Багатокомпонентні високоентропійні металеві сплави

1 год.

2 год.

5 год.

10 год.

1

2

3

4

5

Al

10,05

17,50

16,11

16,06

Ti

16,54

20,15

17,43

16,31

Cr

15,56

24,72

17,43

15,99

Fe

19,70

7,28

18,82

18,71

Ni

32,69

21,61

16,05

16,60

Cu

14,46

9,04

17,67

15,99

В таблиці 2.12 показані результати хімічного дослідження сплаву AlNiFeCuCrV, МЛ протягом 1, 2, 5, та 10 год.

Таблиця 2.12 - Хімічний склад сплаву AlNiFeCuCrV на різних етапах розмелу

Хім елем.	Вміст елементу мас.% залежно відчасу розмелу (год.)
	1 год.	2 год.	5 год.	10 год.
Al	18,62	14,33	17,91	16,06
V	19,54	19,62	13,92	16,31
Cr	8,59	20,36	12,93	16,33
Fe	17,98	17,53	19,83	18,71
Ni	17,07	13,12	17,74	16,60
Cu	20,26	15,04	17,67	15,99

Згідно з результатами дослідження хімічного складу порошку сплавів (табл.2.10 - 2.12), робимо висновки, що в ході проведення механічного легування сумішей AlNiFeCuCr,AlNiFeCuCrTi, AlNiFeCuCrVпо мірі зростання часу легування кількісний вміст елементів вирівнюється відносно один одного.

3. ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ

3.1 Гранулометричний, хімічний склад та морфологія порошків

Вихідний розмір частинок порошку металів, що використовувалися, не впливає на остаточний результат розмелу, але чим більший розмір частинок, тим більший буде час необхідний для отримання високоентропійного сплаву.

Порошки всіх металів взяті з розмірами частинок, що варіюються в межах розмірів від 10 мкм до 100 мкм. Тільки Ti має гранулометричний склад в діапазоні 100 - 300 мкм.

Під час дослідження морфології частинок порошку сплавів, які піддавалися МЛ в планетарному млині, було виявлено поступову зміну їх форми. Після 1-ї години МЛ, частинки мають осколкоподібну форму. Те, що частинки за 1-у годину розмелув середовищі спирту набули такої форми, свідчить про те, що переважаючим механізмом подрібнення на цьому етапі є пластична деформація.

На етапі двох годин МЛ частинки порошків, переважно мають пластинчату форму. Це свідчить про інтенсивне проходження процесів склепування та зварювання частинок.

На етапі, який відповідає 5-ти годинам розмелу порошків, всі частинки мають пластинчату форму. Цей факт говорить про те, що частинки в сплаві зазнають пластичної деформації та холодного зварювання між собою.

Морфологія частинок порошку на етапі 10-ти годин МЛ свідчить про те, що процеси холодного зварювання та пластичної деформації на цьому етапі МЛ залишаються переважаючими.

Дослідження хімічного складу. Дослідження хімічного складу проб порошку, взятих на різних етапах механічного легування, згідно з табличними даними (табл. 2.9 - 2.11), свідчать, що в ході проведення механічного легування порошків по мірі зростання часу легування, кількісний вміст елементів вирівнюється відносно один одного. Загальна тенденція вирівнювання хімічного складу у сплавах є передумовою утворення твердого розчину.

3.2 Результати дифрактометричних досліджень

У ході виконання дипломної роботи було досліджено процес утворення твердих розчинів у сплавах AlNiFeCuCr, AlNiFeCuCrV та AlNiFeCuCrTi, отриманих методом механічного легування, з еквіатомним вмістом елементів. За допомогою методу рентгенівської дифрактометрії встановили тип твердих розчинів, які утворилися, параметр їх кристалічних решіток у кожному сплаві.

На рисунку 3.1 наведені дифрактограми сплавів AlNiFeCuCr, AlNiFeCuCrVта AlNiFeCuCrTi зроблені на етапі, який відповідає 10 годинам МЛ.

Рисунок 3.1 - Дифрактограми сплавів AlNiFeCuCr, AlNiFeCuCrV та AlNiFeCuCrTi після розмелу на протязі 10-ти годин

Як видно з наведеної дифрактограми зразка сплаву AlNiFeCuCr, взятого після 10-ти годин механічного легування в планетарному млині, дифракційні максимуми мають досить велику ширину та низьку інтенсивності, що є наслідком диспергування зеренної структури порошків та виникнення мікронапружень в структурі, за рахунок інтенсивної пластичної деформації матеріалу. Крім того спостерігається накладання (перекривання) сусідніх рефлексів. Значне розмиття ліній в спектрах рентгенівської дифракції вказує на значне зменшення розміру кристалітів і підвищенні величини мікронапружень. Твердий розчин в утвореному сплаві має ОЦК решітку, що підтверджується розрахунковими даними (табл.2.6). В ТАБЛИЦІ 2.6 вказано на утворення твердого розчину з присутніми ГЦК та ОЦК решітками. Інтенсивність рефлексів від ГЦК фази вище ніж від ОЦК

Дифрактограма системи Al-Ni-Fe-Cu-Cr-Ti, яка відповідає 10-ти годинам розмелу всі рефлекси мають значне кутове розмиття. Присутність рефлексу на кутах менших за 43⁰ може бути пов'язана із відбитками від титану, оскільки для нього це типове положення першої дифракційної лінії. Поява титанової лінії може бути обумовлена, по-перше, великим початковим розміром частинок його порошку, що не дало йому повністю розчинитися та перейти у твердий розчин. По-друге, в присутності алюмінію, а також кисню, що завжди присутній на поверхні титанових частинок, в цих титанових частинках утворюється альфований шар (тобто шар альфа-титану), який є бар'єром для розмелу і проходження дифузійних процесів /посилання, яке я Вам переслала/. До речі, на дифрактограмі є не одна лінія титану на малих кутах - 35⁰, а ще дві - 38⁰ і 40.5⁰ . Ці три лінії - лінії альфа титану послідовно (100)- 35⁰, (002)- 38⁰ і (101) -40.5⁰. Їх виявлення після розмелу суміші і відсутність в початковому стані як раз і підкреслює утворення альфа прошарку із стабілізуючими елементами, які в свою чергу збільшують рентгенівську контрастність титану. Значне розмиття піків, на кутах 2=75⁰ та 91⁰ град., в порівнянні з аналогічними піками на дифрактограмі без титану сплаву, свідчить про більш інтенсивний процес диспергування структури сплаву.

