0745-2-opreview (Повышение надёжности материалов судовой арматуры путём модифицирования поверхности лазерной и электронно-пучковой обработкой)

отзыв официального оппонента на диссертационную работу Кузнецова Александра Викторовича на тему «Повышение надежности материалов судовой арматуры путем модифицирования поверхности лазерной и электронно-пучковой обработкой»„ представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.09 — Материаловедение (машиностроение) Актуальность темы Диссертационная работа посвящена решению важной научно-технической проблемы — повышение надежности элементов судовой арматуры за счет применения методов обработки поверхности и придания им новых функциональных свойств, а также более детальных исследований по высокоскоростному нагружению материалов судовой арматуры для выработки критериев устойчивости материала и изделия.

Элементы судовой арматуры эксплуатируются в условиях агрессивной морской среды и, зачастую, испытывают различные динамические и циклические нагрузки, что в процессе их проектирования и производства приводит к избыточной прочности и, как следствие, к избыточной массе. К материалам элементов судовой арматуры, как правило, предъявляются повышенные требования по коррозионной стойкости, вязкости и прочности. Повышенные требования к материалам арматуры означают необходимость постоянного улучшения их физико-механических свойств и повышения качества, в том числе, снижения дефектообразования. приповерхностного слоя.

Последние факторы являются одними из основных источников повышения износостойкости конструкций. Автор рассматривает решение данной проблемы в рамках развития концепции современного материаловедения об управлении свойствами материалов путем целенаправленного управления структурой поверхностного слоя. Такая концепция связывает свойства материалов не с исходной микроструктурой, а с динамической нано- и мезоструктурой, которая формируется в сугубо неравновесных условиях. Неравновесные условия формирования поверхностной структуры, как правило, возникают в процессах сверхбыстрой обработки материала, в том числе лазерной и электронно-пучковой. Кроме того, обоснование и повышение надежности изделий и деталей требует создания адекватных методик и систем расчета, которые являются информационно-системными средствами параметрического синтеза любой конструкции, При наличии пакета расчетных программ, главной проблемой успешного решения поставленных задач становится адекватный выбор прикладных компонентов указанных программ: аналитических зависимостей и банка данных о свойствах материалов, применяемых в разрабатываемых конструкциях.

В этой связи, тема комплексного исследования А.В. Кузнецова является актуальной и востребованной. Новизна результатов работы В диссертации проведены систематические теоретические и экспериментальные исследования, направленные на разработку комплекса технических решений, позволяющих создавать новые виды элементов судовой арматуры, оценивать их динамическую прочность, а также проводить расчет вероятности их безотказной работы. К наиболее важным и оригинальным результатам, полученным в диссертации, на мой взгляд, следует отнести следующие: 1. Установлено, что при лазерном легировании поверхностного слоя 8ЛК61ИйИ011 ИИОЛИИ, И~РОУ08)18ИЦ~1)1 И~ бр01П1,1 фАЖНМЦ 94~4~1, ПР0й0~0ДИ1.

дополнительное образование двух упрочняющих интерметаллидных фаз Си9Аи (у- фаза) и А1Спз ф-фаза), что приводит к повышению твердости поверхностного слоя толщиной 700 мкм до 400 — 500 НУ5о. В этом случае износостойкость упрочненных бронзовых деталей повышается на 30',4, 2. Определены динамические характеристики (предел прочности, предел текучести, относительные удлинение и сужение) титанового сплава ЗМ, стали 3 3 .1 08Х18Н10Т„бронзы БрАЖНМц 9-4-4-1 при скоростях деформации 10 — 2 10 с при испытании на струевую коррозию в проточной морской среде.

При этом полученные значения предела текучести и прочности на 25 — 55',4 выше при незначительном снижении относительного удлинения и сужения по сравнению с аналогичными характеристиками, полученными при статических испытаниях. 3. Установлено, что в условиях динамического нагружения разрезного стержня Гопкинсона с ростом скорости деформации размер очага разрушения уменьшается. 4. Разработана методика расчета вероятности безотказной работы по неразрушению корпусных деталей.

Данная методика комплексно учитывает прочность (предел текучести и трещиностойкость) и шероховатость поверхности (коэффициент Грюнайзена обработанной поверхности) их материалов. Научная и практическая значимость В работе впервые получены важные и оригинальные результаты, касающиеся научных и прикладных аспектов создания элементов судовой арматуры с новым комплексом физико-механических свойств и расчетного обоснования их работоспособности. Полученные результаты используются при расчетах напряженно-деформированного состояния и прочности элементов судовой арматуры в АО «Машиностроительный завод «Армалит» (г.

СанктПетербург) и конструктивных элементов судовых котлов в ОАО «Специальное конструкторское бюро котлостроения» (г. Санкт-Петербург). Разработанный процесс лазерной обработки поверхности бронзовых деталей применяется при изготовлении золотников на следующих предприятиях: АО «Машиностроительный завод» «Армалит», ПАО «Аскольд>> (г. Арсеньев Приморского края), ОАО <<СКБК» (г. Санкт-Петербург) по СТО 3072б409-01-2014 «Технологический процесс лазерного легирования золотников.

