авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

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

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 17 |

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ XV МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ, ...»

-- [ Страница 5 ] --

Для исследования были использованы модельные Электрический сигнал с емкостного датчика регист цементно-песчаные образцы с искусственными де- рировался с помощью многофункциональной платы фектами в виде воздушных полостей. Образцы имели ввода-вывода «NI PCI-6251», позволяющей осущест форму параллелепипеда размером 5х5х10 см. Воз- влять оцифровку временной реализации электриче душные полости создавались путем ввода в форму с ского сигнала и быстрое Фурье-преобразование. Для цементно-песчаным тестом заготовок из оргстекла регистрации продольных акустических колебаний, различной толщины. Заглубление заготовок осущест- возникающих в материале при ударном возбуждении, влялось на одну и ту же величину. После окончания использовался широкополосный акустический датчик процесса твердения заготовки вынимались и получа- с полосой от 1 до 100 кГц.

0.4 б а 0.0 Амплитуда, отн. ед.

Амплитуда, отн. ед.

0. 0.0 0.2 0.0 0.0 0. 0.0 0.0 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 100 Ч а с т о та, к Г ц Ч астота, кГц 0.0 г в 0.0 Амплитуда, отн. ед.

Амплитуда, отн. ед.

0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 Ч астота, кГц Ч а с т о та, к Г ц Рис. 1. Спектральные характеристики электрических сигналов из цементно-песчаных образцов:

а – бездефектного, б,в,г – с дефектом толщиной 1мм, 1 см и 3 см соответственно Секция 6. Материаловедение деляются параметрами формирующихся в образце На рис. 1 приведены результаты сравнения акустических волн.

спектральных характеристик электрических сиг О характере изменения, формирующихся налов из бездефектных моделей и содержащих различные по толщине воздушные полости. в цементно-песчаных образцах продольных аку Спектральная характеристика электрического стических колебаний, можно судить по спектрам сигнала из цементно-песчаного образца, не со- акустических сигналов (рис. 2).

держащего воздушной полости, имеет достаточно Изменения в спектрах акустических сигналов простой вид, в котором имеется явно выраженный из образцов, содержащих воздушные полости по максимум, соответствующий первой гармонике сравнению с бездефектным цементно-песчаным продольных акустических колебаний в направле- образцом не столь значительны по сравнению со спектрами электрических откликов на ударное возбуждение. Наблюдающиеся различия в спек трах электрических и акустических сигналов свя заны с тем, что акустический датчик регистрирует Амплитуда, отн. ед.





колебания поверхности волнами, непосредственно попадающими на поверхность датчика, в то время как электрический отклик является суперпозицией сигналов от большого количества источников ме ханоэлектрических преобразований, возбуждае мых всеми типами волн, формирующимися в об разце, содержащем воздушные полости. Следова тельно, параметры электрического сигнала более 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 чувствительны к наличию в материале дефектов Частота, кГц по сравнению с акустическим сигналом.

нии возбуждения f = V, где V – скорость зву Рис. 2. Спектральные характеристики акустических 2L сигналов из цементно-песчаных образцов:

ка, L – длина образца в направлении удара. Со 1 – бездефектного, 2 – с дефектом толщиной 1мм, ставляющие, лежащие в области более высоких 3 – с дефектом толщиной 1 см, частот, почти на порядок меньше основного мак- 4 – с дефектом толщиной 3 см симума и связаны с процессами рассеяния на пес ке, содержащемся в цементно-песчаных образцах. Проведенные исследования показывают, что Из рисунков видно, что наличие в материале по параметрам электромагнитного отклика можно дефекта в виде воздушной полости приводит к судить не только о наличии дефекта в материале, уменьшению амплитуды спектральных максиму- но и о его размере.

мов и смещению центра тяжести спектра в более Список литературы высокочастотную область, что является следстви 1. Фурса Т.В., Осипов К.Ю. Влияние структурных особенно ем процессов трансформации акустических волн стей композиционных материалов на параметры механо при взаимодействии с дефектами.

электрических преобразований// Изв. ВУЗов, с. Физика, Проведенными ранее исследованиями установ № 11, с.61-65, 2003 г.

лено, что регистрируемый из цементно-песчаных 2. Fursa T.V., Surzhikov A.P., Khorsov N.N. Electromagnetic материалов электрический сигнал является резуль Diagnostics of Composite Materials// J. of Guangdong non татом пьезоэффекта при изменении механического ferrous Metals. 2005. V. 15. № 2-3. P. 138-140.

напряжения в песчинках, содержащих пьезокварц, 3. А.П.Суржиков, Т.В.Фурса, К.Ю.Осипов //Способ контроля и смещении двойных электрических слоев на гра прочности изделий из твердых материалов Пат. нице песка и цементной матрицы относительно Российская Федерация, МПК7 G 01 N 3/30, опубл.

приемного электрического датчика акустическими 20.04.2005. Бюл. № 11.

волнами, формирующимися в образце конечных 4. Суржиков А.П., Фурса Т.В. Механоэлектрические преоб размеров при его ударном возбуждении [4]. Поэто- разования при упругом ударном возбуждении компози му спектральные характеристики электрического ционных диэлектрических материалов// ЖТФ, 2008,т.78, отклика на ударное возбуждение в основном опре- вып.4, – С. 71–76.

XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФОСФОГИПСА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КЕРАМИЧЕСКОГО КИРПИЧА Арзамасцев С.В., Павлов В.В., Солдатов А.Г.

Научный руководитель д.т.н., профессор Артеменко С.Е.

Технологический институт (филиал) Саратовского государственного технического университета, 413100, г. Энгельс, пл. Свободы д. E-mail: xt@techn.sstu.ru Напряженность экологической обстановки в снижению физико-механических характеристик.

Саратовской области предопределяется в том чис- Вместе с тем происходит уменьшение плотности и ле и нерешенностью проблемы утилизации круп- резкое (более чем в 2 раза) снижение усадки при нотоннажных отходов промышленных предпри- сушке и обжиге, т. е. введение фосфогипса спо ятий. В отвалах ООО «Балаковские минеральные собствует формированию менее напряженной сис удобрения» находится более 30 млн. т. фосфогип- темы, поэтому не происходит образования тре са, которые занимают площадь свыше 50 га. Скла- щин, как закрытых, так и сквозных, как это на дирование фосфогипса в отвалы и их обслужива- блюдалось на образцах из 100% глины.

ние увеличивает себестоимость производимых Таблица удобрений на 12-15%. Предлагаемые способы Зависимость свойств керамического кирпича от состава применения фосфогипса для производства гипсо вого вяжущего и в качестве регулятора сроков Состав, % масс Свойства схватывания цемента являются малоэффективны- Глина ФГД усадка, W, % сж, и,, ми и позволяют утилизировать лишь незначитель- % МПа МПа кг/м ную его часть. 100 - 7,8 3,6 1670 9,3 12, 98 2 7,9 3,0 1520 7,8 13, В последнее время под жестким прессингом 97 3 6,9 3,2 1500 4,7 16, эколого-экономических факторов – многократным 90 10 6,6 4,0 1500 4,4 17, увеличением стоимости цемента в результате про 80 20 6,7 2,6 1500 3,2 19, грессирующего роста цен на энергоносители, воз 70 30 5,7 2,9 1480 2,6 20, растанием доли малоэтажного строительства с 50 50 5,5 2,9 1470 2,4 21, использованием вяжущих низких и средних ма 30 70 2,3 1,5 1400 2,3 26, рок, обострением экологической обстановки в 10 90 1,0 0,9 1150 1,9 29, результате продолжающегося образования и на копления отходов на фоне ослабления контроля Для получения изделий с меньшей объемной над промышленными предприятиями – разработка массой и повышенной пористостью в производст эффективных малоэнергоемких способов перера- ве кирпича применяют различные органические ботки становится важной проблемой. выгорающие добавки, такие как древесные опил Одним из путей использования фосфогипса- ки, подсолнечную лузгу, угольную мелочь, уголь дигидрата (ФГД) может служить использование ный порошок и др. Применяют также вещества его в качестве добавки при производстве керами- (мел, доломит и др.), выделяющие при высокой ческого кирпича. температуре углекислоту, что ведет к образова Для изучения этой возможности использова- нию пор.

лась глина Гуселкинского месторождения, ФГД, а Представлялось необходимым изучение воз также отходы вискозных волокон. можности использования в качестве таких добавок Компоненты, перемешивались с использовани- отходов химических волокон. Они имеют диаметр ем шнекового смесителя с решеткой. Для лучшего 10–12 мкм и при очень равномерном распределе перемешивания и получения однородной массы в нии их в композиции после обжига должны образо композицию вводили воду в количестве 40% от веса вываться очень тонкие поры, обеспечивающие рав композиции. Полученной массой заполняли метал- номерность удаления влаги и формирование очень легких материалов. Волокна предварительно реза лические формы размером – 1604040 мм, просу шивали при температуре (20 ± 2)0С в течение 12 ча- лись на отрезки длиной 10–15 мм и количество их в композиции варьировалось от 0,3 до 5% масс.

сов, при температуре (90 ± 2)0С в течение 18 часов, Изучение свойств таких материалов показало, а затем подвергали обжигу при температуре 9000С что введение химических волокон делает матери в течение 36 часов. Результаты испытаний приве ал пористым, плотность такого материала при дены в табл. 1.

ближается к 1000 кг/м3, а увеличение количества Из приведенных результатов следует, что вве вводимого волокна до 5% соответствует плотно дение ФГД в состав формовочной массы кирпича сти меньше 1000кг/м3 (табл. 2).

в количестве до 10% приводит к незначительному Секция 6. Материаловедение Установлено, что использование ФГД в качест- На Балаковском заводе сборного железобетона ве добавки при получении керамического кирпича и производства кирпича наработаны опытные пар позволяет за счет формирования менее напряженной тии из глин разных месторождений. Кирпичи, по структуры, снизить усадку образцов, что уменьшает лученные на глине месторождения «Знаменское» с образование различного рода дефектов структуры составом: SiO2 – 81,2%;

Al2O3, Fe2O3, FeO – 10,7%;

при сушке и обжиге. На примере вискозного волок- CaO – 1,3%;

MgO – 0,5%;

ППП – 6,3% с добавками на показано, что при применении в качестве выго- фосфогипса, так же, как и без добавок, характери рающих добавок отходов химических волокон сни- зовались неудовлетворительной формуемостью и в жается плотность кирпича, что позволяет использо- процессе сушки возникали трещины.

