Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук

Расширенный поиск

Научно-практический рецензируемый журнал

Научный журнал «Известия Национальной  академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук» зарегистрирован Министерством информации Республики Беларусь 18 мая 2009 г. в Государственном реестре средств массовой информации за № 391. Периодичность – 4 номера в год. Территория распространения – Республика Беларусь, зарубежные страны (по подписке и в розницу).

В журнале публикуются результаты научных исследований, проводимых в Национальной академии наук Беларуси, других научных учреждениях и вузах республики, а также стран зарубежья по широкому спектру направлений физико-технических наук, включая материаловедение и машиностроение, энергетику, в том числе атомную, механику, тепломассообменные, информационные и водородные технологии, электронику, приборостроение, нанотехнологии, техническую диагностику, неразрушающий контроль, безопасность технических систем и природных объектов. В рубрике «Ученые Беларуси» журнал отмечает юбилеи известных ученых, знакомит читателей с их биографией и трудами.

Журнал входит в «Перечень научных изданий Республики Беларусь для опубликования результатов диссертационных исследований», включен в базу данных Российского индекса научного цитирования (РИНЦ), а также в международную базу данных Сhemical Abstracts. Содержание номеров журнала и аннотации размещенных в нем статей размещаются на сайте издателя – belnauka.by и сайте НАН Беларуси –  nasb.gov.by.

Объем журнала – 128 с.

Внесен в каталог подписных изданий Республики Беларусь: индекс для индивидуальной подписки – 74843, ведомственной – 748432.

 

Текущий выпуск

Том 67, № 2 (2022)
Скачать выпуск PDF

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯ 

135-143 52
Аннотация

Методом реакций в твердой фазе синтезированы однофазные составы в квазибинарном разрезе MnSe–TmSe. Кристаллическая структура поликристаллических порошков изучена в CuKα-излучении. Установлено,

что образцы в интервале концентраций 0  x  0,7 имеют кубическую структуру пространственной группы Fm m3 . Изменение концентрации катионов Tm в составах Mn1–xTmxSe приводит к увеличению параметра a элементарной кристаллической ячейки от 0,547 нм для состава Mn0,975Tm0,025Se до 0,566 нм у состава Mn0,3Tm0,7Se. Методом «flash» на подложках оптически прозрачного стекла синтезированы тонкие слои твердых растворов Mn1–xTmxSe. Толщины пленок заключены в интервале значений от 0,8 до 3,2 мкм. Установлено, что пленки Mn1–xTmxSe также обладают синго-

нией NaCl, S.G.: Fm m3 . Состав пленок Mn1–xTmxSe соответствует химическому составу порошков шихты MnSe–TmSe. В интервале температур ~ 80–900 К измерены величины удельной намагниченности и магнитной восприимчивости исследуемых селенидов. Полученные результаты позволяют определить температурные режимы синтеза новых магнитных полупроводниковых веществ, в том числе в пленочном состоянии. Синтезированные вещества могут быть использованы в устройствах микроэлектроники многофункционального назначения, а также при разработке новых материалов, способных работать в широких интервалах температур и при воздействии внешних магнитных полей.

