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:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

Посвящается 100-летию

со дня рождения Ю.Г. Одинокова –

основателя Казанской научной школы

авиационной прочности

Международная

молодежная

научная конференция

Казань, 26–28 мая, 2010

МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ

Том 3

Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Министерство по делам молодежи, спорту и туризму

Республики Татарстан ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н. ТУПОЛЕВА»

XVIII ТУПОЛЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ Международная молодежная научная конференция 26–28 мая 2010 года Материалы конференции Том III Казань УДК Туп Туп 85 XVIII Туполевские чтения: Международная молодежная научная конференция, 26–28 мая 2010 года: Материалы конференции.

Том III. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. 2010. 212 с.

ISBN 978-5-7579-1452- Представлены материалы конференции, в которых изложены резуль таты научно-исследовательской работы студентов по вопросам использо вания прогрессивных методов и средств производства в наукоемком ма шиностроении;

технологии новых материалов;

сертификации, метроло гии и менеджмента качества;

нанотехнологий;

химии и экологии, техно логии и организации производства в наукоемком машиностроении.

УДК Редакционная коллегия: Э.Р. Галимов, доктор технических наук, профессор;

В.И. Халиулин, доктор технических наук, про фессор;

Ф.М. Галимов, доктор технических наук, профессор;

А.Н. Глебов, доктор химических наук, профессор;

А.Н. Лунёв, доктор технических наук, профессор.

Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, Авторы, указанные в списке, ISBN 978-5-7579-1452- СЕКЦИЯ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ВЛИЯНИЕ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА НА СВОЙСТВА КОЛЛОИДНОЙ ОКИСИ КРЕМНИЯ Петелькина Н.С., Зотов Г.Н., Борисюк А.А.

Научный руководитель: Ю.И. Сударев, канд. хим. наук, доцент (КГТУ-КАИ) До недавнего времени в качестве основы водного связующего для литья по выплавляемым моделям за рубежом использовался кремнезоль Ludox SM-30 (Grace, США) и его аналоги. В России таким аналогом явля ется КЗ-ТМ-20.

С целью усиления связующих свойств составов на основе кремне золей в них вводят латексные добавки. Примером может служить готовое связующее, выпускаемое в Китае под маркой «Colloidal Silica FS-III» Од нако большинство латексов в комбинации с кремнезолем нестабильны.





Кроме того, их применение требует постоянного перемешивания во избе жание оседания и формирования комков.

Все перечисленные золи в своем составе в качестве стабилизатора имеют окись натрия. Его присутствие приводит к тенденции размягчения и текучести при высоких температурах и, соответственно, высокотемпе ратурной деформации форм.

В последнее время выпускается связующее под маркой Ludox SK, лишенное вышеперечисленных недостатков. В этом связующем отсутст вует натрий и усиление связующих свойств достигается использованием совместно с кремнезолем водорастворимых полимеров.

Целью данной работы стало изучение стабильности и способности к пленкообразованию композиции на основе кремнезоля марки КЗ-ТМ, выпускаемой отечественной промышленностью. Из литературных источ ников известно, что кислые золи со спиртами образуют устойчивую сис тему, в связи с этим в качестве водорастворимого полимера был выбран поливиниловый спирт (ПВС).

Кремнезоль подвергался деионизации на катионообменной смоле КУ2-8. После чего в него добавляли разное количество ПВС марки 11/2 и наблюдали изменение вязкости полученного состава и характер пленкообра зования с течением времени. При этом использовали исходный золь со сле дующими характеристиками: СSiO2 = 25%, диаметр мицеллы = 9 нм, рН = 2,8.

С целью изучения пленкообразующей способности на стеклянную подложку наносился состав с различным содержанием ПВС и наблюда лось состояние пленки после высушивания. При концентрации ПВС в кремнезоле меньше 0,5% наблюдалось растрескивание, при большей кон центрации получалась прочная однородная пленка. После этого была изу чена устойчивость полученной системы от времени, контроль проводился по замеру вязкости.

Результаты показывают, что введение ПВС в кремнезоль приводит к его дестабилизации. Вязкость кремнезоля с добавкой ПВС по сравне нию с исходным растет быстрее (рис.1).

Рис.1 Зависимость вязкости от времени и концентрации ПВС:

1 – исходный, диаметр мицеллы 9 нм, 2 – с добавкой ПВС 0,1%, диаметр мицеллы 9 нм, 3 – с добавкой ПВС 0,1%, диаметр мицеллы 13 нм Было также изучено влияние размера мицеллы кремнезоля на ско рость повышения вязкости. Данные, приведенные на рис 1, показывают, что с ростом размера частиц в кремнезоле увеличение вязкости замедляется.

Оптимальные паратметры: диаметр мицеллы 13 нм, добавка ПВС 0,1%.

По результатам проделанной работы можно сделать выводы,что ПВС в качестве усиливающей добавки можно употреблять для приготов ления суспензии только непосредственно перед использованием.

Также из литературных данных известно, что наиболее устойчивы коллоидные системы окиси кремния в кислой области с поверхностью, модифицированной атомами алюминия. Дальнейшие работы будут про должаться с золями данного вида.

КЕРАМИКА – СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ БУДУЩЕГО Ахметзянов Д.Д.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Керамика – собирательное название широкой группы искусст венных каменных материалов, получаемых формованием из полими неральных смесей с последующей сушкой и обжигом. Простота техно логии и неисчерпаемая сырьевая база для производства керамических изделий самых разнообразных видов предопределили их широкое и повсеместное распространение. Этому способствовали также высокая прочность, долговечность и декоративность керамики. В настоящее время керамика остается одним из перспективных строительных мате риалов, применяемых практически во всех конструктивных элементах зданий и сооружений.



По назначению керамические изделия делят на следующие виды:

стеновые (кирпич и керамические камни), кровельные (черепица), изде лия для облицовки фасадов (лицевой кирпич, терракотовые плиты, мо заичные плитки и др.), изделия для внутренней облицовки стен, плитка для полов и элементы мощения, санитарно-технические изделия (умы вальники, унитазы и трубы), специальная керамика (кислотоупорная, огнеупорная, теплоизоляционная), заполнители для легких бетонов (ке рамзит и аглопорит).

С использованием полиминерального сырья и высокотемператур ной обработки получают материалы конструкционные, облицовочные и специального назначения: санитарно-технические, кислотостойкие, теп лоизоляционные и огнеупорные. К конструкционным керамическим ма териалам относятся кирпичи и камни, применяемые для возведения стен зданий, кровельная черепица, водопроводные, канализационные и дре нажные трубы.

Кирпич и камни керамические применяют для заводского изготов ления стеновых блоков и панелей. Последние в зависимости от назначе ния выпускают одно-, двух- и трехслойными. В многослойных панелях для наружных стен один из слоев с целью теплопроводности выполняют из плитных теплоизоляционных материалов. Для отделки фасадных по верхностей панелей применяют лицевые кирпичи и камни или штукатур ные растворы на декоративном портландцементе (белый или цветной) с добавками дробленых горных пород.

По мере ужесточения требований к величине нормативного сопро тивления теплопередаче ограждающих конструкций, которые связаны, прежде всего, с экономией энергоресурсов, совершенствуется технология производства стеновой керамики. Так, полнотелый кирпич уступил место пустотелому, а в конце 20-го века была разработана технология получе ния поризованного кирпича (ГОСТ 530, ТУ 5741-017-03984362-98, DIN 105). Ячеистая структура материала, образованная за счет введения пре дусмотренных минеральных и органических порообразующих добавок, позволяет значительно увеличить размеры изделия, в связи с чем возмо жен переход от многорядной кладки к однорядной, в которой длина кир пича соответствует толщине несущей стены. Применение укрупненных камней, имеющих на боковых гранях пазы и гребни, исключает необхо димость выполнения вертикальных швов.

Одним из путей повышения теплозащитных свойств и качества стен является также использование шлифованных крупноразмерных по ризованных пустотелых камней, укладываемых на специальный клеевой состав толщиной слоя 1 мм. Высокие эксплуатационные свойства изделий обеспечивает ввод в формовочную массу отощающих и поризующих до бавок. В качестве первой используют шлифовальную пыль, полученную после обработки обожженных изделий, второй – смесь опилок и гранули рованных бумажных отходов.

Обыкновенный керамический кирпич, благодаря достаточно высо ким показателям физико-механических свойств и долговечности широко применяют в современном строительстве для кладки наружных и внут ренних стен зданий, фундаментов, дымовых труб и других конструкций.

Кирпич полусухого прессования нельзя применять для кладки цоколей, фундаментов и наружных стен влажных помещений.

У обыкновенного керамического кирпича есть два существенных недостатка: относительно высокая плотность и небольшие размеры. Вы сокая плотность предопределяет и большую толщину стен и их большую массу. Решение этих проблем возможно путем формования крупнораз мерных керамических изделий со сквозными пустотами. Наличие пустот не только снижает массу и, соответственно, плотность изделий, но и уско ряет и облегчает процессы сушки и обжига, так как изделие прогревается быстрее и равномернее через наружные и внутренние поверхности.

А именно неравномерность влажности и температуры по сечению изделия вызывают коробление и растрескивание.

НАНОКОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Бадрутдинова Г.Д.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Нанокомпозиты – материалы полученные введением наночастиц в ка кие либо матрицы. На данный момент обширное применение получил только метод микролитографии, позволяющий получать на поверхности матриц плоские островковые объекты размером от 50 нм, применяется он в элек тронике. Метод CVD и ALD в основном применяется для создания микрон ных плёнок. Прочие методы в основном используются в научных целях.

В особенности следует отметить методы ионного и молекулярного наслаи вания, поскольку с их помощью возможно создание реальных монослоёв.

Одним из важнейших вопросов, стоящих перед нанотехнологией как заставить молекулы группироваться определенным способом, самоор ганизовываться, чтобы в итоге получить новые материалы или устройст ва. Этой проблемой занимается раздел химии – супрамолекулярная хи мия. Она изучает не отдельные молекулы, а взаимодействия между моле кулами, которые, организовываясь определенным способом, могут дать новые вещества. Частицы размерами порядка нанометров или наночасти цы имеют одно свойство, которое очень мешает их использованию. Они могут образовывать агломераты, то есть слипаться друг с другом. Так как наночастицы многообещающи в отраслях производства керамики, метал лургии, эту проблему необходимо решать. Одно из возможных решений – использование веществ – дисперсантов, таких как цитрат аммония (вод ный раствор), имидазолин, олеиновый спирт (нерастворимых в воде).

Нанотехнология – это процесс получения и использования мате риалов, состоящих из наночастиц (наноматериалы, нанокристаллы, нано композиты). Основные структурные параметры наночастиц – их форма и размер. Физические, электронные и фотофизические свойства наночастиц и кластеров, определяемые их чрезвычайно высокой удельной поверхно стью (отношением поверхности к объему), значительно отличаются от свойств как блочного материала, так и индивидуальных атомов. Напри мер, если размер кристалла золота уменьшается до 5 нм, температура плавления снижается на несколько сотен градусов. Свойства конечного нанокомпозиционного материала зависят от природы взаимодействия ме жду фазами и строения межфазных областей, объемная доля которых чрезвычайно велика. Очень многие материалы – от металлов и керамик до биоминералов – состоят из неорганических наночастиц (оксидов, нитри дов, карбидов, силикатов и т.д.). Они входят в состав и нанокомпозитов на основе различной керамики и полимеров. Несовместимость этих неорга нических и органических компонентов – основная проблема, которую приходится преодолевать при создании таких материалов. Чрезвычайно важно также контролировать в них степень микрофазного разделения.

Копозиты создают на основе керамики и полимеров, но с использо ванием природных слоистых неорганических структур, таких как мон тмориллонит или вермикулит, которые встречаются, например, в глинах.

Слой монтмориллонита толщиной ~1нм в ходе реакции ионного обмена насыщают мономерным предшественником с активной концевой группой ( -капролактамом, бутадиеном, акрилонитрилом или эпоксидной смо лой), а затем проводят полимеризацию.

Нанокомпозиционные материалы получают также на основе блоксо полимеров, т.е. не одинаковых, а разных полимерных молекул. Соединяясь друг с другом, они образуют блок, или домен, многократно повторяющийся в полимерной цепочке. Каждый из доменов – это своеобразный реактор, в одной из микрофаз которого и возникают неорганические нанокластеры.

Важное направление (развиваемое в разных лабораториях, в том числе и в нашей) – синтез “умных” полимерных наноматериалов [21].

В его основе лежит молекулярное распознавание и упорядочение состав ляющих элементов с последующей самосборкой функциональных надмо лекулярных структур за счет слабых нековалентных взаимодействий – ван-дер-ваальсовых и электростатических сил, водородных связей и т.д.

Заметим, “умные” материалы чувствительны к разным внешним воздействиям – химическому составу окружающей среды, изменениям температуры и давления, электрического или магнитного поля и т.д.

А значит, они могут найти широкое практическое применение.

НОВЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ С ОСОБЫМИ СВОЙСТВАМИ Бельская Е.С.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Керамика – материал из неорганических неметаллических мате риалов и их смесей с минеральными добавками, образуемый под воздей ствием высокой температуры (обжига).

На Обнинском научно-производственном предприятие "Техноло гия" разработана новая технология производства керамики методом хо лодного приготовления. Керамические изделия по новой технологии про изводятся без термической обработки. Композиционный состав керамиче ских изделий подобран таким образом, что изделия набирают технологи ческую прочность при комнатной температуре в течении 3-4 часов, а пол ную прочность в течении 8 -12 часов.

Разработана керамика, обладающая теплопроводностью и термо пластичностью в несколько раз выше, чем у керамики, полученной тради ционными методами. В структуре керамики, сделанной по этой техноло гии три вида составляющих: крупные зерна оксидного материала (от 50 до 100 мкм), мелкие (от 1 до 10 мкм) и немного пустоты. То есть присутст вуют поры, расположенные особым образом – преимущественно по гра ницам зерен. Такие поры создают идеальные условия для пластической деформации. А мелкие зерна дополнительно смягчают механический и тепловой удар. В массе мелких крупные зерна при ударе как бы вязнут, как булыжники в песке. В необычной структуре такой керамики возмож но туннелирование электронов. Отсюда и повышенная теплопроводность.

В японском Национальном институте материаловедения создана ке рамика, обладающая уникальной способностью растягиваться более чем в 10 раз и более, сохраняя при этом свою форму. Керамические изделия со стоят из металлов, их оксидов и, обычно, карбида кремния. Природа пла стичной керамики заключается в мельчайших частицах, из которых состоит материал, - они способны скользить друг по другу, в результате чего изде лие деформируется. Скольжение тем лучше, чем меньше крупицы, а в су перпластичной керамике их размеры не превышают одного микрометра.

Американскими учеными разработан 3D монитор в Мичиганского университете. Принцип действия такого дисплея связан с эффектом преоб разования частоты света в кристалле. Ученые изготовили полую оболочку с равномерным распределением пикселей люминофора, в качестве которого использовали прозрачную керамику состава (Y0.86-Yb0.11Er0.03)2O3 в виде частиц размером 50 нм, разделенных неизлучающим материалом оболочки. Экспериментаторы задали фигуре определенную форму в виде буквы «М». При облучении ее невидимым человеческому глазу светом в области 980 нм проявилась объемная фигура, излучаемая в видимой об ласти – 662 нм, т. е. соответствующей красному свету в зрении человека.

Как отмечают исследователи, сложность заключается лишь в трудоемко сти прессовки таблеток микронных размеров. Иными словами, подобрав составы люминесцирующих керамик к каждому свету спектра, возможно создать полноценный 3D дисплей.

В технологическом институте штата Джорджия США разработан новый твердо-оксидный топливный элемент, представляющий собой ке рамический материал на основе оксида бария-циркония-иттрия-церия иттербия. Основное его преимущество над другими топливными элемен тами в том, что он может вырабатывать энергию без использования доро гостоящих катализаторов, таких как платина, которая обычно использует ся в водородных топливных элементах.

В германском концерне Deutsche Steinzeug разработано водо- и гря зеотталкивающих покрытий керамики. Керамические частицы размером от 100 нм, нанесенные особым способом на покрытие плитки, заставляют капли воды, попавшие на поверхность собираться в шарики под действи ем сил поверхностного натяжения, после чего они удаляются под дейст вием силы тяжести вместе с остатками грязи, пыли, грибка и мха.

Учеными из Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН получены прекурсоры и технологические параметры процесса получения прозрачной фторидной керамики с минимальными оптическими потеря ми, что важно в лазерных технологиях.

НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ОГНЕУПОРНЫХ И ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ПО СВС ТЕХНОЛОГИИ Галиев И.Ф.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Для создания новых огнеупорных и теплоизоляционных материа лов предложено использовать ряд перспективных технологий, основан ных на применении холодного вспучивания и СВС.

Весь массив новых материалов, полученных с использованием тех нологий "холодного" вспучивания и СВС, можно условно разбить на сле дующие основные группы:

- СВС-огнеупорные смеси;

- защитно-упрочняющие оксидно-керамические СВС-покрытия для алюмосиликатных огнеупорных и теплоизоляционных материалов;

- прессованная и литьевая высокоогнеупорная СВС-керамика;

- жаростойкие легкие пористые СВС-бетоны;

- жаростойкие негорючие пористые огне - и теплозащитные мате риалы (в т.ч. и СВС-материалы).

Технология СВС основана на принципах безгазового горения сис тем окислитель–горючее, протекающего в конденсированной фазе. При мером таких реакционно-способных систем являются Ti+B, Si+C, Al+Fe2O3 и др. При локальном инициировании этих систем могут быть реализованы волновые режимы гетерогенного горения, в которых хими ческое превращение происходит в узкой зоне реакции взаимодействия реагентов, перемещающейся вдоль образца. В процессе СВС в конденси рованной фазе могут развиваться очень высокие температуры (1500– 4000°С) и скорости распространения фронта волны горения (5–50 мм/с и более). В отличие от традиционных процессов спекания тугоплавких ма териалов в печах различной конструкции процессы СВС происходят за пренебрежимо малые времена, требуют существенно меньших затрат энергии (особенно для высококалорийных систем при локальном иниции ровании), отличаются практически безотходностью производства, т.е. от личаются высокими материалосбе-регающими особенностями, и, наконец, высокими экологическими характеристиками.