Дифракційна лінія, яка відповідає кутовому положенню 43⁰ (110) б-Fe, найбільша за своєю шириною, що вказує на присутність твердого розчину. Цей рефлекс має меншу ширину ніж відповідний рефлекс на попередній дифрактограмі ЯКІЙ(рис.3.1), що вказує на меншу кількість твердого розчину. ШИРИНА НА КІЛЬКІСТЬ НЕ ВКАЗУЄ. НА КІЛЬКІСТЬ ВКАЗУЄ ІНТЕНСИВНІСТЬ. ШИРИНА - ДКР, НАПРУЖЕННЯ ТА ОДНОРІДНІСТЬ ПАРАТЕРА РЕШІТКИ, Переважаючий тип кристалічної решітки в сплаві, згідно з розрахунковими даними (табл.2.6) - ОЦК. (ЦЕ ТРЕБА ВИПРАВИТИ)

Дифрактометрична картина багатокомпонентного сплаву AlNiFeCuCrV, яка відповідає 10-ти годинам МЛ, по подоженню ліній повторює сплав AlNiFeCuCr, що вказує на розчинність V в багатокомпонентній суміші без утворення додаткових фах. Але лінії сплаву із V характеризується ширшими та нижчими рефлексами, а їх кількість менша від кількості в порівнянні з рефлексами від зразків сплаву AlNiFeCuCr, взятих після 10 год. розмелу. Згідно з розрахунками типу кристалічних решіток (табл.2.7), переважаючим типом структури в сплаві AlNiFeCuCrV є ОЦК.

4. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

4.1 Техніко-економічне обґрунтування науково-дослідницької роботи

4.1.1 Актуальність теми дослідження

Дослідження високоентропійних сплавів почалося з роботою Jien-WeiYeh і співавторів у 1995 році [1]. Високоентропійні сплави зацікавили тим, що обіцяли отримання матеріалів з високою міцністю, близькою до теоретичних значень, хорошою термостійкістю до 1000°С, обумовленою тим, що при високих значеннях ентропії змішування до ДS_mix >15 Дж•моль-¹К-¹[2] матеріал є однофазним, а як відомо, такі матеріали мають більш високу термодинамічну стабільність ніж гетерофазні матеріали, високим ступенем опору зносу і корозії при кімнатній температурі. Головна їх особливість в тому, що в своєму складі вони вміщують метали, взяті в рівних мольних долях від 5 до 35 ат. %. В них різко підвищується ступінь ентропії, але при цьому вони зберігають стабільний структурно-фазовий стан. Такі сплави мають, як вказано вище, максимально високу ентропію змішування і, як наслідок, мінімум енергії Гіббса, що визначає стабільність їх структурного складу та високі експлуатаційні властивості. Наприклад, для сплаву CuNiCoZnAlTi, синтезованого методом осадження з газової фази у вакуумно-дуговій печі, характерне утворення трьох різних фаз, двох ОЦК фаз і невеликої кількості Fe₂Ti [4]. Такий фазовий склад відповідає правилу фаз Гіббса, згідно якому максимальна кількість рівноважних фаз у системі при постійному тиску дорівнює Р = С + 1, коли сплав твердіє при нерівноважних умовах, P > C + 1.

Перспективними галузями для використання високоентропійних сплавів можуть бути такі, як виготовлення кромок ріжучого інструменту або нанесення на кромки ріжучого інструменту даного сплаву у вигляді покриття. Виготовлення відповідальних вузлів різних агрегатів, що працюють в умовах ударних, навантажень тертя, деталей, які працюють при температурах до 1000°С і при цьому зберігають високу стійкість до високотемпературної повзучості.

Незважаючи на всі перелічені та явні переваги високоентропійних сплавів, на сьогоднішній день ця тема не достатньо розвинута та потребує більшої уваги науковців.

4.1.2 Мета і завдання науково-дослідницької роботи

Метою даної роботи є дослідження впливу Ti та V на формування структури та фазового складу AlCrFeNiCu сплаву.

В процесі виконання науково-дослідницької роботи були поставлені наступні завдання:

а)Механічне легування порошкових сумішей AlCuNiFeCr, AlCuNiFeCrTi та AlCuNiFeCrV в планетарному млині на протязі 10 годин;

б) Контроль порошкової суміші (сплаву) на різних етапах МЛ: 1; 2; 5; 10 год. Визначення фазового складу. Типу кристалічної решітки, розміру кристалітів, мікронапружень (PCA). Дослідження морфології, розміри та структура порошку (СЕМ - дослідження). Визначення хімічного складу порошку методами енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії.

в)Обробка експериментальних даних;

г) Аналіз та узагальнення отриманих даних;

д) Оформлення дипломної роботи.

4.2 Розрахунок планової собівартості проведення дослідження

Розрахунок усіх витрат на НДР, пов'язаних з виконанням даної теми, дає можливість встановити планову кошторисну вартість даної теми. Планування забезпечує зниження трудових і матеріальних витрат з метою отримання найкращих результатів за найменших витрат. Розрахунки проводилися за стандартною методикою [19].

Планова собівартість визначається за наступними статтями витрат:

Заробітна плата науково-дослідницького персоналу.

Єдиний соціальний внесок.

Вартість спецобладнання для виконання НДР.

Вартість матеріалів, необхідних для проведення НДР.

Витрати на службові відрядження.

Інші прямі витрати по темі.

Накладні витрати.

4.2.1 Розрахунок фонду заробітної плати виконавців

Витрати за цією статтею включають в заробітну плату працівників усіх категорій, зайнятих виконанням робіт з даної теми.

Заробітна плата розраховується на основі даних про трудомісткість окремих робіт і посадових окладів виконавців цих робіт. Розрахунок ведеться в людино-днях. Перелік робіт та їх трудомісткість зведено в таблицю 4.1.