144-155 39
Аннотация

Рассмотрено влияние механоактивации графитоподобного (гексагонального) нитрида бора (hBN) на процесс каталитического синтеза в условиях высоких давлений и температур нано- и микропорошков кубического нитрида бора (cBN). Выдвинуто предположение, что в ходе механоактивации в структуре hBN происходит образование зародышей плотных фаз нитрида бора – кубической и вюрцитной, которые служат центрами кристаллизации, стимулирующими процесс формирования кристаллов cBN при последующей термобарической обработке. Дополнительное химико-термическое модифицирование hBN алюминием, выступающим в качестве катализатора (инициатора) фазового превращения hBN в cBN, наряду с увеличением давления синтеза способствует существенному повышению содержания cBN в спеках. Так, введение добавки Al в количестве 10 мас.% приводит к росту содержания фазы cBN с 10–15 % при давлении синтеза 2,5 ГПа до 90 % при давлении 5,5 ГПа. При этом размер зерен cBN, оцененный методами сканирующей и атомно-силовой микроскопии, составляет преимущественно 200–400 нм и 40–120 нм для образцов спеков, синтезированных при давлении 2,5 и 5,5 ГПа соответственно. Повышение содержания инициатора с 10 до 40 мас.% при увеличении времени изотермической выдержки с 15 до 60 с в исследованном диапазоне давлений и температур приводит к формированию сростков зерен cBN нано- и субмикронных размеров и отдельных монокристаллов cBN кубического габитуса зернистостью 1–4 мкм, а также поликристаллических частиц cBN от 10 до 50 мкм. При этом максимум распределения микропорошков cBN по размерам в диапазоне до 50 мкм приходится на частицы до 5 мкм (~ 70 %). В субмикронном диапазоне зернистостей максимальный выход (~ 50 %) отмечается для частиц cBN размером 0,5–0,7 мкм. Полученные порошки могут быть использованы для изготовления абразивного и лезвийного инструмента.

156-166 32
Аннотация

Исследовано влияние режимов пластической деформации получаемых инфильтрацией псевдосплавов сталь – медный сплав на их структуру, механические свойства и анизотропию свойств. Установлено, что горячая штамповка псевдосплавов при температурах 700–950 °С обеспечивает повышение прочности в 1,5–3 раза, ударной вязкости – в 1,5–2,5 раза, пластичности – на 1,5–2 %, а при 1100–1150 °С (выше температуры плавления меди) – приводит к растрескиванию материала. Показано, что свойства псевдосплавов на основе стали, легированной хромом, ниже, чем на основе стали, легированной никелем, что связано с образованием оксидов хрома вследствие его повышенного сродства к кислороду. Установлено образование макротекстуры в псевдосплавах после горячей штамповки, что приводит к вторичной анизотропии свойств, уровень которой определяется степенью деформации и температурой и не превышает 15–20 %. Построена деформационная кривая псевдосплава при горячей штамповке, выявившая оптимальную температуру (700–900 °С) и предельную степень деформации (65 %) в зависимости от состава псевдосплава. При повышении степени деформации происходит образование микротрещин на границе железной и медной фаз, что в свою очередь приводит к снижению прочности, пластичности, а также в 1,5–2 раза ударной вязкости псевдосплавов с содержанием медной фазы 15 % и разрушению псевдосплавов с содержанием медной фазы 25 %, в которых протяженность межфазных железомедных границ значительно больше. Достигнутые механические свойства горячештампованных псевдосплавов сталь – медный сплав позволяют использовать их для деталей тяжелонагруженных узлов трения, а также деталей конструкционного назначения.

МАШИНОСТРОЕНИЕ, МЕХАНИКА 

167-181 34
Аннотация

Рассмотрена методика оценки механических напряжений в покрытиях магнитным пондеромоторным методом, основанная на использовании данных о величине магнитоотрывного усилия и его связи с магнитными характеристиками никеля (магнитной восприимчивостью), изменяющимися под действием напряжений. Показано, что существующее оборудование для определения механических напряжений рентгеновским, магнитным или ультразвуковым методами контроля имеет ограничения по размеру для контролируемых образцов либо низкую локальность измерений. Представлен магнитный пондеромоторный метод контроля механических напряжений, не имеющий указанных недостатков. Теоретически обосновано изменение магнитоотрывного усилия от толщины, приложенных и остаточных напряжений, обусловленных упругими и пластическими деформациями в образце. Показано, что наличие в образце остаточных напряжений изменяет характер зависимости магнитоотрывного усилия от приложенных напряжений. Разработан алгоритм расчета, позволяющий по одному измерению магнитоотрывного усилия получить соотношение между величинами приложенных и остаточных напряжений. Показано, что соотношение между остаточными и приложенными напряжениями может быть использовано для оценки степени приближения к критическим значениям напряжений, приводящим к разрушению. Построены градуировочные поверхности зависимости приложенных напряжений от магнитоотрывного усилия и толщины, соответствующие упругопластической деформации, а также уровневые градуировочные поверхности, соответствующие упругой деформации при наличии в материале остаточных напряжений. Выполнены эксперименты на никелевых образцах и покрытиях по оценке приближения механических напряжений в материале к критическим уровням, приводящим к разрушению. Показано, что при сравнении показаний градуированных датчиков с аттестованным средством наибольшее отклонение происходит при малых величинах напряжений вследствие обратной зависимости отрывного усилия от уровня напряжений.