вать такой материал в качестве теплоизоляционного Наработка партии кирпичей на глине место и для строительства малоэтажных зданий. рождения «Горсвалка» состава: SiO2 – 72,4%;

Таблица 2. Al2O3 – 6,7%;

CaO + MgO – 7,2%;

SO3 – 0,4%;

Зависимость свойств материала от содержания Fe2O3 – 3,2%;

ППП – 10,1% показала, что добавка ФГД в формовочную массу 10% масс. улучшает вискозного волокна перерабатываемость и формуемость бруса. Полу Состав, % масс Свойства ченный кирпич характеризовался сж = 10,1 МПа, Глина ФГД Вискозное Усадка, сж, и,, и = 2,30 МПа, что соответствует по ГОСТ 530- волокно % МПа МПа кг/м 50,0 50,0 - 3,3 1,5 1310 5,0 марке «100» (без ФГД сж = 7,5 МПа, и = 2,36 МПа).

49,8 49,8 0,4 3,2 1,4 1280 5,0 Результаты испытаний наработанной партии 49,5 49,5 1,0 2,5 1,4 1220 4,8 кирпичей с добавками ФГД на глине месторожде 49,0 49,0 2,0 2,2 1,2 1180 4,7 ния «Горсвалка» показали, что в сравнении со 48,5 48,5 3,0 2,0 1,2 1100 4, стандартным (без добавок) опытный кирпич ха 48,0 48,0 4,0 2,0 1,2 1020 4, рактеризовался повышенным разрушающим на 47,5 47,5 5,0 1,3 1,1 990 4, пряжением при сжатии;

разрушающее напряжение 70,0 30,0 - 5,7 2,9 1480 6, при изгибе изменилось незначительно. Испытание 69,5 29,5 1,0 3,9 1,2 1200 6, опытного кирпича на морозостойкость показало, 68,0 29,0 3,0 1,9 - 1160 6, что после 15 циклов испытания отмечается незна По результатам проведенных исследований чительное шелушение на поверхности кирпича, были наработаны на Энгельсском заводе строи- однако этот кирпич выдержал 35 циклов до раз тельных материалов опытные партии кирпичей с рушения. Испытания проводили в центральной разным содержанием ФГД. Установлено, что для строительной лаборатории Управления строитель глин месторождения «Гуселки», которые характе- ства «Саратовгэсстрой» г. Балаково.

ризуются содержанием: SiO2 – 59,17%;

Al2O3 – Результаты наработки опытных партий при 20,89%;

Fe2O3 – 5,68%;

CaO – 2,31%;

MgO – ведены в табл. 3.

1,58%;

SO3 – 3,10%;

ППП – 7,27%;

оптимальным Таблица 3.

количеством вводимого фосфогипса является 10 – Таблица свойств опытных партий кирпичей, 15% масс. При увеличении содержания ФГД до наработанных на Энгельсском и Балаковском 20% масс. происходит снижение физико – меха- заводах строительных материалов нических свойств (сж и изг), увеличивается водо- Свойства кирпича поглощение, морозостойкость не изменяется – Содержание Месторожде ФГД, % циклов, что соответствует требованиям ГОСТ 530- ние, сж, и, МРЗ, W,% 95. Опытные партии были наработаны в разный глины /цикл/ 24 ч кг/м3 МПа МПа временной период (в ноябре, июне и октябре).

Следует отметить, что наиболее благоприят- 190 13 2, «Гуселки» – 25 11, 0 М125 М ным периодом является летнее время, т. к. ФГД 182 15,4 2, более сухой и не требуется изменение параметров «Гуселки» 10 25 12, 0 М150 М технологического режима формования кирпичей. В 10,5 2, «Гуселки» 20 – 25 19, осенне-зимний период времени, когда фосфогипс М100 M 16,0 1, содержит 40% масс. влаги следует уменьшить «Федоровская» 10 – – – M150 M подачу воды в смеситель, с тем, чтобы сформован- 9,2 2, «Горсвалка» – – 25 – ный брус не потерял своих технологических M75 M свойств, и его можно было подвергать дальнейшей 11,2 2, «Горсвалка» 10 – 25 M100 M переработке. На том же заводе была наработана Результаты эксперимента свидетельствуют о опытная партия кирпичей из глины месторождения целесообразности и эффективности использования «Федоровское», которая характеризуется повы фосфогипса в качестве добавки при производстве шенным содержанием кремнезема. Количество керамического кирпича. Введение фосфогипса в вводимого ФГД в формовочную смесь составляло формовочную смесь обеспечивает пластичность 10~12% масс. Такой кирпич характеризовался низ формовочной массы, что позволяет уменьшить на ким значением разрушающего напряжения при грузку на механическое оборудование при формо изгибе и повышенным при сжатии (табл. 3).

вании кирпича, а также уменьшить «бой» ~ на 10%.

XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

НАПРАВЛЕННЫЙ СИНТЕЗ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ КАТОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Павлов И.В., Петров П.С., Семенов А.О.

Научный руководитель Исаченко Д.С., ассистент Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, Е-mail: isachenko@tpu.ru В настоящее время в различных областях нау- ботки давлением исходной шихты реагентов, а ки и техники все большее применение находят также режим проведения СВС.

материалы, полученные в режиме самораспрост- Синтез осуществлялся на экспериментальном раняющегося высокотемпературного синтеза стенде пирометрических исследований законо (СВС). Одно из преимуществ метода СВС состоит мерности процесса СВС, включающем в себя му в возможности получения материалов с заранее фельную печь марки СНОЛ 10/11–В;

установку заданными свойствами [1]. С этой точки зрения вакуумной сушки рис. 1 – сушка осуществляется в его можно охарактеризовать как направленный условиях технического вакуума, обеспечиваемых синтез, подготовка и режимы реализации которого насосом марки 2НВР–5ДМ;

трубчатую кварцевую обеспечивают получение материала с требуемым печь для осуществления СВС, снабженную уст сочетанием свойств. Он должен включать сле- ройством для регулирования температуры печи до дующие основные этапы: 1200К;

диагностическое оборудование.

• поиск систем элементов и соединений, спо собных обеспечить требуемые свойства, а также возможных способов получения из них материалов целевого назначения;

• определение принципиальной возможности создания таких материалов, прогнозирование основных характеристик процесса синтеза;

• эксперименты по синтезу необходимого мате риала, проводимому по схеме, установленной в ходе расчетно-теоретического анализа;

• определение технологических приемов, обес печивающих изготовление элементов различ ных конструкций из полученных материалов, и их стендовые испытания в условиях реаль ной эксплуатации.

Для отработки режимов получения бори дов в режиме СВС был проведен ряд экспе Рис. 1. Схема процесса вакуумной сушки:

риментов включающих следующие этапы:

1 – манометр;

2 – крышка;

3 – штуцер;

• смешивание порошков исходных реагентов 4 – цилиндрическая камера из нержавеющей стали;

согласно стехиометрическому расчету по со- 5 – кювета со смесью исходных реагентов;

6 – печь ответствующим уравнениям реакций;

Трубчатая кварцевая печь проградуирована по • сушка исходной шихты реагентов в условиях температурам плавления свинца и олова. Полу технического вакуума;

ченные образцы устанавливаются в печь, где в • смешивание в шаровой мельнице;

атмосфере воздуха осуществлялся процесс. Кон • прессование исходной шихты реагентов в ци троль температуры горения осуществляется линдрические таблетки различного диаметра вольфрам-рениевыми пространственно разнесен и высоты при вариации значений плотностей ными термопарами (диаметр спая 100 мкм) с вы материала получаемых образцов путем изме водом на многолучевые запоминающие осцилло нения давления прессования;

графы С8-13(14);

скорость распространения волны • осуществление процесса СВС в лабораторной горения определяется по осциллограммам сигна установке и получение образцов функцио лов с термопар, разнесенных на заданное расстоя нальных материалов;

ние по поверхности образца. На рис. 2 приведена • обработка полученных образцов.

схема экспериментальной установки.

Для каждой рассматриваемой системы эмпи рическим и расчетным путем определялся, опти мальный с точки зрения получения целевого про дукта режим предварительной подготовки и обра Секция 6. Материаловедение В ходе экспериментов по синтезу керамиче ских борсодержащих материалов на основе WB и B4C были отработаны различные режимы подго товки исходной шихты и проведения СВС– синтеза. Наиболее сильное влияние на протекание процесса СВС оказывают следующие параметры:

• давление прессования исходной шихты и оп ределяемые им различные плотности исход ных образцов;

• температура начального подогрева исходной шихты.

В ходе проведения экспериментов величина давления прессования исходной шихты варьиро валось от величины 0,5 МПа до величины 5 МПа, а величина температуры предварительного подог рева варьировалась в диапазоне от 300 до 700 К.

Рис. 2. Экспериментальная установка для получения Список литературы СВС–материалов: 1 – осциллографы С8-13(14);

2 – асбест;

3 – термопара;

4 – кварцевая труба 1. Гордиенко С.П. // Порошковая металлургия. – 1988. – с электрообмоткой;

5 – теплоизоляция (жидкое стекло № 12. – С. 62– + Al2O3);

6 – образец;

7 – несгораемая подставка О ВОЗМОЖНОСТИ ДИНАМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА КОВАЛЕНТНОГО НИТРИДА УГЛЕРОДА C3N В ГИПЕРСКОРОСТНОЙ СТРУЕ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ Пак А.Я., Марченко М.С.

Научный руководитель Сивков А.А., д.т.н., профессор Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, E-mail: alexpk@sibmal.com Возможность существования сверхтвердого ко- Теоретически в работе «Оценка условий тер валентного нитрида углерода, содержащего sp3 – модинамической стабильности и перспективы синтеза ковалентного нитрида углерода» В.В.

