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 87, № 3 (2021)
Скачать выпуск PDF

АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВА 

5-10 27
Аннотация

Разработана методика ускоренного определения изониазида в твердой дозированной лекарственной форме (ЛФ), основанная на его титровании раствором фотогенерированного йода, который получали в результате облучения вспомогательного раствора, содержащего йодид калия, смесь сенсибилизаторов (эозината натрия, флуоресцеина и аурамина в молярном соотношении 1:1:1) и фосфатный буферный раствор (pH 7,5). Уменьшение содержания титранта в ячейке за счет взаимодействия с физиологически активным соединением (ФАС) — изониазидом — регистрировали по снижению силы тока в амперометрической цепи. Стабилизация тока в цепи амперометрической установки свидетельствовала о полноте протекания реакции и позволяла определить содержание ФАС в ЛФ. Дальнейшее облучение раствора и измерение времени генерации, необходимого для восполнения убыли титранта, также позволяли оценить содержание изониазида в препарате. Методика апробирована на образцах твердой дозированной ЛФ. Установлено что, компоненты таблеточной массы (моногидрат стеарата кальция, полисорбат, кросповидон и картофельный крахмал) не влияют на результаты определения ФАС при условии получения анализируемой формы при комнатной температуре. Найденное содержание изониазида в твердой дозированной форме изменяется в диапазоне 286 – 296 мг и входит в интервал, рекомендованный ОФС.1.4.2.0009.15 (285 – 315 мг), что свидетельствует о соответствии качества препарата стандартам GMP. Линейная зависимость аналитического сигнала от концентрации ФАС наблюдается в интервале 161 – 1610 мг для препарата «Изониазид. Таблетки, 300 мг». Рассчитанные пределы обнаружения и определения изониазида составили 13,5 и 41,0 мг соответственно (как по изменению силы тока, так и по времени генерации титранта). Разработанная методика определения изониазида соответствует требованиям, изложенным в руководстве по валидации биоаналитических методов, проста в выполнении, не требует дорогостоящего оборудования, а следовательно, может быть рекомендована для рутинного контроля показателей качества ЛФ в условиях любой контрольно-аналитической лаборатории.

11-19 34
Аннотация

Предложена методика определения растворенных форм кремния в воде методом электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии высокого разрешения с источником непрерывного спектра. Для устранения химических помех при определении кремния графитовые кюветы поперечного нагрева модифицированы перманентным модификатором (раствором вольфрамата натрия) с образованием карбидного покрытия. Термическая стабилизация кремния в графитовой печи достигнута в присутствии смешанного палладиево-магниевого модификатора в нитратной форме. Разработанный способ анализа применен для определения растворенных форм кремния в реальных образцах подземной и поверхностной воды. По результатам исследований и метрологической экспертизы материалов по разработке методики измерений проведена ее аттестация на базе аккредитованной на данный вид деятельности организации, методика зарегистрирована в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений.

20-23 26
Аннотация

Разработан левамизол-селективный электрод с пластифицированной поливинилхлоридной мембраной на основе ионного ассоциата левамизола с бромфеноловым синим. Для моделирования состава мембраны как матрицу использовали ПВХ; в качестве пластификатора исследовали дибутилфталат (ДБФ), диэтилфталат (ДЭФ), диоктилфталат (ДОФ), динонилфталат (ДНФ), дибутилсебацинат (ДБС), трикрезилфосфат (ТКФ). Установлено, что природа пластификатора незначительно влияет на аналитические характеристики электрода. Отклик линеен в диапазоне концентраций 1 · 10–5 – 1 · 10–1 моль/л с крутизной электродной функции 52,1 ± 1,0 мВ/pC. Время отклика электрода составляет 10 с, его можно использовать не менее 8 недель, причем для мембран с большим содержанием пластификатора срок службы электрода дольше. Рабочий диапазон pH 3,0 – 8,0. Были определены потенциометрические коэффициенты селективности электрода по отношению к ряду потенциально мешающих ионов. Разработанный электрод апробирован при определении левамизола в модельных растворах и фармацевтических препаратах («Декарис (Decaris)» и «Левамизол-Здоровье»).