Таблиця 4.1 - Трудомісткість етапів НДР

Етапи НДР	Трудомісткість, людино-днів
	Відповідальний виконавець теми, нс	Інженер-дослідник	Технік	Лаборант
1	2	3	4	5
Отримання завдання, підбір та аналіз публікацій з теми	4	7	-	-
Розробка методики дослідження	1	12	-	-
Підготування сумішей	-	8	1	3
Підготовка обладнання	-	15	2	3
Механічне легування	1	50	2	5
Підготовка зразків	1	2	1	2
ЕДС аналіз	2	2	1	2
Рентгенографічний аналіз	2	8	-	2
Аналіз хім.. складу	5	3	4	5
Обробка отриманих даних та обгов. рез.	5	10	-	-
Оформлення записки	-	10	-	-
Оформлення плакатів	-	10	-	-
Перевірка записки	4	7	-	-
Рецензія та захист НДР	26	2	-	-
Разом

Денні зарплати визначаються як відношення місячного окладу до умовного місяця (для НДІ з п'ятиденним робочим тижнем складає 21,2 дня).

Перемножуючи середньоденну заробітну плату за кожною категорією виконавців на відповідну планову трудомісткість робіт, розраховується плановий фонд заробітної плати всіх виконавців. Результати розрахунку фонду заробітної плати з теми зведено у таблиці 4.2.

Величина основного фонду заробітної плати (П_оЗП) визначається як добуток трудомісткості та денної заробітної плати виконавців:

П_оЗП = 26·209,3 + 103·141,51 + 7·55,81 + 17·65,12= 21515,04 грн.

Загальний фонд зарплати (З_ОФ) визначається з урахуванням преміального фонду - 5 %:

З_заг = 21515,04·1,05 = 22590,79 грн.

Таблиця 4.2 - Розрахунок фонду заробітної плати

Посада	Трудомісткість, людино-днів	Місячний оклад, грн.	Денна заробітна плата, грн.	Сумарна заробітна плата за виконавцями, грн.
Відповідальний виконавець теми	26	4500	209,3	5441,8
Інженер-дослідник	149	3000	141,51	21084,51
Лаборант	7	1200	55,81	390,67
Технік	17	1400	65,12	1107,04
Разом		28024,5

4.2.2 Визначення суми єдиного соціального внеску

Єдиний соціальний внесок визначається у відсотках від загального фонду заробітної плати виконавців з теми. Норматив відрахувань необхідно брати в розмірі 36,3% загального фонду заробітної плати.

В_С = 28024,5 * 0,363 = 10172,89 грн.

4.2.3 Витрати на матеріали та матеріали, необхідні для виконання НДР

Витрати на матеріали, які необхідні для проведення даної НДР вираховуються виходячи із ціни загальної кількості використаного матеріалу. Результати розрахунків зведені в таблиці 4.3.

Транспортно-підготовчі витрати В_ТР. складають 10% від вартості використаних матеріалів.

Таблиця 4.3 - Вартість матеріалів, необхідних для виконання НДР

Найменування матеріалів	Стандарт	Од. вим.	Кільк.	Ціна за од. грн	Сума грн
Порошок Ti Вт0	ГОСТ 311-78	кг	0,01	320	3,2
Порошок Al А0	ГОСТ 6058-73	кг	0,03	37	1,11
Порошок Ni Н0	ГОСТ 9722-97	кг	0,03	340	10,2
Порошок Cu М0	ТУ 48-0318-057-89	кг	0,03	80	2,4
Порошок FeПЖВ1	ГОСТ 9849-86	кг	0,03	30	0,9
Порошок Cr ПХ1	ГОСТ 28377-89		0,03	200	6,0
Порошок V ВнМ-0	ТУ 48-4-272-73		0,01	1096	11,0
Етиловий спирт 96%	ГОСТ 18300-87	л	1	100	100
Інші матеріали	-	-	-	-	100
Загальна вартість	-	-	-	-	233,8

Таким чином, загальна вартість матеріалів складає:

Вм(заг) = 233,8* 1,1 = 257,2 грн.

4.2.4 Витрати на спецобладнання для проведення експериментів

В роботі використовуються вже існуюче обладнання: кульовий планетарний млин, рентгенівський дифрактометр Ultima 4, Selmi РЭМ-106И. Спеціальне устаткування для виконання НДР не закуповувалось.

4.2.5 Витрати на службові відрядження

Всі роботи проводились безпосередньо в лабораторіях кафедри високотемпературних матеріалів та порошкової металургії, тому витрати на виробничо-наукові відрядження не передбачені.

4.2.6 Інші прямі витрати на НДР

Ця стаття поєднує в собі всі витрати на проведення НДР, що не увійшли до попередніх статей (оплата консультацій спеціалістів з інших організацій, використання обладнання інших організацій та інше). При проведені даної роботи інші прямі В_І витрати складають 10% від суми визначених прямих витрат на НДР:

В_І = (28024,5 + 7982,07 + 257,2) * 0,1 = 3626,38 грн.

4.2.7 Накладні витрати

За цією статтею плануються витрати на заробітну плату управлінського та загальногосподарського персоналу, витрати на допоміжні виробництва, на охорону праці та техніку безпеки, утримання виробничої площі, утримання й експлуатацію універсального обладнання для експериментальних цілей тощо. Накладні витрати складають 20% від суми всіх прямих витрат по НДР:

Н_В = (257,2 + 28024,5 + 7982,07 + 3626,38) * 0,2 = 7978,03 грн.

Розрахунок за всіма статтями витрат зведено в таблиці 4.4.

Таблиця 4.4 - Плановий кошторис витрат на виконання НДР

Стаття витрат	Умовні позначення	Сума
		грн.	%
Заробітна плата виконавців	ЗОФ	28024,5	54,69
Єдиний соціальний внесок	ВС	7809.95	19,85
Витрати на спецобладнання для проведення експериментів	-	-	-
Витрати на матеріали	ВМ	257,2	0,59
Витрати на відрядження	-	-	-
Інші витрати по темі	ВІ	3626,38	8,21
Накладні витрати	НВ	7978,03	16,64
Разом		39337,36	100

4.3 Економічна ефективність науково-дослідницької роботи

Дана НДР являє собою частину комплексної теми, у зв'язку з цим розрахунок прямої ефективності її результатів не виконується. У цьому випадку можна застосувати оцінку умовної ефективності по окремих її характеристиках:

- важливість розробки (К1);

- можливість використання результатів розробки (К2);

- теоретичне значення та рівень новизни (К3);

- складність розробки (К4).

