авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |

«3 ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ М.П. Федоров – ректор СПбГПУ, член-корреспондент РАН (председатель) Ю.С. Васильев – президент СПбГПУ, академик ...»

-- [ Страница 6 ] --

3. Тверьянович А.С., Ким Д., Борисов Е.Н. и др., Лазерные и микро волновые методы получения и модификации халькогенидных полупро водниковых материалов. СПб.: Изд-во БХВ, 2006. 99 с 4. Бальмаков М.Д., Мурадова Г.М. Управление синтезом нанострук турированных материалов с помощью лазерного и микроволнового излу чений // Физ. и хим. стекла. 2010. Т. 36. № 1. С. 140 - 144.

5. Бальмаков М.Д. Термодинамический аспект плавления и размяг чения наночастиц // Физ. и хим. стекла. 2008. Т. 34. № 5. С. 727- 739.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПЛАЗМЕННО-ЦИКЛОННОГО ПРОЦЕССА СЖИГАНИЯ УГЛЯ Басаргин А.П.

Читинский государственный университет Расчет плазменно-циклонного процесса горения топлива основыва ется на существующих методиках расчета плазменно-энергетических и циклонных процессов термической переработки топлив. Особенности рас чета определяются физической сущностью процесса. Сущность техноло гии сжигания угля в плазменно-циклонной топливной системе заключает ся в совмещении двух высокоэффективных процессов: электротермохими ческая подготовка пылеугольного топлива (ЭТХПТ) и последующее его вихревое сжигание в циклонной камере, сопровождающееся удалением минеральной части топлива.

Конструкторский расчет плазменно-циклонной топливной системы предлагается производить используя алгоритм, состоящий из пяти блоков.

Первый блок – исходные данные. Задается необходимая тепловая мощ ность плазменно-циклонной камеры, расход топлива. Вводятся характери стики угля, рассчитываются объемы продуктов сгорания и необходимое количество воздуха. Задается температура вторичного воздуха. Во втором блоке производится расчет ЭТХПТ. В основе расчета лежит определение оптимальной температуры ЭТХПТ и геометрии камеры ЭТХПТ, при кото рых происходит стабилизация выхода горючих компонентов. Определя ются удельные энергозатраты на процесс, мощность плазмотрона и пара метры на выходе из камеры. Третий блок предназначен для определения геометрических характеристик циклонной камеры. На основе известных значений теплонапряжения сечения циклонных камер и данных первого и второго блоков рассчитывается определяющий размер – диаметр циклон ной камеры и остальные характерные размеры. В четвертом блоке осуще ствляется расчет аэродинамических характеристик циклонной камеры.

Конечным результатом расчета этого блока является коэффициент сопро тивления циклонной камеры. В пятом блоке производится расчет тепло вых потоков по уравнению теплового баланса. Расчет производится итера ционным методом при задаваемых температурах пленки жидкого шлака и газа на выходе. В итоге определяется истиное теплонапряжение сечения камеры и возможна коррекция геометрии (диаметра циклонной камеры).

Завершающим этапом расчета является оценка перепада давления в ци клонной камере с учетом неизотермичности процесса.

Методика конструкторского расчета реализована на ЭВМ в системе «Mathcad». При необходимости элементы разработанной методики могут быть использованы для поверочного расчета плазменно-циклонной топ ливной системы.

ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ СВОЙСТВ И СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ВОЛОКОН Белоглазов В.И., Дьякова Е.В., Комаров В.И., Гурьев А.В.

Архангельский государственный технический университет Направление исследования фундаментальных свойств целлюлозных волокон и само понятие «фундаментальные свойства целлюлозы» дли тельное время рассматривались в качестве теоретических основ либо вспомогательных лабораторных методик при совершенствовании техноло гий получения и свойств целлюлозно-бумажных материалов. Попытки ввести в производственную практику оценку фундаментальных свойств и учет изменений структурно-морфологических характеристик целлюлоз ных волокон под влиянием химических, гидродинамических, механиче ских и тепловых воздействий были ограничены по причине крайней тру доемкости и неоперативности анализов, а также недостаточной воспроиз водимости получаемых результатов.

Между тем, такие характеристики целлюлозных волокон как длина, ширина, толщина клеточной стенки, фракционный состав, грубость, изви тость (фактор формы), наличие и вид дефектов и т.д., оказывают сущест венное влияние, как на основные процессы получения полуфабрикатов, так и конечной продукции. Это особенно актуально с учетом постепенного ухудшения качества сырья, вовлечением в сырьевой баланс некондицион ной древесины, т.е. пораженной гнилью, усыхающей и т.п. Компенсиро вать снижение фундаментальных свойств волокон такого сырья за счет применения химических вспомогательных веществ не всегда возможно по экономическим причинам.

Отмеченные цели и задачи успешно решаются с применением высо котехнологичных анализаторов структурно-морфологических характери стик волокон, в частности системы FiberTester, использование которой по зволяет проводить необходимые измерения, формирование массивов дан ных и их обработку в течение 20 минут для шести проб волокон.

В результате реализации программы комплексных исследований фундаментальных свойств волокон целлюлозы и полуцеллюлозы проана лизированы изменения структурно-морфологических свойств волокон в технологических потоках варки, рафинирования, сортирования, размола и установлены их взаимосвязи с физико-механическими характеристиками полуфабрикатов и готовой продукции. Исследовано влияние фракционно го состава и добавки волокон мелкой фракции в композицию на совокуп ность фундаментальных свойств волокон полуфабрикатов и физико механические характеристики тарного картона.

ОСОБЕННОСТИ КОРРОЗИОННО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ СПЛАВОВ Ti-Nb и In-Pb В КИСЛЫХ СРЕДАХ Борщевский А.М, Батурова Л.П., Елизарова Е.П.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Известно, что изменение коррозионной стойкости гомогенных би нарных сплавов, представляющих твердые растворы, под действием агрес сивной среды происходит дискретно при составах, кратных n/8 атомных долей более стойкого компонента [1-4]. Появление границ коррозионной стойкости связано, согласно существующим представлениям, с обогаще нием поверхности сплавов более стойким компонентом, тормозящим по следующее растворение.

В работе проведено исследование коррозионного поведения сплавов систем Ti-Nb и In-Pb, образующих непрерывный ряд твердых раство ров [5]. Выбор коррозионной среды определялся ее способностью избира тельно растворять один из компонентов сплава, другой более стойкий переводить в пассивное состояние. По данным предварительных испыта ний установлено, что титан и ниобий характеризуются значительным раз личием в химической активности в 40%-ном растворе H2SO4, а индий и свинец – в 56%-ном растворе HNO3. Причем различие в скоростях раство рения индивидуальных компонентов в исследуемых растворах для обеих систем примерно одинаково: 208 – для сплавов Ti-Nb и 280 – для сплавов In-Pb.

По характеру растворения в 40%-ном растворе H2SO4 сплавы Ti-Nb можно разделить на две группы. Первая группа – стойкие сплавы, содер жащие 30 и более ат% Nb, растворяются с весьма малой скоростью, слабо зависящей от состава сплава, их стойкость соответствует стойкости чисто го ниобия. Вторая группа – нестойкие сплавы, содержащие менее 30 ат% ниобия. Увеличение содержания Nb в интервале 5-25 ат% приводит к ли нейному уменьшению скорости коррозии сплавов. Однако резкого изме нения коррозионной стойкости сплавов (появления границы химической стойкости) при увеличении содержания более стойкого компонента в дан ной системе не обнаружено.

Зависимость скорости коррозии сплавов системы In-Pb в 56%-ном растворе HNO3 от состава сплава является более сложной. Наиболее ус тойчивыми в 56%-ном растворе HNO3 являются сплавы, содержащие 76 и более ат% Pb. Их коррозионная стойкость соответствует стойкости чисто го свинца. При добавке 6 ат% Pb наблюдали значительное увеличение скорости растворения сплава с 0.14 до 2.88 гсм-2 ч-1. При дальнейшем увеличении содержания Pb в сплаве скорость коррозии сплавов снижается и в интервале от 26 до 57 ат% соответствует примерно скорости коррозии чистого индия. Повышение содержания Рb в интервале от 58,5 до 76 ат% приводит к линейному уменьшению скорости коррозии. Таким образом, и в данной системе наличия выраженной границы коррозионной стойкости сплавов не наблюдали.

Зная соотношение парциальных скоростей растворения компонентов k, можно количественно оценить изменение состава поверхностного слоя сплавов в процессе коррозии [6]:

V2 N 01 kN, N V1 (V2 V1 ) N 01 1 (k 1) N где N01, N1 – содержание более стойкого компонента в сплаве и в поверх ностном слое (ат. доли) соответственно;

V1, V2 – парциальные скорости растворения компонентов. Как показали результаты расчета, при доста точно больших отношениях скоростей растворения компонентов сплава уже при небольших содержаниях стойкого компонента коррозия нестой ких сплавов сопровождается значительным обогащением поверхностного слоя сплава стойким компонентом. Так, при содержании в сплаве 5 ат% Nb или 6 ат% Pb их содержание в поверхностном слое составляет 91,7 и 94 ат% соответственно. Однако это не приводит к резкому торможению скоростей растворения сплавов, а в случае системы In-Pb способствует значительной ее активации.

Проведение электрохимических исследований показало, что потен циалы коррозии сплавов Ti-Nb в 40%-ном деаэрируемом растворе H2SO лежат в области пассивации, а на анодных потенциостатических поляри зационных кривых отсутствует область активного растворения. Причем увеличение содержания Nb в сплаве до 20 ат% приводит к увеличению скорости растворения сплавов в области пассивации.

