В работе обсуждаются принципы оценки и обеспечения эксплуатационной работоспособности твердотопливных энергетических установок, активно используемых в настоящее время в ракетно-космических системах. Основное внимание уделяется выявлению наиболее опасных областей топливных элементов, где при эксплуатации могут образовываться аномалии и дефекты структурной целостности, выяснению факторов, вызывающих эти явления, и разработке методов их устранения. Дана общая характеристика проблемы, изложены закономерности механического поведения высокоэнергетических конденсированных материалов в зоне скрепления топливного элемента с корпусом энергетической установки, обсуждены особенности реализуемого напряженно-деформированного состояния и соответствующие подходы к оценке работоспособности исследуемой зоны топливного элемента.

На основе сформулированных в первой части работы требований по ограничению параметров неоднородности механических характеристик в зоне скрепления «топливный элемент - корпус» разработаны методы обеспечения указанных требований и работоспособности топливного элемента твердотопливной энергетической установки ракетно-космических систем.

Предложен метод определения эффективных упругих характеристик дисперсно-армированного композита, основанный на полидисперсной модели структуры материала и процедуре «пошагового» наполнения. Проведено сопоставление результатов расчета предложенным методом с оценками, полученными на основе известных альтернативных методик. Предложенная модификация трехфазной модели, учитывающая деформируемость наполнителя и межфазного слоя, позволяет описать упругое деформирование полимерного композита, наполненного наноразмерными частицами. Получены расчетные зависимости и установлены закономерности изменения модуля Юнга композита от среднего радиуса частиц наполнителя при варьировании упругих характеристик межфазного слоя.

С использованием четырехфазной модели структуры дисперсно-наполненного композита, содержащего межфазный слой, получена расчетная оценка его предела текучести. Разработанная расчетная методика позволяет при произвольном виде нагружения найти распределение напряжений во включении, межфазном слое и приграничном объеме матрицы. В качестве критерия текучести композита выбрано условие достижения усредненным значением интенсивности тензора напряжений предела текучести материала матрицы. Усреднение производится по площади границы раздела матрицы с межфазным слоем включения. на основе разработанной методики получены расчетные зависимости относительного предела текучести наполненного композита от объемной доли наполнителя и среднего радиус включений, которые качественно соответствуют известным из литературы экспериментальным данным.

В монографии рассмотрена проблема оптимизации формы и материала режущей части лезвийных инструментов по критерию равного запаса надежности этих изделий. Предложены частные критерии оптимизации (равнопрочность лезвия, равномерное изнашивание и др.) и показаны пути решения задач проектирования рабочей части режущих инструментов высокого качества с экономически обоснованным сроком службы. Данная работа предназначена магистрантам, аспирантам и соискателям при подготовке магистерских, кандидатских и докторских диссертаций. Она может быть полезна при повышении квалификации инженерно-технических работников предприятий инструментальной промышленности, а также для углубления знаний студентам соответствующих специальностей.

Обсуждаются методика и результаты численного анализа внутренних напряжений и деформаций в дисперсно-наполненном полимерном материале при изменении его температуры, когда матрица и включения имеют различные теплофизические свойства. Пространственно-временные распределения температуры определяют постановку задач на мезоуровне, где рассматривается представительный объем (мезообъем) материала как матрица с относительно небольшим числом включений. Анализ детального распределения напряжений и деформаций в окрестности включения позволяет сформулировать утверждение, что одной из причин образования межфазного слоя на границе "матрица-включение" могут служить возникающие особенности напряженно-деформированного состояния. Этим же обстоятельством можно объяснить существенные расхождения получаемых теоретических макрохарактеристик высоконаполненного полимерного композитного материала с их экспериментально полученными значениями.

Получены зависимости временного сопротивления и напряжения течения от размера зерна в поликристаллах алюминия. Установлено существование граничного значения размера зерна 0.08...0.15 mm, которому соответствует скачкообразное изменение механических характеристик и параметров автоволн локализованного пластического течения. При граничном значении размера зерна в поликристаллическом алюминии скачкообразно меняются коэффициенты соотношения Холла-Петча, временное сопротивление, скорость распространения автоволн локализованной пластичности, характер кривой пластического течения, зависимость длины автоволны от размера зерна, а также скорость распространения ультразвука. Предложено объяснение взаимосвязи прочностных и автоволновых характеристик поликристаллического материала.

