 1988. 280 с.

9. Андреев, С.Г. Физика взрыва Текст. / Андреев С.Г., Бабкин A.B., Баум Ф.А. и др. Под ред. Орленко Л.П. Изд. 3-е, испр. - В 2 т. - Т.2. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 656 с.

10. Дерибас, A.A. Физика упрочнения и сварки взрывом Текст. / Дерибас A.A. 2-е изд., доп. и перераб. - Новосибирск: Наука, 1980 - 221 с.

11. Гелунова, З.М. Явления в закаленных сталях при обработке ударными волнами Текст. / Гелунова З.М. В сб. Высокоскоростная деформация. М.: Наука, -1971.-С. 68-72.

12. Забабахин, Е.И. Стационарное перемещение тела ударной волной Текст. / Забабахин Е.И., Забабахин Н.Е. // Прикладная механика и техническая физика, 1980. №2. - С. 135-137.

13. Роман, О.В. Эффект сверхглубокого проникания. Современное состояние и перспективы Текст. / Роман О.В., Андилевко С.К., Карпенко С.С. и др // Инженерно-физический журнал, 2002. Т.75. - №4. - С. 187-199.

14. Андилевко, С.К. Сверхглубокое проникание дискретных микрочастиц Текст. / Андилевко С.К., Романов Г.С., Ушеренко СМ., Шилкин В.А. // Все-союзн. совещ. по детонации. Красноярск, 1991. С. 38-42.

15. Горобцов, В.Г. О некоторых эффектах обработки высокоскоростной струей рабочего вещества Текст. / Горобцов В.Г., Ушеренко С.М., Фуре В.Я. //Порошковая металлургия. Минск: Вышейшая школа, 1979. В.З.-С. 8-12.

16. Зворыкин, JI.O. Структурные особенности стали 45 после взаимодействия с высокоскоростными потоками порошков борида ниобия и силицида молибдена Текст. / Зворыкин Л.О., Ушеренко СМ. // Металлофизика, 1993. -Т.15. №1. - С. 92-95.

17. Роман, О.В. Некоторые параметры сверхглубокого проникания порошка в алюминиевую преграду Текст. / Роман О.В., Андилевко С.К., Карпенко С.С. // Химическая физика, 2002. Т.21. - №9. - С. 52-56.

18. Емельянов, Ю.А. Удар капли по поверхности жидкости. К вопросу о проникании контактных тел в деформируемую твердую среду Текст. / Емельянов Ю.А., Пугачев Е.С., Зильбербранд Е.Л.// Письма в журнал технической физики, 1994. Т.20. - В.8. - С. 51-56.

19. Романов, Г.С. Влияние исходной температуры железа на процесс сверхглубокого проникания Текст. / Романов Г.С., Ушеренко С.М., Юрин

20. С.Е. // IV Всесоюзное совещание по детонации. Доклады, Т.П. 1988. -С.152-153

21. Черный, Г.Г. Механизм аномально низкого сопротивления при движении тел в твердых средах Текст. / Черный Г.Г. // Доклады академии наук СССР, 1987. Т.292. - №6. - С. 1324-1328.

22. Григорян, С.С. О природе "сверхглубокого" проникания твердых микрочастиц в твердые материалы Текст. / Григорян С.С. // Доклады академии наук СССР, 1987. Т.292. - №6. - С. 1319-1323.

23. Буравова, С.Н. Эффект фокусировки волн разгрузки и повреждаемость преграды под действием потока частиц Текст. / Буравова С.Н. // Письма в журнал технической физики, 1989. Т.15. вып.17. - С. 63-67.

24. Андреев, С.Г. Модификация метода Глимма к задачам проникания Текст. / Андреев С.Г., Башуров В.В., Свидинский В.А. и др. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Методы и программы численного решения задач мат. Физики, 1985. — вып.З. С. 80-85.

25. Рождественский, Б.Л. Системы квазилинейных уравнений и их приложения к газовой динамике Текст. / Рождественский Б.Л., Яненко H.H. М.: Металлургия, 1968. - 265 с.

26. Башуров, В.В. Математическое моделирование проникания осиммет-ричного тела в преграду Текст. / Башуров В.В., Скоркин H.A. // ЧММСС. Новосибирск, 1982. Т. 13. - №2. - С. 132-139.

