Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск

Научно-технический журнал Заводская лаборатория.  Диагностика материалов = Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials (старое название Заводская лаборатория) учрежден в 1932 году. Он информирует читателей о главных параметрах качества любых веществ и материалов – химическом составе, строении и  свойстве. Высокий научный уровень журнала был и остается одним из главных его достоинств. Во многом его обеспечивают высококвалифицированные члены редколлегии, секций редколлегии журнала, рецензенты – академики, члены-корреспонденты, доктора и кандидаты наук. В редакционной коллегии и секциях редколлегии работают четыре академика РАН,  пять членов-корреспондентов РАН, 25 докторов наук и 12 кандидатов наук.   В журнале публикуются статьи по аналитической химии, физическим методам исследования и контроля, механике материалов, математическим методам исследования, а также сертификации веществ и материалов. 

Журнал способствует инновационной деятельности – внедрению в практику новых методов и средств исследований как известных, так и перспективных  материалов. Целевая аудитория – лаборатории научно-исследовательских, отраслевых и учебных институтов, промышленных предприятий, научных Центров коллективного пользования, заводов.  Журнал привлекает внимание к наиболее актуальным и перспективным направлениям научных исследований, способствует обеспечению связей и обмену мнениями между исследователями из разных регионов России и разных государств. В последние годы тематика журнала значительно расширяется, чтобы  наиболее полно соответствовать насущным проблемам науки и техники.

 

 

 

Текущий выпуск

Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
Том 86, № 10 (2020)
Скачать выпуск PDF

АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВА

5-9 44
Аннотация

Предложен подход к сорбционному выделению Se (IV) из растворов на новом S,N-содержащем сорбенте с последующим определением аналита в фазе сорбента микрорентгенофлуоресцентным методом. Сорбент — сополиметиленсульфид-N-алкилметиленамин — синтезирован методом «змея в клетке» и устойчив в растворах кислот. Определены условия количественного извлечения Se (IV): сорбция в растворах 5 М HCl или 0,05 М HNO3 при нагревании до 60 °C, время контакта фаз — 1 ч. Остаточное содержание селена в растворе определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) по изотопу 82Se. Доказано отсутствие потерь селена и предложен механизм сорбционного взаимодействия в данных условиях. Методом микрорентгенофлуоресцентного анализа (микро-РФА) с картированием установлено равномерное распределение селена по поверхности сорбента. Показана возможность определения селена в фазе сорбента методом микро-РФА. При сравнении полученных результатов с результатами расчетов методом фундаментальных параметров установлено, что для получения правильных результатов определения селена в фазе сорбента методом РФА необходимо использование стандартных образцов сорбатов.

10-17 31
Аннотация

Разработана методика микроволнового кислотного разложения основных и ультраосновных пород с последующим определением редкоземельных элементов (РЗЭ) в полученных растворах методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (МС-ИСП). Путем изменения условий кислотного разложения исследуемых образцов (температура, соотношение используемых кислот, масса навески образца) в микроволновой системе MARS-5 найдены оптимальные условия пробоподготовки. На первой стадии использовали смесь кислот HF и HNO3 в объемном соотношении 4:1 (60 мин, 190 °C, давление до 20 атм), после отгонки избытка фторидов в виде SiF4 сухой остаток обрабатывали царской водкой (60 мин, 190 °C, давление до 20 атм). Измерения были выполнены с использованием ИСП масс-спектрометра с двойной фокусировкой ELEMENT Finnigan Mat. При расчете концентраций для учета матричного влияния применяли внешнюю градуировку по многоэлементному стандартному раствору с имитацией кислотного состава проб после разложения, в качестве внутреннего стандарта использовали индий. Достигнутые пределы обнаружения РЗЭ составили от 0,0002 до 0,008 мкг/г. Применимость разработанной методики для анализа основных и ультраосновных пород доказана на основе результатов определения РЗЭ в геологических международных стандартных образцах BHVO-2 и BCR-2 (базальты), UB-N (серпентинит), JP-1 (перидотит). Погрешность определения составляет менее 8 % для образцов BHVO-2, BCR-2 и UB-N и 10 – 35 % для образца JP-1. Предлагаемый способ пробоподготовки был успешно применен для анализа природных образцов Кольского полуострова, правильность результатов подтверждена сравнением с результатами МС-ИСП анализа после сплавления с метаборатом лития. Достоинством разработанной методики являются ее экспрессность по сравнению с кислотным разложением без использования микроволновой системы и низкие пределы обнаружения по сравнению со сплавлением.