связанный углерод, была теоретически предсказа Одинцова, В.И. Пепекина показано, что P, t – па на автором M. N. Cohen в 1985 году. Позже в раметры синтеза кристаллического C3N4 должны году A. Y. Liu и M. N. Cohen на основе квантово быть не менее 25 ГПа и 1500 К. В динамике такого механических расчетов получили параметры эле порядка параметры могут быть достигнуты во ментарной ячейки -C3N4. Существуют теоретиче фронте головной ударной волны гиперзвуковой ские предпосылки о том, что кубический нитрид струи углеродной плазмы, истекающей в про углерода может обладать сравнимыми и или даже странство, заполненное газообразным азотом.

более высокими, чем алмаз физико Нами предприняты попытки осуществления механическими свойствами и составить ему кон динамического синтеза с использованием коакси куренцию в области создания сверхтвердых объ ального магнитоплазменного ускорителя (КМПУ) емных материалов. За прошедшие годы были с графитовым ускорительным каналом (УК) как предприняты многочисленные попытки синтеза, генератора плазменной струи. Исходный углерод среди которых преобладают термобарический в виде нанодисперсного порошка (сажи) заклады синтез с использованием установок высокого дав- вался в зону формирования плазменной структуры ления и синтез тонких пленок. Однако, по мнени- сильноточного разряда типа Z-пинч, ускоряемого ям ряда авторов, достоверные свидетельства ус- в коаксиальной системе. Плазменный выстрел пешного синтеза кристаллического нитрида угле- производился в герметичную камеру-реактор с рода отсутствуют. азотной атмосферой при исходном давлении 1 атм. Вскрытие камеры и отбор синтезированно Получению продукта препятствует недостаток го продукта производился примерно через 1 час знаний относительно P, t – параметров, а также после охлаждения и полного осаждения взвешен отсутствие диаграммы состояния, что затрудняет ных частиц.

выбор условий и исходных материалов.

XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

Полученный тонкодисперсный порошок тем- С целью идентификации фаз и выделенных объ но-бурого цвета без какой-либо подготовки и об- ектов, выбрано небольшое скопление частиц с ми работки исследовался методами рентгеновской нимальным содержанием нанотрубок (рис. 2). Как дифрактометрии (дифрактометр Shimadzu следствие, снятая на этом скоплении дифракционная картина не содержит четвертого и третьего дебаев XRD6000 (CuK)). Полнопрофильный анализ с ских колец. На первом кольце более четко выделя использованием программы «PowderCell 2.4» и ются сильные двойниковые рефлексы фаз C3N4.

теоретических спектров кристаллического C3N Темнопольная микрофотография этого скопле показал возможное присутствие в продукте до ния (рис. 2, в) получена смещением апертурной 30 % кристаллических фаз C3N4, а также некото диафрагмы на один из сильных рефлексов кристал рого количества углеродных нанотрубок и синте лического нитрида углерода первого дебаевсеого тического алмаза кольца. Темнопольные микрофотографии на других Эти данные подтверждаются исследованиями выделяющихся рефлексах этого кольца и вне его, методами просвечивающей электронной микро но соответствующих C3N4, имеют аналогичный скопии (просвечивающий электронный микроскоп вид. Видно, что ярко светящиеся области клино Philips SM 30).

видной формы являются симметричными сектора Анализ данных просвечивающей электронной ми объектов 2. Именно такую геометрию должны микроскопии (рис. 1) позволяет выделить в соста иметь кристаллографические плоскости гипотети ве синтезированного продукта четыре основных ческих кристаллических фаз с кубической псевдо типа наноразмерных объектов. Идентификация кубической и ромбоэдрической структурой. Нало объектов-1 как многослойных углеродных нанот жение нескольких таких изображений показывает, рубок по совокупности имеющихся данных не что объекты 2 представляют собой сфероид, со вызывает сомнения (рис. 1в). Их поперечный раз стоящий из плотноупакованных симметрично рас мер составляет ~ 1030 нм, что в среднем соответ положенных относительно центра кристаллов C3N4.

ствует размеру области когерентного рассеивания Смещением апертурной диафрагмы на область (ОКР) фазы С(МУНТ).

второго кольца получены темнопольные изобра Объекты-2 представляют собой относительно жения того же скопления (рис. 2, г) с ярко светя крупные, 100300 нм, округлые агрегаты с замет щимися множественными объектами 3, которые, ной естественной огранкой (рис. 1, г). Все объек следовательно, являются наноразмерными кри ты этого типа имеют плотноупакованную поли сталлами синтетического алмаза.

кристаллическую высокоупорядоченную наност руктуру дающую им визуальное сходство с ана насными дольками. Отдельные кристаллиты структуры имеют клиновидную форму.

Объекты-3 – это достаточно мелкие, ~ 525 нм, не просвечивающиеся электронным пучком (тем ные на снимке) сфероидальные частицы (рис. 1, д).

На наиболее крупных из них заметна естественная правильная огранка. Большинство частиц находят ся в близи или на поверхности крупных объектов.

В качестве объектов-4 выделены скопления очень мелких частиц, судить о морфологии кото рых не представляется возможным.

На картине дифракции электронов на рассмат Рис. 1. Обзорный микроснимок продукта (а);

риваемом скоплении нанообъектов (рис. 1, б) от электронограмма всей области (б) и выделенные объекты четливо видны четыре сплошных дебаевских ди (в, г, д), из смеси которых состоит продукт синтеза фракционных кольца. Относительно большая ши рина двух первых колец обусловлена наличием в них большого числа микрорефлексов нескольких нанодисперсных фаз. Большое содержание в про дукте углеродных нанотрубок отражается образо- ванием четырех дебаевских колец. На фоне перво- го кольца явно выделяются двойникующиеся реф лексы дифракции на плоскостях (100) tC3N4 и (101) -C3N4. Второе кольцо представляет собой суперпозицию микрорефлексов нанотрубок, нано алмаза и tC3N4. На третьем кольце отчетливо вы деляется более сильный рефлекс дифракции на плоскости (310) кристалла гипотетической фазы Рис. 2. Микроэлектронная фотография скопления кубического нитрида углерода сC3N4. Кроме того, нанообъектов с минимальным количеством нанотрубок на электроннограмме присутствуют отдельные (а);

дифракция электронов на этом скоплении (б) сильные рефлексы (111) тетрагонального tC3N4, и темнопольные снимки в области первого (в) (201) -C3N4, и (311) C(алмаза). и второго (г) дебаевских колец Секция 6. Материаловедение Список литературы Представленные экспериментальные результа ты дают основание высказать достаточно обосно- 1. Д.В. Батов, Е.В. Поляков. О возможности получения ванное предположение о возможности прямого сверхтвердого нитрид углерода (Обзор) // Сверхтвердые синтеза нанодисперсного кристаллического нит- материалы. 2004. № 3. – С. 18-35.

рида углерода. 2. Б.Л. Корсунский, В.И. Пепекин. На пути к нитриду углеро да // Успехи химии. 1997. 66. № 11. – С.1003-1014.

Основной проблемой, которую необходимо 3. В.В. Одинцов, В.И. Пепекин. Оценка условий термодина решить при проведении дальнейших исследова мической стабильности и перспективы синтеза ковалент ний, является обеспечение условий для сущест ного нитрида углерода // Доклады академии наук. Химия.

венного снижения или исключения образования 1995, т. 343, № 2. – С. 210-213.

чисто углеродных фаз.

ПОЛУЧЕНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ТОНКОЙ МОДИФИКАЦИИ БАЗАЛЬТОВЫХ ВОЛОКОН И ОТХОДОВ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ Панасенко А.В., Фогель А.А., Сухорукова О.В.

Научные руководители Комарова Л.Ф., д.т.н., профессор;

Кондратюк Е.В., к.т.н., ст. преподаватель;

Сомин В.А., ст. преподаватель Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 656038, Россия, г. Барнаул, пр. Ленина, E-mail: asyshkaa@mail.ru Одной из актуальных экологических проблем Одним из таких материалов являются древес является предотвращение загрязнения водных ные опилки, модифицированные бентонитовыми объектов, в первую очередь – поверхностных во- глинами. Способ получения данного материала с доемов, промышленными сточными водами, со- экспериментальным названием «Беном» включает держащими тяжелые металлы, так как они не раз- следующие стадии: обработка древесных опилок лагаются в окружающей среде и участвуют в био- модификатором, что осуществляется смешивани логическом круговороте веществ, вызывая тем ем бентонитовой глины Таганского месторожде ния, воды и древесных опилок в соотношении, самым необходимость специальной глубокой очи стки воды перед использованием ее для хозяйст- равном 1 : 2 : 1, сушка полученной смеси при тем пературе 115–125 0 С в течение 3,5–4 ч, измельче венно-питьевых и промышленных целей. Ионы свинца, цинка, хрома, висмута, железа, марганца, ние до образования фракции размером, равным никеля, меди и других металлов являются одними 3–15 мм, и дальнейшее спекание при температуре 145–1550С в течение 2–2,5 ч.

из высокотоксичных химических веществ, тре бующих применения тонких высокоэффективных Проведенные эксперименты по изучению методов для их извлечения. сорбционной емкости исходных природных мате Проблема очистки воды от тяжелых металлов риалов показали, что бентонитовые глины, акти и их утилизация может быть решена путем разра- вированные содой с целью освобождения актив ботки новых технологий, получением новых мате- ных центоров монтмориллонита, обладают гораз риалов, способных эффективно извлекать их из до большей сорбционной емкостью по сравнению сточных вод, что позволит оптимизировать техно- с древесными опилками. Однако использование логические схемы производства, делая их ресур- бентонитов в чистом виде затруднено, так как они сосберегающими и экологически чистыми, тем образуют в воде трудноосаждаемые суспензии, а самым, способствуя восстановлению равновесия в фильтрование воды через них сопровождается экосистемах.