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ 

24-28 38
Аннотация

Альбумин — наноразмерный белок, упакованный определенным образом в полипептидную цепь, — поддерживает осмотическое давление крови и белковый резерв организма, выполняет важную транспортную функцию. В работе приведены результаты исследования структуры альбумина плазмы. Использовали метод малоуглового рассеяния синхротронного излучения — один из наиболее эффективных аналитических подходов для анализа наноразмерных структур. Кроме того, метод позволяет исследовать структуры жидких биологических объектов в естественном растворе. Установлено, что глобулы белка имеют вид эллипсоидов с полуосями 8, 8 и 3 нм и формируются тремя доменами, состоящими из α-спиралей. Домены отличаются расстояниями между упорядоченно расположенными α-спиралями. При этом альбумин может находиться в виде отдельных глобул, димеров и олигомеров, окруженных гидратационными оболочками. Молекулы белка в исследуемой плазме расположены хаотично. Полученные результаты могут быть использованы при разработке методики оценки качества плазмы, основанной на определении количественного содержания отдельных глобул. Данные о структуре белка необходимы также при терапевтическом применении альбумина.

29-34 33
Аннотация

Аустенитные нержавеющие стали в силу их механических, коррозионных и технологических свойств широко используют в атомной и тепловой энергетике. В работе представлены результаты исследования влияния мартенсита деформации на коррозионную стойкость хромоникелевых сталей аустенитного класса. Исследовали используемые в оборудовании АЭС образцы теплообменных труб парогенераторов, гибов труб, пластин, входящих в состав паровых турбин, предохранительных клапанов. Испытания проводили с применением металлографического, рентгеноструктурного, атомно-эмиссионного и атомно-абсорбционного спектральных анализов. Для определения содержания ферритной фазы использовали электронную микроскопию. Установлено, что пятна темно-серого цвета неправильной формы, расположенные вдоль линии, параллельной оси образца, содержат оксиды железа. Появление подобных дефектов, которые наблюдали только на внешней поверхности изделий, обусловлено технологией их изготовления. Показано, что интенсивная пластическая деформация, возникающая в процессе производства или эксплуатации, приводит к образованию мартенсита деформации, подверженного коррозии. При этом коррозионное растрескивание сопровождается напряжением. Выявлено также, что в металле образцов отсутствует δ-феррит. Формируемый при эксплуатации изделия мартенсит деформации в месте контакта с более твердым материалом приводит к появлению большого количества микротрещин, которые в условиях циклического нагружения развиваются по усталостному механизму. Полученные результаты могут быть использованы при оценке вероятности формирования деформационного мартенсита в хромоникелевых аустенитных сталях.

35-39 30
Аннотация

Химический способ удаления окалины с поверхности стальной катанки характеризуется негативным влиянием паров кислот на здоровье человека и окружающую среду, а также трудностями утилизации травильных шламов. Цель данной работы — разработка металлографического метода определения массы окалины на поверхности стальной катанки, подвергнутой двухстадийному охлаждению. Испытания проводили в соответствии с требованиями действующих стандартов по оценке точности (правильности и прецизионности) методов и результатов измерений. Выявлены следующие основные достоинства металлографического подхода: подтвержденная достоверность результатов определений массы окалины с требуемой точностью при принятой доверительной вероятности 95 %; существенное снижение затрат на расход материалов вследствие отсутствия необходимости специальной подготовки образцов; сокращение времени испытания за счет параллельных определений металлографических параметров и оптимизации операции, связанной с удалением окалины путем растворения ее в травильном растворе и защитой основного металла ингибиторами; исключение использования кислоты и, как следствие, необходимости утилизации отходов. Метод, помимо количественной оценки содержания окалины, позволяет также определять соотношение ее фазовых составляющих. Показано, что металлографический метод, включающий определение массы окалины путем измерения толщин слоев ее фаз (вюстита, магнетита), можно использовать как альтернативу традиционной стандартизированной методике экспресс-определения количества окалины и рентгеноструктурному анализу фазового состава.

