автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Исследование и разработка колокольных бронз с улучшенными функциональными характеристиками

На правах рукописи

ЛИСОВСКИЙ ВИТАЛИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

00460

269

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОЛОКОЛЬНЫХ БРОНЗ С УЛУЧШЕННЫМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ

ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Специальность 05.16.01 - Металловедение и термическая обработка

металлов и сплавов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 АПР 2010

Нижний Новгород - 2010

004601269

Работа выполнена на кафедре материаловедения и технологии материалов ГОУ ВПО «Вятский государственный университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Фавстов Юрий Константинович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Часников Александр Яковлевич

кандидат технических наук Говядинов Сергей Александрович

Ведущее предприятие:

ОАО «Электропривод», г. Киров

Защита диссертации состоится 14 мая 2010 г. в 13.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.165.07 при Нижегородском государственном техническом университете по адресу: 603600, г. Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24, корпус 1, ауд. 1258.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева.

Ваш отзыв на автореферат, заверенный печатью организации, просим выслать по указанному адресу на имя секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан « J/ » апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

В.А.Ульянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Борьба с вредными шумами и вибрациями является одной из самых актуальных проблем современной техники. Эффективным способом уменьшения вибраций и шумов является применение для деталей машин и конструкций сплавов высокого демпфирования. Этой проблеме посвящены фундаментальные исследования В. С. Постникова, М.А. Кришталла, Ю.В. Пигузова, С.А. Головина и др. В проблемной лаборатории металлических материалов с высокими вибропоглощающими свойствами ВятГУ (научный руководитель Кондратов В.М.) разрабатываются функциональные материалы с высокой демпфирующей способностью. Однако высокое внутреннее трение становится нежелательным в случае использования материала для изготовления колоколов и звучащих элементов ударных музыкальных инструментов. Для изготовления гармонично звучащего колокола нужен металл с особыми физическими свойствами, в котором в максимальной степени подавлены все источники релаксации, т.е. металл с минимальным внутренним трением.

Строительство и восстановление церквей и монастырей вызвало потребность в производстве колоколов высокого качества и в реставрации старинных исторических колоколов. Производством колоколов сейчас заняты многие промышленные предприятия: ООО «Вятские колокола» (г. Киров), «Вера» (г. Воронеж), «ИТАЛМАС» (г. Тутаев), «Отменное литье» (г. Минск), ЗАО «Пятков и К0» (г. Каменск-Уральский) и др.

Развитие колокололитейного производства непосредственно связано с улучшением качества звучания колоколов, повышением механических и функциональных характеристик сплава. Для достижения оптимального соотношения цены и качества при производстве колоколов сплавы должны быть экономнолегированными, что требует научно обоснованного выбора их композиций и применения оптимальных режимов термической обработки. Это требует знания закономерностей формирования структуры, функциональных и физико-механических свойств колокольных сплавов, следовательно, их изучение весьма актуально.

Целью данной диссертационной работы является изучение закономерностей влияния состава колокольных бронз и режимов термической обработки на их структуру, механические свойства, демпфирующую способность и разработка на их основе экономнолегированных сплавов.

Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:

- исследовать кинетику фазовых превращений, морфологию микроструктур, механические свойства и демпфирующую способность сплавов систем Cu-Sn, Cu-Sn-Sb, Cu-Si и установить корреляционные зависимости между составом, структурой и свойствами;

-рассмотреть особенности структурообразования при различных методах литья с оценкой демпфирующих свойств;

— показать возможность аналитической оценки по химическому составу акустических свойств медных сплавов и обосновать ее использование для прогнозирования функциональных свойств колоколов;

-разработать рекомендации по химическому составу бронз и режимам термической обработки для достижения минимального уровня демпфирования < 0,1%) и комплекса механических свойств:

Ов > 215 МПа, 8 > 1 %, 140...160 НУ

Научная новизна

1. Впервые проведено комплексное исследование структуры, механических свойств и демпфирующей способности нового класса литейных бронз с 5 - 7 % кремния, предназначенных для производства колоколов.

2. Показана возможность научно обоснованного прогнозирования акустических свойств колокольных бронз. Предложена объективная оценочная характеристика резонансного металлического материала - «акустическая константа», с увеличением значения которой улучшается качество звучания колокола.

3. Установлены закономерности влияния режимов термической обработки на изменение демпфирующей способности и механических свойств исследуемых бронз. Показано, что после закалки и старения сплавы имеют минимальное демпфирование при образовании мелкодисперсной структуры с высокой степенью ликвации по основным элементам, что обеспечивает длительность звучания колокола

4. Обнаружено, что в медных сплавах, содержащих 5-1 % кремния, в литом состоянии присутствует у'-фаза, представляющая собой электронное соединение О^, отвечающая за качество звучания материала.

5. Показано, что демпфирующая способность кремнистых бронз обусловлена определенным структурным состоянием. Минимальный уровень демпфирования исследуемых сплавов предполагает наличие в структуре следующих фаз: а-твердого раствора легирующих элементов в меди и интерметаллида СщБь

Практическая значимость

- Разработан и апробирован новый сплав, характеризующийся тем же уровнем звучания, что и классическая колокольная бронза, но превосходящий ее по прочностным свойствам;

- разработана технология выплавки нового сплава;

- рекомендованы режимы термической обработки, обеспечивающие повышение прочностных и пластических свойств, а также снижение демпфирующей способности;

- даны рекомендации по выбору материала для колоколов и других музыкальных инструментов;

- результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при изучении соответствующих разделов дисциплин «Материаловедение» и «Методы упрочнения и выбор материала».

Основные положения, выносимые на защиту

1. Комплексная оценка структуры механических свойств и демпфирующей способности бронзы, предназначенной для изготовления колоколов и других

музыкальных инструментов в исходном литом состоянии, после закалки и старения с применением современных методов исследований, позволяющих получить точные и достоверные данные.

2. Установление наиболее значимых характеристик, отвечающих за звучание колокола (демпфирующая способность, модуль Юнга, плотность материла).

3. Объективная оценочная характеристика резонансного металлического материала, включающая в себя демпфирующую способность, модуль Юнга и плотность материала, позволяющая судить о качестве резонансного материала.

4. Закономерности влияния структуры, режимов термической обработки на изменение демпфирующей способности и механических свойств сплавов БрК5ЖЦС, БрКбМц.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы изложены на международной научной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения» (г. Волгоград, 2004), на II Международной школе «Физическое материаловедение», на XVIII Уральской школе металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (г. Тольятти, 2006), на XVI Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (г. Самара, 2006), на Всероссийских ежегодных научно-технических конференциях «Наука - производство - технологии -экология» (г. Киров, 2004 - 2009), на Всероссийской конференция «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (г. Екатеринбург, 2008), на Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов с международным участием (г. Москва, МГТУ им. Баумана, 2009), на XX Уральской школе металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (г. Пермь, 2010).

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 16 печатных работах, в том числе: одна статья в журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура работы

Диссертационная работа изложена на 127 страницах машинописного текста, включает 73 рисунка и 11 таблиц.

Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из 86 наименований, приложений.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность проблемы, определена цель работы, приведены программа исследований, научная новизна и практическая значимость работы.

Первая глава посвящена анализу современного состояния проблемы и постановке задач исследования. Показано, что исторические пути развития

колокололитейного производства привели к удачному выбору материала для колоколов на основе высокооловянной бронзы с 20 - 22 % олова.

Структура литой колокольной бронзы с 22 % олова состоит из первичных кристаллов а-фазы, окруженной (а+5)-эвтектоидом.

Наличие твердого и хрупкого интерметаллида СилБпз (6-фазы) определяет акустические свойства сплава - чем его больше в сплаве, тем ниже уровень внутреннего рассеяния энергии колебаний и, следовательно, выше качество звучания колокола.

Хорошо известно, что медь и олово в последнее время являются дорогостоящими материалами, а олово, кроме того, и дефицитным материалом, поэтому актуально проведение исследований по замене высокооловянных бронз.

С учетом того, что для отливок такой сложной конфигурации, как колокола, должен применяться сплав, имеющий низкое демпфирование, высокие механические и литейные свойства, был проведен анализ сплавов, отвечающих этим требованиям.

Заменителем дорогостоящей и дефицитной высокооловянной бронзы может быть сурьмяная, в которой часть олова заменена сурьмой. По свойствам они схожи, а себестоимость отливок из сурьмяных бронз ниже, чем высокооловянных.

Во второй главе работы показано, что среди всех легирующих элементов, повышающих упругие свойства и обеспечивающих достаточную пластичность колокольного сплава, кремний является менее дорогостоящим и дефицитным элементом. Поэтому в качестве основного легирующего элемента безоловянной бронзы был выбран кремний. Для улучшения комплекса свойств сплавы дополнительно легировались марганцем, цинком, железом.

Кремнистые бронзы обладают достаточно высокой жидкотекучестью и более высокими механическими свойствами, чем оловянные, и превосходят их в отношении коррозионной стойкости и плотности отливки, не теряют своих свойств при низких температурах.