Исследовано структурно-фазовое состояние и механические свойства композиционных материалов TiC-TiNi, легированных железом. Установлено, что при спекании каркаса карбида титана с железом и последующей пропитке никелидом титана атомы железа диффундируют в матрицу, образуя градиентную по химическому составу и свойствам В2-структуру с различными температурами мартенситного превращения, что проявляется в расширении и смещении в область низких температур гистерезиса мартенситных превращений при увеличении концентрации железа. Показано, что при комнатной температуре прочностные свойства композиционных материалов TiC-TiNi с градиентной матрицей возрастают при увеличении концентрации железа.????.

Проведено молекулярно-динамическое моделирование поведения незамкнутых наноструктур, полученных самосворачиванием двухслойных наноразмерных пленок Ni-Cu с различной композицией внутренней структуры. В процессе самосворачивания наноразмерных пленок в отсутствие внешних воздействий ее края совершают слабозатухающие гармонические колебания. Установлены особенности влияния внутренней структуры исходной пленки на характеристики колебаний. Показано, что, меняя композицию слоев исходной пленки или насыщая ее дефектами структуры, можно целенаправленно менять амплитуду или частоту колебаний, либо обе эти характеристики одновременно. Изменение композиции слоев производится таким образом, что геометрические размеры моделируемой наноструктуры остаются практически неизменными. Полученные закономерности представляют интерес для исследования и разработок комплектующих узлов наноустройств различного типа и назначения.

В работе дано описание конструктивных особенностей вакуумной установки «КВАНТ», предназначенной для ионно-магнетронного напыления покрытий с нанокристаллической структурой. Приводятся технические характеристики установки, описание некоторых методов напыления и результаты исследований структуры и механических свойств нанокристаллических покрытий, полученных на установке.

Для промышленного производства теплоотражающих покрытий (ТОП) на архитектурном стекле изготовлена установка ТОПаз-3М со шлюзованием кассеты двухстороннего размещения стекла и системой транспортировки через рабочую камеру. Максимальный размер листового стекла - 2750x1605 мм. Установка имеет автоматическую систему диагностики и управления работой вакуумного и технологического оборудования. Длительность цикла - 20-25 минут в режиме "зеркало", 40-60 минут в режиме "низкоэмиссионное стеклоTiO2", 25-30 минут в режиме "низкоэмиссионное стекло SnO2". Представлены технические характеристики установки, технологические параметры нанесения ТОП-состава TiO2-Ag-TiO2, SnO2-Ag-SnO2, а также оптические свойства полученных многослойных покрытий в видимом и инфракрасном диапазонах.

Исследовано влияние различных технологий сварки на структуру и физикомеханические свойства материалов, полученных по нескольким режимам, в том числе с применением адаптивной импульсно-дуговой сварки, а также влияние упругопластического деформирования на магнитные характеристики металла сварного соединения.

Опыт штатной эксплуатации целой группы высокоэнергетических конденсированных материалов в течение 15–20 лет свидетельствует, что при их компоновке успешно решена одна из фундаментальных рецептурных проблем — обеспечение стабильности механических свойств высокоэнергетических конденсированных материалов. Однако на практике необходимо решать проблему стабильности не только высокоэнергетических конденсированных материалов, но и системы «высокоэнергетические конденсированные материалы – корпус энергетической установки». В этом случае высокоэнергетические конденсированные материалы являются элементом более сложной системы твердых и газообразных сред, взаимодействующих между собой. Природа этого взаимодействия при длительной эксплуатации определяет работоспособность энергетической установки в целом. Физико-химические аспекты проблемы изменения структуры и свойств энергетических установок из различных типов высокоэнергетических конденсированных материалов в процессе длительной эксплуатации являются предметом представленных ниже исследований. В России и за рубежом наименее изученной стороной указанной проблемы в настоящее время становится длительный натурный эксперимент в масштабе реального времени. Приведенные в статье результаты, являясь уникальными по длительности и информативности испытаний, в значительной мере восполняют этот недостаток.

В работе исследуется поведение незамкнутых наноструктур в процессе их формирования из двухслойных наноразмерных пленок системы Ni-Cu с кристаллической структурой. Исследования проведены на основе метода молекулярной динамики с использованием многочастичных потенциалов межатомного взаимодействия. Показано, что края незамкнутой наноструктуры, полученной из двухслойной металлической пленки, могут совершать свободные гармонические колебания. Исследована зависимость амплитуды колебаний наноструктуры от размеров исходной пленки. Определены оптимальные геометрические параметры исходной пленки для получения незамкнутых наноструктур, колеблющихся ч максимальной амплитудой. Полученные результаты представляют интерес для разработки компонентов наноустройств различного функционального назначения.

