Вы здесь

Новые поступления электронной библиотеки

Оценка размеров частиц карбида кремния по фотографиям срезов образцов керамических изделий

Соболев, Е. В.

Разработана методика определения размеров частиц карбида кремния по фотоизображениям
срезов образцов керамических изделий. Методика базируется на оценке линейных размеров частиц
посредством обработки и фильтрации фото срезов образцов керамических изделий при помощи набора алгоритмов обработки изображений, за счет различного контраста частиц наполнителя (карбида кремния) и связующей массы. В качестве апробации предложенного подхода проведено исследование фотографий образцов керамической подовой плиты и направляющей для печи Seco-warwick.
Определены описательные статистики для максимальных линейных размеров частиц карбида кремния и дана ориентировочная оценка гранулометрического состава.

A method for determining the particle sizes of silicon carbide from photo images of ceramic sample
sections has been developed. The method is based on estimating the linear sizes of particles by processing
and filtering photo sections of ceramic sample sections using a set of image processing algorithms, due to
the different contrast of filler particles (silicon carbide) and binder mass. As a test of the proposed
approach, a study of photographs of samples of a ceramic hearth plate and a guide for a Seco-warwick kiln
was conducted. Descriptive statistics for the maximum linear sizes of silicon carbide particles were
determined and an approximate estimate of the granulometric composition was given.

2025-04-08

Биоразлагаемые композиты на основе ацетобутирата целлюлозы и органических наполнителей

Подденежный, Е. Н., Дробышевская, Н. Е., Бойко, А. А., Аль-Камали, М. Ф. С. Х., Шаповалов, В. М.

Биоразлагаемые композиты на основе ацетобутирата целлюлозы (АБЦ) и органических наполнителей получены в форме экструзионных лент. В качестве органических наполнителей использованы кукурузный крахмал и рисовая лузга. Установлено, что композитный материалв системе «АБЦ –
пластификатор – крахмал» содержит частицы крахмала, расположенные в полимерной матрице
достаточно однородно, причем частицы крахмала встраиваются в матрицу с использованием биндера – смеси триацетина и глицеролмоностеарата. Определено, что композит, содержащий крахмал и рисовую лузгу, характеризуется неоднородным распределением наполнителей. Отмечено, что
полученные образцы подвергали биоразложению в компосте в лабораторных условиях.

Biodegradable composites based on cellulose acetobutyrate (CAB) and organic fillers were obtained
in the form of extruded tapes. Corn starch and rice husk were used as organic fillers. It was established that
in the CAB – plasticizer – starch system, starch particles are relatively homogeneously distributed within
the polymer matrix, with their integration facilitated by a binder composed of triacetin and glycerol monostearate. In contrast, the composite containing both starch and rice husk exhibited a heterogeneous
filler distribution. It was also noted that the obtained samples underwent biodegradation in compost under
laboratory conditions.

2025-04-08

Исследование кинетики водородного восстановления нанопорошков гидроксида никеля в изотермических условиях

Тиен, Х. Н., Нгуен, В. М., До, В. М.

Проведено исследование кинетики процесса получения нанопорошка металлического никеля путем водородного восстановления гидроксида никеля Ni(OH)2 в изотермических условиях. Исходный
Ni(OH)2 получен методом химического осаждения из водных растворов нитрата никеля Ni(NO3)2
(10 мас. %) и гидроксида натрия NaOH (10 мас. %) при комнатной температуре и pH = 9 с непрерывным перемешиванием реакционной смеси. Процесс водородного восстановления проведен в трубчатой печи в температурном интервале от 275 до 300 °C. Установлено, что константа скорости
процесса восстановления гидроксида никеля при температуре 300 °C примерно в 1,86 раза выше, чем
при 275 °C. Соответственно за 60 мин восстановления степень превращения при 300 °C оказывается на 1,4 раза больше, что свидетельствует о существенном влиянии температуры на скорость
процесса. Рассчитанная энергия активации процесса составляет около 68 кДж/моль, что указывает
на кинетический режим реагирования. Показано, что наночастицы никеля, синтезированные водородным восстановлением нанопорошков гидроксида никеля при 300 °C, представляют собой преимущественно плоские чешуйки (средний размер – около 96 нм) со значительной агломерацией.