С точки зрения акустики, распределение тонов в звуковом спектре колокола зависит от профиля его стенки, а длительность их звучания и равномерность затухания - в значительной степени от материала сплава. Последнее достигается малым рассеянием энергии колебаний в материале (малым внутренним трением материала). Колокол, колебания которого затухают слишком быстро, называют «мертвым». Поэтому проведение исследований по влиянию структуры колокольных бронз на демпфирующие свойства сплавов имеют большое значение для практики колокольного производства.

Оценка качества материала для колоколов до сих пор носила чисто субъективный характер. В качестве акустической сравнительной характеристики колокольной бронзы нами предложен параметр

д

где у - коэффициент рассеяния энергии колебаний; с - скорость звуковой волны в воздухе, м/с; Е - модуль Юнга, Па; р - плотность металла, кг/м3.

С увеличением значения акустической константы К улучшается качество звучания колокола.

В третьей главе обосновываются выбор материалов для исследования и технология получения опытных образцов, описываются условия и методика эксперимента, методы сравнительного анализа полученных результатов.

1 Для реализации поставленной в работе задачи были выбраны марки бронз с химическим составом, приведенным в табл. 1.

Таблица 1 - Химический состав бронз

Сплав Содержание элементов, масс. %

Си Бп БЬ Ре Ъл Мп РЬ

Бр022 78,00 22,00 - - - - - -

БрОЮСу9С 80,20 10,00 9,00 - - - - 0,80

БрК5ЖЦС 91,99 - - 5,30 0,88 0,99 - 0,40

БрКбМц 92,24 - - 5,85 - - 1,20 -

Опытные плавки получали в графитовом тигле на чистых шихтовых материалах в индукционной печи под слоем древесного угля. Дегазацию сплавов аргоном производили через графитовую трубку.

Исследования проводили на образцах, вырезанных из опытно-промышленных отливок диаметром 100 мм и длиной 200 мм, полученных литьем в кокиль, в песчано-глинистые формы и литьем по выплавляемым моделям (ЛВМ).

Для оценки длительности звучания колоколов, были изготовлены церковные колокола «русской формы».

Химический состав бронз определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Аналюст-300» фирмы «Перкин - Элмер».

Металлографические исследования выполняли на оптическом микроскопе ИеорЬо! 2. Электронно-микроскопическое исследование проводили на электронном микроскопе ЭММА-2.

Методом рентгеноструктурного анализа определяли вид и параметры решетки образующихся фаз. Исследования проводили на дифрактометре ДРОН-ЗМ (ДРОН-2.0) в кобальтовом и медном кц-излучении с вращением образцов в своей плоскости углов от 10 до 40°.

Рентгеноспектральный микроанализ (РСМА) проводили на микроанализаторе 5ирегргоЬе-733 фирмы ШОЬ (Япония).

Механические свойства определяли по стандартным методикам на стандартных образцах. Испытание на растяжение проводили на машине УТС100-1. Испытания на сжатие проводилось на машине 100/1. Твердость определяли на твердомерах типа Виккерс, Роквелл. Микротвердость измеряли на приборе ПМТ-3.

Определение демпфирующей способности производили методом свободных крутильных колебаний.

В четвертой главе представлены результаты исследования образцов колокольных бронз как в исходном состоянии после литья, так и в после различных видов термической обработки.

При определении демпфирующих свойств колокольных бронз в первую очередь были исследованы образцы из классической колокольной бронзы (20 -22 % олова, 78 - 80 % меди), полученные при различных условиях литья, с целью установления амплитудной зависимости демпфирующей способности от способа получения отливки (скорости охлаждения сплава). В дальнейшем изучали сплавы на основе кремния, дополнительно легированные железом, марганцем, цинком, свинцом, в литом состоянии и после различных режимов термической обработки. Также исследовался колокольный сплав, в котором часть олова была заменена сурьмой.

Амплитудная зависимость демпфирующей способности определялась по методике, приведенной в третьей главе диссертации. Испытанию подвергались образцы из классической колокольной бронзы, полученной при литье в металлические формы (кокиль), песчано-глинистые формы (земля), ЛВМ, а также образцы из кремнистых бронз в исходном состоянии (литье в кокиль), после закалки от 750 °С после закалки от 750 °С и последующего старения при 450 °С в течение 2 часов.

Для всех образцов были получены первичные виброграммы затухания колебаний, в результате обработки которых была установлена амплитудная зависимость демпфирующей способности.

Исследования образцов из классической колокольной бронзы, полученных при различных условиях литья, показали близкую к линейной амплитудную зависимость демпфирующей способности. Коэффициент рассеяния энергии отличался практически одинаковым низким уровнем. Наименьшей демпфирующей способностью обладал материал образца, полученный при литье в кокиль. Более медленное охлаждение сплава приводило к незначительному повышению уровня демпфирования (рис. 1).

Испытания многокомпонентных колокольных бронз в литом состоянии показали также достаточно низкий уровень демпфирующей способности, близкой к уровню классического колокольного сплава (рис. 2). Сплав с сурьмой показал монотонное увеличение относительного рассеяния энергии при повышении

0,04 Н-1-,-1-1-1-

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Т.Ю"3 Рис. 1. Амплитудная зависимость демпфирующей способности Бр022: 1 - литье в кокиль; 2 - литье в землю; 3 - ЛВМ

амплитуды практически параллельно кривой оловянной бронзы, причем уровень рассеяния энергии был выше примерно на 15 %. Сплавы с кремнием по сравнению с оловянной и сурьмяной бронзами обладали большей зависимостью демпфирующей способности от амплитуды. При значениях у, равного 0,04-10"3 и 0,15-10"3 соответственно, сплавы БрК5ЖЦС и БрКбМц имели более низкий уровень рассеяния энергии, чем оловянные бронзы. При дальнейшем увеличении у демпфирование резко возрастало.

Для установления связи демпфирующей способности кремнистых бронз с их структурой были исследованы образцы колокольных сплавов после различных видов термической обработки.

При закалке от 750 °С уровень демпфирования сплава БрКбМц незначительно вырос. Последующее старение при 450 °С, проведенное на тех же образцах без переналадки установки, привело к резкому изменению характера кривой: амплитудная зависимость демпфирующей способности сплава стала носить практически линейный характер.

Термическая обработка сплава БрК5ЖЦС также привела к ощутимым изменениям уровня рассеяния энергии. При закалке от 750 °С в воде произошло резкое, почти трехкратное увеличение демпфирующих свойств сплава во всем диапазоне амплитуд.

Старение сплава при 450 °С привело к резкому изменению демпфирующей способности сплава. Если при малых значениях амплитуды (у < 0,05-10'3) демпфирование снизилось лишь на 10 - 15 % по сравнению с литым состоянием, то при больших у значение коэффициента рассеивания энергии снизилось в 3 - 4 раза.

0,10 0,08 0,06 0,04 0,02

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 У, 'ОТ3 Рис. 2. Амплитудная зависимость демпфирующей способности колокольных бронз: 1 - Бр022 (кокиль); 2 - Бр010Су9С (кокиль); 3 - БрКбМц (кокиль);

4 - БрКбМц (закалка от 750 С и старение); 5 - БрК5ЖЦС (кокиль);

6 - БрК5ЖЦС (закалка от 750 °С и старение)

Таким образом, как видно из сводного графика, изображенного на рис. 2, все исследуемые сплавы обладают достаточно низким значением коэффициента рассеивания энергии во всем диапазоне амплитуд. Минимальный уровень

демпфирования оловянная и сурьмяная бронзы имеют в литом состоянии, кремнистые бронзы - после закалки на 750 "С и последующего старения при 450 °С.

С целью объяснения природы физико-механических и технологических свойств колокольных бронз исследовали микроструктуру классической бронзы Бр022, полученной в различных условиях литья, а также микроструктуру ее перспективных заменителей, как в исходном состоянии, так и после различных видов термической обработки.

В связи с достаточно большим интервалом кристаллизации в сплаве Бр022, независимо от вида литья, наблюдается усадочная пористость, распределенная в междендритных и внутридендритных пространствах, рассеянная по большому объему.

Структура всех исследуемых бронз в литом состоянии имеет характерное дендритное строение. Оси и ветви дендритов представляют собой а-фазу, отображенную на фотографиях в виде светлых областей (рис. 3). Междендритное пространство заполнено эвтектоидом а+8.

На рис. 3 хорошо видно, что сплав, полученный литьем в кокиль, обладает более мелкозернистой структурой и содержит большее количество эвтеггоида дисперсного строения. Данная микроструктура соответствует сплаву с минимальным уровнем рассеяния энергии.

в г

Рис. 3. Микроструктура колокольной бронзы в литом состоянии: а - Бр022 (кокиль); б - Бр022(ЛВМ); в - БрОЮСу9С (ЛВМ). х200; г - Бр022 (кокиль). х5000

Более медленное охлаждение сплава не приводит к выделению других фаз. При травлении 5%-ным раствором РеСЦ в соляной кислоте строение эвтектоида выявляется четче и хорошо различимо при большем увеличении (рис. 3,г).

Эвтектоид заключен между светлыми дендритами а-твердого раствора в виде серой области, содержащей черные включения - частицы интерметаллида Сиз^Пв (5-фазы), распределенные в матрице из насыщенного твердого раствора олова в меди.

