Ползуновский ВЕСТНИК

ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ НЕЛЕГИРОВАННОГО ДОЭВТЕКТИЧЕСКОГО ЧУГУНА МЕТОДОМ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Артём Михайлович Шишкин — 2026-08-20

В статье продемонстрированы результаты исследований в области термического анализа затвердевания доэвтектического нелегированного чугуна с различными типами микроструктур. Отмечена важность первичной кристаллизации как ключевого этапа в формировании микроструктуры будущей отливки. Приведены материалы, методы и оборудование, применяемые при реализации метода термического анализа в собственных экспериментах. Представлены параметры модели структурообразования, которая включает в себя перечень ключевых температурных точек фазовых превращений, теоретические показатели кристаллизации эвтектики и теоретические показатели качества чугунного расплава. Показаны микроструктуры 4-х образцов, исследованные при помощи метода световой микроскопии. Описаны закономерности поведения кривой охлаждения в зависимости от технологических особенностей изготовления образцов. Экспериментально доказано, что модели кристаллизации до- и околоэвтектических чугунов имеют различное поведение, связанное с отличиями в механизме их фазовых превращений при первичной кристаллизации. Сделаны выводы, согласно которых параметры моделей первичной кристаллизации могут быть использованы для прогноза процессов структурообразования при кристаллизации доэвтектического расплава.

ЧИСЛЕННОЕ ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ВЫРОЖДЕННОЙ КАВИТАЦИИ ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОГО УВЕЛИЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОГЛОЩЕНИЯ ГАЗА

Владимир Николаевич Хмелёв — 2026-08-20

В работе рассматривается численное и теоретическое исследование характера распределения амплитуд звукового давления в жидкой среде, окружающей пузырь газа, для решения задач высокоэффективного газопоглощения жидкими средами при воздействии высокоинтенсивного ультразвука. Обоснована необходимость формирования зоны вырожденной кавитации для интенсификации массообменных процессов в системах «газ‒жидкость». Изучено влияние амплитуды ультразвукового давления и частоты ультразвука, а также положения газового пузырька относительно излучателя на формирование зон развитой и вырожденной кавитации и характер взаимодействия ударных волн с межфазной границей. Для моделирования использовано уравнение распространения акустического поля в кавитирующей жидкости, преобразованное к уравнению Гельмгольца и дополненное соответствующими граничными условиями. Границы зон кавитации определялись на основе модели Гилмора. Полученные результаты показывают, что газовый пузырёк всегда локально и существенно изменяет структуру акустического поля и окружён пристеночным слоем с отсутствующей кавитацией и следующей за ней зоной развитой кавитации. При этом формирование зоны вырожденной кавитации приводит к уменьшению толщины слоя без кавитации у межфазной границы, что снижает затухание ударных волн и способствует увеличению межфазной поверхности «газ‒жидкость». Показано, что максимальная интенсивность кавитационного воздействия достигается в области оптимальных расстояний пузырька от излучателя при частоте около 22 кГц. Результаты работы подтверждают перспективность создания зоны вырожденной кавитации для интенсификации процессов газопоглощения и могут служить основой для разработки и модернизации энергоэффективных ультразвуковых абсорбционных технологий.

ВЛИЯНИЕ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ НА СОРБЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЛЬТЕРНАТИВНОГО СОРБЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ПО НЕФТИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛЕНОК УГЛЕВОДОРОДОВ С ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Карина Ильдаровна Шайхиева — 2026-08-20