Таким образом, как в условиях анодной поляризации, так и при кор розии сплавов с малым содержанием стойкого компонента, накапливаю щийся на поверхности сплава стойкий компонент не тормозит растворе ние. Это позволяет заключить, что в данных условиях формирование по верхностного слоя происходит в неравновесных условиях и на поверхно сти сплава образуется достаточно дефектный слой, обогащенный атомами более стойкого компонента с искаженной кристаллической решеткой, ко торый как бы каталитически ускоряет растворение менее стойкого компо нента. При дальнейшем увеличении содержания стойкого компонента в сплаве степень дефектности поверхностного слоя снижается, и скорость коррозии сплава замедляется.

Литература:

1. Tamman G. // Z. anorg. allgem. Chem. 1919. Bd 107. Н. 1. S. 289-308.

2. Скорчеллетти В.В., Шултин А.И. Химическое разрушение спла вов. Л.: ОНТИ, 1934. 236 с.

3. Лепешинская В.Н., Скорчеллетти В.В., Монастырев В.П. // ЖПХ.

1965. Т. 38. № 7. 1556-1562.

4. Кравцова И.А. Исследование природы химической стойкости и коррозионной структуры поверхности сплавов системы медь-никель: Ав тореф. канд. дис. Л., 1969. 20 с.

5. Диаграммы состояния двойных металлических систем. / Под ред.

Лякишева Н.П. М.: Машиностроение. 1997. Т. 1, 2. 240 с.

6. Cкорчеллетти В.В., Степанов И.А., Куксенко Е.П. // ЖПХ. 1958.

Т. 31. № 8, С. 1823-1831.

ПАССИВАЦИЯ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ Ti-Nb В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ Борщевский А.М., Батурова Л.П., Елизарова Е.П.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Коррозионная стойкость Ti и Nb определяется стойкостью в агрес сивных средах пассивных пленок. Серная кислота повышенной концен трации разрушает защитную пленку диоксида титана, вызывая его раство рение, а ниобий стоек в кислых средах. Если скорости коррозии компо нентов сплава в данной среде существенно различаются, то, как правило, наблюдается резкое изменение коррозионной стойкости сплавов в узком интервале составов, иногда не превышающем 1-2 ат%. Эти составы спла вов называют границами химической стойкости и согласно существую щим представлениям связаны с обогащением поверхности сплавов более стойким компонентом.

Содержание Ti и Nb в изучаемых сплавах изменяли кратно 5±0.1 ат%. В работе было испытано 19 сплавов и чистые металлы Ti и Nb.

Выбор коррозионной среды определялся ее способностью избирательно растворять один из компонентов сплава, другой более стойкий – перево дить в пассивное состояние. Предварительно было установлено, что раз личие в скоростях растворения Ti и Nb в 40%-ном растворе H2SO4 доста точно велико и составляет 208. По характеру растворения сплавы Ti-Nb можно разделить на две группы. Стойкие сплавы, содержащие 30 и более ат% Nb, растворяющиеся с весьма малой скоростью, слабо зависящей от состава сплава. Нестойкие сплавы, содержащие менее 30 ат% Nb. Увели чение содержания Nb в интервале 5-25 ат% приводит к монотонному уменьшению скорости коррозии сплавов и появления границ химической стойкости сплавов в исследуемой системе не обнаружено. Зная соотноше ние парциальных скоростей растворения компонентов, можно количест венно оценить изменение состава поверхностного слоя сплавов в процессе коррозии. Результаты расчета показали, что при содержании ниобия в сплаве 5 ат%, его содержание в поверхностном слое составляет 91,7 ат%.

Однако это не приводит к резкому торможению скорости растворения сплавов. Это позволяет заключить, что накапливающийся на поверхности сплава стойкий компонент не тормозит растворение т.к. формирование поверхностного слоя происходит в неравновесных условиях и на поверх ности сплавов образуется достаточно дефектный слой, обогащенный ато мами более стойкого компонента с искаженной кристаллической решет кой.

ПРОЯВЛЕНИЕ МИКРОНЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРЫ СВИНЦОВОФОСФАТНЫХ СТЕКОЛ В СПЕКТРАХ НАВЕДЕННОГО ПОГЛОЩЕНИЯ Бочарова Т.В., Власова А.Н.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Объектами исследования являлись свинцовофосфатные стекла. Ис следование влияния малых концентраций свинца на спектры наведенного оптического и ЭПР поглощения фосфатных стекол позволило установить, что отношение эффективностей действия иона Pb2+ в качестве ловушки по реакциям Pb2+ + е Pb(2+)(I) и Pb2+ + h+ Pb(2+)+(II) равно ~ 4. При этом в спектрах наведенного ЭПР и оптического поглощения фосфатных стекол состава (30-х)R2OxAl2O350P2O520PbO (x = 2, 4, 8, 10;

R = Na, K, Rb, Cs), в которых содержание PbО превышает 5 мол.%, были обнаружены сигнал ЭПР в виде одиночной симметричной линии с g-фактором 1.997 и ши риной линии Н 2.6 мТл и полоса наведенного поглощения (ПНП) с максимумом в области 13500 см-1.

Из спектров наведенного оптического поглощения были получены коэффициенты поглощения в максимуме ПНП в зависимости от содержа ния восстановителя. Установлено, что с увеличением содержания восста новителя при синтезе количество центров окраски возрастает. Если допус тить, что в жестких восстановительных условиях возможно образование трехвалентного фосфора, приводящего при -облучении к образованию центра РО32- дырочного типа, то соответственно количество электронных центров РО32- должно уменьшиться, а центров окраски, созданных при участии ионов Pb2+ и образующих полосу наведенного поглощения в об ласти 13500 см-1 – возрасти, что и наблюдалось в эксперименте. Таким об разом, при анализе зависимостей концентрации обнаруженных парамаг нитных центров (ПМЦ) и центров окраски от содержания примесных ды Tb3+ Sn4+ рочных и электронных центров в стекле состава 20 К2O 10 Al2O3 50 P2O5 20 PbO, а также степени восстановления, было доказано, что центры окраски, ответственные за указанную полосу, имеют электронную природу, тогда как ПМЦ являются центрами захвата дырок.

Параметры указанного сигнала ЭПР однозначно указывали на то, что ПМЦ являются центрами Pb(2+)+. Результаты изучения интенсивности, положения максимума ПНП, а также интенсивности ЭПР поглощения в зависимости от щелочного состава, содержания Al2O3 и PbO однозначно свидетельствуют в пользу того, что в состав центра окраски входит Pb(2+).

В предполагаемом механизме образования центров окраски в свинцово фосфатных стеклах указанного состава учитывается, что в ансамбле цен тров, связанных со свинцом, присутствуют ионы Pb2+, находящиеся в фи зически неэквивалентных положениях.

ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СВИНЦОВО-СЕРЕБРЯНОГО СЫРЬЯ МЕТОДОМ ХЛОРИДНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ Гаршин А.П., Наторхин М.И.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Постоянное обеднение серебром полиметаллического сырья приво дит к необходимости разработки новых технологий, среди которых пред лагается и метод хлоридного выщелачивания, основанный на том, что не растворимые в воде соединения могут растворяться в избытке хлоридов за счёт комплексообразования. Нами была экспериментально показана воз можность растворения солей серебра, свинца, висмута и меди в виде ме талла в хлоридном растворе ZnCl2 и СaCl2 и установлено, что в растворе ZnCl2 (концентрация 10 моль/дм3 и температура кипения 136С°) процесс растворения значительно интенсивнее и идёт с существенно большей ско ростью, чем в растворе CaCl2 (концентрация 5 моль/дм3, температура ки пения 108°С). При проведении испытаний переработки анодных шламов в хлоридных растворах было установлено, что суммарная растворимость шлама Новгородского Металлургического Завода состава: Cu: 17,3-19,8%, Ag: 2,19-2,2%, Au: 0,0074-0,0076%, Pt: 0,0010 – 0,0011%;

Pd: 0,0043 0,0044%;

Pb: 26,74 – 32,36%;

Ni: 0,34-0,41%;

Zn: 0,26-0,6% в 4,5 М CaCl составляет 3,5 г/дм3, в то время как в 1 дм3 10 М раствора ZnCl2 растворя ется 7,0 г шлама. После растворения медеэлектролитного шлама выделе ние из хлоридного раствора серебра, меди, висмута и свинца достигается при их осаждении на структурированной свинцовой губке, образующейся при введении в хлоридный раствор активированного порошкообразного цинка. Затем при последовательном выщелачивании губки с осаждёнными на ней металлами в растворах HCl удаётся получить эти металлы в чистом виде. Возможна также переработка анодных шламов с получением товар ных продуктов:

- твердого, кристаллического хлорида свинца (PbCl2), который мож но использовать как самостоятельный товарный продукт, или металличе ского свинца;

- металлического, порошкообразного серебра;

- металлической меди;

- металлического висмута;

- концентрированного остатка металлов платиновой группы и золо та.

Таким образом, открывается возможность создания замкнутой эко логически чистой безотходной технологии получения серебра и попутных металлов.

ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ДИФФУЗИОННОГО ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ПРИ НЕРАВНОВЕСНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ БИНАРНЫХ СПЛАВОВ АЛЮМИНИЯ Голод В.М.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Дендритная ликвация, многократно исследованная эксперименталь но и теоретически, связана с перераспределением компонентов расплава между фазами в процессе его неравновесной кристаллизации. В работе средствами численного моделирования [1] исследовано развитие дендрит ной ликвации при полном протекании диффузии в жидкой фазе и частич ного диффузионного выравнивания состава твердой фазы при локальном равновесии на границе раздела фаз, что отвечает условиям реальной кри сталлизации слитков и отливок.