Опытная партия». Достоверность и обоснованность результатов Положения диссертации и сделанные по работе выводы опираются на достоверные, тщательно подготовленные экспериментальные данные, не противоречащие полученным в работах других отечественных и зарубежных исследователей, а также на корректное применение современных апробированных методов и сертифицированных средств исследования структуры материалов, их механических и триботехнических свойств. Достоверность обеспечивается выбором современных методов расчета НДС конструкций и всесторонним анализом полученных данных с целью выявления эффектов, влияющих на результаты з1сспериментов и расчетов. Оформление диссертации Диссертация соискателя в целом характеризуется внутренним единством и направленностью, объединена научной идеей, а именно — влияние основных параметров пучковой обработки на свойства материалов, обеспечивающих надежность судовой арматуры в экстремальных условиях эксплуатации.

Следует отметить, что диссертация оформлена не совсем по типичной схеме, например, она содержит главы, в которых результаты исследования совмещены с одновременным описанием методов и материалов. Результаты, полученные в диссертации, относятся к кругу ранее нерешенных вопросов в области закономерностей формирования структуры, механических свойств, в том числе и динамических, а также уточнению методик расчета прочности и надежности изделий судового машиностроения Содержание диссертации и автореферата соответствуют друг другу.

Основные положения диссертационной работы, результаты и выводы достаточно полно отражены в 29 публикациях (в журналах, рекомендованных ВАК, - 3; в изданиях, индексируемых в ФеЬ от" Бс1епсе и Бсорпз, - 3), которые имеют высокий научно-методический уровень и полностью отражают основное содержание диссертации. Результаты диссертационной работы докладывались на 7 российских и зарубежных научных конференциях и опубликованы в рецензируемых сборниках.

Оформление диссертации и автореферата удовлетворительное и оставляет вполне хорошее впечатление. Однако в тексте присутствуют досадные орфографические и грамматические ошибки. Например„на стр. 51 написано, что на рис. 2.13 представлены готовые детали, а там — дифрактограммы образцов с покрытием; на стр. 84 глава 3 начинается с номера 3.3 и др, Замечания по диссертационной работе и автореферату 1. Мне не очень понятно, почему не раскрыта роль термической обработки бронзовых деталей после лазерного легирования алюминием (рис. 2.2 и 2.4). Если после термической обработки на поверхности твердость уменьшилась, а на глубине более 200 мкм она увеличилась, то, следовательно, прошли какие-то реакции, которые следовало бы описать.

2. Почему на зависимости глубины упрочнения от скорости лазерной обработки (рис. 2.3) имеется достаточно резкий перегиб? С чем он может быть связан? 3. Анализ профилограмм на рисунках 2.36 и 2.37 показывает, что глубина дорожки после испытания соизмерима с толщиной упрочненного слоя. Учитывалось ли это при расчете коэффициента износа? 4. Требует пояснения фраза на стр. 109 «...по мере приближения к акту окончательного разрушения структурные аккомодацио нные процессы микропластической деформации происходят в пределах локальных областей, размеры которых уменьшаются с ростом скорости деформации...

пространственные размеры представительных объемов с ростом скорости деформации меняются пропорционально...». За счет чего изменяется размер представительного объема? Указанные замечания не снижают ценности работы, выполненной на высоком научно-техническом уровне. Заключение Диссертационная работа А.В. Кузнецова представляет собой законченное научное исследование, которое соответствует паспорту специальности 05.16.09— Материаловедение (машиностроение). В соответствии с п. 9 Положения о присуждении ученых степеней ее вполне можно рассматривать как научно- квалификационную работу, в которой решена важная народно-хозяйственная проблема повышения надежности элементов судовой арматуры и обоснования их работоспособности.

По общему объему выполненных исследований и полученных результатов, новизне, актуальности и практической значимости, представленная диссертационная работа соответствует требованиям, предъявляемым к кандидатским диссертациям, а ее автор А.В. Кузнецов заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук. Доктор технических наук П.А. Кузнецов Е-та11: пр1сЗ®сг1ап.ги, %еЬ-сайт: жал.сг1яп.гп «Подпись П.А. Кузнецова заверяю» Ученый секретарь НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей», Б.В. Фармаковский к.т.н.

Кузнецов Павел Алексеевич, доктор технических наук, специальность 05.1б.09— Материаловедение (машиностроение), начальник Научно-исследовательского отделения «Наноматериалы и нанотехнологии» Центрального Научноисследовательского института конструкционных материалов «Прометей» имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей»). Адрес: 191015, г. Санкт-Петербург, Шпалерная ул., д. 49 Тел: +7 (812) 274-12-01 .