С этой целью весьма перспективным большими потерями напора на фильтре. Поэтому является направление получения сорбентов, соче- более целесообразным является нанесение бенто тающих ионообменные, сорбционные и фильт- нитовой глины на опилки с помощью термической рующие свойства. Их применение позволяет до- или реагентной активации. Полученный материал биваться такой же эффективности очистки при не вызывает вторичного загрязнения сточных вод существенной экономии энергии и сокращении и может быть многократно использован после ре реагентного хозяйства. генерации бикарбонатом натрия. К тому же следу Целью нашего исследования является создание ет подчеркнуть его низкую стоимость, которая новых сорбционно-ионообменных композицион- объясняется тем, что бентонитовая глина – широ ных материалов на основе модифицированных ко распространенный минерал, и древесные опил базальтовых волокон и древесных опилок и ис- ки – отход деревообрабатывающих производств.

следование на них процесса очистки воды от ио- Изучение сорбционно-ионообменной способ нов тяжелых металлов. ности "Бенома» проводили на кафедре Химиче XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

ской техники и инженерной экологии. Растворы с Известно много способов активации бентони концентрацией 10 мг/л ионов загрязнителей по- тов. Для проведения эксперимента мы применили очередно пропускались через колонку с данным содовую активацию. Выбор способа активации материалом со скоростью от 5 до 10 м/ч. Эффек- обоснован тем, что при активации необходимо все тивности извлечения ионов металлов после про- обменные ионы, входящие в кристаллическую хождения через слой загрузки из полученного структуру бентонитов, заменить на ионы Na+. За сорбционно-ионообменного материала высотой тем активированный бентонит в виде коллоидаль слоя 100 мм приведены в табл. 1. ной суспензии приводили в контакт с базальтовым Таблица 1 волокном путем интенсивного перемешивания в Эффективности очистки воды от различных слабокислой среде. В результате получили новый компонентов с загрузкой из «Бенома»

сорбционный материал на базальтовой основе – Извлекаемый компонент Эффективность очистки, «Бентосорб».

% Cr+3 82- Zn+2 91- Cu+2 83- Ni+2 90- Pb+2 95-99 Рис. 2. Внутренняя струк Fe+3 97-99 тура Полученные данные позволяют говорить о «Бентосорба»

возможности применения «Бенома» для очистки В результате использования технологии моди сточных вод от ванн промывки гальванических фикации матрицы базальтового волокна значитель производств.

но увеличивается доступная сорбционная поверх Другим направлением использования бентони ность бентонита, а также армирование и прошивка товых глин в качестве модификатора является их всех ее компонентов, что создает высокоразвитую нанесение методом механосинтеза на базальтовые однородную структуру. В итоге получается очень волокна [1]. Для этого использовалось базальтовое супертонкое штапельное волокно и три вида бен- стабильный, прочный композит, способный сохра тонитов различных горизонтов [2]. нять свое состояние длительное время.

Волокно из горных пород является перспек- «Бентосорб» показал высокую эффективность тивным сорбентом для очистки воды. Оно не гни- извлечения из воды нефтепродуктов (98-99%), ет, не выделяет токсичных веществ в воздушной и взвешенных веществ (93-100%), ионов тяжелых водной среде, негорючее, невзрывоопасно, не металлов (90-95%) [6].

образует вредных соединений с другими ве- Было установлено, что полученный фильтро ществами, имеет неограниченный срок годности. вально-сорбционный материал полностью восста Средний диаметр волокна от 6 до 8 мкм, плот- навливает свои свойства после регенерации 0, ность от 25 до 35 кг/м3, теплопроводность %-ным раствором щавелевой кислоты. Поэтому 0,042 Вт/(м·К) [2].

может быть использован многократно, что приво Внутренняя структура волокна представляет дит к снижению эксплуатационных затрат.

собой матрицу хаотично связанных базальтовых Предлагаемые сорбенты имеют хорошие пер нитей и иголок, образующих достаточно прочный спективы на рынке водоочистных технологий:

каркас, открывающий большие перспективы для • фильтровально-сорбционные материалы изго его модификаций и использования в технологиях тавливаются из природного сырья и отходов, водоочистки.

поэтому их цена в несколько раз ниже по сравнению с сорбентами, изготавливаемыми на основе органических полимеров;

• полученные сорбенты способны эффективно Рис. 1. Внешний вид базальтовой удалять из воды широкий спектр загрязнений;

матрицы волокнистого сорбента • «Бентосорб» и «Беном» могут быть успешно В исследованиях базальтовое волокно в немо регенерированы, при этом используются не дифицированном состоянии уже доказало свою токсичные и доступные реагенты. После вы высокую эффективность по извлечению из воды работки своего ресурса сорбенты легко утили нефтепродуктов [3], железа (II,III) [4], а также зируются.

взвешенных веществ [5]. Основываясь на полученных результатах мож Выбор бентонитовых глин в качестве модифи- но судить о перспективности создания технологий цирующей добавки обусловлен ее нанометровой водоподготовки и водоочистки с применением пористостью, поэтому они могут быть нанесены в фильтровально-сорбционных материалов из мо виде тонкого слоя на различные подложки, прида- дифицированных базальтовых волокон и древес вая им сорбционные свойства. ных опилок.

Секция 6. Материаловедение 4. Лебедев И.А. Очистка железосодержащих вод фильтро Список литературы ванием через волокнистые материалы / И.А. Лебедев, 1. Пат. 2345834 Российская Федерация, МПК51 B01J20/16, Л.Ф. Комарова, Е.В. Кондратюк// Ползуновский вестник.

B01D39/06. Способ получения фильтровально Общая и прикладная химия. Экология. -2004. -№ 4 сорбционного материала / Кондратюк Е.В., Комарова Л.Ф., Лебедев И.А, Сомин В.А.;

заявители и патентообладатели: С. 171-176.

Государственное образовательное учреждение высшего 5. Лебедев И.А. Исследования по очистке сточных вод от профессионального образования «Алтайский государствен- взвешенных веществ и ионов железа базальтовыми во ный технический университет им. И.И. Ползунова», Общест локнами/ И.А. Лебедев, Л. Ф. Комарова // Материалы во с ограниченной ответственностью «НПО Акватех» – четвертой городской НПК молодых ученых "Молодежь № 2007128249/15;

заявл. 23.07.2007;

опубл. 10.02.2009.

Барнаулу". – Барнаул.- 2002. – С.293-295.

2. 24. Lo Howard U., Hung – Yung-Tse. Utilization of claus and zeolites 6. Кондратюк Е.В., Комарова Л.Ф., Буравлев В.О. Новая for coagulation. //Int.I.Environ Stud. – 1991. -№ 3. – P. 65-73.

Елисеев М.Ю. Применение волокнистых материалов для 3. сорбциоонная технология очистки воды на основе ис очистки воды от нефтепродуктов / М.Ю.Елисеев, пользования модифицированных базальтовых микрово Е.В. Кондратюк // Сборник тезисов докладов 61-ой НПК локнистых материалов / [Текст] Е.В. Кондратюк, Л.Ф. Ко студ, асп, проф-препод. состава АлтГТУ им. И.И. Пол марова, В.О. Буравлев // Вода Magazine, № 8(12), 2008. – зунова "Научнотехническое творчество молодежи". Из-во С. 36-38.

АГТУ Барнаул. – 2003.- С.13-14.

СВОЙСТВА ПЛЕНОК ОКСИДА ТАНАТАЛА, ПОЛУЧЕННЫХ ВЧ МАГНЕТРОННЫМ НАПЫЛЕНИЕМ Петрова Ю.С., Новиков В.А.,* Скакунов М.С.* Научные руководители Калыгина В.М., доцент ТГУ, Тяжев А.В., зав. лаб. СФТИ Томский университет систем управления и радиоэлектроники, 634050, Россия г. Томск, пр. Ленина, *Томский государственный университет, 634050, Россия г. Томск, пр. Ленина, E-mail: YliannA@pochta.ru Тонкие диэлектрические пленки нашли широ- зультате снижается концентрация вакансий ки кое применение в современном приборостроении, слорода в ITO, которые являются донорными цен включая оптоэлектронные устройства, изготовле- трами в оксидных соединениях, и сопротивление ние гибридных схем, производство СБИС и т.д. нижнего электрода в МДМ-структурах резко воз Представлены результаты исследований пле- растает.

нок Ta2O5, полученных ВЧ магнетронным распы 2. Образцы на GaAs подложках лением. Слои Ta2O5 толщиной 300-400 нм получа С помощью атомного силового микроскопа ли на трех типах подложек: на стеклянных под (АСМ) исследовали поверхность пленок Ta2O5, ложках с напыленным слоем ITO (90% In2O3 + полученных ВЧ магнетронным распылением без 10% SnO2) и верхним Al электродом;

на пластинах обработки, и образцы, которые подвергали обра слиточного GaAs с нижним Al и верхним CrNi ботке в плазме атомарного кислорода. Анализ по электродами;

на ситалловых подложках с верхним лученных данных показал, что пленка Al (нижний и нижним CrNi электродами. Получены следую электрод) имеет неоднородную зернистую по щие результаты:

верхность. Эти же неровности в виде “бугорков” 1. Образцы на стеклянных подложках со слоем ITO проявляются на поверхности пленки Ta2O5. Впол Проверка электрических характеристик струк- не возможно, что шероховатости пленки Al явля тур металл-диэлектрик-металл (МДМ), получен- ются затравками для роста различных несовер ных на стеклянных подложках со слоем ITO, по- шенств в слое Ta2O5.

казала практическое отсутствие нижнего прово- Обработка пленок Ta2O5 в кислородной плазме дящего слоя. Вывод сделан на основе того факта, приводит к увеличению площадей “бугорков” без что пленки при толщине 300-400 нм выдерживали изменения их высоты (рис. 1,б). Высота неровно напряжения 500-700 В без заметного увеличения стей практически не зависит от времени обработ тока. Емкость конденсаторов с площадью S=0.3 ки t, но при увеличении t до 20-30 минут одновре см2 равнялась десятым долям пФ. Полученные менно с ростом концентрации наблюдается слия ние и увеличение размеров площадей отдельных данные объясняются диффузией кислорода в “бугорков”.

