Статья посвящена исследованию изменений основных свойств вязких нефтей Волго-Уральского, Западно-Сибирского и Тимано-Печорского нефтегазоносных бассейнов в зависимости от уровня теплового потока. Проведен анализ пространственного распределения теплового потока по уровню на территории бассейнов. Установлена зависимость между уровнем теплового потока и вязкостью нефтей. Показано, что с увеличением уровня теплового потока вязкость нефтей уменьшается. Изучены взаимосвязи между различным содержанием серы, парафина, смол и асфальтенов в нефтях и уровнем теплового потока. Показано, что с повышением уровня теплового потока уменьшается содержание серы, смол и асфальтенов и увеличивается содержание парафинов.

Изучен процесс экстракции сернистых соединений из дистилляторных фракций нефтей растворами хлоридов металлов в координирующих органических растворителях. Рассмотрена зависимость групповой селективности экстракционной системы от природы компонентов и их количественных соотношений.

Разработана методика выделения кислот из нефтей по двухступенчатой схеме. Первоначально методом градиентно-вытеснитильной хроматографии выделяется наиболее полярная фракция кислых смол и обрабатывается диазометаном. Далее проводится повторное хроматографирование этого образца с выделением фракции сложных эфиров кислот. Методика позволяет извлекать кислоты из малых количеств образца. Состав кислот, выделенных предложенным методом, незначительно отличается от состава кислот, полученных хроматографией на силикогеле, модифицированном силикатом калия.

Исследованы кинетика процесса адсорбции-десорбции углеводородов комплексами и сольвато/комплексами [трет-С4Н9ОВ(ОR)3]Li, трет-С4Н9ОАl(ОR)3]Li, трет-С4Н9ОВ(ОR)3]Li*nROH (R=С4Н9, С7Н15, C10H21; n=0; 1,8) в зависимости от их структуры. Определены кинетические и термодинамические параметры термодесорбции углеводородов с комплексов.

С помощью масс-спектрометрии детально изучены групповой состав и молекулярно-массовые распределения углеводородов различных структурных типов в типичных нефтях из отложений верхнего и среднего миоцена на месторождениях Сахалина. Газохроматографически установлен индивидуальный состав алифатических и некоторых низших алкилароматических углеводородов в этих нефтях. Прослежены основные тенденции изменения углеводородного состава изученных миоценовых нефтей с глубиной, показана важная роль термодинамических факторов в формировании состава содержащихся в них аренов.

Предложен механизм ингибирования полимеризации виниловых мономеров тяжелыми нефтяными остатками (масла, смолы, асфальтены) в присутствии кислорода воздуха. Определены константы скорости взаимодействия ингибиторов с макрорадикалами стирола. Вычислены стехиометрические коэффициенты ингибирования, зависящие от концентрации. Даны рекомендации по составу рецептуры стабилизаторов, предлагаемых для углеводородных систем на основе отходов переработки нефти.

Изучен углеводородный состав тяжелой, высокосмолистой, высокопарафинистой, малосернистой нефти месторождения Камышлджа (Западный Туркменистан). Показано, что около трети масляных компонентов нефти составляют н-алканы и другие соединения, содержащие в молекулах длинные неразветвленные алифатические фрагменты (моно-метилалканы, алкилмоно- и алкилбицикланы, алкилбензолы). Суммарные групповые концентрации нафтенов в нефти снижаются более чем в 15 раз, а концентрации моноаренов - на два порядка с увеличением числа колец в их молекулах от 0 до 5. Среди углеводородов, не образующих клатратов с карбамидом, идентифицированы соединения, содержащие до пяти циклов в молекулах. Из нафтеноароматических углеводородов, как правило, преобладают соединения с четырьмя-пятью циклами в молекулах. Ряды алканов, моно-, би- и трицикланов, а также алкилбензолов в нефти простираются в широких интервалах от С11 - С14 до С47 - C48. Ряды остальных идентифицированных в нефти углеводородов ограничены не более, чем 13 низкомолекулярными членами.

Показано, что термообработка предварительно озонированного природного битума при 340-350°С сопровождается глубоким крекингом компонентов сырья, благодаря инициированию озонидами цепных реакций термодеструкции. Выход топливных дистиллятов НК -350°С из природного битума месторождения Мортук (Казахстан) после его озонирования и отмеченного инициированного крекинга может быть доведен до 60 мас.%, что значительно выше потенциального содержания тех же фракций в сыром битуме (24,2%) и выхода их при обычном термическом крекинге при 450°С (48%). Благодаря пониженной температуре процесса, крекинг, инициированный озонидами, сопровождается значительно меньшим образованием газов и кокса. Дистилляты инициированного крекинга значительно беднее серой и полициклоароматическими углеводородами по сравнению с прямогонными фракциями сырого битума, но, как и продукты иных термодеструктивных процессов, содержат до 14 мас.% олефинов, могут быть нестабильными при хранении и, возможно, нуждаются в дополнительном гидрогенизационном облагораживании.