Сурьмяная бронза также имеет гетерогенную структуру, характеризующуюся дендритной основой, образуемой кристаллами а-твердого раствора, зафиксированной на фотографии как светлая область. Междендритное пространство заполнено эвтектоидом сложного состава (а+£+5) в виде серой области с темными включениями (рис. 3,в).

Кремнистые бронзы в неравновесном состоянии имеют дендритную структуру, оси и ветви дендритов представляют собой а-твердый раствор легирующих элементов в меди. Ось дендрита, более светлая, образовавшаяся при затвердевании в первую очередь, содержит меньшее количество легирующих элементов, более темная периферийная область, образовавшаяся позднее, ими более обогащена (рис. 4).

Бронза БрК5ЖЦС имеет явно выраженную гетерогенную структуру: даже при небольшом увеличении видно, что в междендритном пространстве присутствует относительно небольшое количество мелкодисперсного эвтектоида, различимого на шлифах как однородные серые области.

Сплав БрКбМц имеет более мелкозернистую, чем у БрК5ЖЦС дендритную структуру (рис. 4, б). Дендриты а-фазы также окружены мелкодисперсным эвтектоидом а+у.

Для изучения равновесной структуры проводился гомогенизирующий отжиг. Дендритная структура образцов кремнистой бронзы полностью исчезла лишь после 40 часов выдержки в печи при температуре 750 °С. В равновесном состоянии сплавы состоят из зерен а-твердого раствора и эвтектоида а+у, что хорошо соотносится с литературными данными.

а б

Рис. 4. Микроструктура кремнистых бронз в литом состоянии: а - БрК5ЖЦС; б - БрК6Мц.х200

Закалка гомогенизированных образцов из кремнистых бронз от 750 °С зафиксировала структуру, состоящую из зерен ос-твердого раствора с двойниками (рис. 5).

Старение образцов при 450 °С привело к дисперсионному выделению частиц у'-фазы (рис. 6).

Рис. 5. Микроструктура кремнистой бронзы БрК5ЖЦС после закалки от 750 °С.х500

Рис. 6. Микроструктура бронзы БрК5ЖЦС после закалки от 750 °С и старения при 450 С. х500

Микрорентгеноспектральный анализ показал примерно одинаковый состав фаз во всех образцах. В результате обработки спектрограмм было выяснено, что а-фаза в оловянной бронзе состояла из 8,63 - 16,41 % олова (по массе); эвтектоид имел состав по массе 24,78 - 30,90 % олова.

Для получения качественной картины распределения меди и олова по сечению образцов, полученных в различных условиях литья, производили РСМА в режиме сканирования, при записи концентрационных кривых использовали линейный анализ.

Концентрационные кривые распределения меди и олова в образцах колокольной бронзы, полученных в различных условиях литья, свидетельствуют о большой ликвационной внутридендритной неоднородности по сечению образца вне зависимости от скорости его охлаждения (рис. 7).

Для идентификации фазового состава проводили рентгеновское исследование колокольных бронз и определяли параметры кристаллических решеток выявленных фаз.

Результаты расчета дифрактограмм показывают достаточно хорошее соответствие теоретических и расчетных значений межплоскостных расстояний решетки.

На дифрактограммах литых образцов кремнистых бронз четко видны рефлексы, относящиеся к ГЦК-решетке а-фазы. На основе анализа данных о межплоскостных расстояниях фаз и об их интенсивностях, а также на основании диаграмм состояния и литературных данных, в структуре кремнистой бронзы после литья идентифицирована фаза Си581 (У-фаза), представляющая собой электронное соединение с электронной концентрацией 3:2.

500-

500-

400-

400-

300-

200-

100-

0'

0

т—I—I—1—1—I 1—I—I—|—I—I—I—I—г 100

Tin La1

а

б

Рис.7. Концентрационные кривые распределения элементов образцов бронзы Бр022: а - литье в кокиль; б - литье в землю

Последующая закалка меняет дифракционную картину. В кремнистых бронзах в результате закалки от 750 °С, где фиксируется однородный а-твердый раствор на основе меди, наблюдаются классические интерференционные линии ГЦК а-твердого раствора. Период а-решетки находится в зависимости от содержания в ней кремния. Определив экспериментально периоды а-фазы по линии (111), обнаружили отличие параметров после закалки от параметров литого состояния.

Из расшифровки дифрактограмм после закалки от 750 °С, и последующего старения при 450 °С следует, что при старении выделяются частицы у-фазы (рис. 8).

Интенсивность интерференционных пиков от отражающихся плоскостей кристаллов сплава а-фазы твердого раствора повышается. Это можно объяснить тем, что старение при 450 °С, снимает внутренние напряжения в металле, при этом искажение кристаллической решетки несколько снижается и, согласно уравнению Вульфа-Брегга, происходит классический механизм дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке.

В то же время интенсивность интерференционных линий может изменяться в зависимости от плотности выделений фазы Cu5Si.

Рентгеновский анализ показывает небольшое уширение интерференционных линий. Их смещение интерпретируется как увеличение зональных напряжений-внутри кристаллической решетки, т.е. приводит к повышению прочностных свойств сплава.

_I_I_I_I_I_I_I_ _1.......

ICO 90 80 70 60 50 40 100 90 80 70 60 50 40

Угол дифракции 26, грал Угси дифргкими 26, ipiy.

Рис. 8. Фрагменты дифрактограмм образцов колокольной бронзы БрК5ЖЦС после закалки и старения

Максимальная прочность и твердость оловянной колокольной бронзы достигается при литье в кокиль (табл. 2). Уменьшение скорости охлаждения сплава влечет за собой снижение прочности и твердости при одинаково низкой пластичности. Кремнистые бронзы имеют более высокие механические свойствами, чем оловянная и сурьмяная.

Таблица 2 - Механические свойства колокольных бронз

Сплав Вид литья ов,МПа 5,% HV

не менее

Бр022 кокиль 280 1 165... 174

Бр022 земля 215 - 147... 152

Бр022 ВМ 208 - 144...149

БрОЮСу9С кокиль 236 3 186...217

БрК5ЖЦС кокиль 400 7 147...152

БрКбМц кокиль 450 1 154...186

В пятой главе приведен анализ полученных результатов и объяснены закономерности формирования структуры колокольных бронз и ее влияние на механические и акустические свойства изучаемых сплавов.

Оловянная бронза. Исследования влияния скорости кристаллизации на эксплуатационные свойства высокооловянных колокольных бронз показали, что, несмотря на различную морфологию микроструктур, разница в уровне демпфирования образцов, полученных при различных условиях литья, незначительна.

Сурьмяная бронза обладает близкими к классическому сплаву прочностными характеристиками, но более пластична. Микроструктура сплава подобна структуре высокооловянной бронзы. Пониженное количество фазы Cu3,Sn8 (5-фазы) компенсируется присутствием интерметаллида Cu3Sb (е-фазы), которая имеет идентичные свойства. Демпфирующая способность на 15 - 17 % выше уровня демпфирования высокооловянной бронзы.

Кремнистые бронзы. При сравнении колокольных сплавов в исходном состоянии (литье в кокиль) было выяснено, что все сплавы обладают низким демпфированием. Кремнистые бронзы с содержанием 5 - 6 % кремния обладают более высокими механическими свойствами, чем высокооловянные. Прочность этих бронз приблизительно в полтора раза выше прочности исходной оловянной при практически идентичной твердости. Небольшие добавки марганца и цинка оказывают одинаковое действие - легируя твердый раствор, повышают прочность и твердость сплава. Введение в кремнистую бронзу железа оказывает модифицирующее действие, что способствует измельчению литой структуры, о чем свидетельствуют данные микроскопического исследования. Наряду с высокими значениями прочности и твердости, данные бронзы обладают повышенной пластичностью, которая в несколько раз превышает пластичность оловянной колокольной бронзы. Структура бронзы также характеризуется наличием мягкой матрицы а-твердого раствора и мелкодисперсного эвтектоида, в котором присутствует интерметаллид на базе соединения Cu5Si.

В результате термической обработки кремнистых бронз было достигнуто значительное снижение демпфирующей способности.

Проведенная закалка от 750 °С в воду зафиксировала структуру пересыщенного а-твердого раствора кремния и легирующих элементов в меди с двойниками. Такому состоянию сплава соответствует максимальное демпфирование.

В процессе старения этих сплавов при температуре 400 °С в течение 2 часов происходит дисперсное упорядочивание а-твердого раствора, т.е. образование микрообластей, когерентных с матрицей, с локальным дальним порядком и с повышенной концентрацией легирующего компонента. Образованная таким образом фаза CusSi (у'-фаза) обеспечивает минимальное демпфирование сплава после такого рода термообработки.

Выводы

1. Решена актуальная научно-техническая задача получения, систематизирования и обобщения сведений о структуре, химическом и фазовом составе, физико-механических свойствах колокольных бронз. Установлено, что низкий уровень демпфирующей способности (\|/ < 0,1 %) имеют сплавы с мелкодисперсной дендритно-эвтектоидной структурой с высокой степенью внутризеренной ликвации по основным элементам.