A study was conducted on the kinetics of obtaining metallic nickel nanopowder through the hydrogen
reduction of nickel hydroxide (Ni(OH)2) under isothermal conditions. The initial Ni(OH)2 was obtained
by chemical precipitation from aqueous solutions of nickel nitrate (Ni(NO3)2, 10 wt. %) and sodium hydroxide
(NaOH, 10 wt. %) at room temperature and pH = 9, with continuous stirring of the reaction mixture.
The hydrogen reduction process was carried out in a tubular furnace within a temperature range
of 275–300 °C. It was found that the rate constant for nickel hydroxide reduction at 300 °C is approximately 1.86 times higher than at 275 °C. Accordingly, after 60 minutes of reduction, the degree of conversion at 300 °C
is 1.4 times greater, indicating a significant effect of temperature on the reaction rate. The calculated activation
energy of the process is about 68 kJ/mol, suggesting a kinetic-controlled reaction mechanism. It was shown that
nickel nanoparticles synthesized by hydrogen reduction of nickel hydroxide nanopowders at 300 °C
predominantly form flat flakes (average size ~96 nm) with significant agglomeration.

2025-04-08

Эволюция и разрушение линии роста кристалла в переохлажденном расплаве

Шабловский, О. Н.

Изучена макроскопическая форма линии роста кристалла в переохлажденном расплаве чистого вещества. Центральным пунктом проведенного анализа является учет пространственной неоднородности переохлаждения на фазовой границе кристаллизации. Показано, что существует пороговое значение параметра неоднородности, и этому порогу соответствует периодическая по поперечной направлению роста координате ячеистая структура фронта кристаллизации. Отношение периода структуры к радиусу кривизны отдельной ячейки равно числу π. По обе стороны порога вершина линии роста имеет клиновидную форму, а при переходе через порог наблюдаются бифуркативные ситуации, обусловленные тем, что ячейки являются промежуточной структурой между плоским фронтом и дендритами. Анализ выполнен для случая, когда малой величиной первого порядка малости является угол между нормалью и осью симметрии линии роста. В рамках такого приближения уравнение роста имеет вид уравнения Бюргерса. Известным в литературе точным решениям этого уравнения дана новая физическая интерпретация, позволившая рассмотреть следующие процессы: волна возмущения, вызванного разрывом кривизны; волна разрушения - предвестник расщепления вершины; излом - сильный разрыв угла заострения; опрокидывание линии роста - предвестник втягивания внутрь носика вершины. Выполнен сопоставительный анализ устойчивого и неустойчивого изломов линии роста. Обнаружено, что различия между затуплением вершины за изломом и опрокидыванием обусловлены именно направлением перехода через пороговое значение параметра неоднородности. Даны примеры расчетов, иллюстрирующие свойства скорости волн возмущения и разрушения.

The paper studies the macroscopic shape of the crystal growth line in a supercooled melt of a pure substance. The analysis focuses on the spatial heterogeneity of supercooling at the crystallization phase boundary. The paper shows that there is a threshold value of the heterogeneity parameter, and this threshold corresponds to the cellular structure of the crystallization front which is periodic along the coordinate transverse to the growth direction. The ratio of the structure period to the curvature radius of an individual cell is equal to π. The tip of the growth line is wedge-shaped on both sides of the threshold. When crossing the threshold, bifurcated situations are observed, since the cells are an intermediate structure between the flat front and the dendrites. The paper analyses the case when the small value of the first order of smallness is the angle between the normal and the symmetry axis of the growth line. Under this approximation, the growth equation has the form of the Burgers equation. A new physical interpretation is given to the exact solutions of this equation known in the literature, which allows considering the following processes: a disturbance wave caused by the curvature rupture; a destruction wave is a precursor of tip splitting; a rupture is a strong discontinuity of the sharpness angle; overturning of the growth line is a precursor to the tip neck introvolution. The paper comprehensively analyses stable and unstable ruptures of the growth line. It reveals that the differences between the blunting of the tip behind the rupture and overturning are explained by the direction of the transition through the threshold value of the heterogeneity parameter. The paper gives calculation examples illustrating the properties of the velocity of disturbance and destruction waves.

2025-04-07

Анализ напряженно-деформированного состояния удерживающего устройства для фиксации арочного длинномерного груза на железнодорожной платформе

Петрачков, С. А., Гегедеш, М. Г.