Определены важнейшие композиционные и структурно-групповые характеристики смол и асфальтенов из 13 тяжелых нефтей различных нефтеносных регионов и четырех природных битумов месторождений Казахстана. Установлено, что величины большинства найденных параметров не выходят за пределы интервалов, найденных ранее для смол и асфальтенов из обычных (легких и средних) нефтей. Сходны и общие тенденции изменения состава и структуры смол и асфальтенов в зависимости от условий залегания объекта. Интервалы колебаний всех композиционных и структурных параметров смол и асфальтенов перекрываются между собой. Известные закономерные различия между этими группами компонентов нефтей проявляются лишь при сравнении средних значений параметров. Высокая способность смол и асфальтенов к межмолекулярной диссоциации с образованием комплекса, полимолекулярных агрегатов, «пачечных» частиц и мицелл придает нефтям и битумам свойства полидисперсных динамически равновесных систем, состояние которых значительно меняется под влиянием внешних факторов.

Изучен структурно-групповой состав кетонов нефтей Западной Сибири. Установлена взаимосвязь состава и структуры кетонов и типа углеводородов в нефтях. Показано, что в нефтях метанонафтенового типа преобладают кетоны алифатического строения, в то время, как в нефтях нафтенового типа - кетоны с циклановыми и ароматическими заместителями.

Изучено распределение полициклоароматических углеводородов (ПАУ) в донных отложениях южной котловины озера Байкал. Показано, что перилены приурочены к диатомовым отложениям шельфа озера и имеют диагенетическое происхождение из биогенных источников; происхождение других ПАУ, имеющих периконденсированные, не содержащие заместителей структуры, предположительно связано с гидротермальными нефтепроявлениями.

По разработанной методике динамической адсорбции изучено взаимодействие нефтяных кислот и фенолов с песчаными и глинистыми породами. Показано, что состав пород оказывает влияние как на значения предельных адсорбций, так и на тип изотерм, имеющих наиболее сложный характер для процесса адсорбции изучаемых компонентов на глине. Установлено, что природа растворителя оказывает существенное влияние на процесс адсорбции на глине и не влияет в случае песчаника. Дана оценка вклада полярных групп в величины предельной адсорбции кислот и фенолов.

Показано, что отдельные компоненты нефти, их более узкие по групповому, функциональному составу и молекулярно-массовому распределению фракции, а также некоторые синтетические соединения, моделирующие структурные фрагменты нефтяных компонентов, существенно изменяют спектральные характеристики никель- и ванадил-этиопорфирина – моделей нефтяных металлопорфиринов. Наибольшие искажения аналитического сигнала никель- и ванадилэтиопорфиринов наблюдаются в ближней УФ-области спектра поглощения. Среди изученных веществ максимальный спектральный эффект наблюдался в присутствии концентратов высокомолекулярных нефтяных азотистых оснований, карбазола, фенантрена, антрацена. Интенсивность аналитического сигнала в этом случае падает практически до нуля. Отмечается зависимость эффекта искажения аналитического сигнала от количества добавки и времени контакта. Полученные результаты свидетельствуют о возможности проявления при количественном анализе нефтяных металлопорфиринов не только аддитивных, но и мультипликативных помех.

Изучены особенности протекания процесса озонолиза природного битума месторождения Мортук (Западный Казахстан) в зависимости от природы используемого растворителя (осветительного керосина, толуола) и глубины превращения (общего расхода озона). При проведении реакции в керосине выпадает в осадок, легко отделяемый декантацией, до 32 маc. % от суммы продуктов. Образование твердой фазы при проведении процесса в толуольной среде не наблюдается. Суммарные выходы продуктов в обоих случаях растут с углублением процесса за счет присоединения к исходным молекулам атомов кислорода и при расходе озона в 100 г/кг сырого битума превышают массу последнего на 6-11%. Важный результат процесса – значительное снижение степени ароматичности молекул благодаря деструкции конденсированных полиареновых структур. Адсорбционное разделение растворимых продуктов реакции позволяет получить в виде гексановых элюатов с выходами до 43% (в керосине) или до 52% (в толуоле) масла, глубоко очищенные от полициклоароматических и (при проведении процесса в керосине) гетероатомных соединений. Отделенные от масел полярные продукты превращения могут найти практическое использование как высокоэффективные дешевые деэмульгаторы, структураторы почв.

Применительно к условиям, типичным для пластов юрских и меловых отложений месторождений Западной Сибири, изучены закономерности вытеснения остаточной нефти при применении комплексного микробиологического и физико-химического метода увеличения нефтеотдачи. Прирост коэффициента нефтевытеснения при применении комплексного микробиологического и физико-химического метода увеличения нефтеотдачи составляет 14-34%.

Методом псевдопотенциала вычисляются постоянные сдвига для латуни в интервале концентраций 40-50 ат. % Zn. Используется известная модель Вильямса - Уэйра (the single band gapmodel), которая в явном виде учитывает расщепление электронных состояний на брэгговских плоскостях и несферичность поверхности Ферми. Рассчитанные константы сдвига хорошо согласуются с экспериментальными.

