Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
Том 85, № 5 (2019)
Скачать выпуск PDF

АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВА

5-10 84
Аннотация

Nowadays, widespread application of engineered nanoparticles (ENPs) inevitably leads to their release into the environment. Soils are regarded as the ultimate sink for ENPs. The study on the mobility of ENPs in soils is important in the assessment of potential risks related to their toxicity. The behavior of ENPs depends not only on the parameters of soil, but also on the exposure scenarios, namely, the amount of ENPs trapped in soil. We studied the mobility of cerium dioxide nanoparticles (nCeO2) in soils at different exposure scenarios. The relationship between the mobility of nCeO2 and their concentration in the soil within the range 1 – 1000 ìg/g is evaluated. It is shown that the mobility of nCeO2 decreases with a decrease in their concentration in the soil and attains the minimum value when the concentration of nCeO2 goes below 10 ìg/g. In relative units, only about 0.1 – 0.2% of nCeO2 (in aforementioned concentration range) exhibit mobility and can migrate in the soil profile under saturated conditions. The lion’s share of nCeO2 (about 99.8%) remains immobile in the soil. Evidently, the vertical transport of nCeO2 in soil profile should depend on the volume of released suspensions. In the case of small or moderate wet deposition, nanoparticles will accumulate in upper soil horizons characterized with the highest biological activity and thus can affect the soil inhabitants (plant roots, earthworms, insects, microorganisms, etc.).

11-17 72
Аннотация

Разработан комплекс методик для определения нормируемых элементов методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС ИСП): Ti, Si, Р, А1, Си, Mo, V, Sn, Zr в ферротнтане; Ni, Fe, Си, Со, As в ферроникеле; Si, Сг, Р в ферросиликохроме; Zr, Si, А1, Р, Си в ферросиликоцирконни; Mn, Si, Р в ферросиликомарганце. Сочетание многоэлементного метода АЭС ИСП, позволяющего определить элементы в ферросплавах с высокой прецизионностью в широком диапазоне концентраций, с микроволновой подготовкой проб в закрытых автоклавах, исключающей потери определяемых компонентов, обеспечивает экспрессность анализа. Обоснованы состав растворов для вскрытия проб ферросплавов и температурно-временной режим микроволновой пробоподготовки в автоклаве. Изучены условия определения нормируемых элементов в ферросплавах методом АЭС ИСП. Выбраны аналитические линии определяемых элементов, свободные от значимых спектральных наложений, установлены степени разбавления растворов. Для повышения воспроизводимости аналитического сигнала при определении Ti в ферротнтане, Si и Сг в ферросиликохроме, а также всех нормируемых элементов в ферросиликомарганце и ферроникеле использовали метод внутреннего стандарта. Для градуировки спектрометра использовали модельные растворы и растворы стандартных образцов с добавками аттестованных растворов определяемых элементов. Для определения Ti, Si, Р, А1, Си, V Zr в ферротнтане, Ni, Fe, Си, Со в ферроникеле, Si, Сг, Р в ферросиликохроме, Zr, Si, Al, Р, Си в ферросиликоцирконни, Si, Р в ферросиликомарганце применяли многомерную градуировку по двум аналитическим линиям. Правильность определения нормируемых элементов оценена с помощью анализа стандартных образцов ферросплавов и путем сопоставления результатов анализа с данными, полученными стандартными методами: сравнение дисперсий результатов анализа по критерию Фишера не выявило значимых расхождений между ними, а применение модифицированного теста Стьюдента показало отсутствие систематической погрешности.

