Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук

Расширенный поиск
№ 1 (2017)
Скачать выпуск PDF

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯ

7-17 213
Аннотация

Предложены перспективные методы регулирования состава сплава при незначительных расходах шлакообразующих добавок. При реализации предлагаемой технологии шлак выполняет в основном защитную и электропроводящую функции, а окислительно-восстановительные процессы регулируются величиной и знаком приложенного потенциала. С использованием метода поляризационных кривых изучена катодная и анодная поляризации алюминиевых сплавов в алундовых и графитовых тиглях. Исследовано поведение компонентов алюминиевых сплавов при внешнем катодном и анодном воздействии на расплав постоянным электрическим полем. При катодной поляризации наблюдается значительное снижение угара Mg в процессе выдержки расплава, в то время как при анодной – происходит, наоборот, увеличение угара в сравнении с плавкой без внешнего электрохимического воздействия. Содержание Fe и Ni при анодной полярности расплава не уменьшается по сравнению с плавкой без электрохимического воздействия, что объясняется пассивацией. Наибольший защитный эффект наблюдается для элементов, которые стоят в конце электрохимического ряда напряжений. Так, медь как при катодной, так и особенно при анодной полярности меньше всего угорает.

 

18-24 219
Аннотация

Исследован процесс модифицирования силуминов введением в расплав нанодисперсных порошков интерметаллидов NiAl, FeAl и композиционных порошков NiAl / 15 % Al2O3 и Si/Al2O3 , полученных методом механически активированного самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (МАСВС), с добавкой 10 % вольфрама или меди для увеличения плотности. Показано, что разработанные составы модификаторов позволяют повысить механические свойства силумина и получить значения, превышающие требуемые по нормативам. Эффективность введения нанокомпозитных МАСВС порошков объясняется их активностью благодаря разрушению оксидной поверхностной пленки и созданию неравновесного состояния в поверхностной области в процессе механоактивации. При введении всех модификаторов, кроме композиционного порошка NiAl / 15 % Al2O3 , происходит повышение временного сопротивления силумина. Максимальные прочность, пластичность и твердость достигаются при введении МАСВС порошка Si/Al2O3 с добавкой вольфрама или меди. Введение модификаторов, содержащих МАСВС порошки, приводит к изменению характера распределения, размеров и количества первичного и эвтектического кремния и к повышению однородности металлической основы силуминов. Применение вольфрама и меди улучшает усвояемость вводимых модифицирующих порошков.

 

25-30 248
Аннотация

В данной статье представлены покрытия In2O3 +SnO2 (ITO) и ZrO2 – Ni – ZrO2 – Cu – Ni – ZrO2 , нанесенные на стеклянные и полимерные подложки. Изучены их экранирующие свойства в оптическом и радиочастотном диапазонах длин волн. Образцы с покрытиями 120(In2O3 +SnO2 ) и 90ZrO2 /8Ni/90ZrO2 /22Cu/5Ni/35ZrO2 имеют хорошие экранирующие свойства (98 % падающего электромагнитного излучения отражается в радиочастотном диапазоне длин волн 0,7…17 ГГц). ITO-покрытие имеет низкое поверхностное электросопротивление 8…9 Ом/кв в сочетании с высоким светопропусканием (Т~90 %). Однако для достижения таких свойств необходим нагрев ITO-подложки до температур 300…400 °C. Покрытие 90ZrO2 /8Ni/90ZrO2 /22Cu/5Ni/35ZrO2 имеет поверхностное электросопротивление порядка 2…3 Ом/кв и светопропускание около 60 %. Такие значения были достигнуты без нагрева подложки и, как следствие, это покрытие может быть нанесено на нетермостойкий материал, например поликарбонат. Кроме того, так как покрытие 90ZrO2 /8Ni/90ZrO2 /22Cu/5Ni/35ZrO2 многослойное, содержащее слои чистых металлов, с высокими электропроводностью и магнитной проницаемостью и слои ZrO2 с высокой диэлектрической проницаемостью, то его эффективность экранирования выше, чем у покрытия из сплава ITO. Показано, что покрытия системы ZrO2 – Ni – ZrO2 – Cu – Ni – ZrO2 можно использовать для защиты экрана монитора, так как оно соответствует требованиям к экранам устройств отображения информации.

