Архив

Принято, что основную часть избыточной свободной энергии дисперсной системы составляет ее избыточная сво- бодная поверхностная энергия, а избыточную свободную энергию компактного тела – свободная энергия, определяе- мая плотностью дислокаций 1012 см–2. Единицей измерения предлагается считать безразмерный термодинамический критерий дисперсности кристаллических тел DL. Предложена термодинамическая шкала дисперсности кристалличе- ских тел.

Изучены закономерности горения и автоволнового химического превращения высокоэкзотермических смесей CaCrO4/Al/C и CaCrO4/TiO2/Al/Ca/C. Показано, что смесь способна к горению в широком диапазоне содержания в ней углерода, варьирование состава смеси позволило получить литые огнеупорные соединения хрома с различными со- ставом и структурой. Добавление оксида титана привело к снижению температуры горения и, соответственно, отрица- тельно сказалось на параметрах синтеза и качестве целевого продукта. Высокоэкзотермическая добавка CaO2 + Al значительно повысила температуру горения смеси и расширила пределы горения и фазоразделения. Получен продукт, состоящий преимущественно из целевой фазы Ti0,8Cr0,2C и включений фаз Cr2AlC (MAX-фазы) и Cr7C3.

Рассматриваются особенности упрочнения взрывом (УВ), связанные с воздействием ударной волны на металл. Представлены свойства стали Гадфильда после УВ. Показано, что промежуточный слой сухого песка между зарядом взрывчатого вещества и обрабатываемым металлом обеспечивает усиление ударной волны, что дает возможность проводить УВ с использованием порошкообразных взрывчатых веществ с низкой плотностью и скоростью детонации. Дано описание промышленной технологии упрочнения крестовин железнодорожных стрелочных переводов. Показа- но, что УВ увеличивает срок службы этих изделий на 20–30 %.

Нарушение световой проводимости световода, транспортирующего интенсивное лазерное излучение, приводит к появлению яркосветящейся лазерной плазмы. Плазма начинает двигаться навстречу излучению, необратимо повре- ждая световод. В зависимости от интенсивности потока возможны различные скорости распространения повреждения по световодам навстречу излучению – это либо «горение» световодов, либо «оптическая детонация». Оба процесса «горение» и «оптическая детонация» световодов разрушают световую проводимость кварцевых световодов по всей длине. Скорость распространения «горения» зависит от плотности энергии и составляет несколько метров в секунду. Детонационно-подобный режим разрушения распространяется со скоростями несколько километров в секунду. Для моделирования процесса такого разрушения необходимы ударно-волновые данные материалов кварцевых свето- водов. В данной работе впервые проведено экспериментальное изучение особенностей распространения фронта удар- ных волн в материалах сердцевины оптических световодов во взрывных экспериментах. Для изучения детонационно- подобного режима распространения лазерного разряда изучали экспериментальные (модельные) световоды, изготов- ленные в Научном центре волоконной оптики РАН, и промышленный световод связи (одномодовый световод SMF- 28e фирмы Corning). В ударно-волновом эксперименте подтвержден двухволновой профиль распространения ударной волны. В материалах световода обнаружена аномальная сжимаемость за фронтом ударной волны. Снижение скорости звука составило около 1 км/c.

В ходе экспериментов по сварке взрывом сталей с низкой пластичностью через тонкий промежуточный слой из пластичного металла обнаружено, что размер волн, возникающих в зоне соединения, может быть различным, даже если условия соударения и соударяющиеся материалы одинаковы. В то же время наблюдаемые значения длин волн λ лежат в диапазоне между λmax и λmin, которые зависят от скорости точки контакта vc, угла соударения γ, твердостей HV1, HV2 и плотностей ρ1, ρ2 соударяющихся пластин. Предложены формулы для расчета границ диапазона длин и амплитуд наблюдаемых волн.

Исследовано спарк-плазменное спекание (СПС) керамических композитов на основе β-сиалона из порошков, по- лученных методом СВС: β-Si5AlON7, h-BN, β-SiC и TiN. Определены оптимальные условия процесса СПС, обеспечи- вающие получение керамических композитов с высокой относительной плотностью (более 95 %) и прочностью при изгибе до 400 МПа при содержании от 0 до 30 масс. % h-BN, от 0 до 40 масс. % β-SiC и от 0 до 40 масс. % TiN.

Исследовано влияние добавок Fe и (Al + SiO2) на режим горения, пористость, фазовый состав и структуру синте- зируемых керамических матриц на основе структуры пирохлора состава Y2Ti2O7. Показано, что введение порошка Fe не оказывает влияния на фазовый состав керамик. Присутствие алюминия в шихте привело к образованию фаз граната Y3Al5O12 и перовскита YAlO3. В присутствии выбранных добавок горение шихтовых заготовок проходило в управ- ляемом стационарном режиме, образцы керамики сохраняли форму и размеры шихтовой заготовки, имели литую структуру, но введенные добавки не способствовали существенному снижению пористости получаемой керамики. Керамики с открытой пористостью менее 10 % получены при приложении осевого усилия в 0,1–0,3 кН на продукт после полного прохождения процесса горения.

Показаны возможности моделей объемного синтеза с прогнозом конечного состава. Представлены простейшие модели синтеза композитов на основе титана. В моделях учитывается плавление с постепенным образованием жидкой фазы в заданном температурном интервале. Предполагается, что управление процессом осуществляется за счет изме- нения скорости нагрева и исходного состава смеси. Модели реализованы численно. Продемонстрировано, что конеч- ный фазовый состав во всех ситуациях оказывается неравновесным.