Введение. Необходимость совершенствования способов размещения и крепления грузов на подвижном составе обусловлена постоянным расширением ассортимента перевозимых грузов, увеличением максимальных скоростей движения грузовых поездов, а также разработкой и внедрением в перевозочный процесс новых конструкций грузовых вагонов. Предлагаются новые конструкции устройств для крепления грузов, в том числе длинномерных. При этом принятые в практике перевозок методы расчета схем погрузки и крепления грузов не позволяют сделать вывод о надежности таких нестандартных устройств и их удерживающих свойств.

Материалы и методы. Выполнено исследование напряженно-деформированного состояния, разработанного авторами удерживающего устройства для фиксации арочного длинномерного груза на железнодорожном подвижном составе. Нагрузки, действующие на устройство в продольном и поперечном направлениях, определены аналитическим способом.

Результаты. Получены значения нормальных, эквивалентных (по Мизесу) напряжений и деформаций разработанной конструкции при самых неблагоприятных условиях ее нагружения. Обсуждение и заключение. Результаты полученных на основе конечно-элементного анализа расчетов позволили выработать рекомендации по применению предлагаемой конструкции для фиксации рассматриваемого длинномерного груза от опрокидывания и поступательных перемещений в продольном и поперечном направлениях.

Introduction. The need to improve the ways of placing and securing goods on rolling stock is determined by the constant expansion of the range of goods transported, an increase in the maximum speeds of freight trains, as well as the development and implementation of new railway cars designs in the transportation process. New designs of devices for arched loads, including long goods, are proposed. At the same time, the methods of analysing freight handling and cargo fastening schemes adopted in the practice of transportation do not allow us to conclude about the reliability of such non-standard devices and their retaining properties.

Materials and methods. A study of the stress-strain state of a fastening device for an arched long good on a rolling stock is performed. The loads acting on the device in the longitudinal and transverse directions are determined analytically.

Results. The values of normal, equivalent (according to Mises) stresses and deformations of the developed structure under adverse conditions of its loading are obtained. Discussion and conclusion. The results of the calculations obtained on the basis of nite element analysis made it possible to develop recommendations for the application of the proposed design to arched long goods to eliminate tipping and translational movements in the longitudinal and transverse directions.

2025-04-07

Определение толщины покрытия, образуемой единичной каплей расплава при газотермическом напылении поверхности вращающейся заготовки

Процко, В. Ю., Стасенко, Д. Л.

Во введении представлены физические основы газотермического напыления и отмечена необходимость определения параметров процесса на получаемые покрытия. Анализ формирования пленки из капли расплава является важной задачей, обуславливающей формирование эксплуатационных свойств получаемого покрытия. Цель исследования - определение толщины пленки покрытия единичной капли при газотермическом напылении на поверхности вращающейся заготовки. Научная новизна работы заключена в установлении зависимости для нахождения конечных размеров растекающейся по поверхности вращающейся заготовки капли расплава, т.е. пленки затвердевшего металла. В основной части показано, что процесс растекания капель расплава по твердой поверхности делится на три последовательные стадии: на начальной стадии капля под воздействием капиллярных сил и силы тяжести превращается в плоскую «лужицу», затем происходит дальнейшее растекание жидкости со степенной зависимостью расстояния от времени, на последней стадии скорость растекания быстро уменьшается и растекание прекращается. Выведена зависимость для определения толщины образуемой единичной каплей расплава с учетом ее кинетической энергии, сил трения при растекании и без учета изменения температуры при кристаллизации. Результаты исследования представлены на рисунке 1 в виде графиков. В заключении изложены результаты анализа зависимости конечных размеров растекающейся по поверхности вращающейся заготовки капли расплава от исходных размеров капли при различных скоростях ее полета. Установлено, что для получения наименьшей толщины единичного элемента покрытия необходимо, чтобы исходные размеры капель, попадающих на поверхность вращающейся заготовки, были минимальными, а скорость их полета - максимальной, причем с увеличением размера капли влияние скорости на толщину покрытия увеличивается. Область применения полученных результатов работы - восстановление и упрочнение поверхностей деталей машин при газотермическим напылении.