 

45-51 263
Аннотация

Рассмотрена методика получения полиэтилентерефталатовых трековых мембран с асимметричной (конусообразной) формой поры с применением ионно-трековой технологии. Метод состоит из двух основных этапов: облучения быстрыми тяжелыми ионами и одностороннего травления латентных треков. С помощью сканирующей электронной микроскопии поверхностей и поперечных сечений мембран, полученных при различных временах травления, охарактеризованы форма и размеры отдельных пор трековых мембран. На основании этих результатов определена временная зависимость диаметров основания и вершины конуса асимметричных пор. По результатам исследования асимметричных трековых мембран с порами конической формы путем измерения степени гидрофильности, производительности по воздуху и воде была установлена возможность применения мембран для прямого и обратного осмоса. На основе анализа прочности на разрыв под нагрузкой с медленно меняющимся давлением определено давление, которое способна выдержать мембрана, а также установлена зависимость характеристик прочности образцов от их пористости. Моделирование осмотических процессов в растворе NaCl продемонстрировало эффективность трековых мембран для прямого и обратного осмоса и показано влияние параметров мембран на их производительность и степень очистки воды.

 

52-58 184
Аннотация

При работе с драгоценными металлами необходим поиск таких способов обработки, при которых безвозвратные потери драгоценного металла будут минимальными. В связи с этим необходимо исследовать основные физико- механические свойства драгоценных металлов: прочность, твердость, упругость, пластичность и их коррозионную стойкость; определить влияние температуры обработки на механические характеристики полученных слитков драгметалла. Кроме того, необходимо знать физико-химические свойства металлов, входящих в состав сплава, возможности воздействия на них методами обработки металлов давлением, причем знание таких свойств особенно важно при изготовлении зубопротезных дисков. В результате исследований установлено, что при прокатке полосы сплава золота 900-й пробы исходной толщины от 4 до 0,55 мм происходит вытягивание зерен в направлении прокатки, предел прочности сплава ЗлСрМ 900-40 увеличивается почти в 2 раза и отжиг при температуре 650 °С в течение 3 мин полностью восстанавливает пластические свойства сплава.

 

59-69 181
Аннотация

С использованием математического моделирования и информационных технологий выполнены исследования и установлены закономерности влияния подготовки и сборки под сварку на формирование бездефектных сварных соединений при изготовлении технологических трубопроводов различных типоразмеров. Основные факторные параметры подготовки и сборки под сварку, несоблюдение которых приводит к образованию специфических дефектов сварных соединений, – нарушение требований подготовки кромок (угол притупления, радиус скругления), несоответствие нормативным размеров зазора между свариваемыми элементами, нарушение соосности, некачественные зачистка (наличие ржавчины, вмятин, сколов, масел) и прихватка. Для подтверждения полученных результатов и установления структур образующейся дефектности при изготовлении сварных соединений при отрицательных параметрах подготовки и сборки под сварку были проведены экспериментальные исследования. Эксперименты проводили при изготовлении сварных соединений технологических трубопроводов различных типоразмеров ручной дуговой сваркой (РДС), механизированной в среде СО2 , в смеси СО2 + Ar и аргонодуговой сваркой (РАДС) в аттестованных сварочных лабораториях базовых предприятий в соответствии с задания- ми Государственных программ научных исследований. В результате исследований подтверждены ранее полученные данные статистического анализа дефектности и установлено, что отрицательные параметры фактора подготовки и сборки под сварку являются причиной образования присущей только этому фактору структуры дефектности.