18-22 27
Аннотация

Обеспечить надлежащее качество цинкового покрытия при гальваническом процессе его осаждения возможно только при своевременном контроле и корректировке состава электролита, основным компонентом которого является сульфат цинка. Предложена методика рентгенофлуоресцентного определения цинка (в пересчете на ZnSO4) в кислом электролите гальванического цинкования с использованием энергодисперсионного спектрометра ARL Quant’X (Thermo Fisher Scientific, США) с полупроводниковым кремний-литиевым детектором. Найдены оптимальные параметры возбуждения и регистрации излучения цинка при разбавлении пробы электролита 1:1000. Результаты определения цинка по разработанной методике сравнили с данными референтного метода комплексонометрического титрования: результаты характеризуются хорошей сходимостью и точностью. Предложенная методика рентгенофлуоресцентного определения цинка в электролите гальванического цинкования не уступает по предельным возможностям титриметрическому методу и превосходит его по простоте пробоподготовки и экспрессности. Разработанная методика рентгенофлуоресцентного определения цинка применена к анализу электролита, используемого на непрерывном агрегате гальванического цинкования в ООО «МЕТСЕРВИС».

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ

23-30 29
Аннотация

Перспективные отечественные газовые и газоконденсатные месторождения характеризуются присутствием в составе добываемого сырья углекислого газа CO2. Его наличие (в сочетании с влагой и рядом иных факторов) стимулирует интенсивное развитие локальных процессов коррозии. В работе представлены результаты исследования коррозии объектов газодобычи с использованием аналитических методов контроля (газовой хроматографии с масс-спектрометрией, рентгенофлюоресцентной спектрометрии, рентгеновской дифракции). Показано, что такие параметры, как парциальное давление CO2, минерализация, pH-фактор, общее давление и др. следует рассматривать с учетом их предполагаемых изменений в течение жизненного цикла месторождения. Установлено, что развитие коррозии в условиях CO2 зависит от количества формируемой при конденсации на металлических поверхностях влаги, ее состава и содержания в паровой фазе. Помимо влаги, в конденсируемой среде может присутствовать моноэтиленгликоль, применяемый при добыче газа в качестве ингибитора гидратообразования. Его концентрация также в значительной степени определяет скорость протекания коррозионных процессов. Скорость локальной углекислотной коррозии может достигать нескольких миллиметров в год. Аналитические методы совместно с другими способами контроля могут быть использованы для прогноза и мониторинга коррозионной ситуации (определения наличия (содержания) ингибитора коррозии, анализа продуктов коррозии или отложений и др.) на объектах газодобычи.

31-35 54
Аннотация

Принципиальная особенность 3D-печати методом селективного лазерного спекания — необходимость полного заполнения рабочей камеры 3D-принтера порошковым материалом. Поскольку в процессе печати порошок расходуется не полностью, к первичному материалу в каждом цикле добавляется 25 – 30 % масс. вторичного (неиспользованного в предыдущем цикле). При этом повторная рециркуляция приводит к деградации свойств рабочей порошковой смеси и увеличению вероятности брака. В работе представлены результаты цветометрического исследования старения порошка полиамида-12, используемого в 3D-печати методом селективного лазерного спекания. Сканирование и компьютерную обработку цифровых изображений первичного и вторичного полиамидных порошков, полученных с помощью цветометрии, проводили с применением программного обеспечения. Цветометрический анализ включал выражение цвета образца с использованием параметров цветовых моделей, применяемых в цифровых технологиях синтеза окрашенных изображений. Установлено, что количество циклов до начала интенсивной деструкции составляет не более трех. Это согласуется с практическим опытом печати методом селективного лазерного спекания. Наряду с изменениями кристалличности и фракционного состава частиц термоокислительная деструкция — критический фактор, ограничивающий использование вторичного порошка. Приведены данные, характеризующие изменение цвета вторичного порошка в зависимости от продолжительности термического воздействия и газовой среды. Показано, что длительное его хранение для последующего использования нецелесообразно, так как инициаторы деструкции в материале уже присутствуют. Полученные результаты по обработке цветометрических изображений полимерного порошка могут быть использованы при контроле процесса старения расходных материалов и прогнозе вероятности брака при 3D-печати.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ. Обмен опытом