18-27 119
Аннотация

Разработаны простые, селективные и высокочувствительные экстракционно-фотометрические методики определения Си, Hg, V, Mn, Fe, Со, Ni с использованием в качестве комил ексообразующих реагентов димеркаптофенолов (ДФ) и гидрофобных аминов (Ам) — ароматических, гетероциклических и гидроксилсодержащих. Найдены оптимальные условия образования и экстракции разнолигандных комплексов ионов металлов (РЛК): оптимальное значение рН лежит в интервале от 3,0 до 8,1; в качестве экстрагента использован хлороформ (степень извлечения — 98,4 - 99,6 %); значения концентраций ДФ и Ам составляют (0,6 - 0,8) • 10-3 и (0,8 - 1,2) • 10- 3 моль/л соответственно. РЛК устойчивы в водных и органических растворителях и не разлагаются в течение трех суток, а после экстракции — больше месяца. Максимальный аналитический сигнал при комплексообразовании ионов металлов с ДФ и Ам наблюдается при 464 - 630 им [εκ = (1,82 - 4,40) • 104 ]. Строение РЛК исследовали методами термогравиметрии и ИК-спектроскопии. Сравнение аналитических возможностей изученных реагентов показывает, что контрастность и чувствительность реакции уменьшается в ряду: 2,6-димеркапто-»гре»г-бутилфенол (ДМБФ) — 2,6-димеркапто-4-пропилфенол (ДМПФ) — 2,6-димеркапто-4-этилфенол (ДМЭФ) — 2,6-димеркапто-4-метилфенол (ДММФ) — 2,6-димеркаптофенол (ДМФ). Изучено мешающее влияние различных ионов на результаты определения, которое устраняли изменением рН среды, применением маскирующих веществ и экстракции. Предложенные методики были успешно применены для определения следовых количеств Си, Hg, V, Mn, Fe, Со, Ni в различных образцах почв (дерново-подзолистых песчаных и супесчаных, дерново-подзолистых суглинистых и глинистых, серых лесных, черноземов, каштановых и речных) с пределами определения 27-43 нг/см3

МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬ

38-45 60
Аннотация

Антифрикционные композиционные материалы (КМ) на основе сплава Б83, содержащие керамические частицы карбида кремния (SiC) и модифицированную шунгитовую породу (МШП), изготовлены методом горячего прессования. Матричный порошок получали обработкой в планетарной шаровой мельнице стружки, полученной после механической обработки литого баббита. Полученный порошок просеивали на ситовом анализаторе. Смеси порошков для прессования готовили методом механического легирования в планетарной мельнице в течение 2 ч и скорости перемешивания 300 об/мин. Композиционный полуфабрикат из смеси порошков получали прессованием на механическом прессе ОМА (Рmax = 150 кН) при давлении 320 ± 5 МПа. Полуфабрикаты нагревали в муфельной печи в оснастке (пресс-форме) при температуре до 300 °С, выдерживали при этой температуре в течение 30 мин, затем прессовали. Показано, что применение методов порошковой металлургии позволяет получать КМ с повышенной износостойкостью при соизмеримых значениях коэффициента трения при сравнении с этими свойстваим литого сплава. Измерены локальные упругие модули полученных образцов. Измерения проводили лазерным оптико-акустическим методом, основанным на определении фазовых скоростей термооптически возбуждаемых продольных и сдвиговых ультразвуковых волн. Показано, что в качестве альтернативы литому сплаву Б83 можно рекомендовать КМ состава Б83 + 0,5 % масс. МШП + 3 % масс. SiC. Материал данного состава характеризуется большей износостойкостью, чем литой баббит. На поверхности трения этого КМ выявлены участки проскальзывания, борозды трения менее выражены, чем у сплава Б83.