Проанализированы данные по разрушению монокристалла алмаза и детонационного наноалмаза (ДНА) при ра- диационном облучении. Определена доза облучения, при которой происходит графитизация в монокристалле алмаза. Установлено влияние размера частиц ДНА на характер повреждений при облучении. Проведено экспериментальное исследование тепловой стабильности детонационных наноалмазов при атмосфер- ном давлении в динамической среде аргона в диапазоне температур от 30 до 1500 °C со скоростью тепловой обработ- ки 2 и 10 °C/мин. Обнаружена высокая стойкость ДНА при температуре выше 1500 °C. Исследование с помощью рентгеноструктурного анализа показало, что твердотельный фазовый переход в ДНА происходит около 1000 °C. Исследование на электронном микроскопе сохраненных образцов показало влияние скорости нагрева на параметры порошка ДНА. Полученные данные по тепловой стабильности рекомендованы для усовершенствования метода ион- но-плазменного нанесения покрытия на поверхность стальных деталей.

Проведена оптимизация условий механоактивации смеси Al + CuO в целях получения наиболее мощного энерго- выделения при химическом взаимодействии компонентов. Для активации смесей использовались вибрационная и планетарная шаровые мельницы. Результаты влияния механоактивации на скорость горения контролировались с помощью высокоскоростной фотосъемки процесса горения пористых образцов (плотность 50 – 30 % от максималь- ной) в стеклянных трубках диаметром 5,5 мм. Инициирование горения проводилось электроискровым способом с контролируемой амплитудой импульса тока. Определены зависимости периода индукции и скорости распростране- ния фронта горения в зависимости от пористости смесей и амплитуды инициирующего импульса. При низком уровне тока инициирующего импульса наблюдался нестационарный пульсирующий режим горения. Результаты в целом по- казали преобладающий характер фильтрационного механизма распространения горения в исследованных смесях.

Анализируется влияние углеродных нанотрубок, которые используются в качестве основного компонента моди- фицирующей комплексной нанодобавки, на кинетику гидратации цемента, фазовый состав и прочностные характери- стики цементного камня. Повышение прочностных характеристик цементного камня, модифицированного комплекс- ным наномодификатором, обусловлено ускорением процесса гидратации цемента, формированием оптимальной мик- роструктуры цементного камня, в котором уже в начальные сроки твердения происходит дополнительное образование низкоосновных гидросиликатов кальция по данным рентгенофазового анализа. Методом сканирующей электронной микроскопии установлено формирование дополнительно направленной кристаллизации частиц новообразований цементного камня преимущественно с контактами срастания. Наблюдается ускоренная кинетика набора прочности наномодифицированных образцов, с увеличением предела прочности при сжатии на 20 – 30 % в возрасте 28 суток.

Рассмотрена проблема обеспечения температурного режима в емкостных устройствах, оборудованных мешал- кой, для функционализации углеродных нанотрубок с использованием стеарата титана в нанодисперсной жидкой сре- де с подачей диоксида углерода. Проведен анализ методов смешивания и настройки температурного режима в реакто- ре. На основе дифференциальных уравнений теплопроводности разработана математическая модель температурного поля течения, движущегося в режиме идеального перемещения через канал постоянного сечения, образованный по- верхностями полутрубки и тела. Расчет температурного поля по текущему временнóму интервалу включает в себя множество решений задач теплопроводности с последующим рассмотрением всех компонентов локального теплового баланса. На основании результатов расчетов построены зависимости изменений температуры нанодисперсной среды в емкостном реакторе от времени начала режима и относительной длины полутрубки.

Магнитные/суперпарамагнитные наночастицы (МНЧ), управляемые внешним магнитным полем (МП), имеют большой потенциал для различных биомедицинских применений. МНЧ позволяют оказывать селективное наномеха- ническое действие на уровне отдельных молекул намеченного типа путем их магнитомеханической актуации в низко- частотном МП. Однако введенные в кровоток МНЧ могут аккумулироваться во многих органах, создавая опасность непредвиденных побочных эффектов, которые могут возникнуть при включении активирующего переменного МП. В настоящей работе предложен новый физический метод и технология локализации воздействия МНЧ на биохимиче- скую систему, основанные на создании градиентного локализующего магнитного поля c нулевой точкой вблизи цен- тра магнитной системы. В этих условиях активирующее переменное МП стимулирует только те МНЧ, которые нахо- дятся в близкой окрестности нулевой точки. Вдали от нее, где локализующее МП значительно превышает стимули- рующее переменное МП, МНЧ оказываются «вморожены» в это поле и не подвержены действию более слабого акти- вирующего переменного МП. Изучены форма и размер области локализации воздействия в зависимости от характери- стик локализующего и активирующего МП.

Одной из решающих причин потери несущей способности железобетонных конструкций считается нарушение сцепления между арматурой и бетоном в результате структурной деградации (коррозии) металлических элементов. Вследствие этого возникает необходимость в изучении поведения корродированной арматуры в железобетонных эле- ментах. Цель исследования – разработка аналитического описания конечной адгезионной прочности сцепления стержневой арматуры в железобетонных изделиях, подверженных различным уровням коррозии. Методика моделиро- вания основана на искусственных нейронных сетях.