Eurasian Physical Technical Journal

Исследование корреляций в рельефе сложных поверхностей на примере аморфного гидрогенизированного кремния

2024-03-29T19:34:04+00:00

Представлены результаты исследования корреляций в рельефе поверхности аморфного гидрогенизированного кремния методами средней взаимной информации и двумерного флуктуационного анализа с исключенным трендом путем выделения его структурных составляющих с помощью методики scale-space. Экспериментальными образцами являлись модельная и реальная поверхности аморфного гидрогенизированного кремния. Модельная поверхность формировалась путем наложения поверхностей «Стохастический фрактал», «Частицы» и «Гауссов шум». Определены значения скейлингового показателя, рассчитанные из зависимостей флуктуационной функции от масштаба, а также значения средней взаимной информации и максимальной взаимной информации. Проведенный сравнительный анализ корреляционных зависимостей модельной и реальной поверхности аморфного гидрогенизированного кремния показал, что наиболее близка к структуре поверхности экспериментального образца по своим характеристикам модельная поверхность «Частицы». Было выявлено, что в структуре поверхности экспериментального образца присутствуют частицы с размерами 65±10 нм.

Исследование влияния накопленной дозы повреждений в приповерхностном слое на устойчивость к внешним воздействиям, связанным с коррозионными процессами при высокотемпературном отжиге

2024-03-29T19:41:07+00:00

Изучение проблем структурной и прочностной деградации керамических топливных элементов, обладающих большим потенциалом для производства водорода с применением электролизных методов является одним из актуальных направлений исследований, так как понимание процессов деградации и скорости их протекания имеют весьма важное значение для определения потенциала применения данных керамик в области альтернативных способов получения энергии (водородной энергетике). Основной целью данного исследования является определение влияния допирования нитридом алюминия NiAl₂O₄ керамик, облученных протонами с дозой порядка 50 сна, на устойчивость к высокотемпературной деградации, и связанными с ней коррозионными процессами окисления и распухания, а также миграционными процессами имплантированного водорода. В качестве объектов исследования были выбраны три типа керамик: NiAl₂O₄ керамики, NiAl₂O₄ керамики, стабилизированные 0.05 М AlN, NiAl₂O₄ керамики, стабилизированные 0.15 MAlN, для которых характерно формирование примесных фаз в Al₇O₃N₈, с ромбическим типом кристаллической решетки. В результате высокотемпературных испытаний было установлено, что стабилизированные NiAl₂O₄ керамики менее подвержены деструктивному изменению прочностных характеристик, изменение которых обусловлено в первую очередь деформационным искажением кристаллической структуры в результате ее распухания. При этом в случае облученных образцов, наименее устойчивыми к высокотемпературной коррозии являются нестабилизированные NiAl₂O₄ керамики, для которых деградация прочностных свойств составляет более 15 – 18 %. В ходе проведенных испытаний на устойчивость к высокотемпературной коррозии при вариации температуры воздействия было установлено, что увеличение температуры с 500 до 700°С приводит к ускорению процессов деструкции, которые связаны с увеличением теплового расширения кристаллической структуры, выражающейся в деформационном распухании объема кристаллической решетки.

Новые металл/сверхпроводник-диэлектрик переходы и их влияние на высокотемпературную сверхпроводимость в недолегированных и оптимально легированных купратах

2024-03-29T19:46:24+00:00

Разработан новый подход к металл/сверхпроводник-диэлектрик переходу в легированных купратах путем изучения образования поляронов и локализации в них легированных носителей заряда (дырок) и возможности превращения металлической или сверхпроводящей системы в диэлектрик. Более подходящий критерий такого фазового перехода был получен путем сравнения ширины полосы (или энергии Ферми) больших поляронов с их энергиями связи в купратах. Предсказана возможность металл/сверхпроводник- диэлектрик перехода и фазового расслоения в легированных купратах, приводящего к образованию конкурирующих металлических/сверхпроводящих и диэлектрических фаз в недолегированных, оптимально легированных и даже в сверхлегированных высокотемпературных купратах. Затем было исследовано возможное вредное и благотворное влияние различных нарушений (например, образования поляронов и перехода волны зарядовой плотности) и сосуществующих диэлектрических и сверхпроводящих фаз на критическую температуру T_c сверхпроводящего перехода недолегированных и оптимально легированных купратов. Определена реальная температура сверхпроводящего перехода T_c в этих материалах с использованием теории сверхпроводимости Бозе-жидкости, а не теории сверхпроводимости Ферми-жидкости типа Бардина-Купера-Шриффера, которая не способна предсказать соответствующее значение T_c в высокотемпературных купратах. Обнаружено, что подавление поляронных эффектов и эффектов волны зарядовой плотности в оптимально легированных купратах приводит к увеличению T_c, а некоторые дефекты решетки (например, анионные вакансии) в купратах могут сильно влиять на T_c и усиливать высокотемпературную сверхпроводимость в них.