 

МАШИНОСТРОЕНИЕ, МЕХАНИКА

70-75 215
Аннотация

На основе использования макросов для программы конечноэлементного анализа ANSYS 10 ED / LS-DYNA разработана методика оптимизации геометрии системы последовательно соединенных плоских пружин, используемых в качестве упругих элементов катапульты, предназначенной для запуска беспилотных летательных аппаратов. Критерием оптимизации геометрии в данном случае является условие наибольшего хода обеих плоских пружин с наименьшим отклонением от симметричных форм относительно середин пружин. Произведена редукция динамической оптимизационной задачи сжатия и расслабления системы плоских пружин к квазистатической задаче предварительного сжатия системы и высокоскоростной динамической задачи ее расслабления, что позволило существенно сократить время решения оптимизационной задачи. Решение первой части задачи производилось Implicit-решателем ANSYS 10 ED, и по его результатам было получено решение второй части задачи Explicit-решателем ANSYS 10 ED / LS-DYNA. Исходя из полученных результатов, оптимальной с точки зрения величин хода и отклонений от симметрии плоских пружин переменного профиля является система, состоящая из одинаковых рессор, симметричных относительно середины профиля.

 

76-84 313
Аннотация

Показана роль автоматизации технологической подготовки производства в обеспечении конкурентоспособности продукции машиностроения. При изготовлении машиностроительной продукции определяющим в части снижения себестоимости является уменьшение расхода материалов прежде всего в заготовительном производстве (заготовки деталей машин должны иметь минимальные припуски для последующей механической обработки). Уменьшить расход металла можно так-же за счет максимального использования деловых отходов металлопроката. Технологические возможности современного оборудования термической резки листового материала значительно расширились. Опыт работы машиностроительных предприятий, эксплуатирующих оборудование для резки листа в комплекте со специализированными системами автоматизированного раскроя, которые привязаны к этому оборудованию, показывает, что при использовании автоматизированных систем раскроя коэффициент использования металла может быть увеличен в среднем на 22…28 %. Анализ предлагаемых на рынке систем автоматизированного проектирования раскроя листового материала показывает, что указанные программные средства в целом соответствуют современному научно-техническому уровню разработок данного типа. Вместе с тем отмечены и некоторые их недостатки. Рассмотрены особенности программного комплекса «Модуль раскроя». Описаны методики автоматизации технологии раскроя деталей из профильного металлопроката, расчета норм расхода материала и коэффициента его использования. Приведены алгоритмы линейной, прямоугольной и фигурной раскладки, реализованные в указанном программном комплексе.

 

85-91 267
Аннотация

Рассмотрены теоретические аспекты реализации электропластической деформации для динамического пинч- эффекта в упругой пластической деформации металлов с участием собственного магнитного поля тока. Перераспределение напряженности магнитного поля Н в приповерхностных слоях металла обусловливает пондеромоторные явления в виде динамического пинч-эффекта, который помимо электронно-пластического действия импульсного тока приводит к сжатию образцов собственным магнитным полем и возбуждению упругих колебаний остова кристаллической решетки с частотой следования импульсов тока на фронте их нарастания. Динамический пинч-эффект создает ультразвуковую вибрацию решеточной системы, при этом изменяется кинетика и стимулируется пластическая деформация за счет увеличения амплитуды колебаний прямолинейных дислокаций и периодического изменения позиции дислокационных петель с увеличением вероятности отрыва дислокаций от стопоров. При деформации выше предела текучести за счет пинч-эффекта собственное магнитное поле тока диффундирует в кристалл, при этом скорость диффузии зависит как от проводимости металла, так и от частоты тока. При одной и той же геометрии образцов пинч-эффект выражен сильнее на материалах с высокой электропроводностью. Для практического использования технологии электропластической деформации, особенно при обработке металлов давлением при волочении, прокатке и так далее, необходимо учитывать физические условия создания пондеромоторных эффектов применительно к конкретным технически важным материалам.