Среди новых видов огнеупорных композиционных материалов, по лучаемых в волне СВС, особое место занимают материалы муллитового состава, которые образуются при взаимодействии SiO2, порошка металли ческого алюминия и ряда других компонентов.). В этих работах на при мере смесей SiO2+AI, глина+AI и зола-унос+Аl была доказана возмож ность получения огнеупорных жаростойких материалов муллитовой структуры. Общее массовое содержание муллитовых форм находится на уровне 61-72%.

В отличие от классической схемы локального инициирования волны горения СВС в системах типа Al+SiO2 возбуждение процесса осуществля ется главным образом за счет предварительного постепенного нагрева всего объема материала до температур 650–950 °С и зависит от свойств выбран ных реагентов, их дисперсности, соотношения компонентов и начальной плотности системы. В результате окислительно-восстановительной реакции термохимического синтеза образуются муллитовые структуры, соответст вующие химической формуле ЗА1203 2SiO2.

Особый интерес для практического использования применительно к алюмосиликатным огнеупорам представляют новые покрытия, получен ные по СВС-технологии, получившие название защитно-упрочняющих оксидно-керами-ческих (ОКП). ОКП образуются на поверхности шамот ных огнеупоров, в том числе легковесных и ультралегковесных, в процес се инициирования реакции СВС в обычном режиме эксплуатации тепло вых агрегатов при 700–850 °С.

Создания высокоэффективных эрозионно- и коррозионностойких огнеупорных СВС-материалов и покрытий для черной и цветной метал лургии. СВС-покрытий, которые создают многоуровневую эрозионную, коррозионную и тепловую защиту футеровки теплового агрегата. С целью повышения эффективности СВС-покрытий проводятся работы по введе нию в состав SiC, ZrO2 и нитридов.

Юнипор – новый вид теплоизоляционного материала. Юнипор от носится к новому поколению карбамидных теплоизоляционных пенопла стов (поропластов).

От всех существующих на данное время на рынке теплоизоляцион ных материалов юнипор отличается высокими теплоизоляционными свойствами (коэффициент теплопроводности от 0,028–0,037 Вт/м°С), низ кой плотностью (8–25 кг/м3), большой сопротивляемостью огню, стойко стью к действию микроорганизмов, грызунов, очень высокой звукоизоля цией, низкой ценой.

Производят юнипор беспрессовым способом и без термической обработки методом вспенивания отверждающего агента (пенообразова тель + кислота) в пеногенераторе сжатым воздухом.

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ 21 ВЕКА Гафиуллин И.И.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Композиты – многокомпонентные материалы, состоящие из поли мерной, металлической, углеродной, керамической или другой основы (матрицы), армированной наполнителями из волокон, нитевидных кри сталлов, тонкодиспeрсных частиц и др. Использование в одном материале нескольких матриц (полиматричные композиционные материалы) или наполнителей разл. природы (гибридные композиционные материалы) значительно расширяет возможности регулирования свойств композици онных материалов.

По природе матричного материала различают полимерные, метал лические, углеродные, керамические и другие композиты. Наиболее ши рокое применение в технике получили композиционные материалы, ар мированные высокопрочными и высокомодульными непрерывными во локнами и диспергированными твердыми частицами.

К композитам относят: полимерные композиционные материалы на основе термореактивных (эпоксидных, полиэфирных, феноло формальдегидных, полиимидных и др.) и термопластичных связующих, армированных стеклянными (стеклопластики), углеродными (углепла стики), органическими (органопластики), борными (боропластики) и другими волокнами. Металлические композиционные материалы на осно ве сплавов Al, Mg, Cu, Ti, Ni, Сг, армированных борными, углеродными или карбидкремниевыми волокнами, а также стальной, молибденовой или вольфрамовой проволокой;

композиционные материалы на основе углеро да, армированного углеродными волокнами (углерод- углеродные материа лы);

композиционные материалы на основе керамики, армированной угле родными, карбидкремниевыми и другими жаростойкими волокнами и SiC.

При использовании углеродных, стеклянных, арамидных и борных волокон, содержащихся в материале в кол-ве 50-70%, созданы компози ции с ударной прочностью и ударным модулем упругости в 2-5 раз боль шими, чем у обычных конструкционных материалов и сплавов. Кроме того, волокнистые композиционные материалы превосходят металлы и сплавы по усталостной прочности, термостойкости, виброустойчивости, шумопоглощению, удатной вязкости и другим свойствам.

Развитие приборо-, авиа- и ракетостроения, химической и других отраслей промышленности требует создания полимерных керамических материалов (ПКМ) с улучшенным комплексом свойств. Известно, что температура, при которой ПКМ сохраняют формоустойчивость и свойст ва, не превышает 400С, а углеродные материалы способны работать при 600-1000С. ПКМ на основе фенолоформальдегидных смол (ФФС) при высоких температурах образуют термостойкие углеродные материалы.

Введение металлокомплексных соединений в ПКМ в наноразмерном со стоянии (до 100 нм) приводит к улучшению свойств. Наноразмерные час тицы (НРЧ) существенно отличаются от металлических порошкообразных наполнителей с размером частиц более 0,1-10 мкм, обычно используемых при создании ПКМ тем, что проявляют квантово-размерные свойства.

Стабилизированные НРЧ, равномерно распределенные в полимерной матрице, уже при малых содержаниях в ПКМ (до 5 масс %) способны об разовывать дополнительные узлы сетки, взаимодействовать с полимер ными матрицами, что может привести к изменению прочностных харак теристик полимерных нанокомпозитов (НК). В данной работе исследова ли влияние строения комплексных соединений палладия на процессы карбонизации НК на основе ФФС, и свойства полученных углеродных материалов. Палладий способен образовывать комплексы с органически ми соединениями, а при термическом разложении металлокомплексов взаимодействовать с продуктами реакции деструкции ФФС. Композиции с комплексами палладия в количестве 2, 4, 7 и 11 об% получали по тради ционной технологической схеме производства фенольных пресспорош ков. Введение комплексов палладия (КП) в малых количествах оказывает существенное влияние на физико-механические характеристики ПКМ.

При содержании 2 %об КП в ПКМ прочность при сжатии в 1,5 раза выше, чем у исходного фенопласта.

Низкотемпературную обработку (карбонизацию) ПКМ различных составов проводили с целью получения углеродных материалов. Для ус тановления влияния КП на физико-химические закономерности карбони зации фенопластов, конечную температуру термообработки варьировали в диапазоне от 300 до 800С, которую выбирали с учетом известных ха рактеристических для ФФС температурных интервалов термодеструкции и с учетом результатов ДТА и ТГА, полученных для КП.

НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ В ЭНЕРГЕТИКЕ Зарипов И.И.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Ученые из Hациональной лаборатории Айдахо в сотрудничестве со специалистами из американской компании Micro Continuum и универси тета Миссури (University of Missouri) создали уникальный прототип сол нечной батареи, за которую получили в прошлом году престижную пре мию Nano 50. Работа батареи основана на использовании решётки из на ноантенн, отпечатанных на тонкой и гибкой подложке. Падение ИК-лучей на такую спираль наноантенны наводит в ней напряжение, то есть полу чение тока происходит не от света за счёт фотоэффекта, а по принципу металлической антенны. По предварительным расчетам КПД такой сол нечной батареи составляет 36%. Но главная особенность батареи в том, что она может выдавать ток даже ночью, утилизируя ИК-лучи, которые испускает ночью Земля, а также здания, асфальтовые дороги и площади, нагретые за день солнечными лучами. Кроме того, плёнка с наноантенна ми гораздо дешевле классических солнечных батарей. Расход металла также ничтожен – толщина узорного проводящего покрытия в новой ба тарее составляет всего тысячу атомов. В лаборатории Бостонского уни верситета была получена антенна-осциллятор размерами порядка 1 мкм.

Это устройство насчитывает 5 миллиардов атомов и способно осциллиро вать с частотой 1,49 гигагерц. Это позволит передавать с ее помощью большие объемы информации.

Перспективный принцип получения дешевой солнечной энергии разрабатывают нанотехнологии Калифорнийского института технологии.

Здесь изучают наноматериалы, которые имитируют архитектуру травы и фотосинтеза, чтобы впоследствии создать устройства для утилизации энергии солнца. Ученые внедряют наночастицы в такие дешевые и рас пространенные продукты как краска и облицовочные материалы. Прин цип заключается в использование специальных красящих составов, спо собных преобразовывать солнечную энергию в электричество. Исследова тели создали состав на основе синтетического хлорофилла. Элементы пи тания нового типа не требуют прямого падения солнечных лучей, благо даря чему смогут генерировать электричество даже в пасмурную погоду.

Исследователи из Технологического Института Нью-Джерси (NJIT) разработали новый тип солнечных батарей на гибкой пластиковой под ложке. Суть технологии заключается в том, что углеродные нанотрубки комбинируются с фуллеренами и формируют, таким образом, структуры наподобие «змеевиков». Солнечный свет, падая на полимерную основу, возбуждает в полимере ток, и фуллерены захватывают электроны. Однако фуллерены не обладают электропроводностью, и здесь свою роль играют нанотрубки, проводящие ток аналогично медным проводникам. Захвачен ные электроны, двигаясь по нанотрубкам, создают в них ток.