182-190 36
Аннотация

Изучена возможность продления срока службы рудника Третьего рудоуправления ОАО «Беларуськалий» за счет доизвлечения запасов сильвинитовой руды, оставленных на глубинах свыше 600 м в отработанных ранее панелях шахтного поля Третьего калийного горизонта Старобинского месторождения калийных солей. Установлено, что в период с 1971 по 1980 г. значительная часть южного направления шахтного поля на площади более 5.3 млн м2 была отработана очистными ходами по слоям 2, 2–3, 3 без выемки 4-го сильвинитового слоя. Объем оставленных запасов полезного ископаемого в отработанных панелях составляет более 22 млн т. При этом имеется прямой доступ к этим панелям со стороны главных южных штреков. В результате изучения геологического строения отработанных панелей установлено, что под воздействием горного давления, подработанный 4-й сильвинитовый слой принял вид пласта волнообразного профиля, мощностью около 1 м, который покоится на сдавленных межкамерных целиках и на уплотненных породах слоев 2, 2–3, 3 разрушенных межходовых целиков, заполнивших пространство очистных ходов. Такое геологическое строение пласта делает возможным извлечение полезного ископаемого с применением технологии слоевой селективной выемки последовательно верхней и нижней лавами. В результате изучения устойчивости выработок, пройденных по очистным ходам и межкамерным целикам, в условиях разной привязки кровли установлено, что при подготовке очистных лав наиболее рациональными местами заложения подготовительных выработок являются участки ранее отработанные камерной системой, при этом наиболее высокую устойчивость выработок при расположении в очистных блоках камерной системы обеспечит привязка их кровли с прирезкой 0,15 м 4-го сильвинитового слоя. В этом случае их прогнозируемый безремонтный срок службы, даже без применения специальных способов охраны, составит от 3,5 до 8 лет. На основании результатов исследования сделан вывод о технической возможности и экономической целесообразности доизвлечения запасов сильвинитовой руды, оставленных в западных панелях южного направления шахтного поля Третьего калийного горизонта рудника Третьего рудоуправления, отработанных более 40 лет назад камерной системой разработки с использованием технологии слоевой селективной выемки пласта очистными лавами. При минимальных капитальных и организационно-технических затратах извлечение указанных запасов полезного ископаемого позволит предприятию выпустить дополнительно около 5,5 млн т калийных удобрений.

ЭНЕРГЕТИКА, ТЕПЛО- И МАССООБМЕН 

191-203 35
Аннотация

Изложены результаты анализа экспериментальных данных по термической обработке в процессах сушки тонких теплоизоляционных материалов. В результате обработки опытных данных обобщенными комплексными переменными получены формулы для определения плотности тепловых потоков, среднеинтегральных температур, интенсивности испарения влаги, продолжительности процесса термической обработки материалов. На основе элементов теории теплового регулярного режима обработкой опытных данных методом наименьших квадратов установлены формулы для определения темпа нагрева влажного тела и темпа убыли влагосодержания. Рассмотрены условия протекания процесса сушки в регулярном режиме. Обработка экспериментальных данных обобщенными комплексными переменными позволяет переходить от одних систем координат к другим, от одних переменных к другим, без проведения дополнительных трудоемких экспериментов. На основе уравнения кинетики сушки и обобщенной кривой сушки приведена связь безразмерного потока теплоты с относительной скоростью сушки. Для однозонального метода расчета кривой скорости сушки дана приближенная зависимость для определения относительной скорости сушки. Установлена связь температуры поверхности материала с относительной скоростью сушки. По всем приведенным формулам проведена проверка достоверности полученных зависимостей, а также сопоставление расчетных значений основных параметров кинетики сушки с экспериментом.