The introduction presents the physical foundations of gas thermal spraying and indicates the need to determine the process parameters for the resulting coatings. Analysis of film formation from a melt drop is an important task that determines the formation of the operational properties of the resulting coating. The purpose of the work is to determine the thickness of the coating film of a single drop during gas thermal spraying on the surface of a rotating workpiece. The scientific novelty of the work lies in the establishment of a relationship for finding the final dimensions of a melt droplet spreading over the surface of a rotating workpiece, i.e. a film of solidified metal. The main part shows that the process of melt droplets spreading over a solid surface is divided into three consecutive stages: at the initial stage, the droplet turns into a flat “puddle” under the influence of capillary forces and gravity, then further spreading of the liquid occurs with a power dependence of distance on time, at the last stage the spreading rate quickly decreases and the spreading stops. Conclusion of dependence is presented for determination of thickness of melt formed by single drop with consideration of its kinetic energy, friction forces at spreading and without consideration of temperature change at crystallization. The results of the study are presented in the form of graphs (figure 1). In conclusion, the results of the analysis of the dependence of the final dimensions of the melt droplet spreading over the surface of the rotating workpiece on the initial dimensions of the droplet at different flight speeds are presented. It has been found that in order to obtain the smallest thicknesses of a single coating element, it is necessary that the initial dimensions of the droplets falling on the surface of the rotating preform have minimum dimensions and their flight speed should be maximum, and with increasing droplet size, the influence of speed on the thickness of the coating increases. The field of application is the restoration and strengthening of the surfaces of machine parts during gas thermal spraying.

2025-04-07

Обеспечение работоспособности пассивной системы копирования и подъема адаптеров

Джасов, Д. В., Попов, В. Б., Чупрынин, Ю. В.

Изложены особенности эксплуатации и условия работоспособности гидропневматической пассивной системы копирования и подъема адаптеров на примере конструкции кормоуборочного комбайна. Представлены результаты численного моделирования: выявлено и сформулировано противоречие,
устранение которого позволило найти техническое решение, обеспечивающее работоспособность
гидропневматической ассивной системы копирования и подъема кормоуборочного комбайна при агрегатировании его со всем шлейфом используемых с ним адаптеров.

The article presents the features of operation and conditions of hydropneumatic passive system of copying
and lifting adapters operability using the example of the design of a forage harvester. The results of numerical
modeling are presented: a contradiction is identified and formulated, the elimination of which made it possible
to find a technical solution that ensures the operability of the hydropneumatic passive system of copying and
lifting the forage harvester when it is aggregated with the entire train of adapters used with it.

2025-04-07

Universal method for contact fatigue determination

Stepankin, I., Naizabekov, A, Pozdnyakov, E., Kuis, D., Lezhnev, S., Panin, Y.

In the process of contact wear, pitting is formed, which destroys the surface of the part. Existing
methods for assessing contact fatigue (GOST 25.501–78, R 50–54–30–87) reveal a stress level at
which pitting does not occur. At the same time, there is no information about surface hardening,
which is one of the main ways to increase contact fatigue. In this case, traditional approaches to
the study of the wear mechanism do not make it possible to predict the operational evolution of
the loaded surface of the part. The authors have developed a universal method for determining
the contact fatigue of materials, providing opportunities for resource-efficient design of parts
operating under the action of pulsating contact stresses.

2025-04-07

Совершенствование технологии сфероидизирующего отжига бунтового проката из подшипниковой стали

Савченко, С. А., Ковалёва, И. А., Астапенко, И. В., Сычков, А. Б.

Для получения структуры зернистого перлита применяется сфероидизирующий отжиг стали. Сфероидизация цементитных пластин протекает в два этапа: деление карбидных составляющих на части и собственно сфероидизация. Трансформация пластинчатого перлита происходит при длительных временных выдержках (от 2–4 ч и более) при температурах сфероидизации (А1 ≈ 727оС). Это вызвано, в первую очередь,
двухэтапным протеканием процесса. Процесс сфероидизации влияет не только на форму, но и на размер карбидов. Для получения необходимого размера глобулей цементита контролируется скорость нагрева и охлаждения,
а для окончания процесса трансформации – время выдержек при определенных изотермических температурах.
В статье представлены результаты исследования влияния длительности временных выдержек при циклическом
(маятниковом) сфероидизирующем отжиге бунтового проката из подшипниковой стали ШХ15 на степень полноты трансформации пластинчатого перлита в зернистый. Исследования проводились на катанке диаметром 6,5
мм, прокатанной по усовершенствованному режиму, позволяющему получить исходную мелкодисперсную
перлитную структуру с межпластинчатым расстоянием 0,126–0,235 мкм и размером пластин цементита не более 0,08 мкм. Цель работы заключалась в определении влияния времени изотермических выдержек при циклическом сфероидизирующем отжиге на полноту и качество трансформации пластинчатого в зернистый перлит.
При этом использовались четыре экспериментальных режима со временем изотермических циклических выдержек на 10, 25, 50 и 75% (соответственно режимы № 1–4) меньше действующего режима. Установлено, что
режимы № 1-3 позволяют получить 100%-ю сфероидизацию пластинчатого перлита катанки. В режиме № 4
эффект формирования структуры 100% зернистого перлита не достигнут, однако дробления пластин цементита
не выявлено, что свидетельствует об одноэтапном процессе сфероидизации.