46-51 68
Аннотация
Отмечается, что значительная часть элементов машин и конструкций при эксплуатации наряду со стационарным усталостным нагружением подвержена совместному воздействию малоцикловой и многоцикловой усталости. Физическая природа разрушения в этих условиях зависит от соотношения параметров этих режимов и требует углубленного исследования. Преобладание в каждом конкретном случае одного из этих процессов и определяет характер накопления повреждений, приводящих к разрушению. При таких режимах с комбинацией предварительного циклического упругопластического деформирования и последующего усталостного нагружения процессу дальнейшего деформирования подвергается как бы «новый материал» с приобретенными после предварительной стадии нагружения новыми свойствами. Для последующей стадии нагружения эти новые свойства определяются уровнем уже накопленных ранее повреждений и структурными изменениями в материале. Поврежденность материала в этом случае рассматривается на основе известного положения о стадийности протекания пластической деформации в виде двух основных процессов — сдвигообразования, вызванного взаимодействием дислокаций, и деструктирования, определяемого нарушением сплошности металла. Выполненные на образцах из циклически упрочняющейся и циклически разупрочняющейся сталей экспериментальные исследования изменения долговечности при воздействии различных уровней предварительного упругопластического деформирования с варьированием числа циклов и амплитуд предварительной упругопластической деформации показали наличие дополнительных повреждений материала при такой комбинации режимов, которые приводят к изменению усталостной долговечности на последующей стадии основного многоциклового нагружения. Показано, что при наличии предварительных перегрузок имеет место корреляционная связь изменения усталостной долговечности с изменениями структурного состояния материала, которые вызваны накопленными повреждениями, причем такие изменения могут характеризоваться соотношением пластической и деструктивной деформаций в виде коэффициента добротности материала.
52-66 60
Аннотация
При установлении причин разрушений турбинных лопаток важным этапом является оценка параметров качества изготовления лопаток, влияющих на их эксплуатационную работоспособность. Производственные дефекты, как правило, являются концентраторами напряжений. При этом под дефектами понимаются не только те, наличие которых не допускается техническими условиями на изготовление лопаток, но и разного рода выявленные концентраторы, способствующие разрушению лопаток в эксплуатации. Оценка качества лопаток предусматривает выявление и анализ дефектов, а также определение технологического этапа, на котором они образовались. Для охлаждаемых турбинных лопаток это литейный этап их изготовления. Исследования лопаток, разрушившихся в процессе наработки в эксплуатации, показывают, что несмотря на их контроль и отбраковку при изготовлении в материале турбинных лопаток, устанавливаемых на авиационные двигатели, присутствуют литейные дефекты. Показано, что выявленные литейные дефекты влияют на характеристики прочности турбинных лопаток и инициируют в них усталостные разрушения в процессе эксплуатации. Отмечены особенности характеристик качества монокристаллических турбинных лопаток, влияющие на их работоспособность, отмечены дефекты, способствующие их разрушению в эксплуатации. Показана необходимость совершенствования нормирования и контроля качества при проектировании и производстве лопаток.

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ

28-32 43
Аннотация

Представлен упрощенный (по сравнению с методом гармоник) метод расчета функции распределения взаимных разориентировок для образцов кристаллов кубической сингонии, который применим для оценки наличия или отсутствия специальных границ в материалах. Исследовали образцы сплава системы А1 - Mg - Si после механической и термической обработок (прокатки и рекристаллизационного отжига). Результаты расчета для каждого образца представлены в эйлеровском и угол - ось пространствах. Новизна метода заключается в возможности получения информации о границах зерен по данным рентгеновского текстурного анализа материала без использования электронной микроскопии. Расчет, включающий лишь математические операции над матрицами, проводили на основе полученной восстановлением из неполных полюсных фигур функции распределения ориентировок. Установили, что в деформированном образце специальные границы отсутствовали, в рекристаллизоваином сплаве специальные границы были зафиксированы при Ʃ = 23,13 и 17. К недостатку предлагаемого метода можно отнести отсутствие точных данных о границах зерен, поскольку при расчетах функции взаимных разориентировок необходимо учитывать все возможные ориентировки в поликристалле.

33-37 105
Аннотация

Представлены результаты исследования волочения труб из нержавеющей стаи 08Х18Н10Т с использованием ультразвуковых колебаний радиального типа и их влияния на физико-механические свойства изделий, а также качество поверхности. С помощью ультразвуковой установки с радиальными колебаниями исследовано влияние ультразвука на остаточные напряжения после волочения, шероховатость поверхности, физико-механические свойства и микродефекты труб. Показана эффективность влияния ультразвука на процесс волочения. Дефекты и остаточные напряжения до и после волочения под воздействием ультразвука анализировали с использованием метода магнитной памяти металла, для чего применяли измеритель концентрации напряжений ИКН-4М-16 с восьмиканальным сканирующим устройством с четырьмя двухкомпонентными датчиками (Тип 15). Установлено, что остаточные напряжения после воздействия ультразвука снизились более чем в два раза. Шероховатость поверхности после волочения с ультразвуком находилась в пределах Ra = 0,087 - 0,092 мкм. Физико-механические свойства исследовали посредством растяжения образцов на разрывной машине Instron серии SATEC. Напряжение текучести qт составило 551, предел прочности qв — 672 МПа. Заключили, что воздействие ультразвука при волочении труб из нержавеющей стали 08Х18Н10Т повышает их качество за счет снижения шероховатости поверхности и улучшения физико-механических свойств.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