Моделирование неравновесной кристаллизации бинарных сплавов, реализованное в работе, базируется на численном решении системы диф ференциальных уравнений, описывающих изменение количества твердой фазы m, состава жидкой фазы CL и междуосных промежутков дендритов при изменении температуры t в локальной дендритной ячейке [1-2]:

dC L C L (1 k ) 8 DiS ;

;

(1) i i i dm 1 (1 - k ) m 12 i (1 k ) t L t pC dt ;

(2) dm 1 (1 k )m d n, (3) kn d где значения параметров k (коэффициент распределения), p (наклон линии ликвидуса) и являются переменными величинами, зависимыми от СL (k, p), а также от температуры и времени (). В выражениях (1) и (2) при расчете учитывали температурную зависимость коэффициента диффузии Dsi в твердой фазе. Значение локальной продолжительности затвердевания * задавали в соответствии с принятой интенсивностью теплоотвода. Эм пирические коэффициенты k и n описывают коалесценцию дендритной структуры в процессе кристаллизации.

Для моделирования диффузионного перераспределения ликвирую щего компонента по сечению изотермической дендритной ячейки CS(r,) численно решали уравнение диффузии в твердой фазе для цилиндриче ской ветви (ствола) дендрита:

CS CS 1 CS D r2 rr (4) в системе с подвижной межфазной границей раздела (r=), движущейся со скоростью V, на которой выполняется условие локального равновесия:

CS DS kV (C L ) r, r где концентрация ликвирующего компонента на границе раздела фаз при полном протекании диффузии в жидкой фазе соответствует среднему со ставу жидкой фазы согласно уравнению (1). Уравнение (4) решали мето дом конечных разностей путем разбивки области интегрирования сеткой на N элементов r (N 103) и времени процесса на М элементов (М 105).

На примере кристаллизации сплава Al-6 % Mg показано (см. рис.), что по мере снижения скорости охлаждения V0 от 13.2 до 0.008 K/с (с уве личением продолжительности затвердевания от 5 до 8·103 с и увеличением размеров междуосных промежутков с 25 до 220 мкм) в результате более полного протекания диффузии в твердой фазе происходит существенное выравнивание концентрации магния в пределах дендритной ячейки, наи более сильно проявляющееся в приграничной зоне микрозерна (рис., а).

При этом содержание магния на границе дендритного микрозерна в зави симости от скорости охлаждения изменяется в пределах от 8 до 14 %, что намного отличается от его концентрации в точке предельной растворимо сти при эвтектической температуре (17 %).

Рис. Конечное распределение концентрации магния в приграничной зоне дендритного микрозерна (а) и изменение состава жидкой фазы в процессе неравновесной кристаллизации (б) сплава Al-6 % Mg при различных скоростях охлаждения V0, K/с:

1- 13.2;

2 – 1.3;

3 – 0.66;

4- 0.33;

5 –6.6·10-2;

6 – 1.65·10-2;

7 – 8.25·10- В результате снижения интенсивности накопления примеси в жид кой фазе непрерывно уменьшается количество неравновесной эвтектики, образующейся на заключительном этапе кристаллизации (рис., б), которая при *103с перестает выделяться, поскольку состав жидкой фазы при этом не достигает эвтектической концентрации (33 % Mg).

Полученные в работе результаты моделирования исследованных би нарных сплавов алюминия находятся в удовлетворительном соответствии с известными экспериментальными данными [3], что указывает на адек ватность применяемой модели. Дополнительного исследования требует анализ характера зависимости степени дендритной ликвации от скорости охлаждения, которая обнаруживает максимум при умеренных значениях V0 (0.25-0.5 К/с), что связано с необходимостью более детального учета морфологических особенностей дендритных кристаллитов.

Литература:

1. Голод В.М., Денисов В.А. Теория, компьютерный анализ и техно логия стального литья. – СПб, ИПЦ СПГУТД, 2007.

2. Ohnaka I. Mathematical analysis of solute redistribution during solidi fication with diffusion in solid phase // Trans. ISIJ, 1986, v. 26, № 12.

3. Золоторевский В.С., Белов Н.А. Металловедение литейных алю миниевых сплавов. М., МИСИС, 2005.

МЕТАСТАБИЛЬНЫЕ ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ПЕРЕХОДНЫМИ МЕТАЛЛАМИ (Cr, Mn, Zr и Ni) Голод В.М., Савельев К.Д., Ладнов П.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Неравновесный характер кристаллизации промышленных алюми ниевых сплавов [1] связан не только с возникновением дендритной ликва ции и выделением неравновесных фаз вследствие подавления диффузии в твердой фазе, но также с образованием метастабильных фаз, условия воз никновения и роста которых связаны [2] с термодинамическими парамет рами, которые определяются геометрией соответствующих диаграмм со стояния и положением сплавов на ней.

Рис. Стабильные (сплошные линии) и метастабильные (пунктир) диаграммы состояния сплавов алюминия с хромом (а), марганцем (б), цирконием (в) и никелем (г) Использование аппарата термодинамического моделирования [3-4] позволяет выполнить построение метастабильных диаграмм состояния и дать их сравнительную оценку для различных вариантов (рангов метаста бильности), а также анализировать кинетические условия конкурентной кристаллизации при совместном выделениии стабильных и метастабиль ных фаз, что имеет важное значение для формирования литой структуры.

Расчетные метастабильные диаграммы (см. рис.) перитектического типа демонстрируют их возможную трансформацию в систему с восходя щими непрерывными твердыми растворами (рис., а, в) в отличие от диа грамм эвтектического типа (рис., б, г), где происходит смещение критиче ских точек в область более низких температур и увеличение предельной растворимости при эвтектической температуре.

Полученные в результате расчетов параметры стабильных и мета стабильных диаграмм, основанные на современных термодинамических характеристиках элементов и образуемых ими фаз [5], позволяют оценить возможности расширения пределов твердорастворного легирования алю миниевых сплавов переходными элементами и дать наиболее близкий к реальным условиям количественный анализ развития дендритной ликва ции при неравновесной кристаллизации с выделением метастабильных фаз.

Литература:

1. Золоторевский В.С., Белов Н.А. Металловедение литейных алю миниевых сплавов. М., МИСИС, 2005.

2. Голод В.М., Савельев К.Д. Компьютерный анализ конкурентной кристаллизации стабильных и метастабильных фаз // Науч.-техн. ведомо сти СПбГПУ, сер. Наука и образование, № 2(78), 2009.

3. Савельев К.Д., Голод В.М. Метастабильные диаграммы состояния системы Al-Fe // Сб. Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке. Матер. XIV межд. науч.-техн. конф., СПбГПУ, 2007.

4. Голод В.М., Савельев К.Д., Басин А.С. Моделирование и компью терный анализ кристаллизации многокомпонентных сплавов на основе железа СПб, СПбГПУ, 2008.

5. SGTE bookcase. Thermodynamics at work // Materials Modeling Se ries. – London: Inst. of Materials, 1996.

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МОРФОЛОГИЮ ФОРМИРУЮЩЕЙСЯ ДЕНДРИТНОЙ СТРУКТУРЫ Добош Л.Ю., Голод В.М.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Первичная дендритная морфология, формирующаяся в процессе кристаллизации из переохлажденного расплава, наследуется при после дующей коалесценции и фазовых превращениях, в связи с чем ее анализ важен для управления структурой литого металла [1]. Используемый ма тематический аппарат [1-4] прогноза условий формирования первичных дендритных параметров (радиус кривизны вершины дендрита R, ширина 0 междуосных промежутков) нуждается в экспериментальной проверке и «калибровке» в связи с рядом допущений, принятых при его разработке, и ограниченного круга сплавов (система Bi-Sn), для которых выполнено со поставление результатов моделирования с опытом [4].

Для оценки точности результатов, получаемых с помощью исполь зуемой модели [1] в работе был произведен сравнительный анализ экспе риментальных данных для сплавов Al-5 % Cu-Mg (0,5 – 5 %) по дан ным [5] (рис. 1) с расчетными значениями. При определении значений R и 0 в зависимости от скорости роста дендрита при заданном термическом переохлаждении T использованы соотношения [1]:

2 pi (C 0 ) i ( PC ) i (1 k i ) 2aPT Г L.

R PT, * c 1 (1 k i ) Iv( PC ) i R На основе этих данных находили относительную ширину междуос ных промежутков :

R R2 pi (1 k i )(C 0 ) i 1.

Г ( DL ) i Здесь Г – коэффициент Гиббса-Томсона;

* – коэффициент стабиль ности (* 0,25);

L, c – теплота кристаллизации и теплоемкость сплава;

R R, ( PC ) i – термическое и диффузионное число Пекле;

pi, PT 2a L 2( D L ) i ki, (C0)i – тангенс угла наклона линии ликвидуса, коэффициент распреде ления и концентрация i-го компонента;

aL, (DL)i – температуропроводность и коэффициент диффузии в расплаве;

Iv(P) = Pexp(P)Ei(P) – функция Иванцова от числа Пекле P;

- волновое число ( =4 для решетки с куби ческой симметрией).

Предварительные расчеты, в которых были приняты постоянные значения k и p (на основе данных для бинарных сплавов) и табличные ха рактеристики сплавов [3, 6-7], показали значительное несоответствие с данными [5].