Исследована концентрационная зависимость сопротивления микродеформации и предела текучести поликристаллов твердых растворов Fe-Si в интервале температур 77-293С. Сопоставление концентрационных зависимостей макроскопического предела упругости, коэффициента упрочнения в области микродеформации и протяженности стадии микродеформации показало, что твердорастворное разупрочнение, которое наблюдается на пределе текучести при Т200К, обусловлено уменьшением деформационного упрочнения в области микродеформации при легировании железа небольшим количеством кремния. Обсуждаются механизмы твердорастворного упрочнения и разупрочнения.

Исследованы качественные и количественные изменения массы и углеводородного состава нефтяных систем при биодеградации в условиях модельных лабораторных экспериментов. Биодеградация образцов нефтей Советского и Стрежевского месторождений (Западная Сибирь) и месторождения Белый Тигр (Вьетнам) осуществлялась природными ассоциациями микроорганизмов, выделенными из пластовых вод и образцов почв, загрязненных нефтью. Анализ изменений углеводородного состава проведен методом хромато-масс-спектрометрии (ГХ/МС). Установлено, что в процессах биодеградации нефти происходит одновременное разрушение всех частей нефтяной системы - как насыщенных углеводородов, так и высокомолекулярных ее фрагментов - смол и асфальтенов.

Описаны методы получения и свойства новых ультрадисперсных адсорбентов на основе оксидногидроксидных фаз алюминия. Показано, что благодаря своим необычным свойствам эти адсорбенты способны активно поглощать водорастворимые компоненты нефтепродуктов, а также эффективно разрушать и адсорбировать микроэмульсии нефти в воде с концентрацией до 700 мг/л. Приведены изотермы адсорбции и данные по кинетике разрушения микроэмульсий, а также данные по очистке нефтесодержащих амбарных вод с использованием новых адсорбентов.

В книге рассмотрены эффективные методы промысловой подготовки нефти и очистки пластовых вод. Приведены методы расчетов промысловых систем сбора, коммуникаций установок и трубчатых каплеобразователей при их использовании в технологических схемах обезвоживания и обессоливания нефти. Описаны мероприятия по увеличению производительности действующих объектов, приемы перевода обезвоживающих установок на режим обессоливания без снижения их производительности. Рассмотрены технологические схемы процессов обессоливания нефти при низком расходе пресной воды. Дан анализ существующих методов подготовки нефти за рубежом, в том числе в ведущих капиталистических странах. Книга рассчитана на инженерно-технических работников нефтедобывающей промышленности, научно-исследовательских и проектных организаций и может быть полезна специалистам транспортных управлений и нефтеперерабатывающих заводов.

В настоящей книге изложены современные преставления о механике разрушения контактирующих тел и методы ее практического использования. Даны основные результаты решений контактной задачи теории упругости и пластичности, морфологии поверхностных трещин и условий их возникновения, закономерности распространения возникших трещин и разрушения исходной поверхности тела. Большое внимание уделено результатам соответствующих экспериментов и их согласованию с расчетом. Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами механики разрушения, контактных взаимодействий и трибологией, а также для аспирантов и студентов старших курсов по специальностям "физика прочности", "механика деформируемого твердого тела", "динамика и прочность машин", "трение и износ в машинах (триботехника)".

Исследованы структурные превращения происходящих в кумулятивных течениях, возникающих при взрыве кумулятивных зарядов с облицовками, содержащими нанокристаллический порошок диоксида циркония. Показано, что в облицовках, содержащих нанокристаллические порошки, возможно получение высоконеравновесных состояний материала. Обнаружен эффект релаксации сформированного неравновесного состояния, которая завершается даже при комнатной температуре при 1000-часовой выдержке, а оценка кажущейся энергии активации процесса аномально низка и равна 3.5 kcal/mol.

Проведено исследование бинарной смеси пылевых частиц в плазме, находящихся во внешнем электростатическом сферическом удерживающем поле. Расчеты проводились в рамках метода молекулярной динамики, а межчастичное взаимодействие описывалось парным изотропным потенциалом Юкавы. Показано, что частицы образуют оболочечную структуру, в которой каждая оболочка содержит только свой сорт частиц. Изучены структурные свойства бинарной смеси частиц и особенности их сегрегации в условиях недавних экспериментов по созданию кулоновских шаров.

Представлены результаты первопринципных расчетов электронной структуры сплавов Гейслера Co2MnGa(Si) и Ni2MnGa, а также их тонких пленок на полупроводниковых подложках. Анализируется влияние структурных дефектов на электронную структуру и магнитные свойства в объеме, на поверхности и границах раздела.

Проведено теоретическое исследование структурных и колебательных свойств упорядоченных адсорбционных систем Na/Cu(111) с использованием метода погруженного атома. Анализируется поверхностная релаксация и локальная плотность колебательных состояний для трех равновесных поверхностных структур: p(3x3) – 0.25, (3(1/2)x3(1/2))30o – 0.75 и (3/2x3/2) – 1.0 монослоя.

Мы представляем теоретическое исследование, c использованием метода погруженного атома, атомных и колебательных свойств поверхностного сплава Al(001)–c(2x2)–Na, формирующегося на поверхности Al(001) при низко- и высокотемпературной адсорбции 0.5 ML атомов щелочного металла. Обсуждаются результаты расчета поверхностной релаксации и локальная плотность колебательных состояний, которые находятся в хорошем согласии с имеющимися экспериментальными данными и первопринципными расчетами для поверхностного сплава Al(001)–c(2x2)–Na.