204-213 35
Аннотация

Обсуждаются результаты экспериментального исследования термического разложения природного доломита, выполненного на лабораторном оборудовании при постоянных температурах 650 °С, 700, 750, 800 и 850 °С. В качестве исследуемых образцов использовались частицы белорусского доломита массой 0,58 г, 0,88, 2,3, 2,7, 7,6 и 16,3 г. Приведено уравнение, описывающее кинетику термического разложения природных доломитов Беларуси. Показано, что скорость реакции термического разложения доломита зависит не только от температурного режима в реакционной зоне, но и в значительной мере определяется массой исследуемых образцов. Установлено, что константа скорости термического разложения доломита в исследуемом диапазоне масс образцов может быть рассчитана по эмпирическому выражению, идентифицированному в ходе настоящего исследования. Определены константы скорости термического разложения частиц доломита различной массы. Приведено сравнение значений констант скорости, полученных эмпирическим путем и расcчитанных с учетом массы образцов. Отмечено, что разработанная модель является физически обоснованной, а предложенная в работе зависимость может быть инкорпорирована в существующие инженерные методики расчетов систем очистки генераторных газов, использующих доломит в качестве катализатора и сорбента.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ПРИБОРОСТРОЕНИЕ 

214-221 50
Аннотация

Рассмотрены результаты исследования значений коэффициентов отражения и эффективной поверхности рассеяния разработанной конструкции экрана электромагнитного излучения в диапазоне частот 2…12 ГГц. Конструкция состоит из слоя влагосодержащих псевдоовальных рассеивающих элементов с линейными размерами 1…4, 1…2 и 10…20 мм, который размещен между двумя слоями полиуретановой герметизирующей мастики. Применение в разработанной конструкции экрана электромагнитного излучения псевдоовальных элементов с линейными размерами 1…4 мм, содержащих растворы, выполненные на основе 20%-ного раствора, позволяет снизить значения коэффициентов отражения электромагнитного излучения на частотах 4,2…6,5 и 1,0…4,1, 8,0…12,0 ГГц. Формирование конструкции экрана электромагнитного излучения на основе элементов с линейными размерами 1…2 и 10…20 мм, пропитанных 20%-ным раствором хлорида натрия, приводит к снижению значений коэффициентов отражения в диапазоне частот 2…12 ГГц. Установлено, что значения эффективной поверхности рассеяния наземных объектов в случае размещения или закрепления на их поверхности указанного варианта конструкции экрана электромагнитного излучения составляют 0,6…24,0 м2 в диапазоне частот 2…12 ГГц, что обусловливает существенное затруднение получение достоверной информации о местоположении и характеристиках наземных объектов в рассматриваемом диапазоне частот. 

222-229 51
Аннотация

Проведено исследование характеристик германиевых лавинных фотодиодов, работающих в режиме счета фотонов в фотоприемных устройствах волоконно-оптических линий связи, используемых в квантовых криптографических системах. В частности, установлено, при какой наибольшей температуре возможна реализация режима счета фотонов, также рассмотрено влияние температуры и перенапряжения на чувствительность фотодиодов. Для проведения исследований разработана экспериментальная установка. Определено, что наибольшая температура окружающей среды, при которой германиевые лавинные фотодиоды ЛФД-2 работают в режиме счета фотонов, составляет 243 К. Установлено, что наибольшая чувствительность этих фотодиодов соответствует диапазону длин волн оптического излучения 1310÷1490 нм. Понижение температуры приводит к увеличению чувствительности фотодиодов. Показано, что зависимость отношения сигнал/шум от перенапряжения имеет максимум, соответствующий перенапряжению ΔU = 0,1 В. Понижение температуры приводило к увеличению чувствительности и отношения сигнал/шум. Также установлено, что при работе лавинного фотодиода в режиме счета фотонов для обеспечения максимальной чувствительности необходимо выбирать перенапряжение, соответствующее максимуму отношения сигнал/шум. Полученные результаты могут быть использованы в квантовых криптографических системах, технических средствах защиты информации, передаваемой по волоконно-оптическим линиям связи, и для метрологии однофотонных источников излучения