пленку ITO в процессе выращивания Ta2O5. В ре XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

разряда 300 Вт. Обработка в плазме атомарного кислорода не приводит к смене механизма пере носа носителей заряда, а влияет только на значе ния токов через МДМ структуры.

Емкость структур, полученных на GaAs под ложках, снижается с повышением частоты в ин а) тервале 1·102 – 1·106 Гц (рис. 3). Значения диэлек трической проницаемости = 15–16 для образцов без обработки в кислородной плазме.

а) б) Рис.1. Микрофотографии поверхности пленки Ta2O без (а) и после (б) обработки в плазме кислорода (30мин, 300К);

(100 100) 3d На основании полученных данных, можно сде лать вывод, что после обработки пленок Ta2O5 в плазме атомарного кислорода поверхность пленок б) становится более однородной (неровности слива ются между собой, образуя большие площади).

Статические вольт – амперные характеристики (ВАХ) МДМ- структур, не зависят от полярности Рис. 3. Частотные зависимости С и tg для образца без напряжения. С повышением напряжения ток через обработки (а) и после обработки в плазме атомарного пленку Ta2O5 возрастает по экспоненциальному кислорода в течение 20 минут (б) закону, и ВАХ исследованных МДМ структур описываются линейной зависимостью в полулога- На кривой зависимости тангенса угла диэлек рифмических координатах (рис. 2). трических потерь tg от частоты (f) наблюдаются два максимума (рис.3,а), положение которых на оси частот не изменяется после воздействия ки слородной плазмы в течение 20 минут (рис.3,б).

Показано, что обработка пленок Ta2O5 в атомар ном кислороде приводит к увеличению до 20-22, что близко к литературным данным для стехио метрических слоев Ta2O5. Одновременно наблю дается снижение максимальных значений tg для обоих максимумов.

3. Образцы на ситалловых подложках Микрофотографии поверхности пленки Та2О для образцов, полученных на ситалловых подлож Рис. 2. Статические вольт – амперные характеристики ках, показаны на рис. 4, а и 4, б.

структур Al – Ta2O5 – CrNi Большая часть пленки Та2О5 состоит из кри При увеличении напряжения до значений сталлитов размером 0,1–0,2 мкм (рис. 4,а), но близких к пробою на ВАХ появляется участок встречаются кристаллиты около 0,5 мкм. Высота отрицательного сопротивления S-типа, вызванный микровыступов не превышает 30 нм, что сущест тепловым пробоем диэлектрика. венно меньше по сравнению с пленками Та2О5, на Из данных рис. 2 следует, что обработка в ки- подложках GaAs. Обработка в кислородной плаз слородной плазме приводит к снижению токов ме при температуре 50°С не приводит к сущест пленок Ta2O5 больше, чем на два порядка. Макси- венному изменению микроструктуры поверхно мальное изменение токов получено после воздей- сти. Наблюдается незначительное увеличение ствия на пленки Ta2O5 кислородной плазмы в те- площади отдельных кристаллитов, но их высота чение 20 минут при температуре 500С и мощности не меняется.

Секция 6. Материаловедение на зависимости С от f появляются максимумы и минимумы. Аналогичным образом ведет себя tg в этом же интервале частот.

Обработка в атомарном кислороде при тех же режимах, что и для конденсаторов на GaAs под ложках приводила к небольшому изменениям ста тических ВАХ (рис. 5), что связано с меньшей теплопроводностью ситалловой подложки по а) сравнению с арсенидом галлия.

б) Рис. 5. ВАХ структур без(1) и после(2) обработки в кислородной плазме Рис. 4. Микрофотографии поверхности пленки Ta2O без (а) и после (б) обработки в плазме кислорода Таким образом, обработка в кислородной (30 мин, 300 К);

(100 100) 3d плазме может быть использована для улучшения электрических характеристик пленок Ta2O5.

Емкость исследованных структур немонотонно снижается с повышением частоты, и при f 10 кГц, МАКРОЛОКАЛИЗАЦИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ГПУ СПЛАВАХ Плосков Н.А. Научный руководитель Данилов В.И.2, д.ф.-м.н., профессор Томский государственный университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, 634021, Россия, г. Томск, пр. Академический, 2/ E-mail: 70yamato@sibmail.com Явление локализации пластического течения путем вырезания их из прутков диаметра 25 мм.

является одной из наиболее актуальных в физике Прутки отжигались в течении 1 часа при темпера прочности и пластичности. Проведенные исследо- туре 550°С. Рабочая часть образца также имела вания показали, что при пластическом течении размеры 406 мм. Структура образцов была пред деформация оказывается локализованной и неод- ставлена полиэдрическими зернами -Ti с не нородной не только на стадии образования шейки большой долей -фазы пластинчатой морфологи и последующего разрушения, но и на протяжении ей. Химический состав Э635 был следующим:

всего процесса деформирования материала. Авто- 98,2% Zr, 1,3% Nb, 0,5% Fe. Структура сплава бы рами [1] был исследован характер пластической ла представлена в основном -Zr с включениями деформации у материалов с различными кристал- -Nb. Образцы вырезались из заготовки – трубы с лическими структурами. Кроме того, важно по- внешним диаметром 40 мм и толщиной стенок нять характер пластического течения в материа- мм. Рабочая часть образца 406 мм;

толщина об лах, изделия из которых получают методом хо- разца 2,3 мм.

лодной пластической деформации. В связи с этим Механические испытания образцов проводи был исследован характер пластической деформа- лись на испытательной машине Instron 1185 при ции в ГПУ сплавах: титановом ВТ16 и цирконий- скорости перемещения подвижного захвата 0,2 мм/мин (1,6710-6 м/с). Выявлены основные ниобиевом Э635.

Образцы титанового сплава ВТ16 имели сле- стадии на кривой упрочнения и установлены ме дующий химический состав: 87,302% Ti, 4,5% Mo, ханические характеристики для сплава ВТ16 и 4,4% V, 3,4% Al, 0,14% Fe, 0,13% O, 0,08% Si, Э635. Для ВТ16 временное сопротивление разру 0,03% C, 0,014% N 0,004% H [2]. Образцы имели шению составило в = 1250 МПа, условный пре форму двойной лопатки, но они были получены дел текучести 0,2 = 900 МПа, относительное уд XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

линение до разрыва = 12,5%. Для Э635 они со- На стадии линейного упрочнения в исследуе ставили в = 551 МПа, 0,2 = 225 МПа, = 11% мых сплавах наблюдается автоволна локализован соответственно. ной деформации, представляющая собой систему Установлено, что деформационные кривые эквидистантных максимумов, перемещающихся с исследуемого материала являлись многостадий- постоянными скоростями (рис. 2) [4]. По наклону ными (рис. 1). Они содержат стадию линейного прямых рассчитывалась скорость волны, которая составляет V = 5,83±0,8910-5 м/с для ВТ16 и V = упрочнения, стадию параболического упрочнения 4,61±0,6910-5 м/с для Э635. Расстояние между Тейлора и стадию предразрушения. Методом ло гарифмической линеаризации определены про- интерполяционными кривыми позволяет опреде должительности каждой из стадий и соответст- лить длину автоволны, которая составила = вующие им показатели параболического упрочне- 3,1±0,4 мм (ВТ16) и = 5,1±1,3 мм (Э635).

ния. Эти показатели составили: для ВТ16 стадия линейного упрочнения характеризовалась показа телем параболичности n = 1,025, коэффициент корреляции составил = 0,997, а длительность составила 0,0040,03 общей деформации;

ста дия параболического упрочнения Тейлора следо вала после стадии линейного упрочнения и корот кой переходной стадии (0,5% деформации), пока затель параболичности составил n = 0,66, коэффи циент корреляции = 0,996, длительность Рис. 2. Кинетика очагов локализованной деформации на стадии линейного упрочнения в образце ВТ 0,03450,0455;

стадия предразрушения, харак теризуется показателем параболичности n = 0,178, На стадии парболического упрочнения Тейло длительностью 0,04550,0745 общей деформа- ра возникает стационарная пространственно ции и коэффициентом корреляции, составляющим периодическая картина распределения очагов ло = 0,994. кализованной деформации. Определены простран ственные периоды этих картин для обоих мате риалов. Они составили = 3,1±0,5 мм для ВТ16 и = 5,2±1,1 мм для Э635 (рис. 3).

а б Рис. 1. Деформационная кривая: а – ВТ16;

б – Э В сплаве Э635 эти характеристики составили:

на стадии линейного упрочнения показатель пара боличности составил n = 1,12, длительность Рис. 3. Распределение очагов деформации на стадии 0,01650,0245 общей деформации, коэффициент Тейлора в образце ВТ корреляции = 0,997;

далее сразу же следует до В дальнейшем на этапе предразрушения вы вольно короткая стадия Тейлора у которой пока деляется очаг локализации, который не меняет затель параболичности составил n = 0,48, дли своего положения. Формируется этот очаг еще на тельность 0,0250,0375, а коэффициент корре стадии Тейлора, а иногда и раньше. Неподвижный ляции = 0,991;

после короткой переходной ста очаг характеризуется высокой амплитудой, кото дии (1% общей деформации) следует стадия пред рая к тому же постоянно нарастает в процессе разрушения с показателем упрочнения n = 0,108, всей стадии предразрушения. В конце концов, длительность 0,04750,085, коэффициент кор здесь формируется шейка и происходит разруше реляции = 0,997.

ние (рис. 5).

Регистрация и анализ картин локализации производились путём фиксирования полей сме щений точек деформируемого образца методом двухэкспозиционной спекл-интерферометрии [3].

Информация о деформационном поведении мате риала декодировалась оптико-электронным спо собом и затем представлялась в виде распределе ний локальных удлинений xx, на которых отчет ливо выделяются периодически расположенные очаги локализации деформации. Установлено, что Рис. 5. Кинетика очагов локализованной деформации тип картин локализации определяется стадийно на стадии предразрушения в Э стью деформационной кривой.

