Архив

Исследованы возможности применения технологии лазерной приварки для ремонта полостей литейных форм. На поверх- ность образцов, изготовленных из стали марки 32CrMoV12-28 (DIN), приварен дополнительной материал – мартенситно- стареющий сплав с химическим составом 0,02С–19,3Ni–0,4V–2Cr–14,5Co–4,7Mo–0,25Al–0,2Mn–0,2Si (% масс.). Поверхность обра- ботана импульсным лазером AL 200 Nd: YAG с длиной волны 1064 нм. Для оценки возможности дополнительного упрочнения приваренных слоев образцы нагревали в течение 1 ч при температурах 450, 500, 550 и 600 °С. Микроструктура исследована с по- мощью световой микроскопии. Микротвердость по Виккерсу измеряли с нагрузкой в 100 г и проводили анализ рентгеновской ди- фракции. После лазерной приварки получен упрочненный поверхностный слой, микроструктура которого обладает дендритной морфологией, и состоит, в основном, из феррита, насыщенного легирующими элементами. Наблюдаются интерметаллические со- единения типа Fe–Cr и Fe–Al. После старения Ni–Al и Ni–Mo фазы осаждаются в максимальном количестве при температуре 550 °C. После старения при данной температуре наблюдалась максимальная твердость в 600…650 HV, в два раза большая, чем на приваренном слое. Следующее повышение температуры приводит к уменьшению твердости до 400…450 HV в связи с наруше- нием когерентных связей между фазами и преобразованием дендритной морфологии в равноосные кристаллы. В результате иссле- дования, применение лазерной приварки дополнительного материала – мартенситно-стареющего сплава, может быть рекомендова- но для ремонта полостей литейных форм.

Химический потенциал железа в аморфной фазе многокомпонентных сплавов Fe – 7,3 % Si – 14,2 % В – 8,26 % Ni (сплав 1) и Fe – 0,32 % Si – 4,8 % В – 6,68 % Ni – 2,42 % Со – 8,88 % Cr – 6.42 % Mo (сплав 2), которые содержат кристаллические и аморф- ные фазы, определяется на основе экспериментальных результатов и теоретической модели. Сплавы получены путем закаливания расплава со скоростью охлаждения порядка 105 K/с и последующего механического размалывания в мельнице тонкого помола, что приводит к увеличению доли аморфной фазы и улучшению ее термостойкости. Химический потенциал железа в неравновесном сплаве, содержащем аморфную и кристаллическую фазы (α-твердый раствор на основе железа, FeB, Fe2B, FeSi и другие соедине- ния), определены электрохимическим методом. Для химического потенциала железа в аморфной фазе по результатам электрохи- мических измерений разработана термодинамическая модель с использованием подхода CALPHAD для кристаллических фаз и базы данных SGTE для чистых элементов. При оценке вклада энтальпии и энтропии в химический потенциал Fe в аморфных фазах использована теория несоответствия энтропии. Показано, что размалывание в мельнице улучшает устойчивость многокомпонент- ных аморфных фаз в указанных системах, что может быть вызвано изменениями в кластерной атомной структуре аморфной фазы вследствие интенсивной пластической деформации.

Представлены известковые составы, предназначенные для реставрации памятников архитектуры и зданий исторической за- стройки, а также для отделки вновь возводимых объектов. Рекомендовано для повышения качества известковых составов вводить в их рецептуру наноструктурирующие добавки (золь кремниевой кислоты и его модификации, гидросиликаты натрия, органоми- неральные добавки). Предложена технология получения модифицирующих добавок, в том числе с применением местных материа- лов. Установлены закономерности твердения известковых композиций с модифицирующими добавками. Рассмотрена совмести- мость модифицированных смесей с поверхностями, ранее окрашенными известковой краской. Подобраны виды пигментов, позво- ляющие разнообразить цветовую гамму покрытий.

Проанализированы экспериментальные данные, касающиеся механических свойств низкоразмерных объектов и материалов: пленочных покрытий, тонких приповерхностных слоев, сверхрешеток, наностолбиков, волокон, нанотрубок и макромолекул. Для нанокристаллических материалов рассмотрены зависимости твердости, предела текучести и прочности от размеров зерна. Обсуждаются границы применимости соотношения Холла–Петча и физические причины, вызывающие отклонения от него. Рассмотрена динамика поведения единичных молекул под действием растущей или постоянной приложенной силы. Приведены оценки роли механических характеристик биологических макромолекул в функционировании живых систем.

Исследованы свойства покрытий, полученных электроосаждением из электролитов, содержащих углеродные нанотрубки «Таунит». Разработана технология нанесения цинкового покрытия из электролита с добавками наноуглерода для повышения защитной способности от коррозии. Углеродные нанотрубки (УНТ) являются дополнительными центрами кристаллизации, что приводит к уменьшению размеров кристаллов покрытия. Потенциодинамический метод определения скорости коррозии показал, что скорость коррозии снижается в 4 раза в присутствии углеродных нанотрубок «Таунит» в электролите при концентрации 100 мг/л. Предположено, что повышенная корро зионная стойкость обусловлена изменением структуры цинкового покрытия. Исследованы свойства покрытий, полученных электроосаждением из электролитов, содержащих УНТ марки «Таунит». Установле- но, что анодное оксидирование в электролитах, содержащих УНТ «Таунит», приводит к изменению морфологии покрытия и улучшению теплоотдающих свойств в воздушной среде. Выявлено влияние различных концентраций углеродных наноматериа- лов (УНМ) в электролите серебрения на характеристики покрытий. Проведено исследование наномодифицированных палладиевых гальванических покрытий, в результате которого выявлено влияние различных концентраций УНМ в электролите палладирования на микроструктуру и механические свойства покрытий.