2. Показано, что закалка и старение бронз с 5 - 7 % кремния приводит к выделению из твердого раствора мелкодисперсной у'-фазы, что упрочняет сплав и снижает демпфирующую способность до более низкого уровня, чем в литом состоянии. Рекомендован режим термической обработки: закалка от

750 °С и старение в течение 2 часов при температуре 450 °С. Этот режим обеспечивает минимальный уровень демпфирования (*|/ < 0,1 %) и комплекс механических свойств:

ов > 400 МПа, 5 > 1 %, 147... 186 НУ.

3. Исследование высокооловянной бронзы в различных условиях литья показали малую зависимость ее демпфирующей способности от условий кристаллизации, что делает возможным производство колоколов различными методами литья (в кокиль, землю, по выплавляемым моделям).

4. Показана возможность научно обоснованного прогнозирования акустических свойств колокольных бронз. Предложена объективная оценочная характеристика резонансного металлического материала -«акустическая константа» К, с увеличением значения которой улучшается качество звучания материала. Высокое значение акустической константы имеют высокооловянные бронзы (К=150...200), традиционно применяемые для производства колоколов. Разработанные бронзы с 5 - 7 % кремния имеют К = 200...250.

5. Установлено, что среди широкого круга изученных сплавов систем Си - Бп, Си - Бп - БЬ, Си - - Ме вновь разработанные бронзы БрКбМц, БрК5ЖЦС являются высокотехнологичными колокольными бронзами, обладающими улучшенным комплексом основных функциональных характеристик, обеспечивающих требуемый уровень качества литого металла, не снижающий спектр акустических свойств колокола.

6. Выявлено, что основным фактором, определяющим акустические свойства кремнистой колокольной бронзы, следует считать наличие в сплаве у'-фазы, позволяющей получить структуру с минимальным уровнем внутреннего рассеяния энергии колебаний. Рентгеноструктурным анализом определены параметры у'-фазы после литья, закалки и старения, у'-фаза представляет собой электронное соединение С^Б! с электронной концентрацией 3:2.

7. Установлено, что в случае применения сурьмяной бронзы БрОЮСу9С можно достичь значительного экономического эффекта за счет замены части дорогостоящего олова сурьмой без значительного повышения демпфирующей способности.

8. Проведенные исследования на натурных образцах - колоколах массой 2 кг, изготовленных методом литья по выплавляемым моделям из бронз БрКбМц, БрК5ЖЦС, показали их высокое качество - обертональное богатство и длительное затухание звука.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах.

Научные статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

Министерства образования и науки РФ

Лисовский, В.А. Экономнолегированные колокольные бронзы с повышенными характеристиками механических свойств [Текст]/В. А. Лисовский, Л.П. Кочеткова, О.Б.Лисовская, Ю.К. Фавстов//Металловедение и термическая обработка. - 2007. - № 5. - С. 23-25.

Научные статьи, опубликованные в периодических изданиях

1. Лисовский, В. А. Звучащая бронза [Текст] / В. А. Лисовский, Л.П. Кочеткова, О.Г. Смирнова, О.Б. Лисовская // Наука-производство-технологии-экология: тез. докл. всероссийской ежегодной научно-технической конференции / ВятГУ. - Киров, 2004. - С.8 - 9.

2. Лисовский, В. А. Сурьмяные бронзы [Текст] / В. А. Лисовский, Л.П. Кочеткова, О.Г. Смирнова, О.Б.Лисовская // Наука-производство-технологии-экология: тез. докл. всероссийской ежегодной научно-технической конференции / ВятГУ. - Киров, 2004. - С, 10.

3. Лисовский, В. А. Колокольная бронза: прошлое и настоящее [Текст] / В. А. Лисовский, Л.П. Кочеткова, О.Г. Смирнова, О.Б.Лисовская // Новые перспективные материалы и технология их получения: тез. докл. международной научной конференции / ВолгГТУ. - Волгоград, 2004. - С. 142 - 143.

4. Лисовский, В. А. Демпфирование в колоколах [Текст]/ В. А. Лисовский, Л.П. Кочеткова, О.Г. Смирнова, О.Б.Лисовская // Наука-производство-технологии-экология: тез. докл. всероссийской ежегодной научно-технической конференции / ВятГУ. - Киров, 2005. - С. 8 - 9.

5. Лисовский, В. А. Оптимизация выбора материалов для колоколов и других ударных инструментов [Текст] / В. А. Лисовский, Л.П. Кочеткова, О.Б.Лисовская // Наука-производство-технологии-экология: тез. докл. всероссийской ежегодной научно-технической конференции / ВятГУ. - Киров, 2006. - С. 67 - 70.

6. Лисовский, В. А. Экономнолегированные колокольные бронзы с повышенными механическими свойствами [Текст] / В. А. Лисовский, Л.П. Кочеткова, О.Б. Лисовская // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов: тез. докл. II Международной школы «Физическое материаловедение; XVIII Уральской школы металловедов-термистов / ТГУ. - Тольятти, 2006. - С. 132.

7. Шешунова, Е.И. Демпфирующая способность высокопрочных бронз, рекомендуемых для изготовления колоколов [Текст] / Е.И. Шешунова, Ю.К. Фавстов, В. А. Лисовский // Физика прочности и пластичности материалов: тез. докл. международной конференции / СамГТУ. - Самара, 2006. - С. 112.

8. Лисовский, В. А. Закономерности формирования структуры и свойств материалов для колоколов и других ударных инструментов [Текст] / В. А. Лисовский, Л.П. Кочеткова, О.Б.Лисовская // Наука-производство-

технологии-экология: тез. докл. всероссийской ежегодной научно-технической конференции / ВятГУ. - Киров, 2007. - С. 54 - 58.

9. Лисовский, В. А. Исследование демпфирующей способности, фазового строения и механических свойств многокомпонентных сплавов на основе меди [Текст] /В. А. Лисовский, О. Б. Лисовская И Научно-методические и научные фундаментальные и прикладные исследования в области нанотехнологий на кафедрах материаловедения и технологии конструкционных материалов вузов России: сб. науч. тр. / АЧГАА. - Зерноград, 2008. - С. 158 - 170.

10. Лисовский, В. А. Фазовый состав сложнолегированной кремнистой бронзы [Текст] / В. А. Лисовский, О.Б. Лисовская // Наука-производство-технологии-экология: тез. докл. всероссийской ежегодной научно-технической конференции / ВятГУ. - Киров, 2008. - С. 60 - 62.

П.Лисовский, В. А. Структура, фазовый состав и свойства литейной кремнистой бронзы БрКбМц [Текст] / В. А. Лисовский, Т. В. Шангина // Наука-производство-технологии-экология: тез. докл. всероссийской ежегодной научно-технической конференции / ВятГУ. - Киров, 2009. - С. 150 - 151.

12. Лисовский, В. А. Демпфирующая способность литейных кремнистых бронз и ее зависимость от структуры [Текст] / В.А. Лисовский // Будущее машиностроения России: сб. науч. тр. Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов с международным участием. - МГТУ им. Баумана. - М., 2009. - С. 232.

13. Лисовский, В. А. Демпфирующая способность в сплавах на медной основе [Текст] / В. А. Лисовский // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов: тез. докл. всероссийской конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика В. Л. Садовского / УГТУ-УПИ - Екатеринбург, 2008. - С. 227.

14. Лисовский, В. А. Структура и демпфирующая способность никель содержащей кремнистой бронзы [Текст] / В. А. Лисовский, Л. П. Кочеткова, Л. Я. Кабешова, О. Б. Лисовская // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов: тез. докл. XX Уральской школы металловедов-термистов, посвященной 100-летию со дня рождения H. Н. Липчина / ПГТУ. - Пермь,2010. -С. 124.

Депонированные научные работы

Исследование демпфирующей способности двойных и многокомпонентных колокольных бронз в различных структурных состояниях [Текст] / В. А. Лисовский [и др.] - М., 2006 - 50 е.- Деп. в ВИНИТИ 03.04.06, №363-В2006.

Изобретения

Пат. 2265894 Российская федерация, МПК'СЮК 1/00, 2 265 894<17,С1.

Материал для изготовления колоколов и звучащих элементов ударных музыкальных элементов [Текст] / Лисовский В. А., Лисовская О. Б.; заявитель и патентообладатель Вятский гос. ун-т. - № 2004120827; заявл. 07.07.04; опубл. 10.12.05, Бюл. № 34. -4 с.

Подписано в печать 07.04.2010. Формат 60 х 84 '/,(,. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 241.

Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева.

Типография НГТУ. Адрес университета и полиграфического предприятия: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

Введение.

1 Литературный обзор.

1.1 История колокололитейного дела.

1.2 Колебания стенки колокола.

1.3 Состав, структура колокольных бронз и их свойства.

1.3.1 Состав и структура оловянных колокольных бронз.

1.3.2 Свойства оловянных колокольных бронз.

1.3.3 Влияние легирующих элементов и примесей на свойства колокольных бронз.

1.3.4 Состав и структура кремнистых бронз.

1.3.5 Свойства кремнистых колокольных бронз.

1.3.6 Влияние легирующих элементов и примесей на свойства колокольных бронз.

Выводы по главе 1.

2 Синтез сплавов для колоколов.

2.1 Технические требования к сплаву.