To obtain the structure of granular pearlite, spheroidizing annealing of steel is used. Spheroidization of cementite plates occurs in two stages: division of carbide components into parts and spheroidization itself. Transformation
of lamellar perlite occurs during long-term exposure (from 2-4 hours and more) at spheroidization temperatures
(A1 ≈ 727°C). First of all, this is caused by the two-stage process. The spheroidization process affects not only the
shape, but also the size of the carbides. To obtain the required size of cementite globules, the heating and cooling rate is
controlled, and to complete the transformation process, the exposure time at certain isothermal temperatures is controlled. The article presents the study results of the influence of the holding time duration during cyclic (pendulum)
spheroidizing annealing of rolled products in coils made of ShH15 bearing steel on the degree of transformation completeness of lamellar pearlite into granular one. The studies were carried out on wire rod with a diameter of 6.5 mm,
rolled according to an improved mode, which makes it possible to obtain an initial fine pearlite structure with an interplate distance of 0.126-0.235 μm and a cementite plate size of no more than 0.08 μm. The purpose of the work was to
determine the effect of isothermal holding time during cyclic spheroidizing annealing on the completeness and quality
of carbide plates into granular pearlite transformation. In this case, four experimental modes were used with isothermal
cyclic exposure times 10, 25, 50 and 75% (modes No. 1–4, respectively) less than the current mode. It has been established that modes No. 1-3 make it possible to obtain 100% spheroidization of wire rod lamellar pearlite. In mode No. 4,
the effect of forming a structure of 100% granular pearlite was not achieved, however, crushing of cementite plates was
not detected, which indicates a one-stage spheroidization process.

2025-04-07

Аналитические расчеты вкладов в аномальные магнитные моменты лептонов от поляризации вакуума лептонными петлями на основе представления Меллина—Барнса

Соловцова, О. П., Лашкевич, В. И., Каптарь, Л. П.

Получены явные аналитические выражения для электромагнитных поправок
к аномальным магнитным моментам aL лептонов (L = e, μ и τ ) в десятом
порядке разложения по константе взаимодействия от фейнмановских диаграмм
со вставками поляризационного оператора из четырех лептонных петель, одна из
которых образована лептонами того же сорта, что и исходный лептон L, а три
другие петли — лептон ами сорта = L. Исследования основаны на последовательном применении дисперсионных соотношений для поляризованного оператора и преобразовании Меллина–Барнса для пропагаторов массивных частиц.
Полученные из точных формул разложения в пределе как малых, так и больших
значений отношения масс лептонов r = m/mL, r → 0 и r → ∞, сравниваются
с соответствующими асимптотическими выражениями для поправок к aL, имеющимися в литературе.

Analytical expressions for the tenth-order electromagnetic corrections to the
lepton (L = e, μ and τ ) anomaly aL are derived explicitly for a class of Feynman
diagrams with insertions of the polarization operator consisting of four closed lepton
loops. We consider the particular case when one loop is formed by the lepton L of
the same kind as the one under consideration, the other three loops being formed
by leptons = L. The method is based on the consecutive application of dispersion
relations for the polarization operator and the Mellin–Barnes transform for the
propagators of massive particles. The result is expressed in terms of the mass ratio
r = m/mL. We investigate the behaviour of the exact analytical expressions at
r → 0 and r → ∞ and compare them with the corresponding asymptotic expansions
known in the literature.
PACS:

2025-04-03