Шкала для оцінки важливості розробки -К₁:

– Ініціативна робота, що не є а ні частиною комплексної програми, а ні завданням директивних органів - 1;

- Робота, що виконується за договором про науково-технічні допомоги -3;

– Робота представляє собою частину відомчої програми - 5;

- Робота представляє собою частину відомчої комплексної програми - 7;

– Робота виконується як частина міжнародної комплексної програми 8.

Приймаємо показник важливості розробки К₁ = 3.

Шкала для оцінки можливості використання результатів розробки К₂:

– Результати розробок можуть бути використані в даному підрозділі - 1;

- Результати розробки можуть бути використані в даній організації - 3;

– Результати розробки можуть бути використані в багатьох організаціях - 5;

– Результати розробки можуть бути використані в масштабах галузі - 8;

- Результати розробки можуть бути використані в багатьох різноманітних галузях - 10;

Приймаємо показник К₂ = 10.

Шкала для оцінки теоретичної значимості і рівня нововведення К₃:

Аналіз узагальнення і класифікація відомої інформації, подібні результати були відомі в досліджуваній області - 2;

Одержання нової інформації, що доповнить подання про суттєвість досліджуваних процесів, не відомої в дослідницькій області - 3;

Одержання нової інформації, яка частково міняє уявлення про суттєвість дослідження процесів, не відомих раніше - 5;

Створення нових теорій, методик і т. п. - 6;

Одержання інформації, що служить формуванню напрямків, не відомих раніше - 8;

Приймаємо показник К₃ = 3.

Шкала для оцінки показників складності дослідження К₄:

Робота виконується одним підрозділом, затрати менше 20 тис.грн. - 1;

Робота виконується одним підрозділом, затрати від20 до 100тис.грн. - 3;

Робота виконується одним підрозділом, затрати від 100 до 200тис.грн-5;

Робота виконується з урахуванням багатьох підрозділів, затрати від 200 тис. грн. до 1 млн. грн. - 7;

Робота виконується декількома організаціями, затрати понад 1млн.грн-9.

Приймаємо показник К₄ = 3.

Загальна оцінка вираховується перемноженням коефіцієнтів. Умовний ефект на кожен бал становить 500 грн.

Е^у_о = 500 * 3 * 10 * 3 * 3 = 135000 грн.

Умовний ефект НДР:

Е^у_НДР = Е ^у_о - 0,15*В_заг,

Е^у_НДР = 135000 - 0,15 * 39337,36=129099,396 грн.

Економічна ефективність НДР визначається коефіцієнтом ефективності Е, який характеризує частку загального ефекту від розробки на умовну одиницю витрат і розраховується по формулі:

Е = Е^у_НДР/ В_заг,

Е = 129099,396 / 39337,36= 3,28 грн./грн.

Отже, судячи з розрахованого коефіцієнта, виконання даної НДР є економічно обґрунтованим.

5. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

Важливою і невід'ємною частиною організації праці і виробництва є охорона праці. До функцій ОП, перш за все, належить створення таких умов трудової діяльності, при яких виключається вплив на працюючий персонал небезпечних і шкідливих виробничих факторів. Здоров'я і безпечні умови праці для робітників можуть бути забезпечені виконанням науково обґрунтованих правил і норм. Крім того, охорона праці включає організаційні і технічні заходи, спрямовані на усунення причин травматизму і захворювань робітників та службовців на виробництві, створення для них безпечних умов, поступову ліквідацію шуму і вібрацій, запиленості виробничих приміщень, будівництво і реконструкцію санітарно-побутових приміщень, поліпшення забезпечення робітників засобами індивідуального захисту. Усе це в комплексі підвищує продуктивність праці людини і зберігає її здоров'я.

Метою даного розділу диплому є аналіз небезпечних та шкідливих факторів, які мають місце при виконанні роботи на тему: «Вплив Ti та V на формування структури та фазового складу AlCrFeNiCu сплаву», розробка заходів спрямованих на створення здорових і безпечних умов праці та на усунення можливої надзвичайної ситуації.

5.1 Організація питання охорони праці на підприємстві

Згідно з статтею 15 Закону України «Про охорону праці» На підприємстві з кількістю працюючих 50 і більше осіб роботодавець створює службу охорони праці відповідно до типового положення, що затверджується центральним органом виконавчої влади з питань нагляду за охороною праці.

Згідно зі статтею 13 Закону України «Про охорону праці» основну відповідальність за охорону праці несе роботодавець. Роботодавцем в нашому університеті є ректор, а отже керує відділом охорони праці університету безпосередньо та несе за неї відповідальність Згуровський М.З.

Відповідальних за охорону праці на факультетах і інститутах призначає роботодавець. На Інженерно-фізичному факультеті відповідальним за ОП є Лобода П. І., який в свою чергу назначає керівників ОП по кафедрах. А ті призначають відповідальних за ОП в підзвітних їм лабораторіях та аудиторіях.

Відповідальним за ОП на кафедрі Високотемпературних матеріалів та порошкової металургії є Лобода П. І., а в лабораторній кімнаті № 017-9, де була проведена більша частина моєї дипломної роботи, є Руденький С. О.

5.2 Аналіз мікроклімату

Суттєвий вплив на стан організму працівника здійснює мікроклімат у виробничих приміщеннях, під якими розуміють клімат внутрішнього середовища цих приміщень, що визначається діючою на організм людини сукупністю температури, вологості, руху повітря та теплового випромінювання нагрітих поверхонь що приведено у таблиці 5.1.

Робоче місце - це зона, яка оснащена технічними засобами і в якій відбувається трудова діяльність працівника чи групи працівників. Постійне робоче місце - на якому людина працює 50% робочого часу.

Відповідно до ДСН 3.3.6.042-99[20], виділяють два періоди року: теплий - середньодобова температура зовнішнього середовища становить вище +10^оС та холодний - середньодобова температура зовнішнього середовища не перевищує +10^оС.

Робота, яка виконується у лабораторії, відноситься до категорії середньої важкості, оскільки робота пов'язана з ходінням, переміщенням дрібних (до 1 кг) виробі або предметів у положенні сидячи або стоячи і які потребують незначного фізичного напруження. Енерговитрати організму становлять 151-200 ккал/год.