2.2 Выбор легирующего комплекса.

2.2.1 Естественный отбор.

2.2.2 Металлографические и металловедческие методы.

2.2.3 Металлофизические методы.

2.2.4 Акустическая константа.

2.2.5 Сравнительная характеристика цвета колокольных сплавов.

Выводы по главе 2.

3 Материал и методика исследований.

3.1 Материал.

3.1.1 Колокольные сплавы.

3.1.2 Выплавка бронз.

3.1.3 Изготовление колоколов.

3.2 Методика исследования.

3.2.1 Определение демпфирующей способности методом свободных затухающих колебаний.

3.2.2 Микроскопические исследования.

3.2.3 Метод рентгеноструктурного анализа.

3.2.4 Рентгеноспектральный микроанализ (РСМА).

3.2.5 Механические испытания.

3.2.6 Оценка погрешностей определения демпфирующей способности.

Выводы по главе 3.

4 Результаты эксперимента.

4.1 Демпфирующая способность сплавов.

4.2 Металлографическое исследование бронз.

4.3 Микрорентгеноспектральный анализ.

4.4 Рентгеновское исследование.

4.5 Механические свойства.

4.6 Физические свойства и технологические характеристики.

5 Анализ результатов и выводы.

5.1 Закономерности формирования структуры оловянной бронзы в различных условиях литья.

5.2 Исследования комплексно легированных колокольных безоловянных бронз.

Актуальность работы

Борьба с вредными шумами и вибрациями является одной из самых актуальных проблем современной техники. Эффективным способом уменьшения вибраций и шумов является применение для деталей машин и конструкций сплавов высокого демпфирования. Этой проблеме посвящены фундаментальные исследования В. С. Постникова, М.А. Кришталла, Ю.В. Пигузова, С.А. Головина.и др. В проблемной лаборатории металлических материалов с высокими вибропоглощающими свойствами ВятГУ (научный руководитель Кондратов В.М.) разрабатываются функциональные материалы с высокой демпфирующей способностью. Однако высокое внутреннее трение становится нежелательным в случае использования материала для изготовления колоколов и звучащих элементов ударных музыкальных инструментов. Для изготовления гармонично звучащего колокола нужен металл с особыми физическими свойствами; в котором в максимальной степени подавлены все источники релаксации, т.е. металл с минимальным внутренним трением.

Строительство и восстановление церквей и монастырей вызвало потребность в производстве колоколов высокого качества и в реставрации старинных исторических колоколов. Производством колоколов сейчас заняты многие промышленные предприятия: ООО «Вятские колокола» (г. Киров), «Вера» (г. Воронеж), «ИТАЛМАС» (г. Тутаев), «Отменное литье» (г. Минск), ЗАО «Пятков и К0» (г. Каменск-Уральский) и др.

Развитие колокололитейного производства непосредственно связано с улучшением качества звучания колоколов, повышением механических и функциональных характеристик сплава. Для достижения оптимального соотношения цены и качества при производстве колоколов сплавы должны быть экономнолегированными, что требует научно обоснованного выбора их композиций и применения оптимальных режимов термической обработки. Это требует знания закономерностей формирования структуры, функциональных и физико-механических свойств колокольных сплавов, следовательно, их изучение весьма актуально.

Научная новизна

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Впервые проведено комплексное исследование структуры, механических свойств и демпфирующей способности нового класса литейных бронз с 5 - 7 % кремния, предназначенных для производства колоколов.

2. Показана возможность научно обоснованного прогнозирования акустических свойств колокольных бронз. Предложена объективная оценочная характеристика- резонансного металлического материала -«акустическая константа», с увеличением значения которой улучшается качество звучания колокола.

3. Установлены закономерности влияния, режимов термической обработки на изменение демпфирующей способности и механических свойств исследуемых бронз. Показано, что после закалки и старения сплавы имеют минимальное демпфирование при образовании мелкодисперсной структуры с высокой степенью ликвации по основным элементам, что обеспечивает длительность звучания колокола

4. Обнаружено, что в медных сплавах, содержащих 5 - 7 % кремния, в литом состоянии присутствует у'-фаза, представляющая собой электронное соединение Cu5Si, отвечающая за качество звучания материала:

Показано, что демпфирующая способность кремнистых бронз обусловлена определенным структурным состоянием. Минимальный уровень демпфирования исследуемых сплавов предполагает наличие в структуре следующих фаз: а-твердого раствора легирующих элементов в меди и интерметаллида Cu5Si.

Объект исследования

В качестве объектов исследования были выбраны материалы:

- классическая колокольная бронза с 20-22% олова (марка Бр022);

- бронза в которой часть олова заменена сурьмой (сурьмяная бронза марки БрОЮСу9С);

- бронзы с 5 - 7 % кремния дополнительно легированные марганцем, железом, цинком.

Методы исследования

Для достижения поставленных в работе задач проводились:

- металлографический анализ и электронно-микроскопические исследования;

- ренгеноструктурный анализ и рентгеноспектральный микроанализ;

- механические испытания;

- определение демпфирующих свойств сплавов.

Цель и задачи работы

Целью данной диссертационной работы является изучение закономерностей влияния состава колокольных бронз и режимов термической обработки на их структуру, механические свойства, демпфирующую способность и разработка на их основе экономнолегированных сплавов.

Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:

- исследовать кинетику фазовых превращений, морфологию микроструктур, механические свойства и демпфирующую способность сплавов систем Cu-Sn, Cu-Sn-Sb, Cu-Si и установить корреляционные зависимости между составом, структурой и свойствами;

- рассмотреть особенности структурообразования при различных методах литья с оценкой демпфирующих свойств;

- показать возможность аналитической оценки по химическому составу акустических свойств медных сплавов и обосновать ее использование для прогнозирования функциональных свойств колоколов;

- разработать рекомендации по химическому составу бронз и режимам термической обработки для достижения минимального уровня демпфирования (\j/ < 0,1%) и комплекса механических свойств: ав>215МПа, 5> 1 %, 140. 160 HV

Достоверность научных положений

Достоверность результатов диссертации обеспечена использованием стандартных и широко апробированных методик анализа и методов исследования; воспризводимостью результатов при повторных экспериментах.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Комплексная оценка структуры механических свойств и демпфирующей способности бронзы, предназначенной для изготовления колоколов и других музыкальных инструментов в исходном литом состоянии, после закалки и старения с применением современных методов исследований, позволяющих получить точные и достоверные данные.

2. Установление наиболее значимых характеристик, отвечающих за звучание колокола (демпфирующая способность, модуль Юнга, плотность материла).

3. Объективная оценочная характеристика резонансного металлического материала, включающая в себя демпфирующую способность, модуль Юнга и плотность материала, позволяющая судить о качестве резонансного материала.

4. Закономерности влияния структуры, режимов термической обработки на изменение демпфирующей способности и механических свойств сплавов БрК5ЖЦС, БрКбМц.

Практическая ценность результатов

- Разработан и апробирован новый сплав, характеризующийся тем же, уровнем звучания, что и классическая колокольная бронза, но превосходящий ее по прочностным свойствам;

- разработана технология выплавки нового сплава;

- рекомендованы режимы термической обработки, обеспечивающие повышение прочностных и пластических свойств, а также снижение демпфирующей способности;

- даны рекомендации по выбору материала для колоколов и других музыкальных инструментов;

- результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при изучении соответствующих разделов дисциплин «Материаловедение» и «Методы упрочнения и выбор материала».

Область применения результатов

Полученные научные результаты, имеют значение для металловедения медных сплавов и для практики колокололитейного производства, а также производства других музыкальных инструментов с самозвучащем телом.

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 16 печатных работах, в том числе: одна статья в журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ.

Основные публикации по теме диссертации приведены ниже.

1. Лисовский, В.А. Экономнолегированные колокольные бронзы с повышенными характеристиками механических свойств [Текст]/В. А. Лисовский, Л.П. Кочеткова, О.Б.Лисовская, Ю.К. Фавстов//Металловедение и термическая обработка. — 2007. - № 5. - С. 23-25.

2. Лисовский, В. А. Экономнолегированные колокольные бронзы с повышенными механическими свойствами [Текст] / В. А. Лисовский, Л.П. Кочеткова, О.Б. Лисовская // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов: тез. докл. II Международной школы «Физическое материаловедение; XVIII Уральской школы металловедов-термистов / ТГУ. - Тольятти, 2006. - С. 132.

3. Шешунова, Е.И. Демпфирующая способность высокопрочных бронз,, рекомендуемых для изготовления колоколов [Текст] / Е.И. Шешунова, Ю.К. Фавстов, В. А. Лисовский // Физика прочности и пластичности материалов: тез. докл. международной конференции / СамГТУ. - Самара, 2006.-С. 112.

4. Лисовский, В. А. Исследование демпфирующей способности, фазового строения и механических свойств многокомпонентных сплавов на основе меди [Текст] /В. А. Лисовский, О. Б. Лисовская // Научно-методические и научные фундаментальные и прикладные исследования в области нанотехнологий на кафедрах материаловедения и технологии конструкционных материалов вузов России: сб. науч. тр. / АЧГАА. -Зерноград, 2008. - С. 158 - 170.