Рис. Влияние скорости роста дендритов на ширину начальных междуосных промежутков в сплавах Al – 5 %Cu – Mg при 0.5 % Mg (сплошные линии) и 5 % Mg (пунктир) 1 (), 2 () – эксперимент [5];

3,4 - расчет Уточненную оценку температурно-зависимых характеристик спла вов (k, p, L, с и др.) производили на основе термодинамического модели рования многокомпонентной системы Al-Cu-Mg [1]. Для определения корректных значений коэффициента Гиббса-Томсона, который в зависи мости от состава сплава изменяется в пределах от 2,0 до 2, 4·10-7 м·К, ис SfT L пользовали формулы и, где – межфазное натя Sf 2 1/ 3 Tf N AVm жение;

NA – число Авогадро;

– структурный фактор, зависящий от типа кристаллической решетки твердой фазы ( = 0.71 для ОЦК решетки);

Тf – температура кристаллизации расплава, принимаемая равной температуре ликвидуса сплава;

Vm – молярный объем твердого металла, находимый по Mi соотношению Vm Vi xi при Vi ;

– плотность.

i В результате были получены расчетные зависимости (см. рис), кото рые удовлетворительно согласуются с опытными данными [5] и свиде тельствуют об уменьшении междуосных промежутков дендритов при уве личении скорости роста (переохлаждения расплава) и повышении содер жания магния, что связано с усиленным накоплением примесей (Cu и Mg) в расплаве ввиду малого значения их коэффициентов диффузии.

Литература:

1. Голод В.М., Савельев К.Д., Басин А.С. Моделирование и компью терный анализ кристаллизации многокомпонентных сплавов на основе железа. – СПб, СПбГТУ, 2008.

2. Rappaz M., Thevoz Ph.. Solute diffusion model for еquiaxed dendritic growth // Acta metal., 1987, v. 35, № 7.

3. Desnain P.et al. Prediction of equiaxed grain density in multicompo nent alloys, stirred electromagnetically // Acta Мetal., 1990, v. 38, № 8.

4. Yoshioka H. et al. Crystal growth and its morphology in the mushy zone // Acta. Мater, 2004, v. 52,1515.

5. Berkdemir A., Gndz M.. Effect of growth rate and Mg content on dendrite tip characteristics of Al–Cu–Mg ternary alloys // Appl. Phys., 2009, v. 96А, 873.

6. Qingyou H., Hanqi H., Xueyou Z. Models for the isothermal coarsen ing of secondary dendrite arms in multicomponent alloys // Metall. Mater.

Trans., 1997, v. 28B, № 6.

7. Magnin P., Trivedi R. Modeling of irregular eutectic growth // Acta.

Мet. Мater, 1991, v. 39, № 4.

СОЗДАНИЕ БУМАГОПОДОБНЫХ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН Дубовый В.К., Сысоева Н.В., Коваленко В.В.

Архангельский государственный технический университет Одним из направлений развития бумажной промышленности являет ся создание новых высокотехнолологичных композитов, особенно востре бованных в условиях развития нанотехнологий. Дальнейшее расширение области использования традиционных целлюлозно-бумажных материалов на основе растительного сырья невозможно по причине их недостаточной термо-, био- и химической стойкости. Впервые о возможности использо вания минеральных волокон для получения бумагоподобных композитов заговорили в 30-е, 40-е годы двадцатого столетия, одноко в тот период эти технологии не получили должного распространения. Современный уро вень развития техники и технологии определили не только возможность, но и необходимость создания новых высокотехнологичных композитов.

Неограниченная сырьевая база и уникальность свойств сделали минераль ные волокна и материалы на их основе неотъемлемой частью современной жизни. Привлечение бумагоподобных технологий в создании листовых минеральных композитов обусловленно экономической целесообразно стью.

Получение комплекса потребительских свойств минеральных ком позитов достигается за счет сочетания разных видов минеральных волокон и связующих. В мировой практике в качестве связующих используют раз личные смолы, волокна растительного происходжения и неорганические клеи. Использование неорганических связующих на основе поливалент ных металлов показало возможность сохраняя минеральную природу ма териала решить один из главных недостатков минеральноволокнистых листовых композитов – ее невысокую прочность.

Создание конкурентноспособных высокотехнологичных минераль ных композитов, вопросы выбора и сочетания отдельных компонентов и особенности перехода на бумажные технологии производства этих мате риалов нуждаются в масштабных исследованиях.

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ АТОМОВ ЛИТИЯ НА БОРНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ Елисеева Н.С.

Сибирский федеральный университет, Институт цветных металлов и материаловедения Развитие литий-ионных аккумуляторов в настоящее время является одной из самых актуальных задач в области источников тока ввиду их пер спективности.

В работе проводилась оценка с помощью квантово-химических рас четов возможности использования –плоскости бора и полученной из нее нанотрубки (6.6), в качестве потенциального материала для анодов в ли тий-ионных батареях. Вычисления были проведены с помощью квантово химического пакета VASP в рамках формализма функционала локальной плотности (DFT), с использованием ультрамягких псевдопотенциалов Ван дербильта.

На начальном этапе исследования проводилась предварительная оп тимизация –плоскости и нанотрубки, заключавшаяся в поэтапной опти мизации векторов трансляции элементарной ячейки и последующем поис ке оптимального положения атомов бора. Далее определялось наиболее выгодное геометрическое положение атома лития на исследуемых борных поверхностях. Рассматривались положения лития над атомами бора, над серединой связи В-В, над центром треугольника и пустого шестиугольни ка, образованных атомами бора. Для нанотрубки эти же положения были рассмотрены внутри ее. Для каждого положения была рассчитана энергия связи Li-B. Для наиболее выгодного положение лития над центром пусто го шестиугольника она равна 2,35 эВ (с внешней стороны нанотрубки 6.6) и 2,2 эВ (–плоскость). Исходя из наиболее выгодного положения, было проведено моделирование структур с большей степенью заполнения по верхности. Структуры по-прежнему остаются выгодными, что позволяет говорить о возможности эффективной сорбции лития на поверхность – плоскости и нанотрубки. При этом максимальная массовая доля лития со ставляет на –плоскости 32% (в соединении Li3B4 с энергией связи Li-B равной 1,6 эВ), на нанотрубке 14% (в соединении LiB4 с энергией связи 2,2 эВ).

В ходе исследования был рассмотрен различные процессы диффузии одиночного атома лития из одного стационарного состояния в другое, про ходящие на поверхности –плоскости и с внешней и внутренней сторон нанотрубки. Полученные барьеры реакций (~0,5 эВ) свидетельствуют о возможности свободного перемещения атома лития по поверхности.

Согласно результатам исследования, –плоскость и полученная из нее нанотрубка бора являются подходящим материалом для анодов в ли тий-ионных батареях.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КЛАСТЕРОВ УГЛЕРОДА НА ПРИПОВЕРХНОСТНУЮ ОБЛАСТЬ КУБИЧЕСКОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ Журкин Е.Е., Бакаев А.В., Бердников А.Я., Головин А.В., Кочура Н.О.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Имплантация кластерными ионами с энергией в диапазоне до не скольких кэВ/атом в настоящее время рассматривается как перспективный метод ионного легирования, прецизионной обработки поверхности, а так же как новый инструмент для анализа поверхности на субмикронном мас штабе расстояний. В настоящее время накоплено очень мало данных о ха рактере взаимодействия многоатомных кластеров с поверхностью, что не позволяет проводить надёжные количественные оценки подобных эффек тов. В данной работе изучены особенностей легирования и первичного ра диационного повреждения c-SiC при бомбардировке одноатомными иона ми C1, кластерами C5 и фуллеренами C60 при одинаковой энергии на один атом бомбардирующей частицы (E/N=200 эВ/атом) с помощью компью терного моделирования на атомарном масштабе расстояний в рамках ме тода классической молекулярной динамики (МД). Для вычисления меж атомных сил взаимодействия использовался потенциал Терсова, специаль но адаптированный для описания свойств кубического карбида кремния c SiC. Были выполнены тестовые расчеты имплантации ионов и кластеров в модельный кристалл SiС(111), содержащий от 30000 до 130000 атомов и проведен анализ характера радиационного повреждения кристалла, в ре зультате которого был выявлен ряд закономерностей:

распределение пробегов внедрённых атомов в карбид кремния слабо зависит от размера внедрённого кластера;

при имплантации фуллерена в мишени формируется аморфная зона, а также происходит неаддитивное (по сравнению с им плантацией одноатомного иона) накопление структурных на рушений в приповерхностной области мишени.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства обра зования и науки РФ в рамках ФЦП “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 г. Госконтракт № 02.740.11.0572.

РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИПРОПИЛЕНА С ДРЕВЕСНЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ Зайнетдинова А.Г., Архиреев В.П.

Казанский государственный технологический университет В последнее время весьма актуальными стали технологии, позво ляющие максимально полно использовать отходы деревообработки, заме нить натуральную древесину не уступающими ей по качеству искусствен ными заменителями.

Целью нашей работы являлось изучение подхода к разработке тех нологии производства древесно – полимерной композиции, на основе по липропилена и древесной муки, с использованием в качестве компатиби лизирующей добавки малеинезированного полипропилена и небольшое количество слоистого силиката – монтмориллонита. При этом в задачи ис следования входил подбор оптимальных параметров, изучение влияния наполнителей на физико - механические свойства получаемых компози ций.

В ходе экспериментов обнаружено, что производство древесно полимерных композитов должно происходить в одну стадию.

В древесно-полимерных композициях без малеинезированного по липропилена при увеличении содержания древесной муки от 20% до 50% напряжение при растяжении падает почти вдвое от 19,12 МПа до 9,04. В ходе испытаний было выявлено негативное влияние малеинизированного полипропилена в интервале концентраций от 0,5% до 1,5%, который, как известно, широко используется для улучшения диспергируемости и со вместимости полипропилена с различными полярными добавками, на ве личину прочности при растяжении.

При использовании до 3% модифицированного монтмориллонита в композициях содержащих 1% малеинизированного полипропилена на блюдалось увеличение прочности при растяжении почти в 3 раза от 7,99 МПа в композициях содержащих 1% малеинизированного поли пропилена, но не содержащих модифицированного монтмориллонита, до 23,54 МПа в композициях с модифицированным монтмориллонитом. Это связано с тем, что модифицированный монтмориллонит является нано диспергируемым наполнителем, улучшающим свойства за счет увеличения площади контакта по межфазным поверхностям полимера и наполнителя.