Предложена методика оценки параметров упругих волн при моделировании контактного взаимодействия твердых тел. Анализ спектров Фурье зависимостей от времени таких величин, как компоненты скорости, давление и интенсивность напряжений позволил выявить частоты, характерные как для численной модели и геометрии задачи, так и непосредственно для процессов, протекающих в области контакта при трении.

Предложена математическая модель импульсной электронно-лучевой обработки гетерогенного материала с позиции механики гетерогенных сред. Каждая фаза (частицы и матрица) характеризуется своей концентрацией диффундирующего углерода и температурой. Учитываются процессы переноса тепла и массы в частицах и матрице и обменные процессы между фазами. Проиллюстрировано влияние внешнего теплового потока на поля температуры и концентрации диффундирующего углерода.

Представлена топография поверхности трения модельных композитов на основе сталей ШХ15 и Г13 после скольжения при плотности тока свыше 100А/см3, определены износостойкость и вольт-амперная характеристика, скользящего электроконтакта модельный композит - сталь 45.

Изучено влияние порообразующих добавок на формирование поровой структуры, фазового состава и предела прочности при изгибе высокопористого материала в процессе его реакционного спекания. Показано, что введение порообразователя в исходную смесь порошков приводит к формированию бимодальной поровой структуры, а прочность при изгибе изменяется по экспоненциальному закону.

Проведены расчеты температурных профилей и градиента температур, возникающих в поверхностном слое металлокерамического сплава (50%(об.) TiC - 50%(об.) сплава Ni - 20% Cr) при электронно-импульсном облучении его поверхности с различными плотностью энергии в электронном пучке, длительностью, количеством и частотой импульсов облучения.

Представлен обзор работ авторов по моделированию физико-химических превращений в ванне расплава, сопровождающих формирование фазовой и химической структуры покрытия в процессе электронно-лучевой наплавки. Выделены типы подмоделей, анализ которых позволяет установить качественные закономерности, присущие системам различных типов. Указано на аналогию критических явлений, наблюдаемых в моделях отдельных стадий сложных технологических процессов (электронно-лучевая наплавка с модифицирующими частицами и электронно-лучевая наплавка с использованием синтеза в конденсированной фазе), и критических явлений, известных из тепловой теории горения.

Потенциальные возможности наноразмерного вещества (1нм=10-9м) вызвали всплеск интереса к вероятным областям его применения. Выяснилось, например, что введение таких частиц в состав макроматериала резко улучшает его характеристики. Традиционно процессы их получения и компактирования разделены в пространстве и времени. Но, как оказалось. эти стадии можно объединить.

Исследованы цилиндрические образцы из инструментальных сталей У9 и У8 термическая обработка которых проведена при разных температурах закалки, отпуска и отжига. Измерены скорость распространения ультразвуковой продольной волны в образцах, резонансная частота. твердость, плотность, остаточный аустенит, искажения кристаллической решетки и структура сталей. Установлено, что скорость ультразвука после закалки уменьшается, затем растет с увеличением температуры отпуска. Обсуждается взаимосвязь между акустическими другими свойствами и характеристиками сталей. Изменения скорости звука в сталях после термообработки с различными режимами связывают с искажением кристаллической решетки.

Монография посвящена теории предельного состояния твердых деформируемых ел и горных пород. Исследованы соотношения теории предельного состояния, дано приложение теории к технологическим задачам процессов обработки материалов давлением, механики горных пород и др. Для научных работников, инженеров, аспирантов, студентов старших курсов, специализирующихся в области механики деформируемого твердого тела.

В книге изложен новый подход к оценке напряженно-деформированного состояния высокотемпературных конструкций, объединяющий теории пластичности и ползучести на основе модели анизотропного упрочнения. Модифицированы критерии длительной прочности металла. Дано экспериментальное обоснование предлагаемых теоретических моделей. Книга предназначена для специалистов по проектированию и техническому диагностированию энергетического и нефтехимического оборудования, а также для исследователей, занимающихся вопросами высокотемпературного деформирования и разрушения материалов.

Обнаружена кордовая и твидовая структуры на поверхности фольг высокочистых поликристаллов алюминия, жестко закрепленных на образцах алюминиевого сплава при усталостных испытаниях при комнатной температуре.

Изучена динамика накопления водорода в аустенитной стали 12Х18Н10Т при электрохимическом насыщении из щелочного и кислотного электролитов. Исследовано влияние рентгеновского излучения на содержание водорода и механические свойства стали.

Методом наноиндентирования проведено измерение твердости и модуля упругости тонких пленок Ti и TiO2 на подложке Si. Показано, что применение метода Оливера–Фарра в сочетании с вычислением истинной твердости позволяет корректно определить твердость тонких пленок, нанесенных на подложку, независимо от соотношения твердости пленки и подложки.