5. Лисовский, В. А. Демпфирующая способность литейных кремнистых бронз и ее зависимость от структуры [Текст] / В.А. Лисовский // Будущее машиностроения России: сб. науч. тр. Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов с международным участием. - МГТУ им. Баумана. — М., 2009.-С. 232.

6. Лисовский, В. А. Демпфирующая способность сплавов на медной основе [Текст] / В. А. Лисовский // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов: тез. докл. всероссийской конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика В. Л. Садовского / УГТУ-УПИ - Екатеринбург, 2008. - С. 227.

7. Лисовский, В. А. Структура и демпфирующая способность никель содержащей кремнистой бронзы [Текст] / В. А. Лисовский, Л. П. Кочеткова, Л. Я. Кабешова, О. Б. Лисовская // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов: тез. докл. XX Уральской школы металловедов-термистов, посвященной 100-летию со дня рождения Н. Н. Липчина / ПГТУ. - Пермь,2010. -С. 124.

8. Исследование демпфирующей способности двойных и многокомпонентных колокольных бронз в различных структурных состояниях [Текст] / В. А. Лисовский [и др.] - М., 2006 - 50 е.- Деп. в ВИНИТИ 03.04.06, Ж363-В2006.

9. Пат. 2265894 Российская федерация, MIIK7G10K 1/00, 2 265 894(17)С1. Материал для изготовления колоколов и звучащих элементов ударных музыкальных элементов [Текст] / Лисовский В. А., Лисовская О. Б.; заявитель и патентообладатель Вятский гос. ун-т. - № 2004120827; заявл. 07.07.04; опубл. 10.12.05, Бюл. № 34. - 4 с.

Апробация работы и внедрение результатов

Основные результаты диссертационной работы изложены на международной научной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения» (г. Волгоград, 2004), на II Международной школе «Физическое материаловедение», на XVIII Уральской школе металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (г. Тольятти, 2006), на XVI Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (г. Самара, 2006), на Всероссийских ежегодных научно-технических конференциях «Наука — производство — технологии — экология» (г. Киров, 2004 - 2009), на Всероссийской конференция «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (г. Екатеринбург, 2008), на Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов с международным участием (г. Москва, МГТУ им. Баумана, 2009), на XX Уральской школе металловедов-термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов» (г. Пермь, 2010). Результаты работы внедрены на ООО «Вятские колокола».

Объем и структура работы

Диссертационная работа изложена на 127 страницах машинописного текста, включает 73 рисунка и 11 таблиц. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из 86 наименований, приложений.

5 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ

5.1 Закономерности формирования структуры оловянной бронзы в различных условиях литья

Методом оптической микроскопии с привлечением просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и сканирующей электронной микроскопии исследована структура бронзы с высоким содержанием олова, 22 мае. % при различных условиях литья: литье по выплавляемым моделям, песчано-глинистые формы (землю), кокиль.

Во всех исследованных образцах в литом состоянии обнаружена дендритная ликвация. При продолжительной гомогенизации структура выравнивается, но состав фаз не меняется. На всех участках и травленых и нетравленых шлифов литой и гомогенизированной бронзы обнаружены поры и пустоты, обусловленные большим интервалом кристаллизации оловянных бронз. Их повышенное скопление может быть также обусловлено присутствием каких-то фаз, которые при полировании выкрошились, образовав такую пору и, как показано [86], в сплавах даже высокой чистоты возможно повышенное содержание некоторых примесей, таких как Si, Al, С1, локализованное на некоторых участках шлифов, т.е. возможно образование силицидов, алюминидов, хлоридов.

Структура высокооловянной бронзы в литом и гомогенизированном состоянии представлена кристаллами а-твердого раствора и эвтектоида с различной степенью дисперсности (a+Cu3iSns).

В результате увеличения скорости кристаллизации структура бронзы заметно измельчается. Размер зерна уменьшается, эвтектоид имеет более тонкое строение при более высокой скорости охлаждения. При этом бронза заметно упрочняется: максимальная прочность и твердость высокооловянной колокольной бронзы достигалась при литье в кокиль.

Концентрационные кривые распределения меди и олова в образцах колокольной бронзы, полученных в различных условиях литья, свидетельствуют о внутридендритной ликвации по сечению образца вне зависимости от скорости его охлаждения.

Проведенное комплексное исследование колокольной бронзы показало зависимость демпфирующей способности и механических свойств от структуры.

Продолжительное охлаждение сплава (литье по выплавляемой модели) не приводит к выделению новых фаз, однако при этом наблюдается самое высокое значение коэффициента рассеяния энергии, что связано с низкой степенью дисперсности эвтектоида. Минимальным демпфированием обладали сплавы, полученные литьем в металлические формы.

Хотя морфология структуры образцов, полученных при различных условиях литья, весьма различна, все образцы обладали близким по значениям низким уровнем рассеяния энергии (у<0,1%), отличаясь друг от друга не более чем на 30%.

5.2 Исследования комплексно легированных колокольных бронз

При сравнении колокольных сплавов в литом состоянии (литье в кокиль) все материалы имели ярко выраженную дендритную структуру и имели практически одинаковый размер зерна. Все сплавы обладали низким демпфированием (у<0,1%). Максимальным демпфированием обладал сплав БрК5ЖЦС, минимальным — классическая колокольная бронза Бр022.

Сурьмяная бронза несколько уступает классическому сплаву по прочностным характеристиками, но имеет более высокую пластичность. Структура сплава подобна структуре классической колокольной бронзы. Присутствующая в составе эвтектоида s-фаза наряду с 5-фазой, также является причиной высоких акустических свойств сплава. Этим можно объяснить тот факт, что коэффициент рассеивания энергии .сурьмяной бронзы находится практически на том же уровне, что и у сплава Бр022.

Кремнистые бронзы обладали более высокими механическими свойствами, чем оловянная и сурьмяная. Прочность этих бронз почти в два раза выше исходной оловянной при практически идентичной твердости.

Небольшие добавки марганца, железа и цинка оказывают одинаковое действие — повышают прочность и твердость сплава, легируя твердый раствор. Наряду с высокими значениями прочности и твердости, данные бронзы обладают повышенной пластичностью, которая в несколько раз превышает пластичность исходной оловянной бронзы.

В результате термической обработки кремнистых бронз было достигнуто значительное снижение демпфирующей способности. Демпфирование сплава БрК5ЖЦС резко, почти в 3 раза повысилось, демпфирование сплава БрКбМц повысилось не так значительно. Максимальному значению демпфирования, как показали рентгеноструктурное и металлографические исследования, соответствует структура, состоящая из пересыщенного а-твердого раствора легирующих элементов в меди. Как видно на микрошлифах, сплав БрКбМц в закаленном состоянии имеет гетерогенную структуру, содержит а- и к- фазы. Значительное повышение коэффициента рассеяния энергии \|/ закаленных сплавов объясняется растворением в твердом растворе частиц вторичной фазы, что приводит к рассеянию упругой энергии колебаний за счет высокой подвижности дислокаций, а при больших значениях амплитуд к микропластической деформации на отдельных участках образца.

В результате проведенного старения при 450°С в течение 2 часов у образцов из кремнистой бронзы, содержащей 5 — 7% кремния произошло значительное снижение демпфирующей способности. Максимальный эффект от термообработки наблюдался у сплава БрК5ЖЦС. Учитывая достаточно высокий уровень демпфирования в литом состоянии, сплав БрКбМц в результате проведенной закалки и последующего старения обладал более низким значением рассеяния энергии колебаний, чем у классического колокольного сплава.

В результате рентгеноструктурного исследования установлено, что в литом состоянии сплав состоит из твердого раствора а и у'-фаза.

Также установлено, что при закалке медных сплавов с содержанием кремния 5 — 7% по массе при температуре 750°С и быстром охлаждении фиксируется а-твердый раствор кремния и легирующих элементов в меди. Сплавы в этом состоянии обладают максимальным демпфированием.

В процессе старения этих сплавов при температуре 450°С происходит локальное дисперсное упорядочение а-твердого раствора, т.е. образование микрообластей (доменов), когерентных с матрицей, с локальным дальним порядком и с повышенной концентрацией легирующего компонента.

Из расшифровки дифрактограммы после закалки от 750°С и последующего старения при 450°С показало что при старении выделяются частицы у-фазы, представляющей собой электронное соединение Cu5Si.

Присутствие в структуре сплава в литом состоянии и после старения высокотемпературной Cu5Si, связано с небольшой скоростью диффузии кремния в меди по сравнению со скоростью охлаждения, а также с относительно низкой температурой, при которой происходят некоторые превращения в твердом состоянии при технических условиях литья и охлаждения, не достигается стабильное фазовое равновесие. В установившемся метастабильном равновесии область а-фазы сужается с увеличением скорости охлаждения, a Cu5Si эвтектоидно распадается только частично. В условиях неравновесной кристаллизации структура данной бронзы складывается из первичных а - кристаллов, небольшого количества эвтектоида а+ Cu5Si.

В результате проведенной работы были получены новые результаты, имеющие практический и теоретический интерес.