В данном случае как показывает рентгенофазовый анализ, имеет место эксфолиации и интеркаляции макромолекулярных фрагментов полипро пилена в межслоевое пространство слоистого силиката, что обуславливает существенное увеличение диформационно прочностных свойств.

НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ В МИКРО- И НАНОТРИБОЛОГИИ.

ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ ТРЕНИЯ И СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ Ивасышин Г.С.

Псковский государственный политехнический институт И н н о в а ц и о н н о - о р и е н т и р о в а н н о е развитие российской эко номики возможно только на основе превращения науки в реальную произ водительную силу путем создания и эффективного использования н а у ч н ы х о т к р ы т и й, патентов.

Использование пар трения с г е л и е в ы м и з н а ш и в а н и е м даст возможность управлять трением (за счет сверхтекучести гелия) в м и к р о т р и б о с и с т е м а х [1].

Цель настоящей работы – обеспечение условий управления трени ем (внутренним и внешним) на основе синтеза гелия в объемных и по верхностных слоях пар трения, а также на основе квантовой теории трения и сверхпластичности.

Постановка задач - Создание трибофизических моделей на основе реализации угле родно-азотного и протон-протонного циклов холодного ядерного синтеза, в результате которых в зоне трения (внутреннего и внешнего) водород превращается в гелий;

- Создание феноменологических основ квантовой теории трения и сверхпластичности.

«Закономерность аддитивности диффузионного магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов» [2].

«Установлена неизвестная ранее закономерность аддитивности диф фузионного магнитного последействия в объемных частях и поверхност ных слоях пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов, заклю чающаяся в том, что в упругой и пластической областях твердых тел в зо не их фрикционного контакта происходит суммирование (аддитивность) диффузионных магнитных последействий, сопровождающих упругие и пластические последействия, определяющая поведение внедренных ато мов углерода и азота и обусловленная направленным перемещением дис локаций, несущих внедренные атомы углерода и азота в зону фрикционно го контакта из упругой и пластической областей пары трения и влияющих на структуру и подвижность доменных стенок».

1. 12С+1Н 4. 14N+1Н N+ О+ 2. 13N С+ ++ 5. 15О N + ++ 3. 13С+1Н 6. 15N +1Н С+4Не N+ Углерод играет роль катализатора процесса слияния протонов.

Протон, сталкиваясь с ядром углерода, превращается в радиоактив ный изотоп 13N. При этой реакции излучается -квант (фотон). Изотоп 13N, претерпевая -распад с испусканием позитрона и нейтрино, превращается в обычное ядро азота 14N. При этой реакции так же излучается -квант. Да лее, ядро азота сталкивается с протоном, после чего образуется радиоак тивный изотоп кислорода 15О и -квант. Затем этот изотоп путём -распада превращается в изотоп азота 15N. Наконец, последний, присоединив к себе во время столкновения протон, распадается на обычный углерод и гелий.

Вся цепь реакций представляет собой последовательное «утяжеление» яд + ра углерода путём присоединения протонов с последующими распадами. Последним звеном этой цепи является восстановление перво начального ядра углерода и образование нового ядра гелия за счёт четырёх протонов, которые в разное время один за другим присоединились к 12С и образующимся из него изотопам.

Создана трибофизическая модель на основе реализации углеродно азотного цикла холодного ядерного синтеза, в результате которого в зоне трения (внутреннего и внешнего) водород превращается в гелий.

Использование водорода в качестве топлива в автомобильном двига теле, а также развитие водородной энергетики актуализирует создание ма териалов на основе указанного научного открытия (Диплом № 289) для пар трения с гелиевым изнашиванием в трибосистемах с возможностью подавления водородного изнашивания на основе реализации углеродно азотного цикла (эффекта) в зоне трения.

Использование пар трения с гелиевым изнашиванием даст возмож ность управлять трением (за счет сверхтекучести гелия) в микротрибоси стемах [1,2,3,4].

Приложения квантовой теории трения и сверхпластичности в той или иной форме могут быть использованы при изготовлении сложных крупногабаритных деталей авиационно-космической техники и т.п.

Представляют интерес результаты экспериментальных исследова ний.

О.В. Клявин [5] считает, в частности, что «… гелий как среда может оказывать влияние на механические характеристики и дислокационную структуру кристаллических материалов».

И далее «… Благодаря полной химической инертности, весьма ма лой массе и размеров атомов гелия можно предположить, что они могут проникать в кристаллическую решетку, когда она находится в механиче ски активированном состоянии по дефектам, возникающим в процессе пластической деформации материала, например, по зарождающимся и движущимся дислокациям».

О.В. Клявин [5] утверждает:

«… эксперименты указывают на то, что в микротрещинах и непод вижных дислокациях гелий не содержится. Поэтому следует сделать за ключение, что, так как он проникает в решетки только в процессе дефор мации кристалла, то это явление обусловлено захватом атомов гелия с по верхности и переносом их в глубь кристалла по зарождающимся и движу щимся дислокациям».

И далее.

«Специально поставленные эксперименты привели к заключению, что гелий проникает в кристаллы только в процессе их деформации. При этом микротрещины не являются ответственными за проникновение гелия и сохранение его в деформированном материале. Отвечать за это могут движущиеся дислокации».

На основе научных открытий (Диплом № 277 [3], Диплом № 302 [4]) анализируются также трибофизические модели на основе реализации про тон-протонного циклов холодного ядерного синтеза, в результате которых в зоне трения (внутреннего и внешнего) водород превращается в гелий.

Предлагаемые трибофизические модели составляют феноменологи ческие основы квантовой теории трения и сверхпластичности.

Библиографический список:

1. Ивасышин Г.С. Научные открытия в микро- и нанотрибологии // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2008. – № 4. – С. 24-27.

2. Научное открытие (Диплом № 289) // Закономерность аддитивно сти диффузионного магнитного последействия в объемных частях и по верхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов / Г.С. Ивасышин. – М.: РАЕН. МААНОиИ, 2005.

3. Научное открытие (Диплом № 277) // Закономерность аддитивно сти магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов / Г.С. Ивасышин. – М.: РАЕН.

МААНОиИ, 2005.

4. Научное открытие (Диплом № 302) // Закономерность аддитивно сти водородного магнитного последействия в объемных частях и поверх ностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов / Г.С. Ивасышин. – М.: РАЕН. МААНОиИ, 2006.

5. Клявин О.В. Физика пластичности кристаллов при гелиевых тем пературах. – М.: Наука, Главная редакция физико-механической литерату ры, 1987. – 255 с.

ТРИБОФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ НИЗКИХ ЭНЕРГИЙ. СООБЩЕНИЕ Ивасышин Г.С.

Псковский государственный политехнический институт Во Вселенной ядерные реакции протекают в грандиозных масшта бах и, согласно современным представлениям, являются основными ис точниками энергии. Энергия звезд в первую очередь обусловлена синте зом гелия. Синтез осуществляется в процессе протон-протонного и угле родно-азотного циклов.

Ядерными реакциями называют процессы, в ходе которых атомные ядра под воздействием электрически заряженных частиц (протонов – ядер водорода, –частиц – ядер гелия и т.д.) нейтронов или –квантов пре вращаются в ядра другого порядкового номера и (или) массового числа.

Ядерные реакции низких энергий, но с участием природного во дорода, имеют место и в естественных процессах. К их числу можно от нести: явление сорбции-десорбции водорода в металлах, окислительно восстановительные воздействия на соединения водорода, механическое разрушение и измельчение водородосодержащих пород, т р е н и е.

Профессор Д.Н. Гаркунов считает, что атом водорода магнитен, а протон электрически заряжен, что обуславливает связь электрических яв лений при трении с накоплением и миграцией водорода под действием магнитных и электрических полей.

Природный водород состоит из двух стабильных изотопов: про тия 1Н и дейтерия 2Н. Известен также радиоактивный изотоп – тритий 3Н.

Академик Б.В. Дерягин с сотрудниками в 1985 г. обнаружил явле ние механоэмиссии нейтронов из содержащих дейтерий кристалличе ских тел, которое интерпретировали как проявление реакций х о лодного ядерного синтеза.

В последние годы получены многочисленные экспериментальные свидетельства ядерных реакций при низких энергиях (ядерных реакций в конденсированных средах, холодном ядерном синтезе – ХЯС, ядерных процессах, индуцированных кристаллической решеткой).

На наш взгляд и с п о л ь з о в а н и е п а р т р е н и я с г е л и е в ы м и з н а ш и в а н и е м, созданных на основе реализации углеродно азотного и протон-протонного циклов холодного ядерного синтеза, в ре зультате которых в зоне трения водород превращается в гелий, д а с т возможность управлять трением (за счет с в е р х т е к у ч е с т и г е л и я ) в м и к р о т р и б о с и с т е м а х [1, 2, 3, 4].

Наиболее перспективны так называемые «безнейтронные» ре акции получения гелия, так как порождаемый термоядерным синтезом нейтронный поток (например, в реакции дейтерий - тритий) уносит зна чительную часть мощности и порождает наведенную радиоактивность в конструкции реактора, а также зонах фрикционного контакта оригиналь ных пар трения.

1. 2D+3Не Не+1Н 3. 7Li+1Н 24Не 2. 6Li+2D 24Не 4. 6Li +1Н Не+3Не Осуществление синтеза ядер для получения энергии является не сравнимо более трудной задачей, чем осуществление деления тяжелых ядер. Одной из основных помех синтезу ядер служит кулоновское оттал кивание одноименно заряженных частиц, препятствующее сближению ядер и появлению ядерного взаимодействия.

В процессе ядерного синтеза атомные ядра сливаются, однако, что бы это стало возможным, столкновение ядер должно происходить с такой скоростью, при которой они способны преодолевать кулоновское отталки вание из положительных зарядов.

