Архив

Показана целесообразность получения материалов на основе дисилицида молибдена в условиях сочетания про- цесса горения со сдвиговым деформированием продуктов синтеза. Установлено, что механические воздействия ока- зывают влияние на процессы горения, фазо- и структурообразования материалов, приводящие к изменению размера зерен, их морфологии и качества готового продукта. Сдвиговое деформирование при самораспространяющемся высо- котемпературном синтезе приводит практически к 100%-му выходу порошка дисперсностью менее 500 мкм.

Одним из наиболее перспективных способов изготовления осесимметричных деталей типа диск или полый вал газотурбинных двигателей является локальное деформирование на раскатных станах. Для проектирования данного класса технологических операций и оборудования эффективно применение физического и математического модели- рования. Приведены методика и результаты физического и математического конечно-элементного моделирования процесса локального деформирования детали типа конус с цилиндром из хромистой стали 11Х11Н2В2МФ-Ш. Произ- веден анализ энергосиловых параметров технологического процесса и анализ возможности разрушения детали в про- цессе деформирования.

Приведены результаты экспериментального исследования теплофизических свойств (теплопроводности, тепло- емкости, плотности и температуропроводности) азот-, кислородсодержащих жидкостей как в чистом виде, так и со- держащих до 0,5 % фуллеренподобных углеродов и углеродных нанотрубок диаметром 40, 50, 60 нм) в интервале температур 293…453 К и давления 0,101…49,01 МПа. Для измерения теплопроводности, теплоемкости и температу- ропроводности использовался автоматизированный метод монотонного разогрева и регулярного теплового режима первого рода. Общая относительная погрешность измерения теплопроводности, теплоемкости, плотности и темпе- ратуропроводности при доверительной вероятности α = 0,95 равны соответственно 2,6; 3,4; 0,1; 4,5 %. Используя за- кон соответственных состояний и экспериментальные данные по теплопроводности, теплоемкости, плотности и тем- пературопроводности исследуемых образцов, получено эмпирическое уравнение, позволяющее рассчитать теплофи- зические свойства неисследованных жидкостей при различных температурах и давлениях.

Рассмотрены закономерности изменения механических свойств твердых тел и наноструктурных материалов по мере уменьшения характерных размеров объекта, его морфологических или структурных единиц в наномасштабную область до единичных молекул, а также методы их экспериментального определения и исследования. Особое внима- ние уделено природе размерных эффектов и атомным механизмам деформации и разрушения в наношкале. Обсужде- ны пути достижения теоретического предела прочности и создания высокопрочных материалов.

Рассмотрено изучение кинетических параметров адсорбции органического красителя (метилового оранжевого) из водных растворов на стандартных и наномодифицированных углеродных материалах в статических условиях. Коммерчески доступный кокосовый активированный уголь NWC использован как исходный материал, который мо- дифицирован многостенными углеродными нанотрубками. Углеродные нанотрубки синтезированы каталитическим пиролизом углеводородов на металлоксидном катализаторе, полученном цитратным золь-гель методом. Концентра- ции метилового оранжевого в растворе определены спектрофотометрически (длина волны 400 нм). Для каждого типа адсорбента (стандартного и наномодифицированного) наблюдалось химическое взаимодействие между функциональ- ными группами и молекулами красителя. Кинетика адсорбции для двух видов активированного угля проанализирова- на с помощью моделей псевдо-первого и псевдо-второго порядков, при этом модель псевдо-второго порядка описыва- ет процесс с коэффициентом корреляции 0,99. Вычислены константы скорости адсорбции. Обнаружено, что равнове- сие в процессе адсорбции метилового оранжевого на наномодифицированном активированном угле достигаетсяв 1,5 раза быстрее, чем на исходном угле, а также адсорбционная способность модифицированного образца в 2,1 раза выше, чем у стандартного. Полученные результаты позволяют предположить, что наномодифицированные активированные угли могут быть использованы как перспективный сорбент для удаления органических загрязнителей из сточных вод.