Механизм формирования внутренних и поверхностных дефектов при литье и их трансформация в дефекты поверхности листа

2024-03-29T19:54:56+00:00

Целью исследования было выяснение механизмов образования микро- и макроструктурных неоднородностей в корковой зоне слитков и их трансформации в поверхностные дефекты в процессах нагрева, пластической деформации и прокатки. Представлены методика и результаты исследования макро-, микроструктурных и химических неоднородностей слитков и готового листового проката. Разработан сравнительный метод структурно-концентрационного анализа металла на сквозном металлургическом переделе слиток – сляб – листовой прокат. Методика основана на проведении металлографических методов изучения структуры и качественного анализа неметаллических включений. Результаты исследований свидетельствуют о том, что качество поверхности листового проката преимущественно определяется физической неоднородностью корковой зоны слитка, а на внутренние дефекты тонколистового проката в значительной степени определятся загрязненность металла неметаллическими включениями. Предложен новый механизм трансформации дефектов корковой зоны отливки в поверхностные и внутренние дефекты листового проката. Данное исследование способствует более глубокому пониманию процессов образования и трансформации дефектов при обработке металлов и позволяет разработать стратегии повышения качества листового проката. Кроме того, в исследовании подчеркивается важность контроля физической неоднородности зоны корки слитка и минимизации загрязнения неметаллическими включениями для получения высококачественного проката.

Причина точечной коррозии мартенситной стали в морской воде

2024-03-29T20:02:55+00:00

В представленной работе сделано предположение, что коррозия изделий из мартенситной нержавеющей стали Х17 в морской воде возникает из-за неполного окисления атомов хрома в ячейках на поверхности изделий. Неполное окисление атомов хрома в ячейках стали Х17 происходит по причине того, что у молекул кислорода при температурах до 350°С не хватает энергии для химического взаимодействия с трехвалентными атомами хрома входящими в кубические объемно-центрированные ячейки мартенситной нержавеющей стали. Показано, что происходит значительное уменьшение скорости коррозии при размещении изделий из нержавеющей стали Х17 в 5% растворе йода в этаноле после предварительной обработки поверхности изделий активными формами кислорода. Обработка производилась в течении 12 часов химически-активными формами кислорода (озон и синглетный кислород) при температуре 350 °С. Показано, что в результате 12 часового воздействия высокоактивными формами кислорода большая часть атомов хрома на поверхности образцов изделий из стали Х17 была полностью окислена. В результате образования новых связей хром – кислород – хром плотность оксидного пассивирующего слоя на поверхности изделий значительно увеличилась. Это привело к повышению коррозийной стойкости. На поверхности изделий из обработанной активными формами кислорода нержавеющей стали Х17 образовался слой, у которого скорость взаимодействия со спиртовым раствором содержащем ионы галогенов снижена на 71% по сравнению с образцами необработанной стали Х17.

Влияние плазмонного эффекта на сенсибилизацию диоксида титана молекулами красителей

2024-03-29T20:10:57+00:00

Изучено влияние плазмонногоэффекта металлических наночастиц на перенос электрона от красителей эозин и родамин Б к TiO₂. Спектрально-кинетические измерения показали, что по сравнению с SiO₂ на поверхности TiO₂ уменьшается не только интенсивность, но и длительность флуоресценции обоих красителей, что свидетельствует о передаче заряда от красителя к полупроводнику. В присутствии плазмонных наноструктур ядро@оболочка (Ag@TiO₂) наблюдается интенсификация быстрой флуоресценции, а также сокращение длительности свечения красителей. Оптимальной концентрацией, для которой был зарегистрирован максимальный плазмонный эффект является 3 мас% Ag@TiO₂. Плазмонный эффект также приводит к увеличению эффективности сенсибилизации полупроводника молекулами исследуемых красителей, что выражается в росте фотовольтаических и зарядо-транспортных характеристик исследуемых полупроводниковых пленок. Полученные результаты могут быть использованы при разработке устройств для фотовольтаики, фотокаталитических и оптоэлектронных элементов.