Необходимо отметить уникальные свойства палладия для обеспече ния «безнейтронных» реакций ХЯС.

Палладий обладает специфической способностью абсорбировать большое количество водорода (а в равной степени и дейтерия), а внутри кристаллической решетки палладия ядра атомов дейтерия обладают ано мально высокой подвижностью.


Предполагается, что именно высокая подвижность и делает возмож ной реакцию синтеза на основе закономерности:

«Закономерность аддитивности водородного сорбционного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из сплавов палладия» [5].

Закономерность аддитивности водородного сорбционного последей ствия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из сплавов палладия заключающаяся в том, что в упругой и пластической областях в зоне их фрикционного контакта происходит суммирование (аддитивность) водородных cорбционных (водородное сорбционное взаимодействие) по следействий, сопровождающих упругие и пластические последействия, обусловленная направленным перемещением дислокаций, несущих водо род и палладий в зону фрикционного контакта.

1. 1Н+1Н D+ ++ 2. 2D+1Н Не+ 3. 2D+3Не Не+1Н На основе трибофизической модели [5] можно целенаправленно управлять растворением водорода в материалах, физико-механическими характеристиками конструкционных материалов, ответственных, в част ности, за повышение надежности и эффективности технологического обо рудования, используемого в водородной энергетике.

Имея в виду то, что нейтроны лучше всего задерживаются вещест вами, содержащими много водорода (нейтрон при одном столкновении с протоном теряет в среднем половину своей энергии), представляется воз можным заключить, что трибофизическая модель [5] обуславливает эффективную реализацию «безнейтронных» реакций ХЯС, а также обеспечивает создание технологий для замедления нейтронов.

Литература:

1. Ивасышин Г.С. Научные открытия в микро- и нанотрибологии // Межотраслевой альманах. Деловая слава России. Изд-во Славица. III вы пуск, 2007, – С. 47-48.

2. Ивасышин Г.С. Создание инновационных технологий на основе научных открытий в микро- и нанотрибологии // Межотраслевой альма нах. Деловая слава России. Изд-во «Славица», 2008, IV выпуск. – С. 112 115.

3. Ивасышин Г.С. Холодный ядерный синтез и научные открытия в микро- и нанотрибологии // Межотраслевой альманах. Деловая слава Рос сии. Изд-во Славица. I выпуск, 2009, – С. 106-109.

4. Ивасышин Г.С. Прорыв в будущее. Научные открытия в микро- и нанотрибологии. Физика трибоплазмы // Межотраслевой альманах. Дело вая слава России. Изд-во Славица. IV выпуск, 2009, – С. 36-39.

5. Ивасышин Г.С. Нанотехнологии, перспективные в области водо родной энергетики / Материалы XIV Междунанодной научно методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке», 14-15 февраля 2007. – СПб: Изд-во Политехнического университета, 2007. – С. 256- ТРИБОФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ НИЗКИХ ЭНЕРГИЙ. СООБЩЕНИЕ Ивасышин Г.С.

Псковский государственный политехнический институт При попытке применения системного подхода к явлениям трения, смазки и износа, прежде всего, следует отметить вопрос о функциональ ном техническом назначении рассматриваемой системы [1]. Трибомеха ническая система представляется как целое, функциональное назначение которого связано с взаимодействующими поверхностями в относительном движении. Технические применения движущихся поверхностей охва тывают широкий диапазон от аэрокосмических объектов до биомеха нических суставов.

В абстрактном и сильно упрощенном описании функция различ ных трибомеханических систем состоит главным образом в преобра зовании в х о д о в, например движения, механической энергии и мате риалов, в используемые для технических целей в ы х о д ы.

Функциональные причинно-следственные соотношения между входами и в ы х о д а м и сопровождаются потерями механиче ской энергии и материалов, определяемыми как потери на трение и износ. С точки зрения внешнего окружения систему можно рассматри вать как черный ящик с входами и выходами, показанный на рис. 1.

Рис. 1. Представление трибомеханических систем в виде черного ящика [1] Техническая функция часто может быть выражена в виде соотноше ния между входом и полезным выходом. Не все входы могут быть жела тельны, некоторые из них рассматриваются как возмущения. Аналогично не все выходы желательны, некоторые из них с практической точки зрения считаются потерями. Обычно часть функциональных входов, относящихся к возмущениям, приводит к потерям. Однако потери не всегда принадле жат к тому же типу величин, что и входы или полезные выходы.

Связывая систему с ее функцией, приходится иметь дело с рабочими переменными, которые регулируются конструктором или оператором, т. е.

переменными, которые можно изменять до начала работы системы и во время ее работы, не изменяя ее физического состава путем выбора других материалов и форм элементов.

И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов [2], анализируя критические точки, характеризующие условия перехода от одного вида фрикционного взаимодействия к другому утверждали: «Отдельные уча стки тонкого поверхностного слоя металла вследствие развиваю щихся на них при трении значительных напряжений и деформа ций, а также высоких контактных температур переходят в особое активизированное неустойчивое состояние. Это состояние позже П.А. Тиссен назовет «магма-плазма» [3]. Вещество в таком состоя нии способно вступать в реакции с материалом контрела и окружаю щей средой, причем даже с нейтральными газами».

Взаимодействие микроконтактов происходит за очень короткое время (10-7 … 10-8 с), в течение которого к контакту подводится боль шая энергия [4].

Для таких условий законы классической термодинамики не выпол няются;

материал тонкого поверхностного слоя преобразуется, в результа те в зоне соударения неровностей образуется магма-плазма. Этот процесс сопровождается эмиссией электронов.

Считается, что при трении нагруженные участки поверхностей получают энергетические воздействия до 100 эВ/атом. с, т.е. на уровне разрушения атомных связей [5].

Необходимо отметить, что величина порядка 1 эВ является харак терной для атомных процессов [6].

Энергия связи является важнейшей энергетической величиной в фи зике микромира.

Энергия связи равна работе, которую нужно затратить, чтобы разде лить систему на невзаимодействующие между собой составляющие части цы.

Из определения следует, что если система состоит более чем из двух частиц, то у неё будет несколько энергий связи. Так, атом гелия состоит из ядра гелия и двух электронов. Энергия связи этого атома по отношению к отрыву одного электрона равна 24,5 эВ, а по отношению к отрыву обоих электронов – уже 54,2 эВ.

Этот процесс активизированного неустойчивого состояния (рис. 2) сопровождается, в частности, механоэмиссионными и механо химическими процессами, химическими реакциями, газоразрядными процессами, синтезом некоторых веществ, а также возникновением частиц с большой энергией, возбужденных молекул, атомов, ионов, быстрых электронов, фононов (звуковых квантов), фотонов (кван тов электромагнитного излучения).

Рис. 2. Модель магмы-плазмы. 1 - исходная структура;

2 - расплавленная структура;

3 - плазма;

4 - электроны трибоэмиссии, 5 – атомы, фотоны, фононы, ионы, возбужденные молекулы, быстрые электроны Т р и б о л о г и ч е с к и е э ф ф е к т ы (трибоэмиссия, триболюми нисценция, трибоэлектричество и др.), возникающие при взаимодействии наноконтактов при трении, можно целенаправленно использовать не толь ко для изучения х о л о д н о г о я д е р н о г о с и н т е з а, но и для полу чения в перспективе неиссякаемого источника э к о л о г и ч е с к и ч и с т о й э н е р г и и на основе синтеза из более легкого водорода более тя желого г е л и я.

Литература:

1. Чихос Х. Системный анализ в трибонике. Пер. с англ. С.А. Харла мова. – М.: Мир, 1982. – 352 с.

2. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. – М.: Машиностроение, 1977, -526с.

3. Thiessen Р.A., Meyer К., Heinicke G. Grundlagen der Tribochemie. Berlin: Academie-Verlag, 1967, 267 s.

4. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МСХА, 2001. – 616 с.

5. И.И. Беркович, Д.Г. Громаковский. Трибология. Физические осно вы, механика и технические приложения: Учебник для вузов. / Под ред.

Д.Г. Громаковского. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2000. – 268 с.

6. Астахов А.В., Широков Ю.М. Курс физики: Учебное пособие.

В 3-х томах. Т.Ш. Квантовая физика / Под ред. Ю.М. Широкова. – М.:

Наука Главная ред. физ.-мат. лит., 1983. –240 с.

ТРИБОФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ НИЗКИХ ЭНЕРГИЙЮ. СООБЩЕНИЕ Ивасышин Г.С.

Псковский государственный политехнический институт На основе научных открытий (Диплом № 258 [1], Диплом № 277 [2], Диплом № 289 [3], Диплом № 302 [4]) изменяется, в частности, представ ление о подходах к анализу и описанию структуры трибомеханической Рис 1. Представление трибомеханических систем в виде черного ящика на основе научных открытий в мик ро- и нанотрибологии (триботехнической) системы (рис. 1).

Изменение представлений о физических эффектах (диффузии, пьезо магнитном эффекте, тензорезистивном эффекте, магнитострикции, пинч эффекте, фотоэлектрическом эффекте, фотоупругом эффекте и т.д.), сопро вождающих трение, может быть использовано при создании конкурентоспо собных технологий в области водородной энергетики, криогенной и космиче ской техники за счет учета дополнительного тренда выходных параметров вследствие аддитивности упругого последействия [1], аддитивности маг нитного последействия [2], аддитивности диффузионного магнитного по следействия [3], аддитивности водородного магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения [4].

На основе научных открытий [1, 2, 3, 4] изменяются, в частности, представления об известных фотоэлектрическом эффекте и фотоупругом эффекте.