27. Альтшулер, Л.В. О модели сверхглубокого проникания Текст. / Альтшулер Л.В., Андилевко С.К., Романов Г.С., Ушеренко С.М. // Письма в журнал технической физики, 1989. Т.15. - вып.5. - С. 55-57.

28. Андилевко, С.К. Гидродинамическая модель сверхглубокого проникания абсолютно твердых осесимметричных частиц в полубесконечную металлическую преграду Текст. / Андилевко С.К. // Инженерно-физический журнал, 1998. Т.71. - №3. - С. 399-403.

29. Ноздрин, В.Ф. О механизме упрочнения металлов при сверхглубоком проникании высокоскоростных частиц Текст. / Ноздрин В.Ф., Ушеренко

30. С.М., Губенко С.И. // Физика и химия обработки материалов, 1991. №6. - С. 19-24.

31. Панин, В.Е. Атом-вакансионное состояние в кристаллах Текст. / Панин В.Е., Егорушкин В.Е., Хон Ю.А., Елсукова Т.Ф. // Изв. вузов. Физика, 1982.-№12.- С. 5-29.

32. Андилевко, С.К. Сверхглубокое проникновение частиц порошка в преграду Текст. / Андилевко С.К., Роман О.В., Романов Г.С., Ушеренко С.М. // Порошковая металлургия. Минск.: Выш. шк., 1985. вып.З. - С. 3-13.

33. Ушеренко, С.М. Результаты соударения потока микрочастиц с металлической преградой в режиме сверхглубокого проникания Текст. / Ушеренко С.М., Гущин В .И., Дыбов O.A. // Химическая физика, 2002. Т.21. - №9. -С. 43-51.

34. Ушеренко, С.М. Сверхглубокое проникание частиц в преграды и создание композиционных материалов. Монография Текст. / Ушеренко С.М. -Минск: НИИ ИП с ОП, 1998. 210 с.

35. Ушеренко, С.М. Обзор. Современные представления об эффекте-сверхглубокого проникания Текст. / Ушеренко С.М. // Инженерно-физический журнал, 2002. Т.75. - №3. - С. 183-198.

36. Леонтьев, JI.B. Космические исследования, 1976. — Т.14. - вып.2. - С. 278-286.

37. Понд, Р. Высокоскоростные ударные явления. Коллективная монография Текст. / Понд Р., Глас К. // М., 1973. Гл.8. - С. 428-467.

38. Киселев, С.П. О механизме сверхглубокого проникания частиц в металлическую преграду Текст. / Киселев С.П., Киселев В.П // Прикладная механика и техническая физика, 2000. Т.41. - №2. - С. 37-46.

39. Альтшулер, JI.B. Обработка металлической преграды потоком порошковых частиц. Сверхглубокое проникание Текст. / Альтшулер JI.B., Андилевко С.К., Романов Г.С., Ушеренко С.М. // Инженерно-физический журнал, 1991. -Т.61. №1. - С. 41-45.

40. Krivchenko A.L. The cavitacional model of superdeep particles penetrstion. // New models and numerical codes for shock wave processes in condensed media.- St.Peterburg, Russia, October 9-13, 1995. p. 35.

41. Станюкович, К.П. Неустановившиеся движения сплошной среды Текст. / Станюкович К.П. М.: Наука, 1971. - 854 с.

42. Сорокин, В.Г. Стали и сплавы. Марочник Текст. / Сорокин В.Г., Гер-васьев М.А., Палеев B.C. и др. Справ, изд. М.: Интермет Инжиниринг, 2003.- 608 с.

43. Кирсанов, Р.Г. Влияние потока высокоскоростных частиц на свойства малоуглеродистых сталей Текст. / Кирсанов Р.Г., Кривченко А.Л., Петров Е.В. // Известия СГСХА, 2007. С. 159 - 161.

44. Гуляев, А.П. Металловедение Текст. / Гуляев А.П. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

45. Андриевский, P.A. Порошковое материаловедение Текст. / Андриевский P.A. М.: Металлургия, 1991. - 205 с.

46. Кейбл, А. Ускорители для метания со сверхвысокими скоростями Текст. / Кейбл А. // Высокоскоростные ударные явления, М.: Мир, 1973. -С. 13-28.

47. Андреев, С.Г. Физика взрыва Текст. / Андреев С.Г., Бабкин A.B., Ба-ум Ф.А. и др.; под ред. Орленко Л.П. Изд. 3-е, испр. - В 2 т. - Т. 1. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 832 с.