Таблиця 5.1 - Параметри мікроклімату

Категорія робіт	Парам. мікроклімату	Період року	Нормовані значення мікроклімату ДСН 3.3.6.042-99	Данні вимірювань	Висновки
			Оптим.	Допустим.
1	2	3	4	5	6	7
Серед.Важк. IIа	Темпера-тура, оС	Холодний	18 - 20 21 - 23	17 - 23 18 - 27	17	Задовольняє вимогам
		Теплий			23
Серед.Важк. IIа	Відносн. Волог. повітря, %	Холодний	40 - 60	75	72	Задовольняє вимогам
		Теплий	40 - 60	65	54
	Швид. руху повітря, м/с	Холодн.	0,2	Не більше ніж 0,3	0,2	Задовольн. вимогам
		Теплий	0,3	0,2 - 0,4	0,3

Значення показників температури, відносної вологості та швидкості руху повітря для категорії робіт середньої важкості у лабораторії 0-19 відповідають допустимим вимогам встановлених для постійного робочого місця в холодний та теплий період року. Дані умови мікроклімату виконуються завдяки встановленому водяному опаленню у холодний період року та штучній припливно-витяжній вентиляції у теплий період року. При роботі обладнання відбуваються деяке відхилення параметрів мікроклімату від оптимальних, зазначених у таблиці 5.1, однак вони знаходяться у допустимих межах, встановлених ДСН 3.3.6.042-99 [20].

5.3 Аналіз шкідливих та небезпечних чинників в приміщенні

При виконані цієї дипломної роботи використовувалась кульовий планетарний млин, електронний мікроскоп, EDS приставка до електронного мікроскопу Selmi РЭМ-106И, рентгенівський дифрактометр Rigaku Ultima 4.

В роботі використані порошки Fe, Cu, Al, Ni, Cr, Ti, V.

Робота складається з декількох етапів: вибір елементного складу суміші порошків, механічне легування суміші порошків протягом 10-ти годин в середовищі спирту, рентгенівські дослідження, дослідження мікроструктури.

Перелік негативних чинників, які треба дослідити: запиленість повітря робочої зони пилом металів; небезпека враження електричним струмом; підвищений рівень шуму, вплив радіаційного випромінення.

У таблиці 5.2 приведено перелік проведених операцій та шкідливих, небезпечних виробничих факторів, що можуть мати місце при виконанні роботи.

Таблиця 5.2 - Шкідливі і небезпечні виробничі фактори, що можуть мати місце при виконанні деяких операцій диплома

Найменування операцій	Устаткування	Потенційні небезпеки
Механічне легування	Кульовий планетарний млин	Запиленість приміщення, шум, враження електричним струмом
Рентгенівський аналіз	Рентгенівський дифрактометр RigakuUltima 4	Радіаційна небезпека
Аналіз мікроструктури та хім. складу	Selmi РЭМ-106И	Радіаційна небезпека

5.4 Освітлення

Освітлення поділяється на 3 види: 1) природне; 2) штучне; 3) суміщене.

Природне освітлення - освітлення приміщень світлом неба, що потрапляє через світлові прорізи в зовнішніх огороджувальних конструкціях. За своїм спектральним складом воно є найбільш сприятливим. Природне освітлення може бути: бічним, верхнім і комбіноване. Природне освітлення характеризується коефіцієнтом природної освітленості КПО.

Штучне освітлення буває двох систем: загальне і комбіноване. Загальне освітлення - це освітлення, при якому світильники розміщуються у верхній зоні приміщення рівномірно, або, як розташоване устаткування. Комбіноване освітлення - це освітлення, при якому до загального освітлення додається місцеве. Місцеве - це додаткове до загального освітлення, що створюється світильниками, концентрує світловий потік безпосередньо на робочих місцях.

Суміщене освітлення - це освітлення, при якому недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним [21].

В лабораторії проводяться зорові роботи середньої точності (розряд зорової роботи IV), підрозряд зорової роботи в. При боковому природному освітленні табличне значення КПО відповідно до ДБН В.2.5-28-2006 становить 1,5%. При орієнтації світлових прорізів на південь коефіцієнт світлового клімату m становить 0,85.

Нормоване значення КПО (е_N) становить:

е_N = 1,5 • 0,85 = 1,275% .

Фактичне значення КПО при бічному освітленні визначається за формулою:

, (5.1)

де - геометричний КПО в розрахунковій точці при бічному освітленні, що враховує пряме світло неба, =0,01( п₁ n₂ );

n₁ - кількість променів відповідно до, що проходять від неба крізь світлові прорізи в розрахункову точку на поперечному розрізі приміщення;

n₂ - кількість променів відповідно до, що проходять від неба через світлові прорізи в розрахункову точку;

q - коефіцієнт, що враховує нерівномірну яскравість хмарного неба. Його значення залежить від кутової висоти середини світлового отвору над робочою поверхнею б. У даному випадку б = 21⁰. За таблицею визначаємо q=0,74;

e_буд - геометричний КПО в розрахунковій точці при бічному освітленні, що враховує світло, відбите від будівлі, що розташована навпроти;

R - коефіцієнт, який враховує яскравість протилежного будинку і приймається за таблицею [21], R =0,14;

r₁ - коефіцієнт, що враховує збільшення КПО при бічному освітленні, зумовлене світлом, відбитим від поверхонь приміщення та підстилаючого шару, що прилягає до будівлі; визначається в залежності від відношення глибини приміщення В до висоти верху вікна над рівнем робочої поверхні;

h₁, відношення відстані l розрахункової точки від зовнішньої стіни до глибини приміщення В, відношення довжини приміщення l_n до його глибини В;

ф_заг - загальний коефіцієнт світлопроникнення, який визначається формулою.

В результаті розрахунку отримуємо:

n₁ =18,

n₂=34,

,

e_буд = 0,01( n₁ n₂), (5.2)

де n₁, n₂-кількість променів за графіком І та ІІ, що проходять від будівлі, що розташована навпроти, через світлові прорізи в розрахункову точку на відповідних розрізах приміщення.

Тоді, розраховуємо _буд :

n₁=11,

n₂=34,

.

Середньозважений коефіцієнт відбиття поверхонь приміщення р_сер, розраховується за формулою:

, (5.3)

де p₁, p₂, p₃ - коефіцієнти відбиття, відповідно, стелі, стін та підлоги, знаходяться з таблиці 3.8-3,10 [21];

S₁, S₂, S₃ - площа відповідно стелі, стін, підлоги.