Во многих ядерных реакциях существенную роль играет электро магнитное поле. Ядра могут поглощать –кванты, испуская затем нуклоны (протоны и нейтроны) и другие частицы. Такие процессы называются ф о т о я д е р н ы м и реакциями.


Фотоэлектрические явления заключаются в эмиссии (испускании) электронов веществом, в увеличении его проводимости и в возникновении э.д.с. под действием электромагнитного излучения. В основе этих явлений лежит фотоэффект.

Фотоэффект (явление взаимодействия между светом и веществом, которое выражается в освобождении электронов из вещества под действи ем электромагнитного излучения) был открыт в 1887 г. Генрихом Гер цем [5]. Вскоре на основе экспериментов было дано его описание русским физиком Александром Столетовым. Эти два ученых, по существу, наблю дали так называемый внешний фотоэффект, при котором фотоны выбива ют электроны из вещества. Наряду с этим существует еще и внутренний фотоэффект (открытый в 1873 г. американским физиком У. Смитом), при котором выбитые из атомов электроны остаются внутри вещества и реги стрируются по повышению э л е к т р о п р о в о д н о с т и.

Представление Альберта Эйнштейна о свете как о потоке частиц по зволило объяснить фотоэффект передачей энергии фотонов электронам атома. Альберту Эйнштейну за его заслуги в области математической фи зики и особо за открытие закона фотоэлектрического эффекта присуждена Нобелевская премия по физике в 1921 г. Фотоэффект широко применяется в науке и технике. На явлении внешнего фотоэффекта основано действие эмиссионных фотоэлементов. Большое распространение получили фото электронные умножители (ФЭУ). Из-за высокой вероятности фотоиониза ции на тяжелых атомах тяжелые металлы (обычно, свинец) применяются для изготовления защитных экранов от рентгеновского излучения.

Ф о т о п р о в о д и м о с т ь позволила создать фотосопротивления, проводимость которых зависит от освещения, возрастая с увеличением его интенсивности. На явлении возникновения фото-э.д.с. основано действие всех электрических фотометров. Последовательное соединение многих ис точников фото-э. д. с. образует солнечную батарею, которые широко ис пользуются, например, в качестве бортовых источников электрической энергии на космических комплексах. Фотоупругость (пьезооптический эффект) – возникновение оптической анизотропии в первоначально изо тропных твердых телах (в т.ч. полимерах) под действием механических напряжений [5]. Фотоупругость открыта немецким ученым Т.И. Зеебеком (1813) и английским ученым Д. Брюстером (1816). Структурная схема фо тоупругого эффекта представлена на рис. 2 [6].

Рис. 2. Структурная схема фотоупругого эффекта [6] Фотоупругость – следствие зависимости диэлектрической прони цаемости вещества от деформации и проявляется в виде двойного луче преломления и дихроизма [6]. Физическую величину, описывающую воз действие на данный элемент или систему, будет называть входной коор динатой элемента или системы, результат воздействия – выходной ко x вх ординатой x вых. Вследствие аддитивности упругого последействия [1] воз можен т р е н д выходной к о о р д и н а т ы элемента или системы (рис. 2), а также изменение оптико-механических характеристик материа лов во времени.

Фотоупругость обусловлена деформацией электронных оболочек атомов и молекул и ориентацией оптически анизотропных молекул либо их частей, а в полимерах - раскручиванием и ориентацией полимерных цепей. Фотоупругость используется при исследовании напряжений в механических конструкциях, расчет которых слишком сложен.

Фотоупругость лежит в основе взаимодействия света и ультра звука в твердых телах. Особенности создания пар трения в фотоэлек трических датчиках, основанных на использовании научных откры тий [1,2,3,4], позволит повысить конкурентоспособность.

Литература:

1. Научное открытие (Диплом № 258) // Закономерность аддитив ности упругого последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения / Г.С. Ивасышин. - М: РАЕН., МААНОиИ, 2004.

2. Научное открытие (Диплом № 277) // Закономерность адди тивности магнитного последействия в объемных частях и поверхност ных слоях пар трения из ферромагнитных материалов / Г.С. Ивасышин. М.: РАЕН., МААНОиИ, 2005.

3. Научное открытие (Диплом № 289) // Закономерность адди тивности диффузионного магнитного последействия в объемных час тях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов / Г.С. Ивасышин.- М.: РАЕН МААНОиИ, 2005.

4. Научное открытие (Диплом № 302) // Закономерность аддитив ности водородного магнитного последействия в объемных частях и по верхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов / Г.С. Ивасышин. – М.: РАЕН., МААНОиИ, 2006.

5. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Про хоров. Ред. кол. Д.М. Алексеев, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик Романов и др. – М.: Советская энциклопедия, 1984. – 944 с.

6. Физические эффекты в машиностроении: Справочник / В.А. Лукьянец, З.И. Алмазова, Н.П. Бурмистрова и др.;

Под общ. ред.

В.А. Лукьянца. – М.: Машиностроение, 1993. – 224 с.

ВЕРОЯТНОСТНОЕ ОПИСАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ВОЛОКОН Казаков Я.В.

Архангельский государственный технический университет Для математического описания геометрических характеристик цел люлозных волокон стохастической волокнистой массы, в которой волокна различны по размерам, форме, морфологии и степени разработки при раз моле, необходимо использование вероятностно-статистических методов.

Количественная информация о стохастической волокнистой композиции бумажной массы позволяет прогнозировать её влияние на механические свойства бумаги и картона. Наличие математической базы количественно го описания геометрии волокон в бумажной массе открывает возможность моделирования структуры бумаги с адекватной вероятностно статистической характеристикой по волокну.

В результате дополнительной математической обработки результа тов измерений характеристик волокон, определяемых на автоматическом анализаторе волокна FiberTester, дана оценка параметров распределения длины, ширины и кривизны отдельных волокон, что позволяет перейти от массивов результатов из 10…100 значений к всего двум характеристикам – параметрам распределения каждой измеренной величины.

Проверка статистической гипотезы о принадлежности выборки дан ных к тому или иному распределению по критерию (Пирсона) показала, что экспериментальные данные для длины и ширины волокна не противо речат гипотезе о принадлежности выборки к логарифмически нормально му распределению с параметрами и, а данные для кривизны волокна x – экспоненциальному распределению с параметром.

Вычисленные параметры распределения характеристик волокон не только для всей выборки волокон, но и для каждого класса волокон по длине, подтвердили существование зависимости параметров распределе ния ширины и кривизны волокна в каждой фракции от длины волокна в этой фракции.

На основании экспериментальных исследований подготовлена мате матическая база для количественного описания состояния волокон в бу мажной массе с применением вероятностно-статистических методов. Это даёт возможность в дальнейшем провести работу по разработке компью терной модели бумажного листа с учётом неоднородности волокон по длине, ширине, степени кривизны и формы траектории волокон.

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ СОРБЦИИ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВОДОРОДА НА МОДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ h-BN Калякин Д.С.

Сибирский федеральный университет, Институт цветных металлов и материаловедения, г. Красноярск В настоящее время активно изучается возможность использования углеродных структур в качестве сорбентов водорода, что открывает широ кие перспективы в водородной энергетике и применении водорода в каче стве эффективного топлива. Однако хемосорбция на углеродных структу рах не происходит при нормальных температурах, а физическая сорбция гораздо слабее, чем на поверхностях с неравномерно распределенным за рядом. С этой точки зрения гораздо предпочтительнее является поверх ность h-BN, в которой отрицательный заряд смещен в сторону атома азота.

В работе проводилось теоретическое исследование сорбции молеку лы водорода на поверхности h-BN в различных положениях на двух мо дельных участках: в центре одного из них расположена связь B-N;

в цен тре другого - шестиугольник, образованный атомами бора и азота.

В ходе исследования рассчитана энергия вандерваальсового взаимо действия молекулы водорода на модельной поверхности h-BN над сле дующими центрами: над атомом B;

над атомом N;

над связью B-N;

над центром шестиугольника, образованного атомами B и N. Были исследова ны все возможные положения молекулы водорода над указанными цен трами сорбции поверхности h-BN.

В результате проделанной работы установлено, что наиболее энерге тически выгодным положением сорбированной молекулы водорода явля ется ее вертикальное размещение над атомом азота с энергией вандерваль совой связи, равной -0.0357 эВ. В остальных случаях, когда молекула во дорода находится в других центрах сорбции (над атомом бора, над связью, над центром шестиугольника), наиболее выгодным так же является верти кальное размещение молекулы. Кроме того, выявлено, что, так как разница в энергии вандервальсового взаимодействия среди различных вертикаль ных положений молекулы водорода незначительна (не превышает 0.0043 эВ), на поверхности h-BN может происходить миграция молекулы водорода от одного локального минимума к другому.

ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТВЁРДЫХ ПОЛИМЕРОВ ТЕРПЕНОВ И ПРОДУКТОВ НА ИХ ОСНОВЕ Киповский А.Я., Колужникова Е.В., Михайлова Н.В., Фомичёва Т.И.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия При изучении физико-химических свойств твёрдых полимеров тер пенов установлено, что, являясь хорошими плёнкообразователями, они обладают высокими адгезионными свойствами к поверхности некоторых материалов. Кроме того, для терпеновых полимеров характерна влаго стойкость и стойкость по отношению к неорганическим кислотам и щело чам (1). Одним из наиболее перспективных направлений использования твёрдых полимеров терпенов является производство лакокрасочных мате риалов. С целью определения более широкого спектра применения этого ценного продукта была проведена серия исследований изучения антикор розионных свойств терпеновых полимеров.

Для испытаний были использованы образцы немодифицированных твёрдых полимеров терпенов, а также продуктов, полученных на их осно ве.