48. Дремин, А.Н. Детонационные волны в конденсированных средах Текст. / Дремин А.Н., Савров С.Д., Трофимов B.C., Шведов К.К. Изд-во. Наука, 1970. - 164 с.

49. Андилевко, C.K. Перемещение ударника в металле Текст. / Андилев-ко С.К., Сай E.H., Романов Г.С. Ушеренко С.М. // Физика горения взрыва, 1988.- №5. -С. 110-113.

50. Андилевко, С.К. Осесимметричный взрывной ускоритель с конической выемкой, заполненной порошком Текст. / Андилевко С.К., Дыбов O.A., Роман О.В. // Инженерно-физический журнал, 2000. Т.73. - №4. - С. 797801.

51. Зукас, Дж. Динамика удара Текст. / Зукас Дж., НиколасТ., Свифт X. и др. М.: Мир, 1985. - 296 с.

52. Мейдер, Ч. Численное моделирование детонации Текст. / Мейдер Ч. -М.: Мир, 1985.-384 с.

53. Каннель, Г.И. Ударно-волновые явления в конденсированных-средах Текст. / Каннель Г.И., Разоренов C.B., Уткин A.B., Фортов В.Е. М.: Янус-К, 1996.-408 с.

54. Фортов, В.Е. Ударные волны и экстремальные состояния вещества Текст. / Фортов В.Е., Альтшулер J1.B., Трунин Р.Ф. и др. М.: Наука, 2000. -425 с

55. Кривченко, A.JI. Определение и расчет параметров детонации зарядов ВВ Текст. / Кривченко A.JL, Сорокин Г.А., Вологин М.Ф., Шведов К.К. -Метод, указания к лаб. работам. Самара, 1991. 23 с.

56. Кузнецов, Н.М. Уравнения состояния продуктов детонации гексогена Текст. / Кузнецов Н.М., Шведов К.К. // Физика горения взрыва, 1966. Т.2. -№4.-С. 85-96.

57. Баум, Ф.А. Физика взрыва. Монография Текст. / Баум Ф.А., Орленко Л.П и др.; под. ред. Станюковича К.П., изд. 2-е перераб., М.: Наука, 1975. -704 с.

58. Геллер, Ю.А. Инструментальные стали Текст. / Геллер Ю.А. 4-е изд. - М.: Металлургия, 1975. - 584с.

59. Беккерт, М. Способы металлографического травления. Справочник Текст. / Беккерт М., Клемм X. Пер. с немецкого Туркиной Н.И. и Капуткина Е.Я. М.: Металлургия, 1988. - 400 с.

60. Баранова, Л.В. Металлографическое травление металлов и сплавов. Справочник Текст. / Баранова Л.В., Демина Э.Л. М.: Металлургия, 1986. -256 с.

61. Коваленко, B.C. Металлографические реактивы. Справочник Текст. / Коваленко B.C. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1981. - 120 с.

62. Зубенко, В.В. Экспериментальные методы рентгеноструктурного анализа Текст. / Зубенко В.В. М.: МГУ, 1992. - 150 с.

63. Лисойван, В.И. Аспекты точности в дифрактометрии поликристаллов Текст. / Лисойван В.И., Громилов С.А. // Новосибирск.: Наука, 1989. 242 с.

64. Брандон, Д. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля Текст. / Брандон Д., Каплан У. М.: Техносфера, 2004. - 384 с.

65. Гиммельфарб, Ф.А. Рентгеноспектральный анализ слоистых материалов Текст. / Гиммельфарб Ф.А. М.: Металлургия, 1986. - 152 с.

66. Голдстейн, Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ Текст. / Голдстейн Дж., Ньюберн Д., Эулин П. и др. Книга 1. М.: Мир, 1984.-301 с.

67. Ленинградское оптико-механическое объединение имени В.И. Ленина. Микротвердомер ПМТ-3 Техническое описание и инструкция по эксплуатации Текст. Ю-33.27.915 ТО, 1987. - 32 с.

68. Колмаков, А.Г. Методы измерения твердости Текст. / Колмаков А.Г., Тереньтьев В.Ф., Бакиров М.Б. М.: Интермет Инжиниринг, 2005. - 150с.