Секция 6. Материаловедение Список литературы Остальные очаги локализованной пластичности перемещаются самосогласованно в направлении не- 1. Данилов В.И., Зуев Л.Б. Медленные автоволновые про подвижной высокоамплитудной зоны локализации. цессы при деформировании твердых тел // Физическая Чем дальше расположен очаг локализации от данной мезомеханика. – 2003. – № 6. – С. 75-94.

зоны, тем выше скорость его движения. Следователь- 2. Илларионов Э.И. Влияние режимов упрочняющей термиче ской обработки на механические свойства титанового спла но, диаграммы движения очагов деформации на стади ва ВТ16 (справочные данные) // Металловедение и терми ях предразрушения во всех материалах представляют ческая обработка металлов. – 2003. – № 2. – С. 24-26.

собой пучки прямых, сходящихся в фокусе (Хf, tf), tf – Данилов В.И., Зуев Л.Б., Горбатенко В.В., Гончиков К.В., 3.

время от начала деформирования.В [5] для ряда мате Павличев К. В. Использование спекл-интерферометрии риалов отмечалось, что координаты фокуса (Хf, tf) прак- для исследования локализации пластической деформа тически совпадают с местом и временем разрушения ции // Заводская лаборатория. – 2006. – Т.72, № 12. – образца. С. 40-45.

Таким образом, можно предсказать время и 4. Данилов В.И. Пространственно- временное упорядочение при пластическом течении твердых тел // Данилов В.И., место будущего разрушения образца задолго до Зуев Л.Б., Семухин Б.С. – Томск.

появления каких-либо внешних признаков. При Данилов В.И., Зуев Л.Б., Орлова Д.В. и др. Типы локализации 5.

этом координата места разрушения образца рас пластической деформации и стадии диаграмм нагружения считывается, и если положение неподвижной зо металлических материалов с различной кристаллической ны локализации заранее неизвестно. структурой // ПМТФ. 2006. Т. 47, № 2. С 176-184.

ОСОБЕННОСТИ СВЕРХЭЛАСТИЧНОГО ПОВЕДЕНИЯ В [001] КРИСТАЛЛАХ ФЕРРОМАГНИТНОГО СПЛАВА CONIGA ПРИ ДЕФОРМАЦИИ СЖАТИЕМ Победенная З.В.

Научный руководитель Киреева И.В., д.ф.-м.н.

Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, E-mail: pobedennaya_zina@mail.ru магнитных монокристаллах Co49Ni21Ga30 (ат. %) В настоящее время большой научный интерес представляет поиск новых материалов с более вдоль [001], [010] и [100] направлений при дефор широким спектром функциональных и механиче- мации сжатием в состоянии после роста, с целью ских свойств. В этой связи интерес представляют показать, как величина сверхэластичности зависит сплавы с магнитным эффектом памяти формы, от эквивалентности направлений при В2-L10 мар которые могут найти применение в разных облас- тенситном превращении. Монокристаллы сплава тях промышленности в качестве преобразователей Co49Ni21Ga30 были выращены методом Бриджмена тепловой, механической и магнитной энергий в в атмосфере инертного газа. В состоянии после механическую работу. Известный сплав Ni2MnGa роста кристалл оказывается неоднородным по с магнитным эффектом памяти формы является длине образца и находится в двухфазном состоя очень хрупким материалом. Поэтому практиче- нии: аустенит и -фаза. Температуры начала и ский интерес представляет разработка новых бо- конца прямого и обратного мартенситных пре лее пластичных ферромагнитных сплавов на ко- вращений, определенные методом зависимости бальтовой основе с термоупругим В2-L10 мартен- электросопротивления от температуры (Т), рав ны: Ms = 252 K, Mf = 250 K, As = 280 K, Af = 294 K.

ситным превращением [1]. Известно [2], что сплав CoNiGa проявляет сверхэластичное поведение в В2-L10 мартенситное превращение характеризует широком температурном интервале и при высоких ся температурным гистерезисом Т = Af-Ms = температурах. Величина сверхэластичности и К. Образцы для деформации имели формы парал лелепипеда с размерами (633) мм3 и куба с раз температурный интервал проявления сверхэла мерами (333) мм3. Экспериментально установ стичности могут контролироваться за счет изме нения уровня высокотемпературной В2-фазы и лено, что размер образца не влияет на закономер механизма деформации в мартенситной фазе. ности сверхэластичности в зависимости от на Уровень В2-фазы можно изменять за счет вариа- правлений деформаций. Испытания проводились ции химического состава сплава и выделения час- при Т = 278 К. Температура Т = 278 К находится тиц '-фазы. Увеличение сверхэластичности мож- между температурами Ms и As. Прийти в эту тем но достигнуть за счет внутренних полей напряже- пературу можно двумя способами: в первом слу ний от частиц -фазы [1] и за счет деформации чае, образец в температуру испытания был поме двойникованием мартенситной фазы [3]. щен от высокой температуры равной 300 К. И, Поэтому, в настоящей работе ставилась задача следовательно, в данной температуре образец на исследовать сверхэластичность в новых ферро- ходится в аустенитной фазе. Во втором случае, XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

образец в температуру испытания Т = 278 К был величина сверхэластичности совпадает с теорети помещен от низкой температуры равной 77 К, чески расчитанными значениями, равными 4.5 %.

следовательно, в этом случае кристалл находится в мартенситном состоянии.

Экспериментально установлено, что в моно кристаллах сплава Co49Ni21Ga30 в состоянии после роста, во-первых, направления сжатия [001], [010] и [100] оказываются неэквивалентными;

во вторых, величина сверхэластичности зависит от того, каким способом достигалась температура испытания.

На рис. 1 приведены экспериментальные дан Рис. 2. Металлографические наблюдения частиц ные по исследованию сверхэластичности моно- -фазы в монокристалле Co49Ni21Ga30 [001]-ориентации кристалла Co49Ni21Ga30 [001]-ориентации для пер- после роста;

вого случая, когда при Т = 278 К образец находит На рис. 3 приведены экспериментальные дан ся в высокотемпературной аустенитной В2-фазе.

ные по исследованию сверхэластичности моно кристалла Co49Ni21Ga30 [001]-ориентации для вто рого случая, когда образец находится в низкотем пературной мартенситной фазе.

Рис. 1. Кривые сверхэластичности монокристалла Co49Ni21Ga30 [001]-ориентации при Т = 278 К для первого случая, когда образец находился в высокотемпературной аустенитной В2-фазе Из рис. 1 видно, что при сжатии вдоль [001] направления величина сверхэластичности, связан ной с В2-L10 мартенситным превращением, со- Рис. 3. Кривые сверхэластичности монокристалла ставляет 4.5 % (рис. 1, кривая 1). Co49Ni21Ga30 [001]-ориентации при Т = 278 К, После последующей деформации этого же для второго случая, когда образец находится кристалла вдоль направлений [010] и [100] вели- в низкотемпературной мартенситной В2-фазе чина сверхэластичности оказывается равной 20-25 Температура испытания Т = 278 К достига % (рис. 1, кривые 2 и 3). После возврата к сжатию лась при переходе образца из низкой температуры вдоль направления [001] наблюдается возвраще- Т = 77 К. При деформации вдоль направления ние первоначальных свойств. Металлографиче- [001] величина сверхэластичности оказывается ские исследования показывают, что большие зна- равна 8.5 %, что больше в 2 раза, чем в первом чения сверхэластичнсоти в направлениях [010] и случае (рис. 3, кривая 1). При низкой температуре [100] равные 20-25 % обусловлены образованием Т = 77 К в мартенситной фазе формируется три частиц -фазы, которая растет по плоскости {111}. варианта мартенсита. При приложении нагрузки В этом случае направление -фазы перпендику- при Т = 278 К происходит деформация двойнико лярно направлению роста кристалла, и внутренние ванием мартенситной фазы или переориентация поля напряжений от частиц будут способствовать L10 мартенсита [3].

увеличению сверхэластичности. В случае [001] При деформации вдоль направлений [010] и направления направление -фазы совпадает с на- [100] величина сверхэластичности оказывается правлением роста кристалла. В результате, внут- равной20-25 %, как и в первом случае (рис. 3, кри ренние поля напряжений от частиц -фазы не бу- вые 2 и 3).

При последующем сжатии вдоль [001] на дут способствовать росту величины сверхэластич правлении первоначальные свойства кристалла ности. На рис. 2 представлены металлографиче возвращаются, и сверхэластичность равна 8.5 %.

ские наблюдения частиц -фазы.

Таким образом, в данной работе показано, во В отсутствии частиц -фазы направления сжа первых, что в состоянии после роста направления тия 001 в монокристаллах ферромагнитного сплава Co49Ni21Ga30 оказываются эквивалентными и сжатия оказываются неэквивалентными. Неэкви Секция 6. Материаловедение валентность связана с внутренними поля напря- Работы выполнена при финансовой поддерж ке гранта № 08-08-91952-ННИО_а. Автор выра жений от частиц -фазы. Во-вторых, величина жает благодарность научному руководителю, обратимой деформации зависит от структуры ма д.ф.-м.н., ведущему научному сотруднику СФТИ териала, используемого в эксперименте. При де ТГУ Киреевой И.В., профессору Чумлякову Ю.И.

формации в мартенситной фазе идет процесс за помощь в эксперименте и обсуждении резуль двойникования L10 мартенсита, который после татов.

снятия нагрузки приводит к обратимому движе нию двойниковых границ и проявлению резино- Список литературы подобного гистерезиса. При деформации аусте- 1. J. Liu, J.G. Li. Magnetic force microscopy observations of нитной фазы под нагрузкой образуется один вари- Co-Ni-Ga and Co-Ni-Al alloys with two-phase structures.

ант мартенсита, который после снятия нагрузки Scripta Materialia, 55, 2006, pp. 755-758.

2. Киреева И.В., Чумляков Ю.И., Победенная З.В., Pons J., возвращается и, следовательно, имеет место Cesari E., Karaman I. Влияние ориентации на высокотем сверхэластичность. Установлено, что высокие пературную сверхэластичность в монокристаллах значения сверхэластичности при сжатии вдоль Co49Ni21Ga30. Письма в ЖТФ, 2009, том 35, вып. 4. с. 72-79.