67-79 62
Аннотация
Новая парадигма математических методов исследования опирается на эффективное применение информационно-коммуникационньгх технологий как при расчете характеристик методов анализа данных, так и при имитационном моделировании. Датчики псевдослучайных чисел лежат в основе многих современных технологий анализа данных. Для решения конкретных прикладных задач исследователи постоянно разрабатывают новые методы обработки статистических данных — результатов измерений (наблюдений, испытаний, анализов, опытов) и экспертных оценок. Свойства каждого вновь предлагаемого метода необходимо изучить. Интеллектуальными инструментами являются предельные теоремы и метод статистических испытаний (Монте-Карло). В 2016 г. наш журнал начал дискуссию о современном состоянии и перспективах развития статистического моделирования, т.е. теории и практики применения метода статистических испытаний (Монте-Карло), различных вариантов имитационного моделирования. Предыдущая дискуссия о свойствах таких датчиков была проведена в нашем журнале в 1985 -1993 гг. Данная статья посвящена применению метода статистических испытаний для изучения свойств статистических критериев проверки однородности двух независимых выборок. Рассмотрены: критерий Крамера - Уэлча, совпадающий при равенстве объемов выборок с критерием Стьюдента; критерии Лорда, Вилкоксона (Манна - Уитни), Вольфовица, Ван-дер-Вардена, Смирнова, типа омега-квадрат (Лемана-Розенблатта). В качестве функций распределения элементов двух выборок заданы нормальные распределения и распределения Вейбулла - Гнеденко. Установлено, что для проверки гипотезы совпадения функций распределения двух выборок целесообразно использовать критерий Лемана - Розенблатта типа омега-квадрат. Если есть основания предполагать, что распределения отличаются в основном сдвигом, то можно использовать критерии Вилкоксона и Ван-дер-Вардена. Однако даже в этом случае критерий омега-квадрат может оказаться более мощным. В общем случае, кроме критерия Лемана - Розенблатта, допустимо применение критерия Смирнова — с учетом отличия реального уровня значимости от номинального. Изучены частоты расхождений статистических выводов по разным критериям.
80-86 65
Аннотация
Разработаны нестандартные подходы к повышению эффективности производственных совещаний. Рассмотрены базовые гипотезы в рассматриваемой области, перспективные направления исследований, которые могут содействовать повышению эффективности производственных совещаний. Представлен краткий обзор основных подходов к данной проблеме. Отмечено, что в российских и зарубежных научных изданиях некоторые разновидности совещаний относят к мозговым атакам. Однако в ряде процедур отсутствуют механизмы, присущие мозговым атакам. Это приводит к путанице с их применением. Предложено: учесть трудности с идентификацией процедуры совещания; рассмотреть и использовать существующие процедуры, приемы и методы постановки задач руководителем и их корректировки; базироваться на основных моделях принятия решений на предприятиях и в организациях, т.е. подбирать наиболее подходящие разновидности совещаний на основе их недостатков и достоинств; использовать психологию малых групп и методы стимулирования малых групп и команд. Рекомендовано целенаправленно использовать три вида задач отбора в рамках теории группового выбора (выделение из заданного множества объектов одного наилучшего или оптимального объекта): выбор подмножеств, в которых предполагается использование всех L отобранных лучших объектов без отсева каких-либо из них, где L > 1; одновременный выбор подмножеств, состоящих из различного числа элементарных предложений, в которых предполагается использование всех отобранных лучших объектов без отсева каких-либо из них, включая случай, когда выделяют и сопоставляют один объект (элементарное предложение); применение результатов интеррогативной логики. Следует объективизировать процесс поиска компромиссов (согласования мнений) участников совещания, выраженных в тех или иных невербальных видах оценок. Например, использовать дискретный или статистический подход к согласованию экспертных ранжировок участников совещаний. Новизна работы выражена тем, что впервые сделан акцент на тех направлениях, которые обычно не связывают с повышением эффективности производственных совещаний. Кроме того, сужен объем понятия «совещание», выделен и описан специальный класс производственных совещаний.


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)