69. Лившиц, Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов Текст. / Лившиц Б.Г., Крапошин B.C., Линецкий Я.Л. М.: Металлургия, 1980. - 320с.

70. Бабичев, А.П. Физические величины. Справочник Текст. / Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский М.А. и др. М.: Энергоатомиздат, 1991. -1232 с.

71. Ушеренко, С.М. Формирование высокоскоростных микроструй в различных вариантах сверхглубокого проникания Текст. / Ушеренко С.М., Коваль О.И., Ушеренко Ю.С. // Инженерно-физический журнал, 2003. Т.76. -№1. - С. 93-97.

72. Беликова, А.Ф. Динамика формирования детонационных покрытий Текст. / Беликова А.Ф., Булаев A.M., Буравова С.Н., Киселев Ю. H., Миронов Э.А. // Физика химия обработки материалов, 1989. №4. - С. 100-106.

73. Клименко, B.C. Исследование процессов, происходящих в материале при детонационном напылении покрытий Текст. / Клименко B.C., Астахов A.A., Зверев А.И. // Антикоррозионные покрытия. Д.: Наука, 1983. С. 118121.

74. А.Л., Петров Е.В., Исаев Д.В. // Физика и химия обработки материалов, 2008. №6. - С. 46-50.

75. Кудинов, В.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология и оборудование: учебник для вузов Текст. / Кудинов В.В., Бобров Г.В. и др.; под ред. Б.С. Митина М.: Металлургия, 1992. - 432 с.

76. Лозинский, М.Г. О специфике строения "белых фаз", образующихся в процессе высокоскоростного соударения металлов Текст. / Лозинский М.Г., Лютцау В.Г., Тананов А.И. // Сб. Высокоскоростная деформация. М.: Наука, 1971.-С. 88-92.

77. Буравова, С.Н. Особенности разрушения металлов при импульсном нагружении Текст. / Буравова С.Н., Гордополов Ю.А., Петров Е.В., Полетаев A.B., Рихтер Д.В. // Деформация и разрушение материалов, 2009. №7. -С. 7-12.

78. Харламов, Ю.А. Термическое взаимодействие твердых частиц с деталью с учетом пластической деформации при газотермическом нанесении покрытий Текст. / Харламов Ю.А. // Физика и химия обработки материалов, 1988. №4.-С. 73-78.

79. Шмаков, A.M. Ударное взаимодействие частиц с основой при газотермическом напылении Текст. / Шмаков A.M., Ермаков С.С.// Физика и химия обработки материалов, 1986. №3. - С. 66-71.

80. Марутьян, C.B. Активизация поверхности стали путем ее ударной обработки Текст. / Марутьян C.B., Бойко И.А., Голубев А.И. // Физика и химия обработки материалов, 1988. №2. - С.74-78.

81. Богодухов, С.И. Железоуглеродистые сплавы: Методические указания к лабораторной работе Текст. / Богодухов С.И., Проскурин А.Д. Оренбург.: ГОУОГУ, 2003.-23 с.

82. Бернштейн, M.Л. Металловедение и термическая обработкастали и чугуна: Справ, изд. В 3-х т. Текст. / Бернштейн М.Л., Курдюмов Г.В., Меськин

83. B.C. и др.; Под общ. ред. Рахштадта А.Г., Капуткиной Л.М., Прокошкина

84. C.Д., Супова A.B. Т.2. Строение стали и чугуна. М.: Интермет Инжиниринг, 2005. - 528 с.

85. Смирнов, М.А. Основы термической обработки стали: Учебное пособие Текст. / Смирнов М.А., Счастливцев В.М., Журавлев Л.Г. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. - 496 с.

86. Малинина, Р.И. Практическая металлография Текст. / Малинина Р.И., Малютина Е.С., Новиков В.Ю. и др. 2-е изд. - М.: Интермет Инжиниринг, 2004.-230 с.

87. Wong J.Y., Linde R.Y., De Carli P.S. Dynamic electrical resistivity of iron evidence for a new high pressure phase. Nature, 1968, v. 219, № 5155, p. 713714.

88. Borden H.G., Kelly P.M. The crystallography of the pressure induced phase transformation on iron alloys. Acta Metallurg., 1967, v. 15, № 9, p. 1489-1500.

89. Алексенцева, C.E. Особенности обработки титана потоком порошковых частиц Текст. / Алексенцева С.Е., Кривченко А.Л. // Деп. в ВИНИТИ, 1997. -№2024- В97.