Ученые Научного центра прикладных исследований (НЦеПИ) Объ единённого института ядерных исследований (Дубна) представили сенса ционную разработку – «звездную батарею». В основе технологии созда ния батареи лежит гетероэлектрик – новое вещество на основе наночастиц золота и серебра. Особенность этого материала в том, что он «загоняет»

состоящий из волн разной длины солнечный свет на одну частоту, тем самым, повышает общий КПД батареи. Источник питания состоит из двух основных элементов: гетероэлектрического фотоэлемента (ГЭФ), преоб разующего видимый и инфракрасный свет в электричество, и гетероэлек трического конденсатора огромной емкости при малом объеме, который полученную энергию накапливает. Подобный элемент обладает уникаль ной способностью работать не только днём, но и ночью, используя види мые и инфракрасные световые потоки, из-за чего его и назвали «звездной батареей».

Разработан водородный топливный элемент “Casio”. Топливный элемент вдвое легче литиевого аккумулятора. Время автономной работы больше в 3 раза. Уже появились первые образцы данного устройства.

Ожидается его серийное производство в скором будущем.

Японскими учеными удалось синтезировать новый тип наномотора, который приводится в движение светом. В работе двух молекул использу ется принцип работы кривошипно-шатунного механизма совместно с поршнем, только на атомарном уровне. Решение проблемы передачи и превращения разных видов энергии одна в другую в наноразмерном диа пазоне – один из открытых вопросов наномеханики, поэтому достижения японских ученых могут пригодиться при разработке наноробототехники.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ В ХИРУРГИИ Красовский М.С.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Применяемые материалы в стоматологии должны отвечать требо ваниям, а именно: обладать биосовместимостью к окружающим тканям, не рассасываться, иметь хорошую адгезию к тканям корня зуба даже во влажной среде, а главное – предотвращать «подтекание» микроорганиз мов и продуктов их распада в периапикальные ткани.

Известно, что раньше наиболее широко для этих целей использова лась амальгама, но в связи быстрой усадкой, наличием коррозийных про дуктов, плохой адгезией, невозможностью работы во влажных условиях, сложным формированием полости для пломбирования, окрашиванием окружающих тканей от ее применения отказались.

На сегодняшний день к наиболее часто применяемым материалам в клинической практике относятся следующие: гуттаперча, цинкоксидные цементы, композиты, стеклоиономерные цементы и минерал триоксид агрегат (МТА).

Принцип химического соединения в МТА основан на трикальций оксиде, трикальций алюминате, трикальций кремнии и кремниевой кисло те. Порошок содержит гидрофильные частицы, которые при наличие вла ги или крови образуют коллоидный гель, создавая сильный непроходи мый барьер. Материал полностью биосовместим с тканями и не имеет противопоказаний к применению. Более того, экспериментально доказано уменьшение воспаления вокруг корневой поверхности, запломбированной МТА и формирование на ней цемента. Препарат состоит из порошка и капсул дистиллированной воды. В связи с одноразовой расфасовкой по рошка обеспечивается стерильность материала и точная дозировка. Мате риал рентгеноконтрастен.

Традиционное препарирование верхушки корня круглым бором на угловом или прямом наконечнике в настоящее время выходит из обихода, уступая место ультразвуковым системам по ряду причин. В них за счет минимальной длины рабочей части ретроградной насадки можно соблю сти параллельность стенок полости при удалении небольшого участка окружающей кости, не проводя крутого угла резекции верхушки корня.

Уменьшение угла резекции до 45-30° приводит к раскрытию незначитель ного количества дентинных канальцев что, в свою очередь увеличивает гарантию удачного излечения.

Первые ультразвуковые аппараты появились в стоматологии в 1954 году и предназначались для формирования полостей в твердых тка нях зубов. Ультразвуковые скейлеры превращают электрическую энергию в механическую энергию колебаний рабочей части наконечника. Нами применялся аппарат SUPRASSON P5 BOOSTER (фирма производитель SATELEC).

После формирования полости и высушивания осуществляется рет роградное пломбирование. Проблемы, связанные с неудобствами приме нения МТА были решены с применением набора шприцов, а так же спе циальных штопферов, разработанных «Dentsply Maillefer» для работы с МТА. Различные размеры шприцов и резиновых носителей на штопферах позволяют надежно обтурировать полость для пломбирования. Закруг ленное окончание на обратной поверхности штопфера позволяет утром бовать МТА сверху. Для того чтобы достичь полного заполнения сформи рованной полости без пор необходимо повторить эту процедуру 7-9 раз.

Остатки материала рекомендовано удалять при помощи влажного тампо на без промывания полости под давлением.

В настоящее время по данным большого количества исследований в эндодонтической хирургии в качестве пломбировочного материала наи более оптимальным является МТА, как материал, используемый для рет роградного пломбирования и устранения перфораций. Однако, как отме чалось выше, техническое применение его сопряжено с рядом трудностей.

Тем не менее, использование новых технологий в виде ультразвуковых аппаратов, шприцов и штопферов значительно облегчают осуществление всех манипуляций. Поэтому материал МТА и комплект дополнительного инструментария может быть рекомендован в клинике амбулаторной хи рургической стоматологии.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА С ОСОБЫМИ СВОЙСТВАМИ Салахов М.Г.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) До сих пор самым прочным и твердым химическим соединением на планете считался алмаз. Благодаря его уникальной кристаллической ре шетке, выдерживающей гигантское давление, алмазы широко применяют для изготовления режущих предметов, в тяжелой промышленности и рез ке прочных компонентов. Однако ученые все время заняты поиском более совершенных разработок и на сей раз китайские физики из Университета Тонг Джао в Шанхае разработали сразу два композитных материала, ко торые по твердости превосходят алмазы. Первый получил название "кри сталлизованный нитрид бора".

Этот материал уже получен пока в небольших количествах. А вто рой был назван "лонсдалит", он также как и алмаз обладает кристалличе ской углеродной атомной решеткой, которая, однако имеет гексагональную форму. Лонсдалит на 58% крепче алмаза, правда пока этот элемент у спе циалистов существует лишь в расчетах, дело до производства не дошло.

Шанхайские специалисты говорят, что их исследования представ ляют собой первые опыты, ориентированные на создание практических сверхтвердых материалов, пригодных для использования в промышлен ности.

Оба элемента являются продуктами ряда химических реакций, а также большого давления, под которым они были созданы. По словам ЧенаЧанфена, руководителя исследований, фактически оба созданных элемента представляют собой производные материалы, изменившие свои атомные структуры под воздействием высокого давления.

Расчеты создателей показали, что современные природные алма зы способны выдерживать давление в 97 ГПа. А вот кристаллизованный нитрид бора способен противостоять давлению до 112 ГПа, у лонсдали та этот показатель еще выше – 152 ГПа. На сегодня одним из самых серьезных недостатков является уязвимость материалов высоким темпе ратурам – при нагревании выше 600 градусов все преимущества обоих элементов сходят на нет.

Получен графен – двумерный кристаллический углеродный мате риал, который удобно представить в виде одного слоя углеродных атомов, образующих слоистую структуру графита. Впервые экспериментально получен и описан этот материал был в 2004 году группой российских уче ных, часть которых трудится в настоящее время в Манчестерском универ ситете под руководством Константина Новоселова, а часть – двигает нау ку в стенах Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов в Черноголовке.

Существует несколько способов для получения графена, которые можно разделить на три большие группы. К первой группе относятся ме ханические методы получения графена, основной из которых механиче ское отшелушивание, который на настоящий момент является наиболее распространённым методом для производства больших образцов с разме ром ~10 мкм пригодных для транспортных и оптических измерений. Ко второй группе методов относят химические методы, которые отличаются большим процентом выхода материала, но малыми размерами плёнок ~10-100 нм. К последней группе относятся эпитаксиальные методы и ме тод термического разложения SiC подложки, благодаря которым можно вырастить плёнки графена.

Исходным материалом для создания двумерных углеродных объек тов является кристалл графита относительно большого размера – пример но 100 на 100 микрон. Графен получают методом термического разложе ния подложки карбида кремния. Поскольку графен впервые был получен только в 2004 году, он ещё недостаточно хорошо изучен и привлекает к себе повышенный интерес.

Кусочки графена также можно приготовить из графита, используя химические методы. Для начала микрокристаллы графита подвергаются действию смеси серной и соляной кислот. Графит окисляется, и на краях образца появляются карбоксильные группы графена. Идеальный графен состоит исключительно из шестиугольных ячеек. Присутствие пяти – и семиугольных ячеек будет приводить к различного рода дефектам.

Наличие пятиугольных ячеек приводит к сворачиванию атомной плоскости в конус. Структура с 12 такими дефектами одновременно из вестна под названием фуллерен. Присутствие семиугольных ячеек приво дит к образованию седловидных искривлений атомной плоскости. Комби нация этих дефектов и нормальных ячеек может приводить к образованию различных форм поверхности.

Наиболее востребован графен в создании электродов и композит ных материалов. Также детали из графенсодержащих композитов могут помочь защите электронных устройств от внешних полей и излучений, участвовать в передаче тока и даже в хранении информации.

НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ Смольский П.К.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Одним из определяющих направлений в развитии строительной от расли сегодня являются достижения нанотехнологий.

Исследователи из Мичиганского Университета в США разработали покрытие, нанесение которого на поверхность структур позволит посто янно следить за их состоянием без физического исследования самих объ ектов. Покрытие представляет собой матовый черный материал, изготов ленный из слоев полимеров, в которые вплетена сеть углеродных нанот рубок. Каждый слой покрытия предназначен для измерения определенно го параметра. Один – измеряет показатель кислотности, который изменя ется при коррозии;

другой – регистрирует уровень возникающего напря жения в материале за счет того, что измеряет микротрещины в нанослое, которые там возникают. По периметру покрытия находятся электроды, к которым подключен микропроцессор. Он создает двумерную карту элек трического сопротивления сети углеродных нанотрубок, которое изменя ется при возникновении трещин и коррозии. Затем микропроцессор стро ит двумерную визуальную картину распределения электропроводности, на которой сразу становятся заметны любые изменения – благодаря высо кой чувствительности новинки, даже те, что не видны человеческому гла зу. Следовательно, можно за минуты получать информацию о состоянии структуры строительного материала.

Все большее применения находят различные виды гелей, использо вание которых позволяет создавать материалы с самыми экзотичными свойствами. Предложена новая технология, согласно которой наночасти цы наполнителя сначала формируют трехмерную решетку, что достигает ся посредством образования геля на основе дисперсии наночастиц. В по лученную таким образом матрицу добавляется дисперсия требуемого по лимера в органическом растворителе, и путем замены растворителя обра зуется новая дисперсная система. Эта методика особенно эффективна при получении нанокомпозитов на основе нескольких пар материалов, кото рые ранее считались несовместимыми. Наногели уже сравнительно часто используются в самых различных областях современного строительства.

Они использоваться для ликвидации карстовых пустот под полотном же лезной дороги. Частицы полимерного нанопорошка, введенные в карсто вую полость, набухают под действием воды и превращаются в гель, кото рый плотно прилегает к стенкам, прекращая развитие полости. Еще более интересными свойствами обладают прозрачные наногели (аэрогели), ко торые могут эффективно использоваться в энергосберегающих кровель ных системах верхнего света. Для этого в пространство между стекол элементов остекления вводится полупрозрачный аэрогель – не только очень легкий, но и светопроницаемый, а также обладающий высокой теп ло- и звукоизоляцией. В зависимости от конструкции фасада и специфики проекта в целом, коэффициент теплопередачи может быть очень низким (до 0,6 Вт/м2К), тогда как коэффициенты светопропускания и теплопро водности – высокими. Преимуществом такой системы является и то, что дневной свет рассеивается равномерно и далеко в глубь помещения. На полнитель при этом не нагревается, что повышает энергоэффективность конструкции. Светопрозрачные конструкции с аэрогелем идеальны как материал для светопроницаемых крыш или элементов стен с улучшенны ми характеристиками пропускания света и теплоизоляции.

Использование бактерицидных красок с наночастицами серебра может быть рекомендовано для покраски всех видов поверхностей в раз личных общественных заведениях и местах массового скопления людей.

Применение электропроводящих нанокрасок позволит более эффектив но расходовать энергию для обогрева помещений. Если нанести такие краски на стены и подвести к ним ток, в комнате не понадобится уста навливать батареи. Изобретение обладает способностью отражать вред ное СВЧ-излучение.

Создан наноматериал, который может менять свои гидрофильные и гидрофобные свойства под действием электрического напряжения.

Материал, названный «наногвозди», состоит из силиконовых наноча стиц, имеющих форму столярных гвоздей и гидрофобные свойства. Если же на материал подать напряжение, то вода начинает легко течь между наночастицами, в результате чего материал становится в высокой степе ни гидрофильным.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИКИ Тимиров А.И.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Прорыв в новые области знаний, технологий, создание изделий с требуемыми свойствами, резкое улучшение экономических показате лей, обретение технико-экономической независимости вследствие от каза от использования традиционно приемлемых материалов – все это возможно благодаря композиционным материалам, свойства которых количественно и качественно обусловлены сочетанием разнородных по физико-химическим параметрам веществ наполнителя и связующей матрицы.

Среди наиболее значимых для энергетики композиционных мате риалов можно выделить материалы на основе углеродных волокон, угле родных и карбид - углеродных матриц. Для двигателей ракет, газотурбин, тормозных дисков авиационных колес необходимы материалы с рабочей температурой до 4000 С, прочностью до 250 МПа, плотностью не более 2 г/см3, коэффициентом температурного расширения близким к нулю, коэффициентом трения до 0,35, временем эксплуатации в сильно окис ленной атмосфере до 1000 час, что исключает использование жаропроч ных сплавов. Такие характеристики материалов становится возможным получить благодаря разработкам алюминий - литиевых сплавов, обеспе чивающих снижение веса авиационных конструкций на 15-20 %, направ ленно закристаллизованных жаропрочных эвтектических сплавов с ните видными кристаллами, с монокристаллической структурой, обеспечи вающей получение ультратонкой дендритной структурой. Углепластики способны выдерживать в инертных и восстановительных средах до С. Керметы (армированная металлическими частицами керамика) обла дают повышенной термостойкостью.

Особое место среди существующих композиционных материа лов занимают волокнистые композиты, армированные волокнами или нитевидными кристаллами – кирпичи с соломой и папье-маше можно отнести как раз к этому классу композитов. Уже небольшое содержа ние наполнителя в композитах такого типа приводит к появлению ка чественно новых механических свойств материала. При использовании углеродных, стеклянных, арамидных и борных волокон, содержащихся в материале в кол-ве 50-70%, созданы композиции с уд. прочностью и уд. модулем упругости в 2-5 раз большими, чем у обычных конструк ционных материалов и сплавов. На сегодняшний день существует 2 основных вида волокон: искусственные органические и искусствен ные неорганические волокна.

Среди искусственных органических волокон можно выделить ара мидные и полиэтиленовые волокна, имеющие высокие прочность и жест кость.

Арамидные волокна по своей химической структуре аналогичны нейлону, с дополнительными бензольными кольцами в полимерной цепи, увеличивающими жесткость молекулы. Жесткая арамидная молекула ос тается практически прямой даже в растворах и расплаве, поэтому такие полимеры называют жесткоцепными. Цепи ориентированы практически параллельно длинной оси, а их центры распределены беспорядочно. Эту структуру называют нематическим жидким кристаллом.

Наиболее известными неорганическими волокнами являются стек лянные и углеродные.

Стеклянные волокна – однородно, а механические свойства опре деляются главным образом составом и поверхностной обработкой.

Е-волокна широко применяются в электротехнике. Это стекло ос новано на эвтектике тройной системы CaO–Аl2О3–Si02.

S-волокна, называемые в Европе также R-стеклом, основаны на тройной системе CaO–Аl2О3– MgO. По сравнению с Е-волокнами имеет более высокую жесткость и прочность АR-стекло было разработано для замены асбеста в цементных матрицах, для увеличения коррозионной стойкости в него вводят ZrO2.

Под действием щелочного цемента из поверхностного слоя волокон постепенно вымывается SiO2, и он обогащается подавляющим корро зию ZrO2.

Также достаточно распространенным видом искусственных не органических волокон являются волокна окиси алюминия (Аl2О3).

Промышленно производят и модифицированные волокна -окиси алюминия. Особое место среди искусственных неорганических воло кон занимают углеродные волокна. Углерод – хороший электропрово дящий материал. Углеродные волокна производятся из различных ма териалов, называемых прекурсорами (графитовые волокна, углеродные ПАН-волокна).

НАНОТЕХНОЛОГИИ – ШАГ В БУДУЩЕЕ Файзуллин А.М.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Технологией называется совокупность методов обработки, изго товления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции.

Особенность нанотехнологии заключается в том, что рассматриваемые процессы и совершаемые действия происходят в нанометровом диапазоне пространственных размеров.

"Сырьем" являются отдельные атомы, молекулы, молекулярные системы, а не привычные в традиционной технологии микронные или макроскопические объемы материала, содержащие, по крайней мере, миллиарды атомов и молекул. В отличие от традиционной технологии для нанотехнологии характерен "индивидуальный" подход, при котором внешнее управление достигает отдельных атомов и молекул, что позволя ет создавать из них как "бездефектные" материалы с принципиально но выми физико-химическими и биологическими свойствами, так и новые классы устройств с характерными нанометровыми размерами. Понятие "нанотехнология" еще не устоялось. Нанотехнологией называется меж дисциплинарная область науки, в которой изучаются закономерности фи зико-химических процессов в пространственных областях нанометровых размеров с целью управления отдельными атомами, молекулами, молеку лярными системами при создании новых молекул, наноструктур, наноус троиств и материалов со специальными физическими, химическими и биологическими свойствами.