Глибина приміщення В=3 м. Висота верху вікна над рівнем робочої поверхні h₁ =2,5 м. Довжина приміщення l_n=8 м.

Відстань від розрахункової точки до зовнішньої стіни l =4 м.

В/ h₁=2,4,

l /В=0,75,

l_n/В=2,

Згідно з [30] для побіленої стелі, стін, підлоги:

₁=0,7₂=0,7 ₃=0,1,

S₁ = S₃ = 24 м²,

S₂ =29,5м³.

Підрахуємо:

p_сер=(0,7*24+0,7*29,5+0,1*24)/(24*2+29,5)=39,85/77,5=0,5.

Використовуючи всі вище підраховані значення знаходимо r₁=1,7.

Загальний коефіцієнт світлопроникнення (ф_заг), який визначається формулою:

T_заг = t1·t2·t3·t4·t5,(5.4)

де ф₁ - коефіцієнт світлопропускання матеріалу, який визначається за таблицею А.3;

ф₂ - коефіцієнт, який враховує втрати світла в рамах світлопрорізу, який визначається за таблицею А.3;

ф₃ - коефіцієнт, який враховує втрати в несучих конструкціях і визначається за таблицею А.3 (при боковому освітленні ф3 = 1);

ф₄ - коефіцієнт, який враховує втрати світла в сонцезахисних пристроях і визначається за таблицею А.4;

ф₅ - коефіцієнт, який враховує втрати світла в захисній сітці, яка встановлюється під ліхтарями, який береться рівним 0,9;

У приміщенні скло віконне подвійне листове, тому згідно [21]:

p₁=0,8,p₂ = 0,75,p_з =1,p₄ =1,₅ = 1,

p_заг= 0,54.

Знаходимо фактичний коефіцієнт природної освітленості за формулою:

.

Порівнюючи значення нормованого і фактичного коефіцієнта природного освітлення, розрахунки якого велись для одного вікна розташованого (найближче до розрахункової точки), а їх в приміщенні чотири, можна зробити висновок, що природне освітлення в приміщенні відповідає необхідним вимогам, тому в світлий період доби додаткове штучне освітлення можна не використовувати.

В нашому випадку світловий потік який створює люмінесцентна лампа типу ЛД в світильнику Л201Б потужністю 40 Вт становить 2500 лм. Кількість світильників в приміщенні становить 12 шт., в кожному світильнику знаходиться по 2 лампи. Коефіцієнт запасу К_з, що враховує зниження освітленості в результаті забруднення та старіння ламп складає 1,5. Коефіцієнт нерівномірності освітлення для люмінесцентних ламп дорівнює Z = 1,1.

Для визначення коефіцієнту використання світлового потоку з розрахуємо показник приміщення i за формулою i=ab/h(a+b), де a і b - довжина і ширина приміщення, м; h - висота світильника над робочою поверхнею, м.

і=(8*3)/3,2*(8+3)=0,69.

На підставі і =0,69, с_стелі= 70% та с_стін = 50% по таблиці знайшли з = 0,45 [21].

Визначимо фактичну освітленість:

Е = (2500 * 12 * 2 *0,45) / 24 *1,5 *0,69 =1164,4.

Порівнюючи значення нормованої освітленості Е_н=200 лк і фактичної освітленості Е_ф=1164,4 лк робимо висновок, що освітленість в лабораторії 0-19 відповідає нормам ДБН В.2.5-28-2006.

5.5 Запиленість повітря робочої зони пилом

Основні речовини, що використовуються в даній роботі - дрібнозернисті суміші порошків Al, Cr, Fe, Ni, Cu, Ti, V не перевищують гранично допустимих концентрацій цих речовин у повітрі (0,1 мг/м³) згідно ГОСТ 12.1.005-88. Найбільше накопичення пилу біля робочого столу та планетарного млина, де відбувається змішування порошків. Ці речовини можуть потрапляти в організм людини через органи дихання та органи травлення. Пил може здійснювати на людину фіброгенну дію. Шкідливість виробничого пилу обумовлена його здатністю викликати професійні захворювання легень.

При роботі з порошками повинні передбачатися заходи, що виключають потрапляння часток порошку в органи дихання. Біля столу, де змішуються порошки, розташовується місцева витяжна вентиляція у вигляді всмоктувальної панелі. Для запобігання потрапляння в органи дихання пилу використовують протипилові респіратори (ГОСТ 12.4.034-85) [22]. Всі шкідливі речовини, які створюють пил, зберігаються в посуді, що щільно закривається у витяжній шафі. Особи, що піддаються впливу пилу забезпечуються спецодягом.

5.6 Небезпека враження електричним струмом

В роботі застосовується обладнання, що живиться напругою від мережі 220 В та 380 В. Тому існує потенційна небезпека ураження електричним струмом. Основними чинниками електротравматизму є: 1) дотик до струмоведучих частин під напругою внаслідок недотримання правил безпеки, дефектів конструкції та монтажу електрообладнання; 2) дотик до не струмоведучих частин, котрі опинились під напругою внаслідок пошкодження ізоляції, перехрещування проводів; 3) помилкове подання напруги в установку, де працюють люди.

За характером середовища приміщення дослідної лабораторії відноситься до запилених, в якій пил, що виділяється, осідає на дротах та проникає в середину обладнання. Лабораторія відноситься до приміщень з особливою небезпекою, оскільки є висока температура (перевищує 35°С протягом тривалого часу), струмопровідний пил та струмопровідна підлога [23].

При нормальних режимах роботи обладнання з метою запобігання враження електричним струмом передбачені: 1) електрична ізоляція струмоведучих частин - це шар діелектрика або конструкція, виконана з діелектрика, котрим вкривається поверхня струмоведучих частин; 2) розташування струмоведучих частин на недосяжній висоті або в недосяжному місці; 3) блокування - автоматичний пристрій, за допомогою котрого запобігають неправильним, небезпечним для людини діям; 4) захисне заземлення корпусів (Рис.5.3) електроустаткування і електроприладів згідно ГОСТ 12.1.030-82.