В настоящей книге представлен новый метод, предлагающий общую методологию прогнозирования характеристик кинетических процессов, единую для металлических и полимерных материалов. Метод позволяет работать с математическими моделями, описывающими любые "изопроцессы" (или с соответствующими математическими соотношениями различной природы), выделяя их них наиболее адекватные эксперименту и определяя из эксперимента их неизвестные параметры. Он также позволяет предлагать новые модели и прогнозировать характеристики конструкционных материалов на сроки службы машин и установок. Метод иллюстрируется на примере ряда практически важных задач механики материалов и механики деформируемого твердого тела. Рекомендуется для студентов старших курсов, аспирантов, научных и инженерно-технических работников.

Рассмотрена природа и механизм развития тепловой хрупкости в сталях разных составов и режимов термообработки. Установлены фактор, влияющие на степень охрупчивания сталей: тип и содержание химических элементов, тип структуры, температура и длительность нагрева. Выявлены сегрегационный и структурный механизмы развития межзеренной хрупкости при состоянии теплового охрупчивания. С помощью методов количественной электронной фрактографии подробно рассмотрено изменение механизма распространения хрупких и вязких микротрещин по мере ослабления когезивной прочности границ зерен. Показано, что многочисленные случаи трещинообразования конструкций, каких как кожухи доменных печей и воздухонагревателей. корпусов кислородных конвертеров. миксеров, роторов турбин, сосудов и аппаратов давления, трубопроводов, термостатирующих устройств и других, эксплуатируемых в диапазоне повышенных температур (250-550С), вызваны развитием в конструкционных сталях явления тепловой хрупкости. Предложен обобщенный критерий вязкохрупкого перехода, основанный на конкуренции механизмов хрупкого и вязкого разрушения через размеры элементарных хрупких и вязких микротрещин. Показана возможность распространения этого критерия на случаи ослабления когезивной прочности границ зерен вследствие сегрегации вредных примесей, водорода и выделений второй фазы. Установлена возможность количественной оценки степени теплового охрупчивания сталей по доле межкристаллитного разрушения в хрупких изломах. Подробно рассмотрено влияние теплового охрупчивания на характеристики трещиностойкости и взаимосвязь их с критической температурой хрупкости. Приведены соотношения, позволяющие по результатам определения доли межзеренного разрушения в хрупких изломах и стандартных испытаний на ударный изгиб произвести оценку фактических характеристик трещиностойкости стали после воздействия эксплуатационных нагрузок. Книга предназначена для специалистов по определению технического состояния и остаточного ресурса оборудования и конструкций, подвергающихся стационарному или периодическому воздействию повышенных температур, а также для аспирантов и студентов металлургических и машиностроительных вузов.

В монографии рассмотрены проблемы моделирования в образовательных системах применительно к современным педагогическим технологиям. а также модельные представления в области механики сплошной среды. теории высокотемпературной ползучести, диффузии в твердых телах и проблемы кинетики спекания и припекания защитных порошковых покрытий. Книга предназначена для научных работников, специалистов в области сварочных процессов. преподавателей и студентов технических вузов и физических специальностей университетов и педвузов.

Исследовано изменение структурно-фазового состояния и распределения элементов в поверхностном слое стали 38ХН3МФА при имплантации пучками ионов Al + B, а также изменение износостойкости и твердости при работе в паре трения «сталь 38ХН3МФА – полиамид ПА-66». Обнаружено повышение трибомеханических свойств стали при модификации поверхностного слоя композиционным ионным пучком, которое связывается с изменением структурно-фазового состояния этого слоя.

В работе исследовано влияние ультразвукового модифицирования на структуру и свойства азотированных слоев, полученных в плазме дугового разряда низкого давления. Фрактографический и рентгеноструктурный анализ, а также анализ механических и триботехнических свойств показал, что ультразвуковое модифицирование стали 40Х13 изменяет фазовый состав, увеличивает глубину, микротвердость и износостойкость азотированного слоя.

Представлены результаты комплексного исследования микроструктуры и механических свойств поверхностных слоев титана, модифицированных в условиях высокодозовой ионной имплантации. Исследованные образцы титана различались исходным структурным состоянием и имплантируемыми ионами. Установлено, что при имплантации ионами алюминия поликристаллического титана наблюдается значительное повышение механических свойств, связанное с формированием в ионно-легированных слоях наноразмерных интерметаллидных фаз Ti3Al, TiAl и твердого растора. Объемный ультрамелкозернистый (УМЗ) (наноструктурный) титан был получен путем многократного одноосного прессования со сменой оси деформации (abc -прессование) с последующей дополнительной прокаткой поликристаллического титана. Установлено, что в результате формирования УМЗ-структуры по использованной технологии в титане ВТ1-0 достигнуты максимально возможные прочностные свойства. Показано, что имплантация ионов азота, углерода и хрома в УМЗ-титан приводит к формированию нитридов, карбидов, карбонитридов, оксидов и т. д. Установлено, что ионная имплантация позволяет формировать поверхностный слой с высокой износостойкостью. Сделано заключение о влиянии условий ионной имплантации на фазовый соста и физико-механические свойства титана, находящегося в различных структурных состояниях (поликристаллическое и объемное УМЗ).