Анализ текущего состояния бурно развивающейся области позво ляет выделить в ней ряд важнейших направлений, таких как: препариро вание имеющихся молекул и синтез новых молекул в сильно неоднород ных электромагнитных полях;

создание "бездефектных" высокопрочных материалов, материалов с высокой проводимостью;

создание сканирую щих туннельных микроскопов, атомно-силовых микроскопов2, магнит ных силовых микроскопов, многоострийных систем для молекулярного дизайна, миниатюрных сверхчувствительных датчиков, нанороботов;

конструирование нанометровой элементной базы для ЭВМ следующего поколения, нанопроводов, транзисторов, выпрямителей, дисплеев, аку стических систем;

создание нанолазеров, синтез многоострийных систем с нанолазерами;

разработка катализаторов с наноструктурами для классов реакций селективного катализа;

проектирование наноинструментария для уничтожения вирусов, локального "ремонта" органов, высокоточной дос тавки доз лекарств в определенные места живого организма;

определение связи наноструктуры материалов и сил трения и использование этих зна ний для изготовления перспективных пар трения;

Наноускорители частиц, нестатические ядерные реакции.Значительную роль в неудержимом ис следовании наномира сыграли, по крайней мере, два события:

- создание сканирующего туннельного микроскопа (G. Ben-nig, G. Rohrer, 1982 г.) и сканирующего атомно-силового микроскопа (G. Bennig, К. Kuatt, К. Gerber, 1986 г.) (Нобелевская премия 1992 г.);

- открытие новой формы существования углерода в природе - фул леренов (Н. Kroto, J. Health, S. O'Brien, R. Curl, R. Smal-ley, 1985 r.) (Но белевская премия 1996 г.).

Новые микроскопы позволили наблюдать атомно-молекулярную структуру поверхности монокристаллов в нанометровом диапазоне раз меров. Наилучшее пространственное разрешение приборов составляет сотую долю нанометра по нормали к поверхности. Действие сканирующе го туннельного микроскопа основано на туннелировании электронов че рез вакуумный барьер. С помощью различных сканирующих микроскопов в настоящее время наблюдают за атомной структурой поверхностей мо нокристаллов металлов, полупроводников, высокотемпературных сверх проводников, органических молекул, биологических объектов.Новые микроскопы полезны не только при изучении атомно-молекулярной структуры вещества. Они оказались пригодными для конструирования наноструктур. С помощью определенных движений острием микроскопа удается создавать атомные структуры. Движения острия при создании наноструктур из отдельных атомов напоминают приемы хоккеиста при продвижении шайбы клюшкой. Представляет интерес создание компью терных алгоритмов, устанавливающих нетривиальную связь между дви жениями острия и перемещениями манипулируемых атомов на основе соответствующих математических моделей. Модели и алгоритмы необхо димы для разработки автоматических "сборщиков" наноконструкций. Со временные возможности лабораторного эксперимента по наблюдению и изучению явлений в нанометровой шкале пространственных размеров и заманчивые перспективы создания уникальных материалов и наноуст ройств порождают новые теоретические проблемы.

ГРАСТЕК – НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕСЦЕМЕНТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Шербашов Д.А.

Научный руководитель: И.А. Женжурист, к.т.н., доцент (Казанский государственный энергетический университет) Предлагается технология, позволяющая производить различные высококачественные строительные материалы: от лёгких теплоизоляци онных, до высокопрочных конструкционных, путём использования широ кораспостранённых кремнистых пород (диатомит, опока, трепел, цеолит и т.п.), а также отходов промышленного производства – микрокремнезема, различных шлаков, отвалов и щёлочи в качестве активной добавки. Тех нология позволяет получать следующие виды продукции – ситаллы, ке рамику, стеклокерамику, стекло, пеностеклокерамику, пеностекло и ком позитные материалы в виде плит, блоков, гранул и т.п.

ГРАСТЕК – материалы для различных отраслей промышленно сти, например, заменители чугуна и бронзы для машиностроения пу тём введения порошкообразных руд металлов или материалы с задан ными электротехническими, магнитными или антифрикционными свойствами. Полученные материалы можно точить, сверлить, фрезеро вать и шлифовать. Данный способ основан на более высокой химиче ской активности аморфного кремнезёма по сравнению с его кристал лической формой.

Данная технология позволяет эффективно решить проблему утилизации отходов мусоросжигающих заводов, химических произ водств, отходов атомной промышленности путём их смешивания с об работанной кремнистой породой, гранулирования и стеклования при обжиге. На основе технологии возможно получение традиционных ма териалов с применением местного сырья, например, производство кир пича или блоков из кремнистой породы с использованием в качестве заполнителя мелкозернистых барханных загрязнённых песков пустынь (до 70% по массе).

Производство теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоля ционных поризованных материалов “ГРАСТЕК” в виде плит и блоков (пеностеклокерамика, пеностекло). Основные технологические операции:

подготовка сырья, смешение со щелочью, сушка полученной смеси (ших ты), дробление шихты, засыпка дробленой шихты в формы или на полот но конвейера, обжиг. Общая длительность технологического процесса от добычи сырья до получения готовой продукции составляет 6 - 12 часов (без учета времени охлаждения).

Достоинством предлагаемой технологии по сравнению с извест ными технологиями производства пеностекла является исключение крайне дорогостоящих операций по производству стекла специального состава и его помолу до микронной фракции. Также исключены до полнительные операции автоклавного получения жидкого стекла из кварцевого песка или трепела. Нам удалось совместить вышеуказан ные операции в одном технологическом процессе. Получаемая про дукция – плиты или блоки. Максимальный размер полученных изделий на имеющемся оборудовании (L,B,H) 1200*600*400 мм. По предлагае мой технологии операция обжига производится при температуре 650 850 градусов.

Стеновые блоки из конструкционно-теплоизоляционной пеностек локерамики “ГРАСТЕК” с прочностью от 8 кг/см2 могут использоваться в качестве самонесущего конструкционно-теплоизоляционного материала в многоэтажном жилищном и промышленном строительстве, а стеновые блоки с прочностью около 30 кг/см2 – в качестве несущего конструкци онно-теплоизоляционного материала в малоэтажном (до 3 этажей) домо строении.

Кроме того, “ГРАСТЕК” обладает минимальным водопоглощением в 1,5-2% по объему против ячеистых бетонов, имеющих водопоглощение в размере 25-35%, и не имеет усадки в процессеэксплуатации.

Производство конструкционных материалов “ГРАСТЕК” (аналог клинкерного кирпича и плитки в виде керамики, стеклокерамики, ситал лов).

Основные технологические операции: подготовка сырья, смешение со щелочью, сушка полученной смеси (шихты), дробление шихты формо вание изделий методом прессования на гидравлических или колено рычажных пресса обжиг.

Общая длительность технологического процесса от добычи сырья до получения готовой продукции составляет 6 - 24 часов (без учета вре мени охлаждения). Время охлаждения зависит от геометрических разме ров получаемой продукции – чем больше размер получаемой продукции, тем больше время охлаждения.

ПРОЯВЛЕНИЕ МИКРОНЕОДНОРОДНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В АКТИВИРОВАННЫХ ФТОРОФОСФАТНЫХ СТЕКЛАХ СОСТАВА 64 NaPO3· 27,45 LiF· 6,41Al2O3· 2,14 CaF Власова А.Н.

Научный руководитель: Т.В. Бочарова, док. физ.-мат. наук, профессор Выполнена целая группа работ, посвященная исследованию спектро скопических свойств Eu3+, концентрация которых менялась в широком кон центрационном диапазоне, во фторофосфатных стеклах на основе NaPO3.

Авторы этих работ оценивают окружение иона Eu3+ как смешанное.

Спектроскопические свойства других ионов редкоземельных эле ментов (РЗЭ) изучены с меньшим энтузиазмом в силу очевидных пре имуществ спектрально-кинетических исследований иона европия Eu3+.

Однако в работе [1] сообщается о том, что люминесцентные свойства ио на Tb3+ также могут служить своеобразным «инструментом» для изучения явления «кластерообразования». Такое заявление основано на том, что воз буждение с уровня 7F0 на уровень 7F6 провоцирует безызлучательный пере ход с уровня 5D3 на уровень 5D4 соседнего иона. Вероятность данного про цесса является строгой функцией расстояния между ионами активатора.

Люминесценцию Tb3+ изучали в [2] в широком концентрационном диапазоне для стекол 58NaPO31BaF2хTbF3(31x)GdF3. Кросс-релакса ционный процесс, который наблюдался уже при концентрации фторида тербия 0.1 мол. %, приводил к передаче энергии между ионами Tb3+. Опреде ленное критическое расстояние между двумя ионами Tb3+, составило 20, то есть величину характерную для диполь-диполь взаимодействий.

Целью настоящей работы является проверка гипотезы неоднород ного распределения ионов активаторов еще для одного редкоземельного элемента (РЗЭ) – церия – во фторофосфатных стеклах близкого состава по спектрам наведенного поглощения гамма-облученных стекол. Для этого необходимо было изучить концентрационные зависимости по ионам РЗЭ радиационных центров, в частности, центров РО42 с помощью выражения n/n0 = exp(–VC) (1), где n и no концентрации собственных радиационных центров, образую щихся в активированных и неактивированном стеклах при одной и той же дозе облучения, C – концентрация ионов активатора, являющихся ловуш ками, однотипными с центрами матрицы.


Были исследованы фторофосфатные стекла состава 64 NaPO327,45 LiF 6,41 Al2O32,14 CaF2, активированные СеО2. В спек трах ЭПР -облученных стекол присутствовали дублеты линий, приписы ваемые ион-радикалам РО42 и РО32.

