Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск

Научно-технический журнал «Заводская лаборатория.  Диагностика материалов» (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.

Часть годового объема статей журнала переводится на английский язык издательством "Шпрингер" и выходит в виде двух сборников под названием " INORGANIC MATERIALS . English translation of selected articles from Zavodskaya Laboratoriya. Diagnostika Materialov".

 

 

 

Текущий выпуск

Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
Том 85, № 4 (2019)
Скачать выпуск PDF

АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВА

5-10 12
Аннотация

Показана возможность разделения ионов Pd (II), Pt (IV) и Rh (III) методом жидкостной экстракции из хлоридньгх растворов во вращающихся спиральных колонках (ВСК). В качестве экстрагентов выбраны наиболее часто используемые в экстракции платиновых металлов реагенты: триоктиламин (ТОА), метилтриалкиламмоний хлорид (МТАА), трибутилфосфат (ТБФ) и относительно новый реагент — N,N,N',N'-TeTpa-K-oKTHHflHrnHKOHbaMHfl (ТОДГА). Исследована полнота экстракционного извлечения платиновых металлов из индивидуальных и смешанных солянокислых и солевых хлоридньгх растворов в зависимости от природы и концентрации экстрагента, кислотности анализируемых растворов и других факторов. Определены оптимальные условия количественного извлечения металлов из модельных солянокислых и хлоридньгх растворов в фазу экстрагента и последующего селективного разделения на стадии реэкстракции. Предложена схема многоступенчатого экстракционного разделения Pd (II), Pt (IV) и Rh (III) с использованием в качестве неподвижной фазы в ВСК 0,05 М раствора МТАА в толуоле. Схема включает извлечение ионов Pd (II) и Pt (IV) из раствора (0,1 М НС1 + 30 г/л О") в органическую фазу при одновременном отделении Rh (III), остающегося в водной фазе, и последовательную реэкстракцию Pd (II) и Pt (IV) из органической фазы 0,01 М раствором тиомочевины в 0,1 М НС1 и 1 М раствором тиомочевины в 0,5 М НС1 соответственно. Схема опробована при разделении платиновых металлов в технологическом растворе заданного состава. Степень извлечения металлов после экстракции 0,05 М раствором МТАА в толуоле и последовательной реэкстракции растворами тиомочевины составила: для родия (III) — 99,5 %, палладия (II) — 99,9 %, платины (IV) — 97,4 %. Выделенные водные фракции родия и платины после выхода из колонки не содержали примеси других платиновых металлов. В водной фракции палладия содержание платины составило 0,5 %.

11-16 15
Аннотация

На поверхностях пьезоэлектрических сенсоров с использованием ароматических соединений синтезированы полимеры сравнения и полимеры с молекулярными отпечатками (ПМО) пропионовой (ПМО-Propionic) и масляной (ПМО-Butyric) кислот методом нековалентного импринтинга. Для оценки способности ПМО карбоновьгх кислот распознавать целевые молекулы рассчитаны значения импринтинг-фактора и коэффициентов селективности. Установлено, что сенсоры, модифицированные полимерами с молекулярными отпечатками, обладают высокой селективностью к той кислоте, которая являлась темплатом при их синтезе. Предел обнаружения пропионовой и масляной кислот в растворах составил 7,40 • Ю- 6 и 8,81 • Ю- 6 г/дм3 соответственно. Правильность определения карбоновьгх кислот в модельных растворах с помощью модифицированных пьезосенсоров проверена методом «введено - найдено». Относительное стандартное отклонение составило менее 10 %. Модифицированные пьезоэлектрические сенсоры апробированы при анализе промежуточных продуктов получения пищевого этанола (бражной дистиллят, эпюрат, кубовые жидкости колонн). Проверку правильности определения карбоновьгх кислот в жидкостях проводили с использованием хромато-масс-спектрометрического комплекса Agilent Technological 7890В GC Systems. Разность результатов определения кислот пьезоэлектрическим сенсором и методом хромато-масс-спектрометрии не превышает 6 %. Благодаря своим характеристикам модифицированные пьезосенсоры позволят расширить возможности экспрессного определения карбоновьгх кислот в промежуточных продуктах получения этилового спирта.