 

ЭНЕРГЕТИКА, ТЕПЛО- И МАССООБМЕН

92-102 185
Аннотация

Обосновывается техническая возможность использования отработавшего ядерного топлива реактора ВВЭР- 1200 в качестве источника гамма-излучения в радиационных технологиях, не требующих больших поглощенных доз. Для определения мощности поглощенной дозы в облучаемых материалах от отработавшей тепловыделяющей сборки (ОТВС) применена программа EGSnrc, представляющая систему компьютерных кодов, которая образует универсальный пакет для моделирования методом Монте-Карло связанного переноса электронов и γ-квантов применительно к энергиям выше нескольких килоэлектронвольт. Предложена конструкция радиационной установки, в которой облучатель на основе ОТВС или составленный из ряда твэлов, находящийся на дне бассейна, для облучения может подниматься как выше уровня воды, так и при необходимости оставаться под ее поверхностью. При этом слой воды между облучателем и облучаемым материалом играет роль экрана, ослабляющего наведенную нейтронную активность до безопасного уровня. В некоторых случаях уменьшить толщину слоя воды позволяет растворенная в воде борная кислота. Представлены результаты оценки времени облучения материалов и толщины экрана.

 

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

115-121 206
Аннотация

Представлена методика расчета четырехзеркальных плананастигматов. Конструктивной особенностью новой зеркальной композиции является наличие афокальной схемы из первых двух зеркал и моноблока из 1-го и 4-го зеркала, оправа которого является апертурной диафрагмой. Исследованы различные варианты конструктивного решения, даны параметрические характеристики модулей, описаны аберрации в области Зейделя и получены формулы аберрационных полиномов третьего порядка. Установлены параметры коррекции сферической аберрации, комы и астигматизма. Исправление аберраций достигается асферизацией профиля зеркальных поверхностей. Обсужден вопрос план-коррекции анастигматов, проведен классификационный анализ схем с целью получения плоского поля изображения. Разработана модель аберрационного параметрического алгоритма для расчета новой зеркальной композиции плананастигмата с двойным зеркалом. Дана сводка основных конструктивных параметров системы. Исследован вопрос защиты плоскости изображения от попадания постороннего света. Разработан светосильный четырехзеркальный объектив (относительное отверстие D/f´ 1 : 1) с увеличенным углом поля зрения (до 2 w =15o ). Система обладает стабильной коррекцией аберраций по полю: в плоскости установки кружок рассеяния равен 0,01 мм в центре и не превышает 0,05 мм с небольшим фоном выше этого предела на краю. Кривизна изображения исправлена, величина астигматизма не превышает 0,05 мм. Отсутствие хроматических аберраций, наличие высокой разрешающей способности и приемлемые условия для размещения приемной аппаратуры в новой композиции зеркального плананастигмата открывают широкие возможности по ее применению. Объектив может использоваться в тепловидении, оптических приборах, работающих в инфракрасной области спектра.

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ

122-128 301
Аннотация

Обоснован метод оценки нормативного показателя защищенности речевого сигнала по критерию разборчивости речи в полосах равной разборчивости речи в шумах высокого уровня сложным измерительным сигналом с большой базой. Показано преимущество сложного измерительного сигнала с большой базой перед гармоническим измерительным сигналом при оценке защищенности каналов утечки речевой информации. Наряду с аналоговой формой речевого сигнала широко используются речевые сигналы в цифровой форме. Для речевых сигналов в цифровой форме необходимо установить математическую зависимость между вероятностью ошибочного приема бита и величиной разборчивости речи. Для сложных сигналов с большой базой по аналогии с речевыми сигналами в цифровой форме необходимо установить математическую зависимость с гармоническим измерительным сигналом. Целью работы является определение нормативного показателя защищенности речевых сигналов в каналах утечки информации на основании установленных математических зависимостей. Данные математические зависимости позволят реализовать автоматизированную измерительную систему для комплексной оценки защищенности конфиденциальной информации, обрабатываемой в аналоговой и цифровой форме, в технических каналах ее утечки.

 



ISSN 1561-8358 (Print)
ISSN 2524-244X (Online)