Выполнено сравнительное исследование структуры, механических и акустических свойств сплава ПТ-3В в крупнокристаллическом и ультрамелкозернистом состояниях. Установлено, что формирование ультрамелкозернистого состояния приводит к повышению механических свойств сплава при комнатной температуре и увеличению ресурса работы ультразвуковых волноводов из этого сплава при многоцикловой нагрузке в условиях повышенной плотности мощности ультразвуковой системы. При этом разрушение волноводов из ультрамелкозернистого сплава происходит при подводимой мощности ультразвука в 1.5 - 2 раза выше, чем из крупнозернистого материала.

Работа посвящена исследованию влияния ультразвукового поверхностного пластического деформирования сварных соединений стали ВКС-12 на их структурно-фазовое состояние и механические характеристики. Показано, что материал приповерхностного слоя толщиной около 40 мкм после обработки приобретает трехслойное строение с образованием наноструктуры на глубине до 3...4 мкм. На большей глубине регистрируются субзеренная структура с большеугловой разориентацией субзерен и фрагментированная структура. Установлена связь наноструктурирования поверхностного слоя с повышением циклической долговечности сварных соединений.

Рассмотрено влияние электрического потенциала на ползучесть и микротвердость ряда металлов и сплавов. Показано, что скорость ползучести и микротвердость меняются при создании на поверхности избытка электрического заряда непосредственной подачей потенциала от источника напряжения или за счет контактной разности потенциалов. Наблюдаемые эффекты немонотонны и обратимы. Высказаны соображения об их природе.

Представлены результаты исследования микроструктуры и механических характеристик ультрамелкозернистого титана ВТ1-0, полученного комбинированным методом многократного одноосного прессования (abc-прессования) и последующей прокатки при различных технологических режимах. Формирующаяся ультрамелкозернистая структура с характерным размером элементов 0.1-0.25 мкм обеспечивает максимальные прочностные характеристики титана, сопоставимые с характеристиками титановых сплавов. Технически чистый титан ВТ1-0 с объемно ультрамелкозернистой структурой может служить эффективной заменой титановых сплавов медицинского назначения как ВТ6, ВТ16.

Большая длительность (до 7-10 лет) и высокие финансовые затраты современных экспериментальных подходов к формированию энергетических и эксплуатационных свойств материалов для изделий ракетно-космической техники стимулируют более активное использование методов физического моделирования и компьютерных технологий их реализации. В сообщении анализируются перспективы и способов применения этих методов для решения задачи формирования механических характеристик указанных высокоэнергетических материалов. В качестве теоретической базы используются принципы механики структурно-неоднородных сред. Формулируется физическая постановка и дается характеристика объекта исследований.

Сообщение является продолжением работы и посвящено проблеме совершенствования технологии формирования механических характеристик высокоэнергетических наполненных полимерных систем (ВНПС) с использованием активно развивающихся методов физического и математического моделирования, позволяющих установить взаимосвязь рецептурного состава и структурных параметров с реализованными эксплуатационными характеристиками.

В монографии рассмотрены вопросы исследования теплового деформирования и его влияния на прочность композиционных материалов, применяемых в качестве тепловой защиты. Приведен обзор существующих методов дилатометрирования высокотемпературных неметаллических материалов. Представлены новые технические решения, обеспечивающие высокую точность измерений деформаций материалов в диапазоне температур 20-2000С бесконтактными оптическими методами на современной элементной базе. Описаны оригинальные методики и приведен обширный экспериментальный материал по исследованию температурных деформаций деструктирующих и углеродных композитов применительно к условиям эксплуатации теплозащитных конструкций. Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами исследования и применения композиционных материалов, а также специалистов в области термопрочности.

Книга написана на основе курса лекций, читанных автором для студентов Московского физико-технического института. В ней детально изложены приципы работы наиболее широко распространенных спектральных приборов. Подробно рассмотрены спектроскопические и фотометрические характеристики приборов, аппаратурные ошибки измерений, описаны методы измерения линейчатых и непрерывных спектров. Большое внимание уделено рациональному выбору типа спектральных приборов и условий измерения спектра.