17-21 6
Аннотация

Изучены условия взаимодействия йодат-ионов с йодидом и метиленовьгм голубым в качестве хромогенного реагента. Взаимодействие йодата с избытком йодида зависит от кислотности среды. В разбавленных кислотах реакция IO3 - сI- проходит с выделением йода, который окисляет краситель. В результате окислительной деструкции метиленового голубого происходит ослабление окраски реагента, которое пропорционально концентрации йодат-ионов в растворе. Исследованы спектры метиленового голубого, условия окислительно-восстановительного взаимодействия, влияние кислотности среды и концентрации раствора реагента на полноту протекания реакции. Светопоглощение испытуемых растворов измеряли на длине волны 664 им. Реакция образования свободного йода проходит быстро и количественно при рН 4 - 5 . Для создания необходимой кислотности среды использовали 1 М раствор уксусной кислоты. Найдена оптимальная концентрация метиленового голубого. Исследования положены в основу методики определения йодат-ионов в йодидах щелочных металлов. Чтобы предотвратить окисление йодида кислородом воздуха, анализируемые растворы готовили с добавлением ацетата натрия. Для устранения влияния железа (III) использовали пирофосфат натрия, который следует вводить после подкисления раствора и выделения йода. Правильность методики подтверждена при анализе модельных растворов по схеме «введено — найдено» и реальных образцов способом варьирования навесок. Разработанная методика апробирована при определении йодат-ионов в йодидах цезия и натрия. Относительное стандартное отклонение не превышает 15 %. Предложенная методика позволила увеличить чувствительность определения йодат-ионов в 10 раз по сравнению с ранее применявшейся для этой цели методикой, основанной на образовании йодокрахмального комплекса.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ

22-27 20
Аннотация

Представлены результаты определения фазовых соотношений в системе (1 - 2x)BiSc03 х х xPbTi03 • xPbMg1/3Nb2/303 вблизи морфотропной границы. Проведено рентгенодифракционное исследование керамических образцов для х 0,34 и х = 0,46. Профили девяти участков рентгенодифракционных спектров обрабатывали с помощью программы WinFit. В обоих случаях лучшее совпадение с экспериментальными данными фиксировали при введении дополнительных фаз с кубической симметрией. Моделирование полных рентгенодифракционных спектров по методу Ле Бэйля показало, что в исследованных образцах присутствуют две фазы: основная — с кубической (а = 4,0432 А) (х = 0,34) и тетрагональной (а = 3,9963 А, с = 4,0580 А) (х = 0,46) элементарными ячейками и дополнительная. При этом дополнительные фазы, имеющие широкие дифракционные пики, можно рассматривать как кубические (параметры элементарных ячеек: а = 4,045 и а = 4,017 А соответственно).

28-32 11
Аннотация

Представлены результаты определения зависимости электрического напряжения от времени U(t) для разной глубины залегания искусственных дефектов сплошности (прорезей) шириной (1,0 - 10,0) • 10-5 м в пластинах из алюминия толщиной 1,5 • 10-6 - 2,0 • 10-3 м. Значения напряжения снимали с индукционной магнитной головки при сканировании ею магнитного носителя, на котором записывались магнитные поля дефектов, возникающие при воздействии на пластины импульса магнитного поля плоского индуктора (время действия — менее 10-4 с). Запись мгновенных распределений магнитных полей осуществляли на площади поверхности порядка 10-3 м2. Предлагаемый магнитоимпульсный метод включал определение амплитуды основного импульса поля, времени его нарастания, формы переднего и заднего фронтов, а также амплитуды, времени нарастания, числа и полярности выбросов магнитного поля. Алгоритм учитывал выбор направления приложенного поля, операции сглаживания, вычисления, выделения полезного сигнала и распознания записанных на магнитном носителе данных о дефектах с анализом зависимостей U(t). Разработанный подход позволяет существенно повысить точность и скорость контроля дефектов сплошности в объектах из диа- и парамагнитных металлов.