В ИФПМ СО РАН разработана технология электронно-лучевой наплавки композиционных порошковых материалов на детали металлургического производства. Технология позволяет формировать градиентные покрытия различного функционального назначения с использованием твердых тугоплавких соединений (карбиды, нитриды, бориды). Получаемые покрытия обладают высокими значениями твердости, износостойкости и имеют литую структуру. Многолетний опыт развития электронно-лучевой наплавки в ИФПМ СО РАН позволил разработать и внедрить на Западно-Сибирском металлургическом комбинате (г. Новокузнецк) уникальную многоцелевую установку электронно-лучевой наплавки «ЛУНа-10» для упрочнения деталей металлургического оборудования.

Высокий коэффициент деформационного упрочнения азотистого аустенита определил перспективность его использования в качестве основы (матрицы) при создании новых композиционных материалов и покрытий. В работе экспериментально исследованы структура, фазовый состав и свойства покрытия из хромомарганцевого чугуна, легированного азотом, а также зоны сплавления его с подложкой.

В работе на основе математической модели нестационарного многомерного процесса теплопереноса и металлографических исследований рассмотрены особенности термических условий формирования структуры и свойств стали 45 при электронно-лучевом воздействии. Проведены численные расчеты температурных полей и средних скоростей охлаждения в зоне оплавления и в зоне термического влияния. Показано, что температурно-временные условия нагрева и охлаждения материала, зависящие от плотности мощности электронного луча, определяют характер протекающих структурных превращений.

Методами оптической металлографии и просвечивающей электронной микроскопии исследована перлито-ферритная сталь 60. Обнаружено, что в процессе воздействия ультразвуковой финишной обработки в приповерхностном слое толщиной 2...3 мкм образуется нанокристаллическая структура. В результате структурно-фазовых изменений и внесенных сжимающих напряжений микротвердость приповерхностного слоя стали возрастает.

Электронно-лучевая закалка поверхностных слоев стали 50 позволила достичь существенного уровня упрочнения, что связано с образованием высокодисперсной мартенситной структуры. Обнаружено существование линейных зависимостей твердости, износостойкости и глубины зоны полной фазовой перекристаллизации от удельной поверхностной энергии излучения. Сопоставление расчетных данных с экспериментальными позволило определить значение температуры аустенизации при нагреве электронным пучком.

Определены вольт-амперная характеристика и линейная интенсивность изнашивания модельных спеченных композитов на основе стали в условиях сухого скользящего электрического контакта со стальным контртелом. Установлено, что композит на основе переработанной подшипниковой стали имеет высокие электропроводность и износостойкость при плотности тока выше 200 А/см2. Рассмотрено предположение, что этот эффект является следствием ультрадисперсной структуры этой стали, позволяющей формировать вторичные структуры с высокой пластичностью.

Изучено формирование нановолокон оксигидроксида алюминия на поверхности микроволокон различной химической природы и размера. Методами сканирующей и трансмиссионной электронной микроскопии установлено, что нановолокна оксигидроксида алюминия могут формироваться в виде слоя из отдельных нановолокон и в виде агломератов нановолокон в зависимости от химического состава и диаметра волокна.

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по образованию в области металлургии в качестве учеб. для студентов вузов, обучающихся по специальности 110800 - "Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия". Изложены теоретические основы и практика процессов формования и спекания металлических порошков и их смесей с неметаллическими порошками. Рассмотрены процессы подготовки порошков к формованию, условия деформации, изменения плотности и свойств порошков в процесс их прессования, изостатического формования, прокатки и других методов обработки давлением. в том числе при его импульсном приложении. Суммированы имеющиеся данные по теории и технологии спекания порошковых формовок. Приведены сведения о свойствах порошковых изделий и методах и х определения, а также способах обработки порошковых изделий, охране труда и технике безопасности при осуществлении основных операций, составляющих сущность метода порошковой металлургии. Может быть полезна студентам соответствующих вузов при изучении основ металлургического производства и технологии обработки металлов, а также инженерно-техническим работникам металлургического и машиностроительного производства.

В учебном пособии рассмотрены свойства и основные методы получения наноструктур и наноструктурных материалов: фуллеренов, углеродных нанотрубок, аморфных металлических сплавов, нанокристаллических и квазикристаллических материалов. Изложены современные представления о структуре рассматриваемых веществ. Представлены сведения о влиянии структуры на физико-механические свойства и во возможном применении данных материалов. Для студентов, обучающихся по специальностям - "Материаловедение" или "Техническая физика". Может быть использовано аспирантами, преподавателями и научными сотрудниками.

Рассмотрены основные виды макро- и микростроения изломов и механизмы разрушения металлических материалов при однократных (статическом, ударном и высокоскоростном импульсном) и циклическом видах нагружения, а также методические вопросы исследования изломов методами макро-, микрофрактографии и рентгеноструктурного анализа. Описаны методики определения параметров разрушения материалов, конструкций и деталей машин фрактографическим (фрактодиагностика разрушения) и рентгеновским (рентгеновская фрактодиагностика разрушения) методами. Приведены примеры использования диагностики разрушения для определения причин разрушения конструкций и деталей авиационной техники. Учеб. пособие предназначено для студентов физических , металлургических и машиностроительных специальностей, изучающих курсы, связанные с прочностью и разрушением материалов, диагностикой разрушения, а также для специалистов в области физики металлов и металловедения, прочности и разрушения материалов, в металлургии и других смежных специальностях.