Сравнительный анализ методов имитации остаточного энерговыделения в кориуме во время тяжелых аварий на атомных электростанциях

2024-03-29T20:19:06+00:00

Известно, что в процессе развития тяжелой аварии на атомных электростанциях происходит расплавление материалов активной зоны и образование кориума. Особенностью кориума является наличие остаточного энерговыделения, которое вносит ощутимый вклад в характер его взаимодействия с конструкционными материалами реакторной установки. По этой причине к методам имитации остаточного энерговыделения в прототипе кориума предъявляются достаточно серьезные требования, которые касаются, как равномерности объемного распределения, так и его интенсивности. В данной работе приведен сравнительный анализ существующих методов имитации остаточного энерговыделения в кориуме, которые применяются на различных экспериментальных установках, исследующих работу пассивных систем защиты при тяжелых авариях с расплавлением реактора на атомных электростанциях. Путем сравнения преимуществ и недостатков определяется более практичный метод имитации остаточного энерговыделения и предлагаются пути дальнейшего совершенствования выбранного способа для полной имитации теплового поля реального кориума.

Улучшение качества экибастузского угля с использованием метода сухого обогащения

2024-03-29T20:28:55+00:00

В данной работе обсуждаются возможности повышения качества экибастузского угля за счет использования технологии «сухого обогащения». Проведенные эксперименты и расчеты позволили определить оптимальную схему обогащения образцов энергетических углей из разреза «Экибастузский» ТОО «Ангренсор-Энерго». Тестирование технических характеристик, таких как влажность, зольность, выход летучих веществ и расчет энергетических характеристик обогащенных образцов энергетического угля проведено в 3 этапа в углехимической лаборатории. В результате установлено, что энергосодержание образцов обогащенного топлива увеличилось до 28,5% от исходного. Это значительно улучшило потребительские свойства за счет получения максимального выхода высококачественного угольного концентрата. Следовательно, разработанная схема обогащения позволяет значительно сократить потребление электроэнергии, сократить выбросы в атмосферу, уменьшить вредное воздействие на окружающую среду, расширить рынки сбыта угля.
Ключевые слова: экибастузский уголь, энергетические угли, вредные выбросы, влажность, зольность, летучие вещества, технология «сухого обогащения».

Энергетические спектры, ожидаемые значения и термодинамические свойства двуатомных молекулHClи LiH

2024-03-29T21:07:49+00:00

Уравнение Шредингера решается путем применения метода функционального анализа Никифорова-Уварова по Хюльтенус учетом экранированного потенциалаКратцера. Приближение Грина-Олдрича используется для определения выражений в замкнутой форме для уравнения энергии и волновой функции. Теорема Хеллмана-Фейнмана была использована для расчета энергетических спектров и математических ожиданий различных квантовых состояний двухатомных молекул (DM) HCl и LiH. Впоследствии использовано уравнение энергии, которое ранее было выведено для расчета статистической суммы, что, в свою очередь, позволило нам определить термодинамические свойства, связанные с двухатомными молекулами. Статистическая сумма для двухатомных молекул и LiH рассчитана при различных температурах. Результаты показывают, что статистическая сумма двух двухатомных молекул растет с повышением температуры. Полученные результаты согласуются с результатами, описанными в литературе.