36-40 40
Аннотация

Технологический процесс изготовления ферритов включает цепочку структурных и фазовых превращений, в результате которых из дисперсных систем (их твердая фаза представлена оксидами металлов) образуется ферритовая керамика. Снижение сил поверхностного натяжения при помоле за счет использования поверхностно-активных веществ (ПАВ) приводит к лучшей дезагрегации компонентов (как исходных, так и ферритизованных). Применение ПАВ уменьшает трение между частицами и позволяет получить более плотные заготовки на стадии прессования. Микродобавки способствуют более быстрому формированию контактных перешейков. Цель работы — разработка методики определения коэффициента поверхностного натяжения ферритового материала марки 600НН при спекании. Предлагаемый подход основан на измерениях усадки разных фрагментов вертикально спекаемого ферритового стержня, по которым определяются значения коэффициента. Показано, что коэффициент поверхностного натяжения исследуемого ферритового материала при спекании составил σ = 65,2 ± 13,0 Н/м с доверительной вероятностью 95 %. Полученные результаты можно использовать при изучении влияния на силы поверхностного натяжения температуры спекания, размера спекаемых частиц, количества и качества легирующих добавок, а также при исследовании связи между величиной коэффициента поверхностного натяжения и параметрами микроструктуры.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬ

41-45 53
Аннотация

Duplex stainless steels (DSSs) possess a typical biphasic microstructure consisting of equal amount of ferrite and austenite, which provides better combination of the mechanical and corrosion properties compared to the austenitic grade. Despite their good processability, they suffer from embrittlement of secondary phases in a very specific temperature range 450 – 1000°C depending on the composition. Solubilizing treatment after processing is required to obtain a perfect balance between austenite and ferrite and moreover, to dissolve any secondary phases that could have been formed during processing. This implies very high energy consumption of forming processes due to a high temperature (above 1000°C) or high power needed for the forming machines. The electroplastic effect could be used to reduce the force needed to form the material and extend the forming limits. The effect consists in direct interaction between the electrons of the electrical current and the ions of the material. The current mode (e.g., continuous current, pulsed current, pulse duration and duty cycle) plays an important role in the occurrence and the extent of the electroplastic effect. The electroplastic effect is investigated under tension in two-phase duplex stainless steel UNS S32205. Tensile tests under different current conditions (current density and frequency) are compared to room temperature tests. The best effect in terms of reduction of the ultimate tensile strength and increase in the fracture strain is achieved by introducing a multi-pulse current with the maximum density and pulse duration.

46-55 43
Аннотация

Предложен и верифицирован новый разрушающий метод количественного описания процесса накопления повреждений в окрестности концентратора напряжений. Степень поврежденности в зоне, характеризующейся высокими градиентами деформаций, увеличивали предварительным малоцикловым растяжением-сжатием плоских образцов с центральными сквозными отверстиями. Данную процедуру проводили для трех программ с постоянным размахом напряжений 333,3 МПа, но различными коэффициентами асимметрии цикла, равными –0,33, –0,66 и –1,0, а также для двух программ с одним и тем же коэффициентом асимметрии цикла (–0,33), но различными значениями размаха напряжений, соответствующими 333,3 и 233,3 МПа. Такой процесс дает набор объектов исследования с различной степенью накопленных усталостных повреждений. Ключевой момент предлагаемого подхода заключается в том, что плоские образцы со сквозными отверстиями испытывали в соответствии с реальными условиями эксплуатации, без нанесения начального надреза, который инициирует рост усталостной трещины. Измеряемые параметры, необходимые для количественного описания процесса накопления повреждений, получали удалением локального объема материала в виде последовательности узких разрезов, которые наносили при постоянном уровне растягивающих номинальных напряжений. Наличие внешней нагрузки обеспечивало усиление полезного сигнала, который отражает степень поврежденности материала. Надрез служил для оценки уровня усталостных повреждений, также как зондирующие отверстия используют для освобождения энергии остаточных напряжений в методе сверления отверстия. Тангенциальные компоненты перемещений на берегах надреза измеряли на различных этапах циклического нагружения с помощью метода электронной спекл-интерферометрии. Переход от измеренных перемещений к величинам коэффициентов интенсивности напряжений (КИН) проводили на основе соотношений линейной механики разрушения. Установлено, что нормализованные зависимости КИН для первого надреза от процента долговечности, построенные для четырех программ циклического нагружения с различными параметрами, отражают влияние коэффициента асимметрии цикла и размаха напряжений цикла нагружения на скорость накопления повреждений. С помощью этих данных получен явный вид функции, которая количественным образом описывает процесс накопления повреждений. Эти функции построены как для различных величин коэффициента асимметрии цикла, так и для разных значений амплитуды напряжений.