МЕХАНИКА МАТЕРИАЛА: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬ 

40-50 29
Аннотация

В наиболее нагруженных зонах летательных аппаратов широко используют слоистые композиты, образованные однонаправленными слоями. Для проведения расчетов на прочность и жесткость элементов конструкций из подобных материалов необходимо знать упругие свойства слоев. К решению этой проблемы возможны два подхода. Первый основан на решении задачи микромеханики с помощью методов теории упругости. Второй подход связан с построением упрощенной модели однонаправленного слоя, анализ которой позволяет получить достаточно простые формулы для определения эффективных жесткостей однонаправленного слоя. Проведен сравнительный анализ результатов, полученных на базе указанных подходов, позволяющий определить границы применимости приближенных формул для оценки эффективных характеристик различных типов композитов в зависимости от объемного содержания волокон. Эффективные упругие характеристики однонаправленных композитов определяют методом конечных элементов в рамках линейной теории упругости. Решена граничная задача для характерного представительного элемента, выбираемого в соответствии с физическими и геометрическими параметрами среды упорядоченной структуры. Создан набор программ-алгоритмов в среде ANSYS, автоматизирующий расчет упругих характеристик материалов в зависимости от объемного содержания волокон при различных соотношениях упругих свойств волокна и связующего, а также от параметров кривизны контура поперечного сечения волокон. Проведено сравнение результатов численного метода с данными, полученными по приближенным формулам и экспериментально.

51-57 27
Аннотация

Рассмотрены показатели хрупкости и вязкости металлов, рассчитанные по их механическим свойствам с учетом напряженного состояния, полученным в результате испытания на растяжение цилиндрических гладких и надрезанных образцов из перлитной (16ХСН), мартенситностареющей (03Х11Н10М2Т) и аустенитной (10Х11Н23Т3МР) сталей. Испытания проводили на разрывной машине УЭМ-10ТМ с разверткой диаграмм по деформации в масштабе ~50:1 при скорости деформирования 5 мм/мин. Размеры образцов до и после испытания измеряли с помощью микрометра и компаратора ИЗА-2 с точностью ±10–3 мм. Испытания на ударный изгиб проводили на маятниковом копре МК15 на тех же цилиндрических надрезанных образцах, которые применяли для построения диаграмм пластичности и вязкости в зависимости от показателя жесткости напряженного состояния по Бриджмену. На основании испытания на растяжение указанных образцов предложены новые показатели хрупкости λ = εк/η и вязкости η = (Sкв) – 1, где εк= ln(1/(1 – ψк)) — истинная предельная пластичность. Особенность показателя хрупкости λ состоит в том, что он увеличивается с повышением прочности металла, например, за счет предварительной деформации или упрочняющей термической обработки. Однако уменьшение радиуса выточки на образцах, т.е. увеличение жесткости напряженного состояния по Бриджмену, почти не влияет на величину хрупкости λ, но сопровождается корреляционным снижением показателей вязкости η и предельной пластичности εк сталей. Приведенные температурные зависимости механических свойств сталей 16ХСН и 03Х11Н10М2Т показали, что аномалии показателей хрупкости λ, наблюдаемые при повышенных температурах испытания, могут быть обусловлены такими структурными превращениями, как увеличение размера зерна у стали 16ХСН или количества остаточного аустенита у стали 03Х11Н10М2Т за счет обратного мартенситного превращения. При этом температурные зависимости показателей вязкости η и хрупкости λ изменяются противоположно.