90. ГОСТ 1435-99 Межгосударственный стандарт. Прутки, полосы и мотки из инструментальной нелегированной стали. Общие технические условия. // Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск, 1999. 18 с.

91. Ушеренко, С.М. Изменения структуры железа и стали при сверхглубоком внедрении высокоскоростных частиц Текст. / Ушеренко С.М., Губенко С.И., Ноздрин В.Ф. // Металлы, 1991. №1. - С. 124-128.

92. Бекренев, А.Н. Последеформационные процессы высокоскоростного нагружения Текст. / Бекренев А.Н., Эпштейн Г.Н: М.: Металлургия, 1992. -159 с.

93. Гладилин, A.M. Учет взаимодействия газового потока со стенкой ствола детонационной установки Текст. / Гладилин A.M., Карпиловский Е.И.//Физика горения взрыва, 1980. Т.16. - №3; - С. 148-150.

94. Лукьянов, Я.Л. Особенности профиля массовой скорости на контакте порошок монолит при нагружении плоской ударной волны Текст. / Лукьянов Я: Л. // Физика горения взрыва, - 1994. - №1. - С. 133-134.

95. Базилевский, А.Т. Механика образования воронок при ударе и взрыве1 Текст. / Базилевский А.Т., Иванов Б.А. // Серия: Новое в зарубежной, науке. Механика. М.: Мир, 1977. №12. - С. 172-227.

96. Лохов, Ю.Н. Нагрев и испарение частиц в струе низкотемпературной? плазме Текст. / Лохов Ю.Н., Петруничев В.А., Углов A.A., Швыркова И.И. // Физика и химия обработки материалов, 1974. №6. - С. 52.

97. Гнедовец, А.Г. Теплофизические задачи обработки частиц тугоплавких материалов в горячем газе Текст. / Гнедовец А.Г., Лохов Ю.Н., Углов A.A. // Физика и химия обработки материалов, 1979. №6. - С. 36-43.

98. Ульшин, В;А. Динамика движения и нагрева пороша при детонационном напылении покрытий Текст. / Ульшин В.А., Харламов М.Ю., Борисов Ю.С., Астахов Е.А. // Автоматическая сварка, 2006. №9; — С. 37-43.

99. Аверин, В.Г. Таблицы физических величин. Справочник Текст. / Аверин В.Г. Аронзон Б.А. и др.; под ред. акад. Кикоина И.К. М.: Атомиздат, 1976. - 1008 с.

100. Зиновьев, В.Е. Кинетические свойства металлов при высоких температурах. Справочник Текст. / Зиновьев В.Е. М.:Металлургия, 1984.-200с.

101. Трофимов, B.C. Простой термодинамический метод оценки температуры ударного сжатия конденсированной среды Текст. / Трофимов B.C. // Физика горения взрыва, 1973. Т.9. - №4. - С. 530-535.

102. Жерноклетов, М.В. Экспериментальные данные по ударной сжимаемости и адиабатическому расширению конденсированных веществ при высоких плотностях энергии Текст. / Жерноклетов М.В., Зубарев В.Н., Трунин Р.Ф., Фортов В.Е. Черноголовка, 1996. 385 с.

103. Бартенев, С.С. Детонационные покрытия в машиностроении Текст. / Бартенев С.С., Федько Ю.П. Д.: Машиностроение, 1982. - 215 с.

104. Зельдович, Я.Б. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений Текст. / Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Mi: Наука, 1966.-686с.

105. Альтшулер, JI.B. Изэнтропическая сжимаемость алюминия, меди, свинца и железа при высоких давлениях Текст. / Альтшулер JI.B., Кормер С.Б., Бражник М.И. и др // ЖЭТФ, 1960. Т.38. - №4. - С. 1061 - 1073.

106. Баканова, A.A. Ударная сжимаемость пористых вольфрама, молибдена, меди и алюминия в области низких давлений Текст. / Баканова A.A., Ду-доладов И.П., Сутулов Ю.Н. // Прикладная механика и техническая физика, 1974. №2.-С. 117-122.

107. Мак-Куин, Р. Уравнения состояния твердых тел по результатам исследования ударных волн Текст. / Мак-Куин Р., Марш С., Тейлор Дж. и др. // Высокоскоростные ударные явления. М.: Мир, 1973. С.299-400.