Для очистки от воды и механических примесей отработавших моторных масел в качестве фильтрующих материалов использованы полимерные волокна из вторичных термопластов (полипропилен, полиэтилентерефталат) и базальтовое волокно. Показано, что наиболее технологично в применении и эффективно базальтовое волокно. Модификация этого волокна глиной и карбамидом способствует улучшению его эксплуатационных характеристик.

Большинство разрабатываемых в РФ месторождений нефти характеризуется высокой обводненностью продукции, а новые месторождения - низкой проницаемостью, высокой вязкостью нефти и сложными горно-геологическими условиями. Применение гель-технологии при пароциклическом и паротепловом воздействии на пласты позволяет управлять фильтрационными потоками, ограничивать водоприток. Промысловая практика показывает, что использование такой комплексной технологии приводит к увеличению охвата пласта закачкой пара, снижению обводненности продукции, увеличению дебитов по нефти на 11-33% и в конечном счете - к увеличению нефтеотдачи.

Добыча и промысловая транспортировка обводненных высокопарафинистых нефтей сопровождается нежелательным отложением асфальтосмолопарафино-вых образований (АСПО) на стенках трубопроводов и технологического оборудования. В результате многочисленных исследований было установлено, что основными факторами, определяющими формирование осадка из нефти, являются: снижение растворяющей способности нефти по отношению к парафину, которая зависит от температуры, изменение давления, потери легких фракций, физико-химического состава (наличие смолисто-асфальтеновых веществ), присутствия в нефти воды и механических примесей. На основе анализа результатов исследований предложены тип и концентрация ингибиторов, а также температурные условия, обеспечивающие предотвращение осадкообразования.

Подобраны условия термической активации алюмосиликатных полых микросфер, выделенных из зольных отходов Новосибирской ТЭС. Исследованы сорбционные свойства исходных и активированных микросфер по отношению к нефти и фенолу.

Проведен обзор закономерностей изменений физико-химических свойств тяжелых высоковязких нефтей Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. Приведены данные статистического анализа свойств тяжелых высоковязких нефтей (ТВВН) в зависимости от литологической характеристики нефтевмещающих пород. Установлено уменьшение плотности (р) и вязкости (м) нефтей с увеличением глубины залегания. Показано, что максимальное значение ρ и м ТВВН наблюдается в нефтевмещающих породах нижней перми, а минимальное - в отложениях девона. По физико-химическим свойствам тяжелые высоковязкие нефти в среднем являются сернистыми, высокосмолистыми, среднеасфальтенистыми, со средним содержанием фракции н.к. 300 °С и малопарафинистыми.

Книга посвящена развитию представлений о кинетике, механизмах, основных и общих закономерностях разрушения твердых тел в различных условиях, включающих однократное, циклическое, динамическое нагружение, разрушение в условиях коррозионной среды и радиационного воздействия. Основное внимание уделено стадии накопления несплошностей в зоне локализации разрушения и взаимосвязи накопленной поврежденности с изменением акустических свойств материала. Для описания кинетики разрушения под действием различных факторов использована теория фазовых переходов и предложен единый подход к анализу кинетических процессов в разных средах и на различных масштабных уровнях. Для специалистов в области механики, физики твердого тела, тектонофизики, металловедения, обработки материалов, научных и заводских работников, занимающихся изучением механических и акустических свойств материалов, а также неразрушающим контролем элементов конструкций.

Представлены результаты исследований in vivo закономерностей формирования тонких пленок, мягких и твердых (костных) тканей органической природы на поверхностях имплантатов из никелида титана с поверхностными слоями, модифицированными ионными и электронными пучками, их коррозионной стойкости, анализа накопления продуктов коррозии - металлических ионов в удаленных от импланта органах животного (сердце, легкие, печень, селезенка, почки) и в тканях, прилежащих к имплантату. Обнаружено, что структура органических тканей, формирующихся на поверхности имплантата, зависит от материала имплантата. Сформированные на поверхностях имплантата из никелида титана ткани - более однородны по структуре, равномернее обволакивают имплантат, чем на поверхностях имплантата из титанового сплава ВТ6. Установлено, что морфология органических тканей зависит от способа поверхностной модификации металлического имплантата. Показано, что модификация поверхности с использованием ионов циркония, молибдена, а также электронно-лучевая обработка весьма эффективно повышает коррозионную стойкость и биосовместимость имплантатов из никелида титана, что проявляется в формировании тонкостенной обволакивающей капсулы, быстром восстановлении капиллярной системы вокруг имплантата, отсутствии (выше контрольных пределов) накопления металлических элементов (например, циркония, никеля) в тканях внутренних органов животных. Полученные результаты позволяют рекомендовать обработки ионными (со специальным выбором сорта иона) и электронными пучками в качестве финишных обработок поверхностей материалов и изделий, предназначенных для изготовления имплантатов для медицины.