58-63 29
Аннотация

Тепломеханическое оборудование и трубопроводы второго контура АЭС типа ВВЭР подвержены в основном двум механизмам деградации, которые снижают прочность элементов конструкций: эрозии-коррозии и усталостному повреждению. Как правило, указанные механизмы деградации не сочетаются и не приводят к ускоренному развитию повреждений изделия, так как влияют на его различные зоны. Однако обоим механизмам подвержены сварные соединения — в них преимущественно развиваются и зарождаются трещины, а эрозия-коррозия может приводить к локальным их утонениям из-за низкого содержания легирующих элементов или из-за гидродинамических особенностей потоков, возникающих после отводов, дросселирующих устройств, конусных переходов и подобных предвключенных участков. Цель работы — определение влияния эрозии-коррозии на развитие трещин усталости в сварных соединениях. При проведении исследований использовали формулы механики разрушения для описания подроста трещин от времени, а также эмпирические зависимости для описания механизма эрозии-коррозии от времени эксплуатации, а также описания постулируемой остаточной дефектности. Предложенный подход позволил оценить влияние эрозии-коррозии на скорость роста трещин в оборудовании или трубопроводе. Показано, что эрозия-коррозия может как снижать скорость роста трещин, так и существенно ее увеличивать. Получено распределение дефектов от времени эксплуатации, учитывающее всю совокупность возможных пропущенных дефектов. Данное распределение позволит более корректно оценить надежность и безопасность сварных соединений оборудования и трубопроводов.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 

64-75 28
Аннотация

Разработана и верифицирована математическая модель для исследования температурно-временных условий процесса дуговой наплавки при изготовлении сталеалюминиевых композиций. При моделировании в базу данных программного комплекса «СВАРКА» добавляли зависимости теплофизических свойств (теплопроводности и теплоемкости единицы массы вещества при постоянных давлении и объеме) исследуемых материалов от температуры нагрева. Геометрическую модель объекта при моделировании процесса дуговой наплавки задавали в виде единого тела, которое, например, в случае формирования функциональных покрытий на основе цветных сплавов на стальных основаниях, может состоять из различных материалов. Параметрами тепловых нагрузок источника нагрева являются: скорость движения, мощность, распределение вдоль и поперек шва, а также наличие и марка наплавочного материала. Расчет распространения тепла для процесса аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом проводили по схеме с нормально-круговым источником, расположенным на поверхности плоского слоя и испытывающим ограничивающее влияние нижней плоскости листа. Выбранная расчетная схема отражает все основные особенности процесса аргонодуговой наплавки, в число которых входят: введение тепла сварочной дуги в массивное тело с его поверхности; малая величина давления сварочной дуги; незначительное погружение активного пятна дуги в жидкий металл. Показано, что за счет учета теплофизических свойств интерметаллидного слоя системы Fe – Al, расположенного в диффузионной зоне, математическая модель позволяет с неопределенностью не более 8 % определять температуру нагрева не только на границе раздела сталь – алюминий, но и в любой точке образцов как при соединении переходных биметаллических сталеалюминиевых элементов с алюминиевыми или стальными конструкциями, так и при формировании методами наплавки функциональных алюминиевых покрытий, в том числе из композиционных материалов.

76-84 38
Аннотация

В терминах планирования эксперимента на примере дальномерной задачи по определению места объекта рассмотрена задача оптимизации конфигурации навигационной измерительной системы. Показано, что данная задача эквивалентна задаче A-оптимального планирования для функции регрессии, нелинейной по параметрам, которая сводится к тригонометрической модели. В явном виде выписаны функция отклика, информация Фишера и коэффициент чувствительности навигационной системы в случае двух и трех маяков, а также коррелированности измерений. С помощью теоремы эквивалентности для A-критерия для плоской дальномерной задачи подтвержден результат Барабановых, что матрицами A-оптимальных планов являются матрицы Колмогорова – Мальцева. Аналогичный результат в рассматриваемом случае имеет место и для критерия D-оптимальности. Рассмотрено влияние корреляции измерений в дальномерной задаче с двумя и тремя ориентирами. В этом случае найдены формулы для коэффициентов чувствительности, выраженные через пеленги на ориентиры и углы засечки объекта. Наряду с задачей оптимизации конфигурации сети рассмотрена задача обработки данных в плоской дальномерной задаче с двумя ориентирами. Место объекта определено двумя способами — с помощью метода результантов и геометрическим способом. В первом способе решение дальномерной задачи сводится к рассмотрению двух независимых квадратных уравнений для определения первой и второй координат места объекта. Выражения данных уравнений получены в явном виде. Второй способ также приводит к двум квадратным уравнениям. Он представляет собой вариант метода исключений и дает в явном виде условия, при которых рассматриваемая задача определения места разрешима. Рассмотрены примеры, подтверждающие изложенные выводы.