Исследована возможность использования нативной и модифицированной кожуры мандаринов в качестве альтернативных нефтесорбентов для удаления нефтяных пленок с водной поверхности. Определены некоторые физико-химические показатели нативной высушенной измельченной кожуры мандаринов и фракционный состав последней, используемой в дальнейших экспериментах. Вычислены значения максимального водопоглощения, а также максимальной нефтеемкости кожуры мандаринов по отношению к нефти девонского и карбонового отложений, определенные в статических и динамических условиях. Проведена обработка исследуемых альтернативных сорбционных материалов в потоке высокочастотной емкостной плазмы пониженного давления с варьированием мощности, подводимой к электродам плазмотрона. Приведены преимущества названного способа модификации перед другими методами. Определено, что обработка исследуемого сорбционного материала плазмой пониженного давления способствует некоторому увеличению значений максимальной нефтеемкости и снижению водопоглощения. Методами ИК-Фурье-спектроскопии и диэлектрической проницаемости показано увеличение гидрофобных характеристик корок мандарина за счет обработки плазмой пониженного давления в атмосфере метана, приводящее к увеличению количества метильных и метиленовых группировок на поверхности сорбционного материала. Проведены исследования по удалению нефтяных пленок с водной поверхности нативными и модифицированными образцами мандариновых корок. Показано, что обработка последних высокочастотной плазмой пониженного давления способствует увеличению эффективности удаления нефти с поверхности воды и снижению водопоглощения за счет гидрофобизации поверхности сорбционных материалов. Выявлено, что с увеличением мощности на электродах плазмотрона значения максимальной нефтеемкости и эффективности удаления пленок нефти с водной поверхности увеличиваются, а водопоглощение – уменьшается

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ВЫБОРУ АБРАЗИВНОГО МАТЕРИАЛА

Александр Леонидович Верещагин — 2026-08-20

К высокоэффективным технологиям восстановления и упрочнения изношенных деталей машин относятся различные способы нанесения износостойких микропористых покрытий на никелевой основе. Высокая адгезионно-химическая активность и низкая теплопроводность этих покрытий создают трудности при их обработке шлифованием. Данные трудности обусловлены повышенным износом абразивного инструмента и интенсивным засаливанием его рабочей поверхности, что приводит к снижению производительности обработки и качества шлифованной поверхности (прижоги, огранка, трещины).

В статье выражен взгляд авторов на проблему абразивной обработки микропористых покрытий восстановленных деталей. Рассмотрены возможности методов физико-химического анализа, а также возможности применения метода равновесной термодинамики для исследования процесса шлифования этих покрытий. Показана правомерность применения термодинамического подхода. Изложена методика выбора абразивных материалов на основе расчётных методов термодинамики. Авторы допускают, что при обработке металлов абразивным инструментом могут иметь место твердофазные процессы химической природы. В связи с этим в статье приводятся необходимые условия для протекания твердофазных реакций и, в частности, реакционная способность различных абразивных материалов и химическая совместимость. Использование установленных закономерностей позволит наметить пути уменьшения износа абразивов за счет снижения активности их взаимодействия с микропористыми покрытиями.

ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ НА РЕАКЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ СИСТЕМЫ ВОЛЬФРАМ – ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕН С ДОБАВКАМИ СВС-СМЕСЕЙ (NI+AL, TI+2B)

Степан Арутюнович Серопян — 2026-08-20

Исследовано влияние механической активации в шаровой мельнице на свойства реакционных материалов на основе системы вольфрам-политетрафторэтилен (W+ПТФЭ) с добавками СВС смесей (Ni+Al) и (Ti+2B). Исследованы параметры воспламенения и горения составов на основе микронного (µW) и наноразмерного (nW) порошков вольфрама. Показано, что механическая активация приводит к значительному повышению реакционной способности всех исследуемых составов. Температура воспламенения активированных составов снижается на 250–500 ºC, в то время как скорость воспламенения возрастает на порядки, достигая значений 1300–2200 ºC/с. Установлено, что механическая активация сокращает время индукции до начала самоподдерживающейся реакции, что приводит к снижению начальной температуры воспламенения образца на 280 ºC. Методами рентгенофазового анализа установлено, что механическая активация существенно влияет на фазовый состав продуктов горения. В составах 76µW+19ПТФЭ+5(Ni+Al) и 76nW+19ПТФЭ+5(Ni+Al) образуется два двойных карбида (Ni₂W₄C, Ni₁₀W₃C₃), причем их массовая доля сопоставима с долей карбидов вольфрама (W₂C, WC). В составе 76nW+19ПТФЭ+5(Ti+2B) зафиксировано образование кубического WC вместо гексагонального. Исследуемые составы демонстрируют высокую полноту синтеза (43‒45 мас. %), скорость и температуру горения, что делает их перспективными в качестве реакционных материалов. Полученные результаты подчеркивают важную роль высокоэнергетических добавок, размера частиц и способа приготовления составов в контроле путей реакции и достижения необходимых энергетических свойств материалов.