Рассмотрены физические основы легирования бериллия. Обобщены и систематизированы данные о структуре двойных соединений. Описаны пластическая деформация и механические характеристики сплавов и соединений, а также их термодинамические, диффузионные, сверхпроводящие, электронные и магнитные свойства. Дана анализ 82 бинарных систем бериллия; при этом особое внимание уделено диаграммам состояния, структуре и свойствам соединений, свойствам сплавов, патентам и авторским свидетельствам на составы, способы получения и обработку сплавов. Для физиков, металловедов, технологов и металлургов, специализирующихся в области реакторного материаловедения и приборостроения.

Мембраны и мембранные процессы широко используются в современных технологиях. Эта область знаний успешно развивается в России и отечественные ученые прочно занимают одну из лидирующих позиций в этом направлении. В данной монографии собраны сведения о многих типах мембранных материалов (ионообменные (включая высокомолекулярные, неорганические, биполярные), трековые, жидкие мембраны), методах описания и моделирования процессов переноса в мембранах, методах исследования мембран и основных направлениях их использования (мембранный катализ, водоочистка, водородная энергетика, нанофильтрация и разделение жидкостей). Разделы данной книги написаны ведущими российскими учеными. Представленный материал может рассматриваться как справочное издание и, безусловно, будет полезен специалистам, включая научных сотрудников и технологов, работающих в области разработки различного типа мембран или использующих мембранные технологии в своей работе. С другой стороны, при подготовке монографии авторы пытались представить материал в доступной форме. Поэтому он может одновременно рассматриваться в качестве учебного пособия, предназначенного для преподавателей и студентов, специализирующихся в области химии или химической технологии. Для составления более полного представления о конкретных достижениях и более глубокого ознакомления с проблематикой в каждом разделе приведены ссылки на оригинальные работы как российских, так и зарубежных исследователей. Материал изложен в форме, доступной для широкого круга читателей, занимающихся научной работой в данной области, использующих ее в практических целях, и просто желающих ознакомиться с некоторыми наиболее значимыми результатами.

Приведены современные методы планирования основных методов механических испытаний и обработки результатов, даны рекомендации по оптимизации испытаний для определения механических свойств материалов, несущей способности и ресурса деталей машин и элементов конструкций с требуемой точностью и достоверностью при возможно малой продолжительности и минимальных материальных затратах. Второе издание (1-е изд. 1985 г.) исправлено и дополнено числовыми примерами, максимально адаптированными к современным программным средствам Mathad, Statistica и др. Для инженерно-технических работников и специалистов конструкторских и технологических бюро, лабораторий механических испытаний машиностроительных и металлургических предприятий, а также для преподавателей и студентов вузов.

Приведены технические данные, конструкции и расчет аппаратов, предназначенных для санитарной очистки газов от вредных примесей, принцип действия которых основан на абсорбционных, адсорбционных, каталитических и термических методах, а также от твердых частиц с использованием графитационных, центробежных и инерционных сил. Даны рекомендации по выбору типов аппаратов в зависимости от экономических условий, требуемой производительности, вида загрязнений, степени очистки и др. Предназначен для инженерно-технических работников, занятых вопросами проектирования и эксплуатации газопылеулавливающего оборудования. Может быть полезен студентам вузов соответствующих специальностей.

В книге дан краткий обзор работ по исследованию строения твердых аморфных и жидких веществ методами дифракции рентгеновских лучей и электронов. Где было возможно, использованы данные нейтронографии. Приведены результаты фурье-анализа экспериментальной кривой интенсивности по элементам, соединениям и бинарным сплавам. Даны параметры ближнего порядка - межатомные расстояния и координационные числа - и сопоставлены с данными для этих же веществ в кристаллическом состоянии. Указано, что три метода дифракции, взаимно дополняя друг друга, дают также взаимную проверку надежности результатов исследования и возможность использования их для создания и развития теории аморфного и жидкого состояний, для связи структуры вещества с его физическими свойствам, для дальнейшего совершенствования методов исследования аморфного и жидкого состояний.

Описываются методика и результаты комплексного эксперимента по исследованию влияния облаков ( матрица обратного рассеяния света, оптическая толща, отношение рассеяния ) и их геометрические характеристики ( высоты нижней и верхней границ, вертикальная мощность ) определялись на основе лидарных данных, а поток рассеянной солнечной радиации над точкой стояния лидара измерялся зенитным пиранометром. Показано, что зеркальные ОВЯ, т.е. состоящие из преимущественно горизонтально ориентированных ледяных кристаллов, существенно уменьшают поток рассеянной солнечной радиации, приходящей к земной поверхности из призенитной области небосвода, по сравнению с ОВЯ с такой же оптической толщей, но с хаотической ориентацией частиц.