1. В работе решена актуальная научно-техническая задача в получении, систематизировании и обобщении сведений об изменении структуры химического и фазового состава, физико-механических свойств бронз. Установлено, что низкий уровень демпфирующей способности О<0,1%) имеют сплавы с мелкодисперсной дендритно-эвтектоидной структурой с высокой степенью внутризеренной ликвации по основным элементам.

2. Показано, что закалка и старение бронз с 5 — 7% Si приводит к выделению из твердого раствора мелкодисперсной у'-фазы, что приводит к упрочнению сплава и снижению демпфирующей способности до более низкого уровня, чем в литом состоянии. Рекомендован режим термической обработки: закалка от 750°С и старение в течение 2 часов при температуре 450°С. Этот режим обеспечивает минимальный уровень демпфирования (\|/<0,1%) и комплекс механических свойств: ов>440 МПа, 5>1 %, 195 - 220 HV.

3. Исследование высокооловянной бронзы в различных условиях литья показали малую зависимость ее демпфирующей способности от условий кристаллизации, что делает возможным производства колоколов различными методами (литье в кокиль, землю по выплавляемой модели) в условиях литейного цеха.

4. Показана возможность научно обоснованного прогнозирования акустических свойств колокольных бронз. Предложена объективная оценочная характеристика резонансного металлического материала -«акустическая константа» К, с увеличением значения которой улучшается качество звучания материала. Высокое значение акустической константы имеют высокооловянные бронзы (К=150.200), традиционно применяемые для производства колоколов. Разработанные бронзы с 5 - 7% кремния имеют К = 200.250.

5. Установлено, что среди широкого круга изученных сплавов систем Си - Sn, Си - Sn - Sb, Си - Si - Me вновь разработанные бронзы БрКбМц, БрК5ЖЦС являются высокотехнологичными колокольными бронзами, обладающими улучшенным комплексом основных физико-механических и служебных свойств, обеспечивающих требуемый уровень качества литого металла не снижающий спектр акустических характеристик колокола.

6. Выявлено, что основным фактором, определяющим акустические свойства кремнистой колокольной бронзы, следует считать наличие в сплаве у' -фазы, позволяющей получить структуру с минимальным уровнем внутреннего рассеяния энергии колебаний. Рентгеноструктурным анализом определены параметры у'-фазы, после литья, закалки и старения, у' -фаза представляет собой электронное соединение Cu5Si с электронной концентрацией 3:2.

7. Установлено, что в случае применения сурьмяной бронзы БрОЮСу9С, можно достичь значительного экономического эффекта за счет замены части дорогостоящего олова сурьмой без значительного повышения демпфирующей способности.

8. Проведенные исследования на натурных образцах - колоколах массой 2 кг, изготовленных методом литья по выплавляемой модели из бронз БрКбМц, БрК5ЖЦС показали их высокое качество - обертональное богатство и длительное затухание звука. Хорошие литейные свойства сплава позволили сделать качественное внешнее оформление, состоящее из различных рельефных изображений и надписей, при этом колокола обладают необходимой механической прочностью.

1. Оловянишников, Н.Н. История колоколов и колокольное искусство Текст. /Н.Н. Оловянишников. М.: 1912.- 430 с.

2. Колокола. История и современность Текст.: сб. науч. тр./ отв. ред. Б.В. Раушенбах. М.: Наука, 1985.- 237с.

3. Бондаренко, А.Ф. Колокола покровского собора: прошлое и настоящее Текст. / А.Ф. Бондаренко; Труды ГИМ. М.: 2002.

4. Костина, И.Д. Орнаментация русских колоколов XVI — начала из коллекции Гос. Музеев Московского кремля Текст. / И.Д. Костина// Вопросы истории. 1982. - №5. - С.88-103.

5. Ганулич, А.К. Поддужный колокольчик Текст. / А.К. Ганулич // Наука и жизнь. 1982. - №7.

6. Rossing, T.D. Vibrations of Bells Text. / T.D. Rossing, R. Perrin //Applied Acoustics 20. 1987. - P.41 - 70.

7. Шашкина, Т.Б. Модульный метод колокольного ремесла Текст. / Т.Б Шашкина. М.: Металлургия, 1985.- 21с.

8. Perrin, R. Group theory and the bell Text. / R. Perrin, T. Charnley // J. Sound Vib.31. 1973. - P41- 418.

9. Lehr, A. Hedendaagse Nederlandse klokkengietkunst (Contemporary Dutch bell-founding art) Text. / A. Lehr // Netherlands Acoustical Society. -1965. №7. - P.20 - 49.

10. Powell, R.L. Interferometric vibration analysis by wavefront reconstruction Text. / R.L. Powell, K.A. Stetson // J.Opt. Am. 55. 1965. -P.1593 - 1598.

11. Пухначев, Ю.В. Загадки звучащего металла Текст. / Ю.В Пухначев. М.: Наука, 1974. -127 с.

12. Shad C.R. Influence the composition of bell metals for her sound: Dis.doct Text. / C.R. Shad// Univ. Studttgart, 1969. 132 p.

13. Манускрипт Теофила. Записки о разных искусствах Текст. // Сообщения ВЦНИЛКР. -Вып.7. -1963.- 457с.

14. Рубцов, Н.Н. История литейного производства в СССР Текст. 4.1 / Н.Н. Рубцов. М.: Машгиз, 1962,- 288 с.

15. Shad, C.R. Influence the composition of bell metals for her sound: Dis.doct Text. / C.R. Shad, H. Warlimont//Univ. Studttgart, 1969. 132 p.

16. Shad, C.R. Wetkstoffeinflusse auf die rlanglichen Eigtnschaften von Glockenbronzen Text. / C.R. Shad, H. Warlimont//Metall. 1972. Vol. 26. -P.10 -24.

17. Диаграммы состояния двойных металлических систем Текст.: справочник. В 3 т. Т.2 / под общ. ред. Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1977. - 1024с.

18. Хансен, М. Диаграммы состояния двойных металлических систем Текст.: справочник / М. Хансен, К. Андерко. М.: Металлургия, 1962. -988с.

19. Исайчев, И. Превращения в эвтектоидных сплавах Cu-Sn Текст. / И. Исайчев // ЖТФ. 1939. - №14 (Т.9). - С.1286-1292.

20. Исайчев, И. Превращения в эвтектоидных сплавах Cu-Sn Текст./ И. Исайчев, И. Салли.//ЖТФ. 1940- №9 (Т.10). - С. 751-756.

21. Hendas, Н. Superelattice of high-temperature y-phase in Cu-Sn system Text. / H. Hendas, H. Kidler //Acta crystallogr. 1956. - Vol.9 , - №12. - P.1036 - 1040.

22. Kidler, H. Bond of structure y- and e- phase in Cu Sn system Text. / H. Kidler // Acta crystallogr. - 1957. - Vol.10, - №1. - P.86 - 87.

23. Лободюк, B.A. Сверхструктура 0-и Р"-фаз в сплаве Cu-25,4% Sn Текст. / B.A Лободюк, В.К. Ткачук, Л.Г. Хандрос // Физика металлов и металловедение. 1971. - №3 (Т.31). - С. 643-646.

24. Липницкий, A.M. Технология цветного литья Текст. / A.M. Липницкий, И.В. Морозов, А.А. Яценко. М.: Машиностроение, 1986,- 224 с.

25. Иванов, B.H. Колокольная бронза Текст. / B.H. Иванов// Литейное производство. 1996. - №11. - С. 38-39.

26. Петриченко, A.M. Искусство литья Текст. / A.M. Петриченко. М.: Знание, 1975. - 160с.

27. Шашкина, Т.Б. Звучащая бронза Текст.: вопросы истории естествознании и техники; сб. научн. тр./ Т.Б. Шашкина. М.: Наука, 1985. -С. 51-61.

28. Шашкина, Т.Б. Памятники древнерусского колокольного литья Текст. / Т.Б. Шашкина, В.А. Галдин // Советская археология. 1986. - №4. -С. 36-242.

29. Поршнов, М.Э. Царь-пушка и царь-колокол Текст. / М.Э. Поршнов.- М.: Наука, 1990. 47 с.

30. Федотов, Г.Я. Звонкая песнь металла Текст. / Г.Я. Федотов. М.: Знание, 1990.- 207 с.

31. Neumann, H.J. Die Biegeschwingungen eines Kreisringes. Ein mathematiscer Beitrag zur Erforschung der Glocke: Dis. .doct Text. / H.J. Neumann // Univ. Innsbruck, 1949.

32. Rayleigh, J.W.S. Theory of Sound Text. / J.W.S. Rayleigh //Dover Publications, New York. 1945. - Vol.1. - P.417.

33. Griitzmacher, M. Vergleich der nach verschiedenen Verfahren berechneten Eigenfrequenzen kreiszylindrischer Schlen mit gemessenen Werten Text. / M. Griitzmacher, W. Kallenbach, E. Nellessen//Acustica. 1966. - №17. -P.79-89.

34. Van Heuven, E.W. Acoustical Measurements on Church-Bells and Carillons: Dis. .doct Text. / E.W. Van Heuven // Univ. Delft, 1949.

35. Lehr, A.A General Bell-Formula Text. / A.A. Lehr // Acoustica. 1951. - №1. - P.35-38.

36. Dies, K. Kupfer und Kupferlegierungen in der Technik Text. / K. Dies // Springer, Berlin-Heidelberg-New York. 1967. - P.76.