[010] и [100] направлений связаны с деформацией 3. V. Novak, P. Sittner, S. Ignacova, T. Cernoch.

двойникованием в L10 мартенситной фазе и влия- Transformation behavior of prism shaped shape memory нием внутренних ориентированных полей от час- alloy single crystals. Materials Science and Engineering, A 438-440, 2006, pp. 755-762.

тиц -фазы.

ФАЗООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ОБЖИГЕ ПРОДУКТОВ ФТОРИРОВАНИЯ КАОЛИНИТА Погребенкова В.В., Горбатенко В.В.

Научный руководитель Вакалова Т.В., д.т.н., профессор Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, E-mail: Valeriev84@mail.ru Муллитовая и муллитокорундовая керамика Повысить выход муллита при обжиге каоли принадлежит к классу алюмосиликатов, состав- нита возможно, используя фторирующие агенты.

ляющих основу большого количества технических Наиболее удобным и безопасным фторирующим керамических материалов. Муллит, благодаря ря- агентом для процессов разложения кремниевой ду своих уникальных свойств, широко использу- составляющей силикатных пород является фторид ется для создания специальной керамики и огне- и гидродифторид аммония.

упоров, т.к. материалы на основе муллита доста- При проведении данных исследований в каче точно термостойки, характеризуются высокой стве фторирующего агента использовался гидро прочностью на разрыв, устойчивостью к действию дифторид аммония. В качестве природного каоли расплавленных металлов и повышенной химиче- нитсодержащего сырья был использован промыш ской стойкостью [1]. ленно обогащенный каолин Просяновского место Потенциальные потребности мирового рынка рождения.

в высококачественных муллитовых изделиях в Реакцию получения муллита из каолинита с несколько раз превышают объемы их производст- использованием в качестве фторирующего агента ва. Сдерживающим фактором расширения произ- гидродифторида аммония, можно представить в водства муллита является высокая себестоимость следующем виде:

его получения из исходных соединений – оксидов 3(Al2O3·2SiO2·2H2O) + 12NH4F·HF 3Al2O3·2SiO алюминия, кремния, фторида алюминия, поэтому + 4(NH4)2SiF6 + 14H2O + 4NH необходимо развивать производство муллита из В случае синтеза муллита из каолинита в при природных материалов. сутствии гидродифторида аммония возможны три Высокотемпературный обжиг каолинита – механизма химической реакции:

один из основных способов получения муллита из 1) с образованием стехиометрической смеси природных материалов. оксида алюминия и кремния;

Однако в глинах и каолинах различных ме- 2) с образованием смеси оксида кремния и сторождений образование муллита никогда не трифторида алюминия;

достигает теоретического количества. В чистых и 3) с образованием топаза.

богатых глиноземом материалах фактический вы- Для определения механизма фторамонийной ход муллита выше, чем в материалах, содержащих муллитизации каолина необходимо провести ком больше примесей. Но даже в сравнительно чистых плексный рентгенофазовый анализ, который по материалах выход муллита при 1500 °С составляет кажет какие кристаллические модификации суще 50–60 % от теоретически возможного [2]. ствуют при различных температурах обжига.

XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

Исследование теоретических основ предлагаемой После обжига при температуре 900°С для всех технологи получения муллита из каолина позволит смесей, кроме смеси с соотношением компонентов создать технологию позволяющую с наименьшими : 0,9, в качестве основной фазы фиксируется муллит.

затратами освоить производство дорогостоящего лег- В случае смеси с соотношением компонентов ковесного муллитового огнеупора. 1 : 0,9 при температуре 900°С основной фазой яв В ходе проведения данной работы было ис- ляется корунд. Муллит появляется лишь при тем следовано четыре состава, представляющих собой пературе 1000°С. При дальнейшем повышении смесь каолина и гидродифторида аммония. Со- температуры, количество муллита увеличивается, держание каолинита в смесях оставалось неиз- но незначительно. При температуре 1300°С за менным, в то время как содержание гидродифто- фиксированы 2 фазы: муллит и корунд, причем рида аммония изменялось согласно соотношениям интенсивность рефлексов корунда гораздо боль 1 : 0,9;

1 : 0,7;

1 : 0,5;

1 : 0,3. ше, чем интенсивность рефлексов муллита.

Для исследования процессов взаимодействия В случае смеси с соотношением компонентов каолина и гидродифторида аммония смеси поме- 1 : 0,7 основной фазой уже при 900°С является мул щались в печь и нагревались до 650С со скоро- лит. С повышением температуры количество мулли стью нагрева 100 градусов в час. Выдержка при та нарастает. При температуре 1200°С фиксируются температуре 650С составила 1 час. Затем навески незначительные рефлексы корунда, а при темпера смесей обжигались в интервале температур от 800 туре 1300°С наряду с корундом зафиксирован незна до 1300С с шагом 100С. Выдержка при конечной чительный рефлекс кристобалита.

температуре составляла 2 часа. Рентгенографическое исследование смеси с Кроме того, обжигу подвергался чистый као- соотношением компонентов 1 : 0,5 позволило по лин. Это позволило изучить интенсивность взаи- лучить следующие результаты. Обжиг смеси при модействия каолина и гидродифторида аммония 900°С позволил получить в качестве основного путем сравнения продуктов обжига смесей и чис- продукта муллит. Но наряду с рефлексами, при того каолина. надлежащими муллиту, были зафиксированы реф Процессы фазообразования при обжиге продук- лексы, принадлежащие кристобалиту, но их ин тов фторирования каолинита изучались при помощи тенсивность незначительна.

рентгенографического анализа. Рентгенографиче- В случае смеси с соотношением компонентов ское исследование проводилось на дифрактометре 1 : 0,3 при температуре 900°С также фиксируется ДРОН – 3М в CuK-излучении, при напряжении на муллит, но следует отметить, что структура про трубке 35 кВ и токе 25 mA, скорость вращения го- дуктов обжига достаточно аморфна, в сравнении с ниометра 4 градуса в минуту, предел измерения остальными исследованными смесями. При тем (чувствительность съемки) 2000 имп/с. пературе 1000°С Фиксируются четко выраженные Проведенные исследования с применением рефлексы муллита, а также довольно интенсивный рентгенофазового анализа позволили получить рефлекс кристобалита. С увеличением температу следующие результаты. ры совершенствуется структура муллита. Наряду с В отличие от каолинита, для которого наблю- этим интенсивность рефлекса кристобалита также дается аморфизация структуры после прокалки увеличивается.

при 650°С, на дифрактограммах обработанного Таким образом, в ходе проведенных исследо гидродифторидом аммония каолина после прокал- ваний мы зафиксировали все три предполагаемых ки наблюдаются четко выраженные рентгеновские варианта механизма протекания реакции взаимо рефлексы. Данные рефлексы принадлежат триф- действия каолина с гидродифторидом аммония.

ториду алюминия и оксиду кремния. Следует от- Фторирование каолина протекает с образова метить тот факт, что чем меньше содержание в нием гексафторосиликата аммония (NH4)2SiF6, смеси гидродифторида аммония, тем структура который сублимируется при температуре 320°С более аморфизована. Следовательно, наиболее согласно реакции:

выраженные рентгеновские рефлексы наблюдают- SiO2 + 3NH4F·HF (NH4)2SiF6 + 2H2O + NH ся для смеси с соотношением компонентов 1 : 0,9 Таким образом удаляется часть оксида крем и наименее выраженные для смеси с соотношени- ния из алюмосиликатной матрицы каолинита. На ем 1 : 0,3 соответственно. ряду с этим процессом протекает процесс фтори После обжига смесей при температуре 800°С рования по алюминию, с образованием в качестве в качестве основной кристаллической фазы, за- продукта реакции трифторида алюминия. Причем, фиксированной рентгенографически, выявлен то- процесс фторирования по алюминию тем интен паз. Так же присутствуют рефлексы, принадле- сивнее, чем выше содержание гидродифторида жащие оксиду кремния. Для смеси с соотношени- аммония в смеси.

ем компонентов 1 : 0,9 зафиксированы интенсив- Еще одним продуктом взаимодействия каоли ные рефлексы корунда. на и гидродифторида аммония является топаз. И В случае смеси с соотношением компонентов конечным продуктом реакции является муллит, 1 : 0,3 структура довольно аморфизована, по срав- причем его образование происходит при доста нению с остальными смесями. точно низкой температуре 900°С.

Секция 6. Материаловедение содержание гидродифторида аммония в исходных В итоге проделанной работы в качестве ос новных фаз, получаемых при обжиге продуктов смесях.

фторирования каолинита нами зафиксированы:

Список литературы корунд, оксид кремния, трифторид алюминия, 1. Керамика из высокоогнеупорных оксидов/ под редакцией топаз и муллит.

А.Н.Полубояринова и Р.Я.Попильского. – М.: Металлур Результаты проведенных исследований по гия, 1978. – 302 с.

зволяют нам говорить о том, что возможно управ 2. Стрелов К.К. Теоретические основы технологии огне лять процессом получения из каолина материалов упорных материалов.– М.: Металлургия, 1985. – 480 с.

с определенным фазовым составом, регулируя СИНТЕЗ НАНОПОРОШКОВ ПУТЕМ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОГО ИСПАРЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ ИЗ СПЛАВА ОЛОВО-СВИНЕЦ В СРЕДЕ ВОЗДУХА Подлесский А.А.

Научный руководитель Тихонов Д. В., к.т.н.

Томский политехнический университет, 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, E-mail: andrey0513@rambler.ru Введение ществлялись режимы электровзрыва с дуговой стадией.

Величина удельной введенной энергии и Электрический взрыв проводника (ЭВП) яв энергии дуговой стадии разряда регулировались ляется перспективным методом получения мате путем изменения зарядного напряжения емкост риалов с новыми физико-химическими свойства ного накопителя энергии либо изменения емкости ми [1]. Сущность электровзрывного синтеза на емкостного накопителя энергии. В качестве взры нопорошков (НП) заключается в быстром (1- ваемого проводника использовалась проволока из мкс) диспергировании проводника мощным им сплава олово-свинец (ГОСТ 1499-70) диаметром пульсом электрического тока. Процесс характери 0.53 мм, длина взрываемых отрезков проводника зуется большой плотностью тока (j 1010А/м2), составляла 70 мм. Анализу подвергался НП, быстрым нагревом ( 107 K/c) металла-заготовки осевший в сборнике НП (поз.12, рис. 1).