1 - заземлювач; 2 - з'єднувальна стрічка;

Рисунок 5.3 - Схема позначення розмірів для розрахунку захисного заземлення

В роботі застосовувався планетарний кульовий млин та інша апаратура, що живиться напругою від мережі 220 В, а також 380 В. Тому існує потенційна небезпека ураження електричним струмом при пошкодженні ізоляції і заземлення внаслідок помилкового включення устаткування. Вона існує також внаслідок безпосереднього зіткнення з металевими частинами електроустановок, що у момент зіткнення виявилися під напругою через ушкодження ізоляції.

Відповідно до ППЕУ-89 лабораторія відноситься до приміщень з особливою небезпекою, внаслідок наявності електропровідного пилу та можливості одночасного дотику людини до металоконструкцій будівлі, що має сполучення з землею, з одного боку, і до металевого корпусу обладнання з другого боку.

Електромагнітне поле, що випромінюється в робочу зону, може призвести до шкідливих наслідків щодо організму людини, які можуть бути зворотні, а при великій інтенсивності опромінення або при систематичному опроміненні з гранично допустимою інтенсивністю - незворотні. При впливі електромагнітних полів тканини приводяться в рух, тобто в тканинах виникають високочастотні струми, що супроводжуються тепловим ефектом. Тривалий і систематичний вплив електричних полів може викликати підвищену стомлюваність, головний біль, сонливість або порушення сну, гіпертонію. На основі результатів дослідження електромагнітних полів радіочастот виявлений ступінь небезпеки частот різних діапазонів. Для даної установки з частотою 5,28 МГц гранично допустимий рівень напруженості електричного поля складає 10 В/м, а інтенсивність електромагнітного поля, що діє протягом усього робочого дня, не повинна перевищувати 100мкВт/см² (ГОСТ 12.1.006-86).

Для запобігання впливу електричного поля електричної печі спікання з частотою 5,28 МГц гранично допустимий рівень напруженості електричного поля складає 300 В/м, а гранично допустимі значення енергетичного навантаження поля, що діє протягом усього робочого дня, не повинні перевищувати 7000 Вт/м² год. згідно ГОСТ 12.1.006-84 [24].

Оскільки повністю уникнути опромінення неможливо, потрібно зменшити ймовірність проникнення людей у зону впливу електромагнітного поля, скоротити час перебування під опроміненням. Потужність печі повинна бути мінімально потрібною.

5.7 Підвищений рівень шуму та вібрації

У лабораторії є джерела шуму: планетарний кульови й млин та електроустаткування. За часовою характеристикою шум відноситься до постійного - рівень звуку за весь робочий день при роботі обладнання не змінюється більш ніж на 5дБА. За походженням шум поділяється на механічний (джерело - планетарний млин) та електромагнітний (джерело - електроустаткування). При одночасній роботі всього устаткування рівень шуму може перевищувати допустимі норми ДСН 3.3.6.037-99, що призводить до виникнення профзахворювань. Рівень шуму не повинен перевищувати 75 дБА (ДСН 3.3.6.037 - 99) [25].

Шум може викликати різні загально біологічні подразнення, патологічні зміни, функціональні розлади та механічні ушкодження. Під час роботи в шумних умовах продуктивність ручної роботи може знизитись до 60%, а при розрахунках - до 50%. При тривалій роботі в шумних умовах перш за все уражаються нервова та серцево-судина система та органи дихання. Необхідність кричати при спілкуванні у виробничих умовах негативно впливає на психологічний стан людей.

Боротьба з шумом та вібраціями здійснюється шляхом зменшення часу їх впливу на працюючих за рахунок того, що установки вмикаються на термін потрібний для виконання необхідних операцій[26].

5.8 Небезпека рентгенівського опромінення

В даний час для захисту від рентгенівського випромінювання при використанні його в цілях медичної діагностики сформувався комплекс захисних засобів, які можна розділити на наступні групи:

Засоби захисту від прямого невикористаного випромінювання;

Засоби індивідуального захисту персоналу;

Засоби індивідуального захисту пацієнта;

Засоби колективного захисту, які, у свою чергу, поділяються на стаціонарні та пересувні. Наявність більшості з цих у рентгенодіагностичних кабінетах і основні їх захисні властивості нормуються "Санітарними правилами і нормами СанПиН 2.6.1.1192-03", введеними в дію 18 лютого 2003 р., а також ОСПОРБ-99 і НРБ-99. Дані правила поширюються на проектування, будівництво, реконструкцію та експлуатацію рентгенівських кабінетів незалежно від їх відомчої належності та форми власності, а також на розробку і виробництво рентгенівського медичного обладнання та захисних засобів.

Листовий свинець, що застосовується для виготовлення засобів колективного захисту (захист стін, підлоги, стелі рентгенокабінетів, а також жорсткі захисні ширми та екрани), провадиться згідно ГОСТам на спеціалізованих заводах по переробці кольорових металів. Концентрат баритовий КБ-3, застосовуваний при стаціонарній захисту (захисна штукатурка рентгенокабінетів, також для захисту використовують про свинцьоване скло.

Основні вимоги до пересувних засобів радіаційного захисту сформульовані в санітарних правилах і нормах САНПИН 2.6.1.1192-03 [27].

Захист від використовуваного прямого випромінювання передбачається в конструкції самого рентгенівського апарату і окремо, як правило, не випускається (виняток можуть становити фартухи для екранно-зйомочних пристроїв, що приходять в непридатність при експлуатації і підлягають заміні). Стаціонарний захист кабінетів виконується на етапі будівельно-оздоблювальних робіт.

В лабораторії при дослідженні, оператор рентгенівської установки, знаходився в тій частині кімнати, де випромінення не падає на нього. Установка RigakuUltma 4 повністю закрита захисним кожухом, що виключає можливість опромінення обслуговуючого персоналу.

5.9 Небезпека виникнення пожежі

Пожежа - неконтрольоване горіння поза спеціальним вогнищем, яке призводить до матеріальної шкоди, що розповсюджується в часі і просторі. Причинами виникнення пожеж є недбала поведінка людей з вогнем, порушення правил пожежної безпеки, природні явища (блискавка, посуха). Відомо, що 90% пожеж виникає з вини людини.