37. Cabarat, R. Frottement interne des alliages metalliques Text. / R. Cabarat, L. Guillet, R. Le Roux // Rev. de Metallurgie, 1949. - № 46. - P.622-626.

38. Thum, A. Die Vorgange im ziigig und wechselnd beansprucheten Metallgefuge Text. / A. Thum, C. Petersen // Z. Metallkde. 1941. - №33. . P.249-259, - 1942. - №39. - P.39-46.

39. Сучков, Д.И. Медь и ее сплавы Текст. / Д.И. Сучков. М.: Металлургия, 1967. - 244 с.

40. Юм-Розери, В. Введение в физическое металловедение Текст. / В. Юм-Розери. — М.: Металлургия, 1965. -204 с.

41. Колачев, Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов Текст. / Б.А. Колачев, В.А. Ливанов, В.Е. Елагин. М.: Металлургия, 1972. - 480 с.

42. Пастухова, Ж.П. Пружинные сплавы цветных металлов Текст. / Ж.П. Пастухова, А.Г. Рахштадт. М.: Металлургия, 1983. — 364 с.

43. Смирягин, А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы Текст. / А.П. Смирягин, Н.А. Смирягина, А.В. Белова. М.: Металлургия, 1974. -448 с.

44. Колачев, Б.А. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов Текст. / Б.А. Колачев, P.M. Габидулин, Ю.В. Пигузов. -М.: Металлургия, 1980. 279 с.

45. Гуляев, А.П. Металловедение Текст. / А.П. Гуляев. М.: Металлургия, 1986. - 542 с.

46. Кнорозов, Б.В. Технология металлов Текст. / Б.В. Кнорозов, Л.Ф.Усова, А.В. Третьяков. -М.: Металлургия, 1978.-903 с.

47. Цветное литье Текст.: справочник / Н.М. Галдин, Д.Ф. Чернега, Д.Ф. Иванчук [и др.]; под общ. ред. Н.М. Галдина. — М.: Машиностроение, 1989.-528 е.: ил.

48. Справочник по конструкционным материалам Текст.: справочник / Б.Н. Арзамасов, Т.В. Соловьева, С.А. Герасимов [и др.]; под ред. Б.Н. Арзамасова, Т.В. Соловьевой. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. -640 е.: ил.

49. Мальцев, М.В. Металлография цветных металлов и сплавов Текст. / М.В. Мальцев, Т.А. Барсукова, Ф.А. Борин. М.: Металлугриздат, 1960. -372 е.: ил.

50. Механические свойства металлов Текст.: учебник для вузов / B.C. Золоторевский. М.: МИСИС, 1998. - 400 с.

51. Чурсин, В.М. Современные низколегированные сплавы на основе меди Текст. / В.М. Чурсин //Технология металлов. 2004. - №5. - С. 18 - 22. - №6. - С. 17- 20.

52. Тропотов, А.В. Исследование остаточных напряжений в изделиях, изготовленных из сложнолегированной латуни Текст. / А.В. Тропотов, Н.Б. Пугачева, Ю.В. Рязанцев [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. 2006. - №1. -С.28-32.

53. Труды XIV совещания по теории литейных процессов «Основы образования литейных сплавов» Текст. — М.: Наука, 1970. -375 стр.

54. Смирнова, О.Г. Демпфирующая способность алюминиевых бронз перитектоидного состава Текст.: дис. . канд. техн. наук / О.Г. Смирнова. -Киров, 2000. 120с.

55. Лисовская, О.Б. Демпфирующая способность колокольной бронзы и ее зависимость от структуры Текст.: дис. . канд. техн. наук / О.Б. Лисовская. Киров, 2002. - 117с.

56. Бондаренко, А.Ф. Развитие колокольного дела в России в XVII веке Текст.: дис. . канд. ист. наук / А.Ф. Бондаренко. -М., 1997. 222 с.

57. Каровская, Н.С. Феномен колокола в Русской культуре Текст.: дне. . канд. ист. наук / Н.С. Каровская. Ярославль, 2000. - 210с.

58. Кондрашина, В.А. Московская школа колокольного литья в русской культуре второй половины XVII в. Текст.: дис. . канд. ист. наук / В.А. Кондрашина. Звенигород, 2000. - 148 с.

59. Никаноров, А.Б. Колокола и колокольные звоны Псково-Печерского монастыря, как наследие традиционной культуры Северо-Западной Руси Текст. / А.Б.Никаноров. Санкт-Петербург, 2006. - 36 с.

60. Пирайнен, В.Ю. Материаловедческие и технологические основы дизайна художественных и технических изделий Текст.: дис. . д-ра техн. наук / В.Ю. Пирайнен. М., 2005. - 152 с.

61. Магницкий, О.Н. О звучащем металле Текст. / О.Н. Магницкий, В.Ю. Пирайнен // Технология художественной обработки материалов. 1988. - №3. - С.45-48.

62. Диаграммы состояния металлических систем Текст. / Н.И. Ганина, A.M. Захаров, В.Г. Оленичева, Л.А. Петрова. Вып. XXXII.M.: ВИНИТИ, 1988. - 626 с.

63. Кишкин, С.Т. Структура сплавов и их прочность Текст. / С.Т. Кишкин // Металловедение и термическая обработка. М., 2006.- №8.

64. Корчмит, А.В. Закономерности формирования структуры и свойств бронзы БрОЮС13Ц2Н2 в зависимости от условий кристаллизации Текст. / А.В. Корчмит. Изд-во ФГУ «Томский ЦНТИ», 2006. - 18 с.

65. Шашкина, Т.Б. О фазовом строении звучащей бронзы Текст. / Т.Б. Шашкина, А.А. Чумаченко, А.Б. Лященко // Известия вузов. Цветная металлургия. 1983. - №2. - С. 86-90.

66. Фавстов, Ю.К. Металловедение высокодемпфирующих сплавов Текст. / Ю.К. Фавстов, Ю.Н. Шульга, А.Г. Рахштадт. М.: Металлургия, 1980. - 272с.

67. Розенберг, В.М. Диаграммы изотермического распада в сплавах на основе меди Текст. / В.М. Розенберг, В.Т. Дзуцев. М.: Металлургия, 1989. -325 с.

68. Захаров, А.И. Промышленные сплавы цветных металлов. Фазовый состав и структура Текст. / А.И. Захаров. М.: Металлургия, 1980. - 255 с.

69. Воздвиженский, В.Н. Литейные сплавы и технологии их плавки в машиностроении Текст. / В.Н. Воздвиженский, В.А. Грачев, В.В. Спасский. М.: Металлургия, 1984. - 432 с.

70. Фасонное литье медных сплавов Текст.: сб. науч. тр. / Отв. ред. Н.Д. Орлов. -М.: Машгиз, 1957.- 205с.

71. Варлимонт, X. Мартенситные превращения в сплавах на основе меди, серебра и золота Текст. / X. Варлимонт, Л. Дилей. М.: Наука, 1980.-206с.

72. Хандрос, Л.Г. Мартенситные превращения, эффекты памяти и сверхупругость Текст. / Л.Г. Хандрос, И.А. Арбузова; металлы, электроны, решетка: сб. науч. тр. / Наукова думка / Киев, 1975.-С. 109-143 '

73. Warlimon, Н. Martensitic transformation in copper-base alloys: Diss. doct. Text. / H. Warlimon. Erland.Lehrberehtig Fach.Metallkunde Univ. Stuttgart (TH). - 1968. - 155p.

74. Warlimon, H. Microstructure, crystallographic structure and mechanical properties of martensite phases in copper-base alloys Text. / H. Warlimon // Spec. Rept. Yron and Steel Inst.- 1965. -№93. P. 58-75.

75. ГОСТ 8117-74. Колокола судовые. Технические условия Текст. -М.: Изд-во стандартов, 1974. 6с

76. Постников, B.C. Внутреннее трение в металлах Текст. / B.C. Постников. М.: Металлургия, 1974. - 352 с.

77. Колебания, излучение и демпфирование упругих структур Текст.: сб. статей / под ред. А.В. Римского-Корсакова. — М.: Металлургия, 1983. 352 с.

78. Курдюмов, А.В. Литейное производство цветных и редких металлов Текст. / А.В. Курдюмов, М.В. Пикунов, В.М. Чурсин. М.: Металлургия, 1982.

79. Урвачев, В.П. Ювелирное и художественное литье по выплавляемым моделям сплавов меди Текст. / В.П. Урвачев, В.В. Кочетков, Н.Б. Горина. Челябинск: Металлургия, 1991. - 165 с.

80. Кнаббе B.C. Литейное дело Текст. / B.C. Кнаббе // Библиотека промышленных знаний. С-Пб., 1901. - Т.6. Ч. 6. - С.222

81. Мамедов A.M. Волоконно-оптический фазовый модулятор, обеспечивающий диапазон сдвига оптической частоты до 20 GHz Текст./ А.М. Мамедов, В.Т. Потапов, С.В. Шаталин // Письма в ЖТФ. 2002. том 28, вып.8. - С.60-68.