до высоких температур (T104 K) [2] и экстре мально высокой плотностью мощности (~ Вт/м3) [3].

Ранее были исследованы морфология, фазо вый и химический состав порошков, полученных при электрическом взрыве проводников из сплава олово-свинец в инертной газовой среде [4]. Было обнаружено, что фазовый состав порошков не отличается от исходного материала, однако про исходит обогащение поверхности частиц свинцом.

При этом содержание свинца на поверхности час тиц увеличивается при снижении удельной вве денной в проводник энергии. Рис. 1. Комбинированная схема установки:

В данной работе исследованы морфология, 1 блок питания установки;

2 пульт управления;

фазовый и химический состав нанопорошков, син- 3 высоковольтные кабели;

4 токовый шунт;

5 камера высоковольтного ввода;

6 проходные изоляторы;

тезированных при электрическом взрыве провод 7 разрядник;

8 взрывная камера;

9 механизм подачи ников из сплава олово-свинец в среде воздуха при проводника;

10 вентилятор;

11 фильтр-уловитель атмосферном давлении. нанопорошка;

12 сборник нанопорошка;

13 форвакуумный насос;

14 баллон с газом;

15 трубопровод для сброса газа Материалы и методика эксперимента в вытяжную вентиляцию;

16 взрывающийся проводник;

Изготовление экспериментальных образцов 17 заземленный электрод;

18 мановакуметр;

19 двигатель механизма подачи проводника;

НП осуществлялось на экспериментальной уста 20 пульт управления форвакуумным насосом;

новке, оснащенной механизмом автоматической 21 газовые краны подачи проводника (поз. 9, рис. 1) при частоте 38 40 взрывов в минуту. Дисперсность порошков характеризовалась В качестве рабочего газа использовался воз- площадью удельной поверхности Sуд (метод БЭТ).

дух при атмосферном давлении. Взрывы провод- Содержание остаточного металла в нанопорошках ников осуществлялись в режиме «быстрого взры- определяли с помощью термического анализа на ва» по классификации Беннета [5], при этом осу- дериватографе Q-1000 при нагреве образцов до XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии»

порошка незначительно (на 3-6% ат.) обогащены 920°С на воздухе со скоростью 9 °/мин. Энергия свинцом по сравнению с исходным материалом введенная в проводник W и энергия дуговой ста проводника (обр. 7). Ранее [7], было установлено, дии разряда Wд определялись осциллографиче что при электрическом взрыве проводников из ским путем, по стандартной методике, описанной сплава олово-свинец (такого же состава, что и в в статье [6].

данном эксперименте) в среде аргона синтезиро Фазовый состав порошка определяли на рент вались фазово-неоднородные НП. Поверхностные геновском дифрактометре ДРОН-3,0 в фильтрован слои этих НП содержат оксидные фазы и обога ном Cuk- излучении. Форма и размеры частиц оп щены свинцом (на 7-15.2% ат.) по сравнению с его ределялись с помощью электронного просвечи содержанием в исходном сплаве. Такое обогаще вающего микроскопа при увеличениях 30-120 тыс.

ние объяснялось более высоким коэффициентом раз. Элементный состав поверхности образцов изу диффузии атомов олова по сравнению с атомами чался посредством рентгеновской фотоэлектронной свинца вблизи точки кристаллизации частиц при спектроскопии (РФЭС) на растровом микроскопе охлаждении их с поверхности в процессе разлета JSM-840 (Jeol) в режиме микроанализа.

первичных продуктов электрического взрыва про Результаты и обсуждение водника. Таким образом, сравнивая эти два экспе Согласно данным электронной микроскопии римента можно предположить, что при проведе порошки полидисперсны, а их частицы имеют нии синтеза НП в воздушной газовой среде, про сферическую форму. При увеличении удельной цесс окисления первичных продуктов электриче введенной в проводник энергии W/Ws (где Ws – ского взрыва как бы «останавливает» процесс энергия сублимации взрываемого проводника) и конкурентной диффузии атомов олова и свинца, удельного энергосодержания дуговой стадии раз- который имеет место при охлаждения и кристал ряда Wд/Ws наблюдается рост дисперсности по- лизации частиц на завершающей стадии движе рошков, что следует из увеличения удельной по- ния продуктов электрического взрыва проводника, верхности порошков (табл.1). В табл. 2 представ- и поэтому, поверхностные и приповерхностные лены результаты РФЭС исходного материала слои частиц порошка лишь незначительно (на 3 (обр.7) и синтезированных нанопо- рошков (обр.1- 6% ат.) обогащаются свинцом.

6) при интегральном способе зондирования (пло- Рентгенофазовый анализ показал, что все об щадь зондирования 200 мкм2). разцы НП имеют сходную картину рефлексов (рис. 2). Однако в образцах, синтезированных при Таблица более низких значениях введенной энергии и Зависимость удельной поверхности порошков энергии дуговой стадии электрического взрыва от энергетических характеристик синтеза обнаружена исходная фазы сплава Sn-Pb. При этом, чем меньше значение введенной энергии и № обр. W/Ws Wд/Ws Sуд, м2/г энергии дуговой стадии электрического взрыва, 1 1.56 1.84 15.20 тем выше содержание металлической фазы в об 2 1.59 0.75 16. разцах (обр. 4, 5 и 6, табл. 2).

3 1.05 0.41 15. 4 1.04 0.05 15. 5 0.74 0.08 14. 6 0.55 0.09 13. Таблица Состав поверхности и фазовый состав нанопорошков №о Содержание металлов в бр. поверхностных слоях Фазовый состав частиц, % ат.

Sn Pb Cu 1 63.15 36.85 0 SnO2, PbO 2 64.17 35.83 0 SnO2, PbO Рис. 2. Типичная дифрактограмма нанопорошков, 3 65.02 34.98 0 SnO2, PbO полученных из сплавов Cu-Ni23 и Cu-Ni 4 65.53 34.47 0 1.8% масс. Sn-Pb, SnO 5 63.17 36.83 0 2.5% масс. Sn-Pb, SnO2 Список литературы 6 64.90 35.10 0 7.4% масс. Sn-Pb, SnO 1. Морохов И.Д. Физикохимия ультрадисперсных систем.

7* 67.16 30.98 1.9 100% масс. Sn-Pb М.: Наука, 1987. – С. 5-9.

* – исходный материал проводника 2. Бурцев В.А., Калинин К.В., Лучинский А.В. Электрический Содержание олова в поверхностных и припо- взрыв проводников и его применение в электрофизиче верхностых слоях частиц составило 63.1565.53 ских установках. М.: Энергоатомиздат, 1990, 289 с.

ат.%, свинца 34.4736.85 ат.%. Таким образом, 3. Столович Н.Н. Электровзрывные преобразователи энер гии. Минск: Наука и техника, 1983, 152 с.

поверхностные и приповерхностные слои частиц Секция 6. Материаловедение 4. Ильин А.П., Тихонов Д.В. Морфология, фазовый и хими- 6. Кварцхава И.Ф., Бондаренко В.В., Плютто А.А. и др. Ос ческий состав порошков, полученных при электрическом циллографическое определение взрыве проводников из сплава олово-свинец. ФХОМ, 7. энергии электрического взрыва проволок. ЖТФ, 1956, т.

2001, № 3, с. 68-71. 31, в. 5(II), С.745-751.

5. Bennet F.D. High-temperature exploding wires. In: Progress 8. Ильин А.П., Тихонов Д.В. Морфология, фазовый и хими in high-temperature physics and chemistry. N.Y.: Pergamon ческий состав нанопорошков, полученных при электри Press, 1968, Vol.2, p.1-63. ческом взрывы проводников из сплава олово-свинец.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИЗНАШИВАНИЯ СТАЛИ ГАДФИЛЬДА С РАЗЛИЧНОЙ МОДИФИКАЦИЕЙ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ 1,2Полтаранин М.А., 1Панин С.В., 1Панин А.В.

Научный руководитель Панин С.В.

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический 2/4, Томск, 634021, Россия E-mail: panzerturm@mail.ru Томский политехнический университет В оценке износостойкости сталей при ограни- ских свойств, поэтому данная сталь является при ченности методических средств, которые зачас- влекательным объектом для исследования.

тую не позволяют определить необходимые ха Методика проведения исследований рактеристики из-за многофакторности процесса Ультразвуковая обработка образцов проводи трения, сложно учесть одновременное влияние лась при частоте 26 кГц. Амплитуда колебаний со температуры и деформации на изменение струк ставляла 15 мкм. Деформирующий инструмент диа туры поверхностного слоя. Прежде всего, это обу метром 1 мм прижимался к поверхности обрабаты словлено тем, что большинство сталей, предна ваемой пластины со статической нагрузкой ~100 Н.

значенных для работы в трибосистемах, имеют Испытания проводились по схеме «вал – ко многофазную структуру, состоящую из состав лодка» в условиях граничной смазки на машине ляющих фаз неоднородного строения и свойств – трения СМТ-1. Испытания на трение проводили твердый и упругий мартенсит, вязкий аустенит и при нагрузке на образец ~500Н и скорости враще хрупкая карбидная фаза сложного химического ния вала 150 об/мин. продолжительность нагруже состава и различной дисперсности. В связи с вы ния составляла 60 минут. Интенсивность изнаши шесказанным представляет интерес изучение про вания оценивали, по изображениям дорожки тре цесса изнашивания на однофазных сталях, среди ния, полученным с помощью оптического микро которых особое предпочтение отдается сталям с скопа «Carl Zeiss Stemi 2000–C”, путем измерения аустенитной структурой [1].

ее площади. Исследование фазового состава и Сталь Гадфильда (0,9-1,4%С;

13%Mn;



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 17 |
 










 
© 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.