Антикоррозионные покрытия представляли собой лаковые компози ции полимерных соединений в этилацетате (соотношение 1:2). Наиболее качественные плёнки были получены при трёхслойном нанесении компо зиции на поверхность металла. В табл. 1 приведены результаты испытаний защитного покрытия в среде 3%-ного раствора хлористого натрия в тече ние 624 часов.

Таблица Защитные свойства полимерной плёнки в среде 3%-ного раствора хлорида натрия и во влажной атмосфере Состояние поверхности металла Металл в растворе хлорида натрия во влажной атмосфере Сталь-3 Сильная точечная коррозия Коррозии нет Медь Сильная коррозия Коррозии нет Латунь Коррозии нет Коррозии нет Образцы тех же металлов с нанесённым покрытием были испытаны на атмосферную коррозию над 3%-ным раствором в течение 600 часов. Ре зультаты испытаний: для всех металлов коррозии нет. Результаты испыта ний в среде сильного электролита можно объяснить недостаточной адге зией плёнки к поверхности металла в растворе. Для проверки такого объ яснения был поставлен опыт: защитной плёнкой покрывались стальные пластины, на поверхности которых уже имелся слой продуктов коррозии.

Продолжительность испытаний составляла 624 часа. Результаты исследо ваний представлены в табл. Таблица Влияние адгезии защитной плёнки на коррозию стальных образцов в среде 3%-ного раствора хлорида натрия Поверхность металла Результаты эксперимента Без защитного покрытия Сильная коррозия Защитная плёнка на защитной поверхности Точечная коррозия Защитная плёнка на окисленной Коррозии нет поверхности металла Установлено, что защитная плёнка, нанесённая на окисленную по верхность стального образца, обладает высокими антикоррозионными свойствами, поскольку оксиды железа очень прочно связаны с самим ме таллом и имеют пористую структуру, что повышает адгезию нанесённого покрытия к поверхности металла.

На основании полученных результатов можно предположить, что антикоррозионные покрытия на основе твёрдых полимеров терпенов и их соединений могут быть использованы для защиты некоторых металлов, условия эксплуатации которых связаны с морским климатом, например, для защиты контактов и проводящего рисунка плат печатного монтажа различных радио и электроприборов.

Литература:

1. Войтович В.А. Новые противокоррозионные средства в строи тельстве – Горький: Волго-Вятское книжное изд-во, 1980.- 91 с.

ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ МАЛЕИНОТЕРПЕНОВОЙ СМОЛЫ В ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ Киповский А.Я., Колужникова Е.В., Михайлова Н.В., Фомичева Т.И.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Малеинотерпеновые смолы и твёрдые полимеры терпенов по своим физико-химическим характеристикам могут быть использованы в различ ных рецептурах производства алкидных лаков и олиф в качестве замени телей ценных натуральных продуктов.

Экспериментальные образцы малеинотерпеновой смолы, получен ной на основе твёрдых полимеров терпенов, были использованы при про изводстве алкидного лака ГФ-046 и содержали в качестве пластификатора глицерин в количестве 10% от массы малеинотерпеновой смолы. В составе алкидного лака марки ПФ-020 использовали малеинотерпеновую смолу без дополнительных добавок. Малеинотерпеновая смола была использо вана в качестве заменителя 18% пищевых растительных масел и 18% ка нифоли. Результаты экспериментальных исследований представлены в табл. Сравнительная характеристика алкидных лаков марок ПФ-020 и ГФ-046, полученных при использовании малеинотерпеновой смолы (заме на 18% растительных масел и 18% канифоли) с требованиями технических условий на высший сорт.

Анализируя данные табл. 1, можно сделать вывод, что при синтезе лака марки ПФ-020 малеиновая смола может быть использована в качестве заменителя 18% пищевых растительных масел и 18% канифоли. При этом качество лака соответствует всем требованиям технических условий выс шего сорта.

Следует отметить, что с применением малеинотерпеновой смолы время синтеза лака сокращено на 3-4 часа. Аналогичные результаты дос тигнуты при синтезе лака марки ГФ-046.

Таким образом, малеинотерпеновая смола может быть успешно ис пользована в рецептурах алкидных лаков, при этом из производства ис ключаются как минимум 18% пищевых растительных масел и 18% кани фоли.

Таблица Требования Фактические данные ТУ Наимено вание Лак ПФ-020 Лак ГФ- показате- ПФ- ГФ- Модифи- Модифи Стандарт- Стандарт лей 020 046 цирован- цирован ный лак ный лак ный лак ный лак Внешний Прозрачный, Соответст- Соответ- Соответст- Соответ вид без механиче- вует тре- ствует вует тре- ствует (чистота) ских включе- бованиям требова- бованиям требова ний «сыпи» ТУ ниям ТУ ТУ ниям ТУ Условная вязкость при 20С 40-60 40-60 45 48 46 по ВЗ-4, сек Время вы сыхания плёнки до ст.3, час., не более:

при 20С 36 - 36 36 - 60С 3 - 3 3 - 80С - 2 - - 2 Требования Фактические данные ТУ Наимено вание Лак ПФ-020 Лак ГФ- показате- ПФ- ГФ- Модифи- Модифи Стандарт- Стандарт лей 020 046 цирован- цирован ный лак ный лак ный лак ный лак Твёрдость плёнки по маятнико вому при бору (усл.ед.) при темпе ратуре сушки, С 20 не ме нее - 0,35 0,35 - 0, не ме нее - 0,33 0,36 - 80 0,35 не - менее 0,25 - - 0,25 0, Массовая доля неле тучих ве- 50±2 52±2 50,5 50,5 52,5 51, ществ, % Кислотное число, мг не бо КОН/г - лее 20 - - 18,1 17, Стойкость через 8 ч. через 8 ч.

не ме к воде при - без изме- без изме- - нее 20С, час нений нений Литература:

1. Сырьё и продукты для лакокрасочных материалов/ М.М. Гольдберг, Т.А. Ермолова, М.Л. Лившиц и др. – М.: Химия, 1978. – 512 с.

ОПТИМИЗАЦИЯ СВОЙСТВ ХЛАДОНОСИТЕЛЯ Кириллов В.В., Сивачёв А.Е.

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий Практика и анализ литературных данных показывают, что для широ кого использования промежуточного хладоносителя (ХН) в качестве по ставщика холода в холодильных системах, температура замерзания хладо 400 C, при этом нижний придел фак носителя должна быть не выше 200 C ХН с наилучшими тически не ограничен. По нашей оценке при t свойствами должен иметь: динамическую вязкость не более 20 22 мПа * с, теплоёмкость не менее 2850 Дж /(кг * К ) ;

теплопроводность не менее 0,280Вт /( м * К ) [1].

Сейчас в качестве хладоносителя используются, как правило, водные растворы неорганических и органических солей и спиртов. Научно техническую проблему по оптимизации свойств ХН во многих научно производственных центрах как у нас в стране, так и за рубежом пытаются решить эмпирически – путём выбора рецептур, предположительно спо собных обеспечить раствору хладоносителя комплекс наилучших свойств по теплофизическим, физико-химическим и эксплуатационным парамет рам.

Разработка теории оптимизации свойств ХН, основанная на учёте взаимодействия между компонентами раствора, на использовании матема тико-аналитических методов, призвана решить важную для народного хо зяйства научно-техническую проблему по повышению эффективности ра боты систем хладоснабжения. Цель проведённой работы – обобщить ис следования, проведённые по оптимизации свойств хладоносителя для кон туров промежуточного охлаждения, по снижению энергетических затрат на их экплуатацию.

Как известно, основные физико-химические свойства ХН – вязкость, температура замерзания, водородный показатель pH, способность оказы вать корродирующее действие. Варьируя с помощью метода планирования эксперимента качественный и количественный состав хладоносителя с учётом закономерностей комплексообразования и сольватации в раство рах, можно получить композиции с улучшенными прогнозируемыми свой ствами по вязкости и температуре замерзания, по способности оказывать коррозионное действие [2].

Данные рецептуры помогут оптимизировать указанные выше свой ства ХН и приведут к повышению эффективности работы систем хладо снабжения.

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СТАДИЙ ПРОЦЕССА РОСТА КРЕМНИЕВЫХ НАНОУСОВ С ПОМОЩЬЮ АЛЮМИНИЕВЫХ НАНОКЛАСТЕРОВ Кожевникова Т.А.

Сибирский федеральный университет, Институт цветных металлов и материаловедения, г. Красноярск Нанонити (наноусы) кремния обладают уникальными термическими, механическими и электрическими свойствами, что обеспечивает хорошие перспективы их использования в производстве электроники. Одним из ме тодов получения кремниевых наноусов является их рост на кластерах ме талла.

Для расчетов была взята реконструированная поверхность Si (001) в виде пластины размерностью (443) и кластер алюминия в 51 атом. Вычис ления были проведены в рамках формализма функционала локальной плотности (DFT) с использованием пакета VASP.

Для начала на поверхность кремния помещался атом металла в различных наиболее выгодных положениях. Было посчитано четыре по верхностных состояния: у нижнего атома димера L, ассиметричное между двумя димерами в одном димерном ряду Ра, симметричное Ps, траншейное Т4 и ТЗ, и три «внутренних» положения: UPs, UH и UD.

В результате расчеты показали, что наиболее выгодные поверхно стные положения Ра и ТЗ. «Внутренние» положения менее выгодны, чем поверхностное Ра.

Затем были оптимизирована поверхность кремния, полностью за полненная атомами алюминия в наиболее выгодных положениях: Pa, L, ТЗ и UD. В ходе оптимизации полного заполнения в положении Ра атомы сместились в положении Ps. И при полном заполнении наиболее выгодны положения Ps и ТЗ. И можно сделать вывод, что атомы алюминия будут адсорбироваться только на поверхности Si (001). Там атомы будут вы страиваться двумя рядами в положениях Ps и ТЗ. Что подтверждается рас четами полного двойного заполнения.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.