При увеличении содержания Се3+ интенсивность ЭПР поглощения дырочных центров РО42 резко падала при введении уже 0,05 мол. % СеО2.

На рисунке представлены 2 РО зависимости пиковой и инте Логарифм относительных интенсивностей ЭПР поглощения ПМЦ 2 1 РО гральной интенсивностей ЭПР поглощения ПМЦ соответствен- но дырочных РО42(1) и элек- - тронных РО32(2) центров от со держания Се3+, построенная в - рамках выражения (1). Из рисун- - ка видно, что ход концентраци - онных зависимостей для интен- сивности ЭПР поглощения цен- - тров РО42 и РО32, аналогичен - тому, который обсуждался в ря- 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2, де работ и отражает тот факт, 3+ -20 - Концентрация Се 10, ион/см что расстояние между радиаци онными дефектами и ионами Се3+ меняется с ростом концентрации ионов. Вычисленное по тангенсу угла наклона значение параметров объема захвата для Се3+ для диапазона концентраций (0–2,2)1019 ион/см3 составило (7.1±0.8) 10-20 см-3 и для диа пазона (1.1– 2.1) 1020 ион/см3 – (1.1±0.1)10-20 см-3. Экстремально большое значение для первого из приведенных объема захвата свидетельствует о кислородном окружении иона Се3+.

Анализ спектров в рамках модели эффективного объема захвата позволяет утверждать, что пространственное распределение ионов церия в изученных стеклах не является статистически однородным.

ЛИТЕРАТУРА 1. De Graaf D., Stelwagen S.J., Hintzen H.T., De With G. Tb3+ lumines cence as a tool to study clustering of lanthanide ions in oxynitride glasses// J.

Non Crystalline Solids. - 2003. - V. 325. -P. 29-33.

2. Duhamel-Henry N., Adam J.L., Jacquier B., Linars C. Photolumi nescence of new fluorophosphates glasses containing a high concentration of terbium (III) ions//Optical Materials. - 1996. -V. 5. - P. 197-207.

ПЕРЕМЕШИВАЮЩАЯ СВАРКА ТРЕНИЕМ Галипов Р.Р.

Научный руководитель: С.В. Курынцев, к.э.н., доцент (КГТУ-КАИ) Перемешивающая сварка трением (ПСТ) является одним из новей ших способов сварки (запатентована в 1991 году). Она выполняется тор цом вращающегося инструмента, перемещающегося в направлении свар ки. Диаметр инструмента выбирается несколько меньшим, чем глубина сварки. Рабочая поверхность инструмента имеет специальный профиль.

Пластифицированный тепловыделением металл за счет сил трения закру чивается относительно оси вращения инструмента. В процессе перемеще ния инструмента по стыку свариваемых поверхностей происходит пере мешивание и перенос металла с формированием сварного шва. ПСТ целе сообразно использовать для сварки материалов толщиной 1,6 - 30 мм.

Технология ПСТ наиболее широко используется для сварки алюминиевых сплавов. К другим материалам, свариваемым ПСТ, относятся: медь и ее сплавы, свинец, магниевые сплавы, стали, сплавы на титановой и никеле вой основах, термопластичные полимеры.

Инструменты для ПСТ изготавливают из инструментальных ста лей, быстрорежущих сталей, металлокерамических твердых сплавов и минералокерамик, специальных композиционных материалов. При выбо ре инструментального материала стремятся избежать намазывания оттес няемого металла на поверхности инструмента. Для этих целей могут быть использованы специальные покрытия.

Основными преимуществами ПСТ являются:

- высокая прочность сварного шва;

- нет необходимости в присадочной проволоке;

- малый расход энергии;

- нет необходимости в механической обработке после сварки;

- практически полное отсутствие коробления и термических де формаций;

- уменьшение производственного цикла на 50 - 75% по сравнению с обычными способами сварки;

- не требуется подготовка кромок под сварку и обработки шва по сле нее.

Сварка может выполняться в различных позициях (вертикальной, горизонтальной, под наклоном, снизу вверх и т.д.), поскольку силы грави тации, в данном случае, не играют никакой роли. Перемещение инстру мента или детали может производиться в различных направлениях и по программе.

Основными параметрами режима ПСТ являются:

- скорость вращения инструмента;

- характер вращения инструмента (вращательный, возвратно вращательный, направление и скорости вращения наружных и внутрен них частей инструмента);

- скорость сварки;

- конструкция, форма и геометрические характеристики рабочей части инструмента;

- угол наклона инструмента к поверхности детали При ПСТ формируется шов, в структуре которого можно выделить несколько основных зон: «ядро» сварки, состоящее из термопластически деформированного материала перенесенного выступом инструмента, зону термопластической деформации и зону термического влияния Основными факторами, ограничивающими применение ПСТ, в на стоящее время являются:

- необходимость жесткого закрепления свариваемых деталей;

- необходимость проектирования и изготовления специальных ин струментов;

- невозможность формирования швов требующих нанесения до полнительного металла;

Одной из разновидностей ПСТ является точечная сварка трением.

ПРИМЕНЕНИЕ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ МОДИФИЦИРОВАННОЙ КОРОТКОЙ ДУГОЙ Кислов А.В.

Научный руководитель: С.В. Курынцев, к.э.н, доцент (КГТУ-КАИ) Развитие цифровых технологий в области источников сварочного тока открывает новые пути совершенствования технологии сварки. В на стоящее время управление сварочным аппаратом все чаще основывается на электронных компонентах. Цифровые системы улучшают время реак ции на параметры сварки. Эта одна из причин появления на рынке новых модифицированных сварочных технологий. В современной сварке приме няемые формы волн тока и напряжения, а также контролируемый режим короткого замыкания обусловливают возможность разработки технологии сварки короткой дугой без брызг, с капельным переносом. Наиболее серь езные проблемы при сварке корня шва заключаются в разбрызгивании и трудности контроля проплавления.

Разработана новая технология сварки модифицированной короткой дугой, основанная на цифровом контроле параметров дуги – сварочного тока и напряжения. Эта технология сварки корневых проходов и тонколи стового металла применима для сварки низкоуглеродистых и легирован ных сталей, облегчает и ускоряет работу сварщика. Сварку можно прово дить во всех пространственных положениях, со стабильным проплавлени ем и при практически полном отсутствии брызг. Эта технология при вы сокой производительности обеспечивает хорошее качество шва.

Корневые швы сваривают с применением различных сварочных тех нологий с учетом требований конкретной ситуации. Сварку корневого про хода выполняют цельнометаллической или порошковой проволокой. При сварке короткой дугой или импульсной сварке, особенно коррозионно стойких сталей, главными проблемами являются разбрызгивание и неста бильность сварочной дуги при сварке в потолочном и нижнем положениях.

Недостаточное проплавление может привести к непровару корня шва. Причиной непровара является недостаточная мощность, большая длина дуги, нестабильная скорость сварки или неправильное положение горелки, а также недостаточный зазор, завышенное притупление или ошибка в технологическом процессе. Этих ошибок можно избежать при контроле с использованием цифровых систем, который корректирует сва рочный ток, скорость подачи проволоки, напряжения дуги, скорость свар ки. Разбрызгивание при сварке корневого прохода должно быть сведено к минимуму, особенно при сварке труб. Это снижает необходимость после дующей зачистки шва и около шовной зоны. Брызги снижают коррозион ную стойкость металла внутренней поверхности труб и даже могут пре пятствовать потоку жидкости по трубе.

Технология основана на цифровом контроле параметров на выходе сварочного аппарата – сварочного тока и напряжения. Электроника от слеживает короткие замыкания и контролирует точное время перехода капли металла с конца проволоки в сварочную ванну. Технология сварки модифицированной короткой дугой основана на разделении цикла сварки на два разных периода: период короткого замыкания и период горения дуги, чередующиеся между собой.

РОТАЦИОННАЯ СВАРКА ТРЕНИЕМ Спиридонов А.Ю.

Научный руководитель: С.В. Курынцев, к.э.н., доцент (КГТУ-КАИ) Сварка трением выполняется без объемного плавления в зоне свар ки, за счет тепла выделяемого при трении. Большинство металлов и спла вов могут быть сварены между собой практически без потери прочности.

Параметры процесса сварки зависят от типа соединяемых материалов и отрабатываются экспериментально.

Ротационная сварка трением является наиболее распространенным и разработанным способом. Она основана на тепловыделении при трении торцевых поверхностей имеющих общую ось вращения и применяется для сваривания деталей из различных материалов имеющих формы ци линдров и труб.

Наиболее часто ротационной сваркой трения свариваются сплошные детали диаметром до 100 мм и трубчатые диаметром до 250 мм. Однако имеются машины позволяющие сваривать и заготовки больших размеров, например до 500 мм.

Обычно ротационной сваркой трением получают следующие виды соединений: стержни встык, трубы встык, стержень встык с трубой, Т - образное соединение стержня или трубы с плоской поверхностью.

Ротационная сварка может выполняться как без специальной разделки, так и с разделкой.

Изменяемыми параметрами процесса сварки трением являются скорость трения, давление создаваемое в контакте свариваемых деталей, изменение длины, время цикла сварки.