33-39 10
Аннотация

Представлены результаты определения степени полимеризации матрицы полимерного композиционного материала (ПКМ) лазерно-акустическим методом ультразвукового контроля. Исследовали образцы ПКМ, применяемых для изготовления интегральных конструкций. Показано, что превышение допустимой степени полимеризации подформованньгх заготовок приводит к снижению прочности соединения элементов конструкции и не позволяет при формовании получить требуемую форму и геометрические размеры изделия. Использованы принципиально новые параметры диагностики, которые характеризуются высокой точностью определения и достоверностью. Для прогнозирования режимов отверждения образцов с заданными значениями степени превращения анализировали кинетику реакции методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Экспериментальные результаты для расчета кинетических параметров получали на термоаналитическом комплексе DSC 1 (Швейцария). Кинетические параметры процессов полимеризации и степень отверждения связующего в пластиках определяли по тепловому эффекту реакции. Установлено, что при определении степени полимеризации матрицы ПКМ ультразвуковым методом (лазерно-акустическим способом возбуждения ультразвуковых колебаний) произведение ослабления донного сигнала продольных ультразвуковых колебаний на время прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях и энергию структурного шума, позволяющую учесть пористость материала, можно использовать в качестве надежных параметров диагностики. Предложенный метод обеспечивает большую точность определения по сравнению с другими способами контроля степени полимеризации.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ. ОБМЕН ОПЫТОМ

40-41 12
Аннотация

Предложен способ измерения количества теплоты на диатермическом калориметре сжигания, основанный на заправке калориметрического сосуда при комнатной температуре и размещении его в измерительной ячейке (прибор предварительно выводится на постоянную температуру) без нагрева в отдельном термостате. Введение «холодного» сосуда в ячейку и последующее выделение реакционного тепловыделения практически взаимно уравновешиваются, что снижает нагрузку на терморегулятор калориметра. Отметим, что при этом регистрируется не только импульсное тепловыделение, но и тепловыделение неограниченной длительности, а исключение термостата предварительного нагрева существенно упрощает конструкцию прибора.

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

42-49 10
Аннотация

Обоснована актуальность оценки характеристик трещиностойкости металла центробежнолитьгх (ЦБЛ) труб из стали 15Х1М1Ф. Отмечены характерные особенности исследуемого металла и приведена методика проведения испытаний на трещиностойкость. Исследованы три модификации металла ЦБЛ труб в исходном состоянии, отличающиеся степенью развития ликвационной неоднородности, и две модификации металла с примерно одинаковой степенью структурной неоднородности, отличающиеся сроками наработки в составе действующего оборудования. Показано, что уменьшение интенсивности ликвационного повреждения структуры металла практически не влияет на уровень его прочностных характеристик, но сопровождается повышением пластических свойств и ударной вязкости. Представлены результаты исследований трещиностойкости центробежно-литых труб из стали 15Х1М1Ф при статическом и циклическом нагружении, а также при длительном статическом нагружении в условиях высокотемпературной ползучести. Показано, что увеличение степени структурной неоднородности центробежно-литой стали оказывает негативное влияние на характеристики статической трещиностойкости; в меньшей мере это отражается на циклической трещиностойкости ЦБЛ стали и практически не влияет на ее трещиностойкость при ползучести. С увеличением продолжительности наработки металла в составе действующих паропроводов циклическая трещиностойкость незначительно уменьшается, в то время как характеристики длительной статической трещиностойкости существенно снижаются. Установлено, что сварные соединения паропроводов из центробежнолитых труб обладают существенно более низкой трещиностойкостью в условиях ползучести по сравнению с основным металлом. В результате статистической обработки экспериментальных данных получены кинетические диаграммы циклической и длительной статической трещиностойкости при ползучести ЦБЛ стали 15Х1М1Ф. Продемонстрированы результаты практического применения полученных характеристик трещиностойкости металла ЦБЛ труб для решения задач по обеспечению надежной эксплуатации паропроводов тепловых электростанций на стадии выработки остаточного ресурса.

50-56 19
Аннотация

Цель исследования — разработка новых критериев разрушения квазихрупких материалов в условиях концентрации напряжений. Выполнен анализ возможности применения нелокальных критериев разрушения для описания хрупкого, квазихрупкого и вязкого разрушения материалов с вырезами. Общее свойство этих критериев — введение внутреннего размера материала, характеризующего его структуру, что позволяет описать масштабный эффект в условиях концентрации напряжений и тем самым расширить область их применения по сравнению с традиционными критериями. Вместе с тем показано, что эта область ограничена случаями хрупкого либо квазихрупкого разрушения с малой зоной предразрушения. Для расширения области применения критериев на случаи квазихрупкого разрушения с развитой зоной предразрушения предложено отказаться от гипотезы о размере зоны предразрушения как о константе материала, связанной только с его структурой. Разработаны, физически обоснованы и экспериментально подтверждены новые нелокальные критерии, являющиеся развитием критериев средних напряжений и фиктивной трещины. Эти критерии содержат комплексный параметр, характеризующий размер зоны предразрушения и учитывающий не только структуру материала, но также его пластические свойства, геометрию образца и условия нагружения. Получены выражения для критического давления в задаче об образовании трещин отрыва при сжатии в образцах геоматериалов с круговым отверстием. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными о разрушении гипсовых плит с отверстием.