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ 

230-238 46
Аннотация

Получены эквивалентные формы записи алгоритмов работы адаптивных антенных решеток, рассматривающих алгоритмы как разновидности некоторого обобщенного LMS-алгоритма. Это позволит облегчить сравнительный анализ характеристик алгоритмов. Рассмотрены алгоритмы работы: LMS, NLMS, LMS-Newton, SMI, RLS. Приведены исходные алгоритмы работы адаптивных антенных решеток, выводы эквивалентных алгоритмов работы и эквивалентная структурная схема обобщенного LMS-алгоритма. Эквивалентные формы записи алгоритмов работы адаптивных антенных решеток и их параметры представлены также в виде таблицы. Особый интерес представляет эквивалентный алгоритм работы в случае алгоритма SMI, наиболее сильно отличающегося от алгоритма LMS. Эквивалентные алгоритмы обладают только скалярным коэффициентом сходимости и матричным нормирующим множителем. Для алгоритмов LMS-Newton, SMI, RLS матричный нормирующий множитель одинаков, определяется обращением оценки корреляционной матрицы входных сигналов и позволяет снизить зависимость характеристик алгоритмов от параметров корреляционной матрицы. Скалярный коэффициент сходимости эквивалентных алгоритмов в случае алгоритмов SMI, RLS зависит от номера итерации и стремится к нулю для алгоритма SMI и к некоторой ненулевой величине для алгоритма RLS. Зависимость коэффициента сходимости от номера итерации позволяет оптимизировать характеристики алгоритмов на этапе переходного процесса. Стремление к нулю коэффициента сходимости в случае алгоритма SMI делает его эффективным только для стационарных входных сигналов. Ненулевое установившееся значение коэффициента сходимости в случае алгоритма RLS позволяет эффективно использовать его в нестационарной обстановке.

239-249 34
Аннотация

Эффективность применения современных технологий и методов лучевого лечения зависит от средств контроля качества эксплуатационных параметров радиотерапевтического оборудования. Верификация плана лучевого лечения позволяет оценить соответствие дозового распределения, доставленного к мишени, запланированному распределению с погрешностью результата облучения, не превышающей заданную величину критерия приемлемости. Разработаны инструментальные средства для оценки трехмерного дозового распределения планов лучевой терапии с модуляцией интенсивности, используя величину абсолютной дозы облучения. Проведен анализ существующих технических средств и методик проведения верификации планов лучевой терапии на медицинских линейных ускорителях электронов, а также выявлены их недостатки. Показано, что данные методики осуществления верификации трехмерного дозового распределения не дают точного представления об абсолютных значениях дозы излучения в мишени. Предложены система и метод, позволяющее повысить точность проведения верификации плана лучевой терапии за счет использования полученного кросс-калибровочного коэффициента определяемого с учетом значения радиационного выхода медицинского линейного ускорителя непосредственно в момент осуществления как данной процедуры, так и сеанса лучевой терапии, а также способ проведения верификации плана лучевой терапии с их применением.

ДИАГНОСТИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ 

250-256 40
Аннотация

Рассмотрена возможность использования численной модели прогноза погоды Weather Research and Forecasting (WRF) как источника метеорологических данных при моделировании переноса радиоактивных веществ в атмосфере, обозначены технические детали использования WRF. Для моделирования аварийной ситуации был выбран сценарий максимальной проектной аварии, гипотетически произошедшей в 12.00 на Белорусской АЭС (БелАЭС) 21 марта 2021. Четыре численных эксперимента с метеорологическими данными Global Forecast System (GFS) и WRF и моделями атмосферной диффузии RIMPUFF и LASAT были выполнены в системах поддержки принятия решений JRODOS. Для каждого эксперимента созданы карты потенциального радиоактивного загрязнения подстилающей поверхности I131. Проанализировано потенциальное загрязнение подстилающей поверхности I131 на расстоянии от 5 до 100 км от БелАЭС. Построен график зависимости максимального загрязнения I131 подстилающей поверхности от расстояния от БелАЭС для проведенных экспериментов. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования метеорологической модели WRF в системах поддержки принятия решений на различных стадиях развития аварийных ситуации на БелАЭС.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.