Выявлена необходимость комплексного изучения реологических свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции для обоснования оптимальных режимов производства и получения изделий с заданными структурно-механическими характеристика- ми. Установлен характер изменения пластической прочности полуфабрикатов в зависимости от режимов выстойки и влияния до- бавок растительного происхождения на процесс структурообразования. Изучено влияние фитодобавок и овощных порошков на прочность адгезионных контактов между слоями конфетных масс при формовании многослойных кондитерских изделий. Пред- ставлены результаты моделирования определения оптимального соотношения рецептурных ингредиентов, обеспечивающих задан- ные структурно-механические характеристики корпусов желейных конфет. На основании результатов исследований влияния дози- ровки и дисперсности фитодобавок и овощных порошков на вязкость конфетных масс при различных температурах и скоростях деформации разработаны рекомендации для выбора режимов термомеханической обработки помадной и желейной масс при тем- перировании и отливке.

Технология получения многослойных графеновых материалов методом интеркалирования графита включает процесс рас- творения твердых гранул при приготовлении раствора персульфата аммония в серной кислоте. Цель математического моделирова- ния процесса получения многослойных графеновых материалов – разработка методики расчета оборудования для промышленного производства графеновых материалов. Использован интервальный алгоритм моделирования процессов с подвижными границами раздела фаз. Представлены математические модели процессов растворения твердых гранул персульфата аммония в серной кислоте при отсутствии и наличии перемешивания. Рассмотрены условия массоотдачи с поверхности гранулы. Разработанная математиче- ская модель позволяет оценить кинетику и время полного растворения гранул в зависимости от условий осуществления процесса, а также условия осуществления процесса, обеспечивающие его завершение за заданное время.

Исследование способствует пониманию термохимических процессов, происходящих при отверждении полимерных компо- зитов, особенно в толстостенных конструкциях. Во время производственного процесса термохимические свойства материала пре- терпевают значительные изменения и зависят от большого числа факторов. Главной частью данного исследования является улуч- шение стратегии и экспериментальное изучение поведения свойств материала в течение процесса изготовления полимерного ком- позита. Исследование термохимических свойств, моделирование процесса отверждения и расчет оптимальных технологических режимов производства толстостенных конструкций из полимерных композитов выполнены с помощью специализированной ин- формационно-измерительной системы. Представлены результаты исследования термохимических свойств в процессе отверждения полимерных композитов и оптимальные режимы отверждения для промышленного применения при производстве толстостенных конструкций.

Разработан материал для финишной облицовки фасадов зданий. Декоративно-защитные плиты для фасадной отделки зданий представлены в виде слоистого композита, состоящего из подложки (основы), связующего и материала декоративного слоя. Техно- логия изготовления состоит из четырех этапов. Атмосферные воздействия смоделированы климатическими испытаниями. Опреде- лен оптимальный расход материала декоративного слоя на единицу площади. Прочность и долговечность декоративно-защитных плит зависит от материала основы. Под воздействием атмосферных факторов и растворов агрессивных сред наблюдается снижение прочности плит. Эксплуатационная долговечность разработанных плит составляет не менее 15 лет. На основании проведенных исследований рекомендовано применять фанеру марки ФСФ в качестве основы декоративно-защитных плит. Экономическая обос- нованность применения плит базируется на сравнении стоимости устройства финишной отделки жилого дома при использовании декоративно-защитных плит на основе фанеры, облицовочного кирпича, винилового сайдинга и керамогранита.

Дано описание результатов исследований аморфного и кристаллического областей в полупроницаемой мембраны МГА-95 с учетом влияния потока из трех процессов – миграции, диффузии и конвекции потоков растворенного вещества и растворителя. Полученные данные устанавливают, что в процессе набухания происходит изменение надмолекулярной структуры материала мем- браны вследствие изменения кристаллических и аморфных областей ее образца. Получены данные по аморфным областям для об- разцов воздушно-сухого, набухшего и бывшего в эксплуатации полупроницаемой мембраны. Представлен сравнительный анализ дифрактограмм новой и бывшей в эксплуатации мембраны МГА-95. Отмечено, что фактор наложения внешнего воздействия игра- ет стимулирующую роль на перенос вещества, но не на внутримолекулярные структурные изменения основы мембраны. По ре- зультатам исследований и интерпретации экспериментальных данных определены размеры пор методом малоуглового рентгенов- ского рассеяния для мембран обратноосмотического типа – это МГА-95 и ESPA. Полученные данные позволили сделать выводы по относительной однородности распределения пор по толщине активного слоя мембраны, а также определить их конфигурацию. Получены экспериментальные данные по морфологии поровой поверхности полупроницаемых мембран, согласно которым отме- чается, что сорбционное пространство мембран МГА-95, ESPA образовано порами нескольких видов с различной морфологией поверхности: поры меньшего радиуса с более гладкой поверхностью, крупные поры – с изрезанной. Число пор большого радиуса – 12,9 и 16.8 нм – равно 20 и 35,6 % для МГА-95, ESPA соответственно. Рассчитаны значения удельных поверхностей, значения кото- рых оказались равными для мембран: МГА-95 – суд = 9.15 ⋅ 107 м-1; ESPA – суд = 5.95 ⋅ 107 м–1.