57-63 16
Аннотация

При определении механических свойств материалов кинетическим индентированием с регистрацией диаграмм вдавливания необходим тщательный учет упругой податливости прибора — твердомера. От методики оценки и учета упругой податливости в наибольшей мере зависят определяемые значения модуля нормальной упругости испытуемых материалов. Поэтому проверку методик следует проводить при кинетическом индентировании материалов с известными, но сильно различающимися модулями нормальной упругости. К настоящему времени уже накоплен положительный опыт оценки и учета упругой податливости прибора при кинетическом индентировании материалов алмазной пирамидой, что отражено в соответствующих стандартах. Однако переносить этот опыт на кинетическое индентирование стальным или твердосплавным шаром нельзя без дополнительных исследований и экспериментальной проверки. В данной статье предложена методика оценки упругой податливости твердомера по кинетической диаграмме вдавливания шара, основанная на уравнении Г. Герца для случая упругого контакта шара с плоскостью. Установлена прямо пропорциональная связь дополнительных упругих деформаций звеньев прибора от нагрузки вдавливания, характерная для каждого прибора и не зависящая от диаметра шара. Эта связь позволяет учесть упругую податливость прибора программными средствами при регистрации и обработке диаграмм вдавливания шара. Выполнены эксперименты по определению модуля нормальной упругости и твердости кинетическим индентированием шаром различных материалов (сталь, алюминиевый, магниевый и титановый сплавы) с использованием существующей и предлагаемой методик учета упругой податливости прибора. В качестве основного критерия, подтверждающего достоверность методики, принято совпадение или близость значений модуля нормальной упругости одного и того же материала, определенных по диаграммам вдавливания шара и растяжения образца. Изложены преимущества и недостатки известной и предложенной методик, даны практические рекомендации по их использованию.

ОЦЕНКА СООТВЕТСТВИЯ, АККРЕДИТАЦИЯ ЛАБОРАТОРИЙ

64-76 18
Аннотация

Рассмотрены и обобщены проблемы организации, внедрения и проведения внутрилабораторного контроля качества результатов испытаний (ВЛК) в испытательных лабораториях (ИЛ). Перечислены основные задачи, которые должен решать ВЛК, напрямую связанные с минимизацией рисков получения неудовлетворительных результатов испытаний, рассмотрены вопросы выбора способов и видов контроля. Предложены процессный и системный подходы к организации и выполнению ВЛК с учетом оценки рисков на этапах планирования, реализации, мониторинга ВЛК в ИЛ, позволяющие контролировать весь перечень используемых лабораторией методик измерений (МИ), сделав процедуру ВЛК прозрачной для всех заинтересованных сторон. Рекомендован эффективный способ описания ВЛК, начиная с этапа планирования, с применением «Программы ВЛК». Предложена форма «Программы ВЛК», которая позволяет обеспечить результативность процесса, вести записи и получить необходимые данные для достижения поставленных перед ВЛК целей: обеспечение требуемой точности/неопределенности результатов текущих испытаний по всей номенклатуре МИ, поддержание процессов проведения испытаний в статистически контролируемом состоянии, обоснованное подтверждение лабораторией своей технической компетентности, а следовательно, и обеспечение доверия внутреннего и внешнего заказчиков, надзорных организаций к результатам испытаний и деятельности ИЛ в целом. Проведен анализ этапов ВЛК с использованием принципа Шухарта - Деминга — PDCA с перечнем возможных рисков получения недостоверных результатов. Даны рекомендации по эффективной реализации каждого этапа процесса. Перечислены типичные ошибки ИЛ при выполнении ВЛК, что позволит читателям не только научиться избегать их, но и учитывать как возможные риски в рамках реализации процесса.