Скорость трения. Характеристика скорости трения, находимая как произведение частоты вращения шпинделя и свариваемого диаметра, для стали составляет около 600 об/мин. Это определенное опытом значение принимается как для цилиндрического, так и кольцевого контакта. При значениях характеристики скорости меньших 600 об/мин для необходи мого тепловыделения требуется увеличивать давление, что может привес ти к сильным деформациям металла в контакте. Нет ограничений по ско рости для значений выше 600 об/мин. Например, сварка может выпол няться при характеристике скорости 5000 об/мин. Однако машины для сварки обычно имеют верхним значением характеристики скорости – 700…1500 об/мин. Скорость трения не увеличивает производительность процесса, а качество сварки практически не зависит от нее.

Давление в контакте. Для сварки сталей используется широкий диапазон давлений. Для сталей средней прочности рекомендуется исполь зовать на фазе нагрева давление порядка 6 кН/см2, а на фазе обжима 15 кН/см2. Эти значения могут меняться в зависимости от свойств свари ваемых материалов.

Изменение длины (или времени). Основными требованием к сварке в твердой фазе является хорошая очистка поверхностей их плотный кон такт и минимальный перенос материала между соединяемыми поверхно стями. На практике эти условия полностью удовлетворить невозможно.

Всегда на поверхности присутствуют неровности, загрязнения и т. д. При сварке трением происходит притирка поверхностей, удаление окисных пленок и загрязнений, что сопровождается уменьшением линейного раз мера детали. Однако основное уменьшение длины происходит в процессе осадки. Очевидно, что при разработке технологического процесса сварки необходимо назначить определенный припуск, компенсирующий умень шение размера сваренного изделия.

Различают три основные разновидности ротационной сварки тре нием отличающихся характером изменения параметров сварки в течение ее цикла: традиционная, гибридная и инерционная.

ПЕРВАЯ СВАРКА В КОСМОСЕ Хисамутдинов Р.Н.

Научный руководитель: С.В. Курынцев, к.э.н, доцент (КГТУ-КАИ) В начале 60-х гг. прошлого века по инициативе главного конструк тора ракетно-космических систем академика С.П. Королева была постав лена принципиально новая задача – исследовать возможность выполнения сварки непосредственно в космосе. Научным руководителем всего ком плекса исследований являлся академик Б.Е. Патон.

При проведении исследований предполагалось, что сварка в космо се будет использоваться для выполнения следующих работ:

а) ремонт космических кораблей, орбитальных станций и различ ных металлоконструкций, находящихся в открытом космосе, на Луне и других планетах;

б) сборка и монтаж металлоконструкций, находящихся в орбиталь ном полете или расположенных на поверхности Луны и планет.

Условия в космосе, как известно, значительно отличаются от зем ных. Глубокий вакуум, невесомость, перепад температур, излучения, электрические и магнитные поля Земли и других планет оказывают суще ственное влияние на характер физико-химических процессов, протекаю щих при сварке, и на условия работы сварщика. В связи с этим необходи мо было разработать технику и технологию выполнения сварочных работ, учитывающие перечисленные выше особенности.

На Земле трудно воссоздать условия межпланетной среды. Поэтому предварительные исследования выполнялись по этапам, на каждом из ко торых имитировались отдельные особенности космического пространства (вакуум, невесомость и др.) Прежде всего была поставлена задача выбора наиболее перспек тивных для условий космоса видов сварки. В качестве критериев были выбраны такие характеристики видов сварки как: универсальность;

воз можность выполнения резки материалов;

высокая надежность;

возмож ность автоматизации;

работоспособность в вакууме и невесомости.

Проведенный анализ показал, что наиболее перспективными для применения в космосе являются электронно-лучевая сварка, сварка сжа той дугой низкого давления и плавящимся электродом, а также контакт ная точечная сварка.

Эксперименты проводились в 1965г. в летающей лаборатории ТУ-104, позволяющей кратковременно (до 25–30 с) воспроизводить со стояние невесомости.

Электронно-лучевая сварка и резка разных металлов производи лись при постоянной мощности пучка 1кВт, силе тока луча 70 мА и ско рости сварки (резки) 30 м/ч. При визуальном наблюдении за ходом сварки и резки в условиях невесомости и перегрузок не было установлено внеш них отличий по сравнению с процессами в земных условиях. На основа нии проведенных опытов были сделаны обоснованные выводы о том, что в условиях невесомости можно получать качественные сварные соедине ния различных металлов и сплавов.

На основании проведенных опытов по сварке и резке сжатой дугой низкого давления было установлено следующее. В условиях динамиче ской невесомости можно получать качественные стыковые, отбортован ные и нахлесточные сварные соединения. Колебания режимов сварки в пределах 20 % практически не сказываются на качестве сварного соеди нения. При сварке сжатой дугой металла малых толщин размеры свароч ной ванны малы и формирование швов практически не зависит от сил гравитации, а определяется силами поверхностного натяжения. Для усло вий космоса может быть перспективным способ микроплазменной сварки.

Он дает высокую концентрацию энергии, соизмеримую с электронным лучом, и соответственно пригоден для сварки и резки тонких деталей.

ПОДГОТОВКА ИЗОБРАЖЕНИЙ К МУЛЬТИФРАКТАЛЬНОМУ АНАЛИЗУ Беляев А.В.

Научные руководители: А.С. Маминов, канд. техн. наук, профессор;

Э.Р. Галимов, докт. техн. наук, профессор (КГТУ-КАИ) Мультифрактальная параметризация синергетических структур ос нована на генерации каким-либо способом (или/и с использованием того или иного распределения) меры. Для этого оцифрованное изображение синергетической структуры разбивается на ячейки определённого разме ра. Разработанный алгоритм расчета мультифрактальных характеристик проводится в четыре этапа: 1) предварительная подготовка изображений изучаемых структур;

2) проведение автоматической генерации шкал (мас штабов) для фрактальных регрессионных графиков;

3) формирование фрактальной меры на изображении;

4) расчет мультифрактальных харак теристик и проверка их на корректность. Разработка на основе методоло гии мультифрактальной параметризации дополнительных методов анали за технического состояния авиационного оборудования, оптимизация ре жимов сварки и термической обработки для различных материалов, явля ется весьма перспективной задачей.

Для получения достоверных данных мультифрактального анализа подготовительный этап требует особого внимания (является ключевым), т.к.

любые изменения исходного изображения приводят к изменениям мультиф рактальных характеристик. Доказано, что любые изменения на исходном изображении отражаются на мультифрактальных параметрах. Именно на этой стадии исследователь-материаловед должен выбрать из всей совокупно сти имеющихся в материале структур именно ту, которая в данном конкрет ном случае оказывает влияние на характеристики материала.

В диссертационной работе Анварова А.Д. приведены рекомендации к проведению мультифрактального анализа: общий характер изменения мультифрактальных параметров различных изображений сходен при оди наковых режимах воздействия на эти изображения;

для лучшего учета изменений мультифрактальных параметров генерацию меры следует про водить по цвету пикселей тех составляющих изображения, чьи изменения ожидаются наименьшими.

Выполнена проверка и установлено, что на получаемые в результате анализа программой MFRDrom упорядоченность и однородность оказывают влияние разрешение изображений (рис. 1), затемненность изображения структурными составляющими, протравленность границ зерен и масштаб изображения. В меньшей мере оказывает влияние размер изображения (рис. 2) и лишь при высоких баллах зерна анализируемой стали или сплава.

Рис. 1. Зависимость упорядоченности от разрешения изображения Рис. 2. Зависимость упорядоченности от размера изображения Для наиболее часто встречающихся в практике материаловедения двумерных структур аппроксимация сводится к получению при помощи современных средств ввода и предварительной обработки изображений, полученных с цифровых фото- и видеокамер, сканеров их компьютерных изображений.

Исходные изображения микроструктур должны быть высокого ка чества, высококонтрастными, с четко различимыми элементами иссле дуемой структуры.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРОНШТЕЙНА - ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ Галиуллин И.К.

Научный руководитель: А.В. Черноглазова, канд. техн. наук, доцент (КГТУ-КАИ) Общая тенденция развития литейного производства идет в направ лении увеличения объемов литья, изготовляемых специальными способа ми, которые обеспечивают более качественные и точные отливки.

Прогрессивные современные отрасли промышленности, такие как авиастроение, двигателестроение, характеризуются все более интенсив ным внедрением в сферу своего производства деталей выполненных ме тодом литья по выплавляемым моделям (ЛВМ). В настоящее время рабо тает немало цехов и участков фасонного литья, оснащенных совершен ным оборудованием. Это привело к повышению качества отливок, возрас танию коэффициента использования металла.

Одним из элементов системы управления ГТД, является кронштейн – держатель под ролик, который на производстве изготавливается методом ЛВМ. Однако, существуют проблемы, которые требуют решения.

Эффективность применения деталей во многом определяется ка чеством их поверхности. От качества керамической формы в ЛВМ в значительной степени зависит качество изготовляемых отливок, в част ности, их геометрическая и размерная точность, а также шероховатость поверхности. Технологические и физико-механические свойства самой формы во многом определяются свойствами связующего и технологией его приготовления.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 



Похожие работы:





 
© 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.