Автоматизированный контроль проводимости тонких пленок с использованием вихретокового метода

2024-03-29T20:36:24+00:00

В статье рассмотрена возможность применения вихретокового метода неразрушающего контроля для задач измерения электропроводности тонких металлических пленок. В качестве объекта измерения использовались медные пленки различной толщины, полученные методом осаждения из газовой фазы в вакууме. Представлен обзор актуальных направлений использования медных пленок в современной промышленности и науки и проведен анализ актуальных методов неразрушающего контроля, пригодного для исследования тонких медных пленок. Представлено краткое описание метода напыления и программно-аппаратного комплекса по измерению электропроводности пленки. Приведена калибровочная кривая, позволяющая восстанавливать значения электрической проводимости пленки по значению сигнала вихретокового преобразователя. Для построения калибровочной кривой были отобраны образцы арсенида галлия GaAs. Решение объясняется близостью значений электропроводности данного химического соединения к рассчитанным показателям полученных тонких пленок Представлены результаты тестирования пленок, имеющих различные характеристики и показано распределение электропроводности пленок в зависимости от партии. Проведенная серия практических измерений тонких пленок продемонстрировала существование взаимосвязи между массой исходного вещества, которое было подвергнуто напылению и характеристиками полученных пленок. По различным значениям электропроводности в рамках одной партии был сделан вывод о разнице в качестве напыления различных пленок.

Влияние двухфазного потока на зажигание таблетки топлива и ее вылет из гильзы

2024-03-29T20:42:40+00:00

Ложные тепловые цели играют важную роль в создании безопасных условий для самолетов и вертолетов. При этом основной задачей является обеспечение стабильного зажигания таблетки топлива перед ее вылетом из гильзы. Для оптимизации этого процесса важно изучить влияние различных параметров, таких как размер зазора между гильзой и цилиндрической поверхностью таблетки топлива, а также размер частиц, поступающих из инициатора и таблетки топлива. В данной статье предложена физико-математическая модель процесса воспламенения и вылета таблетки, а также исследовано влияние указанных параметров на время зажигания. Оценены времена зажигания торцевой поверхности зерна для различных размеров частиц, равные r = 1 мкм и r = 25 мкм. Зазор между гильзой патрона и цилиндрической поверхностью зерна составлял от 0.5 мм до 2 мм. Скорости вылета таблетки из гильзы получены для частиц размером 1 мкм и 25 мкм и разных зазоров между гильзой и цилиндрической поверхностью таблетки топлива.

Моделирование многоточечного контакта при термоэлектрическом контроле

2024-03-29T20:47:49+00:00

В статье приведены результаты моделирования многоточечного контакта при термоэлектрическом методе. Показано влияние разных типов источников термоЭДС на нагрузочную характеристику эквивалентного источника термоЭДС, получаемого за счет параллельного соединения нескольких термопар. Представленная модель реализована в пакете NI LabVIEW, находящаяся в свободном доступе. Верификация модели проведена на трех типах термопар: медь\константан, медь\нихром и хромель\алюмель, с разным их количеством, соединенных параллельно. Полученные расчетные нагрузочные характеристики эквивалентного источника отличаются от экспериментальных не более 6%. Представлены результаты моделирования нагрузочных характеристик эквивалентного источника термоЭДС, получаемого за счет параллельного соединения разного количества двух типов термопар. Показано, что для получения достоверных данных необходимо обеспечить нагрузку эквивалентного источника не менее 1 кОма.

Программно-аппаратный комплекс для контроля устойчивости бортов карьера с использованием оптического волокна

2024-03-29T20:53:49+00:00

В данной статье рассматриваются решения по внедрению системы мониторинга сменности в карьерах, которая является основной причиной обрушения бортов и кромки. Для обеспечения безопасности и бесперебойного наблюдения за работой карьера были применены волоконно-оптические датчики. Эти датчики изготовлены с использованием одномодовых оптических волокон, что позволяет точно оценить смещение горного массива в радиусе 30-50 км. Для всестороннего анализа деформаций и сдвиговых процессов, происходящих в горном массиве, были проведены тщательные лабораторные исследования. В конечном итоге результаты этих исследований позволят значительно повысить эффективность работы карьеров и снизить вероятность возникновения аварийных ситуаций.

Численное моделирование процесса экструзии высоковязких паст

2024-03-29T21:00:50+00:00

В статье представлено теоретическое рассмотрение процесса экструзии пасты с помощью поршневого дозатора. Паста представляет собой высоковязкую суспензию терпинеола и порошка частиц серебра. В результате численного моделирования получено распределение частиц серебра в установившемся потоке пасты. Получены избыточное давление в поршне и эффективная ширина дорожки в зависимости от скорости поршня. Моделирование показало, что наибольшее влияние на процесс экструзии оказывает вязкость пасты. Использование полученных зависимостей позволит управлять процессом экструзии пасты.