В процесі дослідження використовуються негорючі матеріали - порошки металів Al, Fe, Cu, Ni, Cr, Ti, V, які при розмолі знаходяться у металевих розмольних стаканах. Підлога та стіни мають керамічне покриття (плитка). На вікнах відсутні занавіски. Дерев'яний стіл знаходиться в центрі лабораторії на відстані 2-3м від кожного можливого центру виникнення пожежі, також стіл має вогнезахисне просочування. Стіл відноситься до 2-ї групи порід по просочуваваності - помірно просочувані. У зв'язку з цим приміщення лабораторії за ступенем пожежної небезпеки згідно з ОНТП-24-86 віднесемо до категорії «Г».

Для запобігання пожежі в лабораторії необхідно забезпечити потужну місцеву вентиляцію, виключити можливість запилення чи загазованості повітря вибухонебезпечними речовинами. Раз на день в лабораторіях має проводитись вологе прибирання в місцях накопичення порошку та вологе прибирання пилу з обладнання.

В цілях запобігання пожежі в лабораторії забороняється:

- палити;

- зберігати горючі та легкозаймисті матеріали, не пов'язані з технологічним процесом;

- використовувати електронагрівальні прибори у побутових цілях;

- користуватись зіпсованим електричним устаткуванням, некаліброваними електричними запобіжниками, незаземленими електроприладами;

- захаращувати проходи до засобів гасіння пожежі (вогнегасників, вентильних пожежних кранів).

Усі електрощити повинні постійно знаходитись у закритому стані й не захаращуватись сторонніми предметами.

У лабораторіях усі установки живляться електричним струмом, тому для їх гасіння використовуються вогнегасники типу ОУ-2, ОУ-5 (при напрузі 220В) та порошкові вогнегасники (напруга до 1000 В) - МГС (порошок на основі графіту)ГОСТ 12.1.004-91[28].

Відповідальні особи перед закриттям приміщення проводять ретельний огляд. Перекривають воду та вимикають струм на всіх установках. Ключі здають черговому вахтеру.

Співробітники чи студенти, що виявили виникнення пожежі, зобов'язані:

- викликати пожежну допомогу за телефоном 5 - 101 (міський - 101);

- прийняти усі заходи до урятування людей та гасіння пожежі усіма доступними засобами гасіння пожежі.

5.10 Забезпечення безпеки в надзвичайній ситуації

Надзвичайна ситуація (НС) -- порушення нормальних умов життя і діяльності людей на об'єкті або території, спричиненеаварією, катастрофою, стихійним лихом,епідемією, епізоотією,епіфітотією, великоюпожежею, застосуванням засобів ураження, що призвели або можуть призвести до людських і матеріальних втрат.

Щодня у світі фіксуються тисячі подій, при яких відбувається порушення нормальних умов життя і діяльності людей які можуть призвести або призводять до загибелі людей та до значних матеріальних втрат.

Загальні ознаками надзвичайних ситуацій є:

– наявність або загроза загибелі людей чи значне погіршення умов їх життєдіяльності;

– заподіяння економічних збитків;

– істотне погіршення стану довкілля;

Положення про класифікацію надзвичайних ситуацій за характером походження подій, котрі зумовлюють виникнення надзвичайних ситуацій на території України, розрізняє чотири класи надзвичайних ситуацій -- надзвичайні ситуації техногенного, природного, соціально-політичного, військового характеру. Кожен клас надзвичайних ситуацій поділяється на групи, які містять конкретні їх види.

За характером надзвичайні ситуації поділяються на:

– Надзвичайні ситуації техногенного характеру;

– Надзвичайні ситуації природного характеру;

– Надзвичайні ситуації соціально-політичного характеру;

– Надзвичайні ситуації воєнного характеру;

– Надзвичайні ситуації класифікуються за рівнями:

– Надзвичайна ситуація загальнодержавного рівня;

– Надзвичайна ситуація регіонального рівня;

– Надзвичайна ситуація місцевого рівня;

– Надзвичайна ситуація об'єктового рівня.

В даній лабораторії можливе виникнення надзвичайної ситуації техногенного характеру, об'єктного рівня, яка розгортається на території об'єкта або на самому об'єкті і наслідки якої не виходять за можливий рівень об'єкта або його санітарно-захисної зони.

Якщо пожежа трапилась в нашій лабораторії, потрібно виконувати наступні правила:

– не створювати паніки. Найстрашніше, що може виникнути при пожежі- це паніка. Не будьте причиною її виникнення;

– чітко усвідомте порядок виходу із навчальних приміщень, де проходять заняття.

– допомагайте своїм товаришам.В разі пожежі безпечну евакуацію людей забезпечують евакуаційні виходи. На рисунку 5.4 представлено план евакуації з приміщення.

ВИСНОВКИ

1. Визначено, що найкращими властивостями володіють багатокомпонентні металеві сплави з однорідною нанокристалічною структурою у вигляді твердих розчинів з ОЦК решіткою.

2. Встановлено, що для досягнення високих експлуатаційних характеристик багатокомпонентних металевих систем за рахунок утворення однорідних твердих розчинів з нанокристалічною структурою, доцільно використовувати для їх синтезу процес механічного легування у високоенергетичному планетарному млині.

3. В ході виконання дипломної роботи з теми «Вплив Ti та V на формування структури та фазового складу AlCrFeNiCu сплаву» було отримано три високоентропійні сплави складом AlCrFeNiCu, AlCrFeNiCuTi та AlCrFeNiCuV. Проведено дослідження впливу Ti та V на формування його структури та фазового складу. Встановлено, що високоентропійний сплав AlNiFeCuCr, отриманий в ході механічного легування, складається з ОЦК твердого розчину заміщення, параметр решітки якого 2,88 (?). При додаванні V до вихідної суміші такого сплаву, збільшується параметр кристалічної решітки з 2,88 (?) до 2,9 (?). При заміні VнаTi у вихідній суміші, в процесі механічного легування утворюється ГЦК твердий розчин. Також збільшується параметр кристалічної решітки відносно сплаву без вмісту Ti до значень 3,6 (?).

CONCLUSIONS

1. It was determined that the best properties are multicomponent metallic alloys with homogeneous nanocrystalline structure in the form of solid solutions with bcc lattice.

2. Established that in order to achieve high performance multi- metal systems due to the formation of homogeneous solid solution with nanocrystalline structure should be used for their synthesis process of mechanical alloying in high energy planetary mill.

3. In the course of the thesis on " The impact of Ti and V on the structure and phase composition of the alloy AlCrFeNiCu " received three vysokoen...