Разработаны композиционный полимерно-неорганический материал (на основе надпероксида калия), сочетающий комбинацию свойств полимерной матрицы (гибкость, устойчивость к механическим воздействиям и др.) и функцио- нального наполнителя, и экологически чистая технология получения регенеративного продукта для систем регенерации воздуха обитаемых объектов (космических, подводных и др.). Технология заключается в нанесении щелочного раство- ра пероксида водорода на индифферентную пористую волокнистую матрицу из стекловолокна с последующей термо- обработкой при атмосферном давлении в потоке горячего, очищенного от диоксида углерода воздуха, или в вакууме. Нанокристаллы надпероксида калия, синтезированные из щелочного раствора пероксида водорода, прочно закрепля- ются на стекловолокне, что препятствует образованию пыли при эксплуатации регенеративного продукта. Кроме того, большое число активных центров при развитой поверхности материала обеспечивает повышенную (на 30…40 %) сорбционную емкость регенеративного продукта на матрице по диоксиду углерода по сравнению с регенеративным продуктом в форме гранул. Применение полимерно-неорганических адсорбирующих материалов в устройствах реге- нерации воздуха позволяет снизить массу и габариты изделий и при этом существенно повысить их физиолого- гигиенические показатели.

Рассмотрены особенности реализации двух методов твердофазной экструзии полимеров за один технологиче- ский цикл, как основного инструмента структурной модификации полимерных систем. Представлены результаты смежной работы по исследованию новых методов получения нанокомпозитов на основе фторполимера из газофазной среды и оценки их эксплуатационных свойств. Объектами работы послужили нанокомпозиты на основе политерафтор- этилена (ПТФЭ), включающего металлические и керамические наночастицы и ультрадисперсный ПТФЭ, полученного молекулярным смешением из газовой фазы. Применены методы исследования эксплуатационных свойств полимер- ных композитов: определение удельной скорости поглощения энергии в зависимости от температуры образцов в режиме дифференциально сканирующей калориметрии, измерения величины разрушающего напряжения в условиях поперечного среза исходных и модифицированных образцов, определение теплостойкости и внутренних ориентаци- онных напряжений методом построения диаграмм изометрического нагрева, определение тепло- и температуропро- водности, оценка износостойкости в режиме абразивного износа. По результатам проведенных исследований по оцен- ке технологических и эксплуатационных характеристик полученных образцов сделан вывод о характере и степени влияния предлагаемого твердофазного метода переработки на структуру полимерных материалов на основе политет- рафторэтилена и возможности регулирования их свойств. Проведена сравнительная оценка предлагаемого метода с традиционными методами по переработки полимерных композиций. Рассмотрены возможности практического при- менения предлагаемого инструмента и метода комбинированной твердофазной экструзии многокомпонентных поли- мерных систем.

Представлена реализация метода отсчетных поверхностей для расчета напряжений в трехмерной постановке в слоистых упругих и электроупругих оболочках из функциональных материалов. Метод отсчетных поверхностей основан на введении в n-м слое In неравномерно расположенных отсчетных поверхностей, параллельных срединной поверхности оболочки в целях введения электрических потенциалов и перемещений этих поверхностей в качестве искомых функций. Такой выбор неизвестных позволяет представить соотношения предложенной теории оболочек из функциональных материалов в очень компактной форме. Отсчетные поверхности внутри каждого слоя располага- ются в узловых точках полинома Чебышева, что существенно улучшает сходимость метода отсчетных поверхностей.

Даны описания способов повышения точности измерения теплофизических свойств (коэффициента температу- ропроводности) материалов. Знание таких характеристик является одним из самых важных факторов в моделировании промышленных процессов, так как их определение с высокой точностью может помочь в достижении экономии энер- гии и сокращения расточительного потребления энергетических ресурсов при разработке новых теплоизоляционных материалов, технологий, а также строительства зданий и сооружений. Предлагаемый способ основан на периодиче- ском нагреве и может быть использован для повышения точности измерений и нахождения оптимальных параметров для производства теплоизоляционных материалов. Периодические колебания температуры сгенерированы с помощью элемента Пельтье. Разработаны математические и физические модели; измерительная установка автоматизирована с использованием графической среды программирования LabView. Выполнен анализ возможных источников погреш- ностей и предложены способы уменьшения их значений. Оборудование экспериментально откалибровано с использо- ванием стандартного материала (оргстекла); полученные данные подтвердили целесообразность разработанной мате- матической модели. Проведен ряд экспериментов с наноматериалом – графеновыми нанопластинками (ГНП). Пред- ложенный метод и экспериментальная измерительная установка позволили выявить сильную зависимость между температуропроводностью ГНП и содержанием влаги.