56-65 39
Аннотация

Представлен способ формирования коллекции научных данных по результатам механических испытаний образцов, полученных из ABS-пластика методом послойного наплавления (FDM) на 3D-принтере Fortus 380 mc. Материал изготавливаемых на 3D-принтерах структур обладает естественной анизотропией механических характеристик, исследование которых — важная задача, предшествующая построению математических моделей. Такие исследования, с одной стороны, всегда ограничены целями и возможностями исследователей, с другой — направлены на обмен и интеграцию результатов, получаемых различными исследовательскими группами. Они создают возможности более глубокого изучения и понимания общих закономерностей и особенностей деформирования материалов, получаемых с применением аддитивных технологий. Поэтому данные, получаемые в результате механических испытаний этих материалов, необходимо обрабатывать и публиковать в открытом (или ограниченном) доступе. Путем проведения стандартных испытаний на трехточечный изгиб образцов, отличающихся ориентацией наплавляемых слоев, получен набор данных, который вместе с исходными данными и документами, разработанной программой испытаний и итоговым отчетом сформировали коллекцию данных. На примере формирования этой коллекции продемонстрирован подход, реализующий ключевые принципы организации научных данных, их доступности и использования, позволяющий структурировать сложные наборы данных для независимого обращения к каждому из объектов. Сформированная коллекция данных размещена в открытом доступе: https://od.ict.sc/DuPXcR.

ОЦЕНКА СООТВЕТСТВИЯ. АККРЕДИТАЦИЯ ЛАБОРАТОРИЙ

66-76 37
Аннотация

Повышенное внимание к развитию современных подходов вероятностной оценки результатов исследований в области судебно-экспертной деятельности обусловлено требованиями к четким характеристикам ограничений результатов исследований, включая показатели неопределенности получаемых данных и связанные с ними оценочные вероятности. Одним из основных положений современной теории оценки судебных доказательств, наряду с допустимостью и желательностью использования вероятностей, является принцип сопоставления этих вероятностей в свете их обусловленности конкурирующими версиями, вытекающими из состязательного характера правосудия. Цель настоящей статьи — разработка методических подходов к использованию отношения правдоподобия как наиболее подходящей формы определения значимости выводов, направляемых экспертом суду для формирования доказательственной базы. Приведен краткий обзор публикаций, посвященных применению концепции отношения правдоподобия в судебно-экспертной деятельности, за 2000 – 2018 гг. Использование этой концепции может обеспечить реальную оценку достоверности доказательства. В настоящей статье термин «доказательство» представляется как различные непрерывные количественные измерения (свойств и признаков объектов судебной экспертизы), с помощью которых при сравнении известного и сомнительного образцов решается вопрос их происхождения из одного или из разных источников. Рассмотрены наиболее часто встречающееся нормальное распределение непрерывных данных и общий подход расчета отношения правдоподобия (LR) с использованием функций плотности вероятности (pdf). Показано, что в целях учета вариативности сравниваемых образцов для расчета LR необходимо наличие трех баз данных: потенциальной базы, контрольной базы данных известного образца и сравнительной базы данных сомнительного образца. Приведены примеры расчета LR и силы доказательства для различных видов экспертиз. Процедуры расчета LR в целом совпадают, однако авторы предлагают разные способы расчета и графического представления силы доказательства. Подробно рассмотрена так называемая величина цены или штрафа за неверный прогноз (ClLR), введены понятия правильности и воспроизводимости, а также доверительного интервала этой величины. Выделен ряд особенностей расчета LR для многомерных непрерывных данных. Большой интерес представляет использование в экспертизе звукозаписи модели диктора в виде взвешенной суммы гауссовских плотностей M компонент (GMM-модели): каждая компонента представляет собой D-мерную гауссовскую pdf со средним значением вектора и ковариационной матрицей. Можно предположить, что использование GMM-pdf в расчетах LR эффективно не только для судебной экспертизы звукозаписей, но и для других видов экспертиз. Универсальность оценки сходства/различия объектов судебно-экспертного исследования с помощью отношения правдоподобия указывает на перспективность применения данной концепции.