Изучена микроструктура поверхностного слоя металлокерамического сплава (TiC - никельхромовый сплав) после его облучения электронными пучками с разными плотностью энергии и длительностью импульсов облучения. Установлены закономерности формирования структуры в поверхностном слое металлокерамического сплава в зависимости от режимов электронно-импульсного облучения.

Исследованы структура и механические свойства керамических композитов. как с равномерной зеренной структурой, так и с волокнами a-Al2O3 в матрице ZrO2, формирующиеся в результате низкотемпературного отжига и последующего спекания на воздухе. Установлено, что в керамике имеющей микроструктуру с волокнами, наряду с действием традиционного трансформационного механизма упрочнения, характерно упрочнение за счет отклонения трещин волокнами оксида алюминия, способствующее формированию высоких прочностных свойств.

Исследованы механические свойства керамики ZrO2-3 вес. % MgO в зависимости от количественного фазового состава. Показано, что. уровень механических свойств керамики обусловлен количеством моноклинной фазы, содержащейся в материале. Обнаружено, что помимо, механизма трансформационного превращения, полученная керамика упрочнена микротрещинами. Также изучены триботехнические свойства керамик ZrO2=3 вес.% MgO, упрочненной микротрещинами и мартенситным превращением в условиях сухого трения по стали. Обсуждаются факторы, влияющие на поведение такой керамики при трении и износе.

Исследовано влияние межзеренных границ на особенности развития каскадов атомных соударений и формирование радиационно-поврежденных областей в кристаллитах ванадия. Наличие в материалах границ зерен оказывает существенное влияние на характер радиационной повреждаемости, в частности на распределение и размеры радиационных дефектов. Показано, что межзеренные границы раздела служат барьером для распространения каскадов атомных смещений и аккумулируют в своей области значительную долю радиационных дефектов. В кристаллитах ванадия после релаксации содержится относительно малое число кластеров, состоящих из точечных дефектов, т.е. вакансий и собственных межузельных атомов. Ключевые слова: радиационные дефекты, молекулярная динамика, границы зерен.

Предложена методика многоуровневого моделирования процессов трения и износа, объединяющая в рамках единой концепции численные расчеты методом подвижных клеточных автоматов на масштабах локальных контактов и макроскопическую феноменологическую теорию трения. При этом для моделирования на мезоскопическом уровне использована методика совмещения метода подвижных клеточных автоматов с численными методами механики сплошных сред. Приведены результаты моделирования локальных контактов в парах сопряжения гетерогенных фрикционных материалов. Проанализировано влияние исходной микрошероховатости на поведение квазижидкого слоя трения в пластичных материалах. В рамках макроскопической феноменологической модели трения процессы выкрашивания, повторного приваривания частиц износа, а также процессы массопереноса от одного из контактирующих тел к другому описываются в форме стохастических дифференциальных уравнений. Параметры феноменологических уравнений могут быть найдены только в рамках микроскопических моделей процессов, происходящих в трибологическом контакте. В данной работе для этого предлагается использовать результаты моделирования методом подвижных клеточных автоматов. Согласно разработанной методике было найдено значение коэффициента диффузии слоя трения. Результаты проведенного исследования позволяют идентифицировать параметры макроскопической модели на основе моделирования процессов на наноуровне и тем самым «перебросить мост» между нано- и макроуровнями. Ключевые слова: трение и износ, моделирование, методы частиц, дискретно-континуальное описание, феноменология.

Приведен анализ пространственных и временных изменений физико-химических свойств нефтей с низким содержанием парафинов. Рассмотрены закономерности их регионального размещения. Изучены особенности изменения свойств нефтей в зависимости от глубины залегания и возраста пород. Показано, что максимальное содержание парафинов в рассматриваемых нефтях наблюдается в мезозойских отложениях.

Представлены оригинальные результаты в области математического и численного моделирования механического поведения разнопрочных и сыпучих сред. С помощью предлагаемых моделей определялись зоны локализации деформаций. Исследованы процессы распространения упругих и упругопластических волн в разрыхленных средах. Построены модели смешанного типа, описывающие течение сыпучих материалов при наличии застойных зон квазистатического деформирования. Были рассмотрены вопросы численной реализации моделей механики сыпучих сред на многопроцессорных вычислительных системах. Книга предназначена научным работникам, преподавателям университетов, аспирантам и студентам старших курсов, специализирующимся в области механики деформируемых сред, математического моделирования и смежных областях прикладной и вычислительной математики.

В приближении малых деформаций с использованием модели мартенситных превращений, основанной на концепции "замерзания" кооперативных тепловых колебаний атомов плотно упакованных плоскостей в металлах, проведен теоретический анализ тензора дисторсии при образовании {113} двойника деформации механизмом прямого плюс обратного (по альтернативной системе) мартенситного превращения в В2-фазе никелида титана. Показано, что в рамках этого механизма хорошо описывается не только угол переориентации, но и плоскость габитуса двойника.

Обобщены принципы создания электродных материалов для электроискрового легирования и разработаны новые электродные материалы с использованием самофлюсующихся и минеральных добавок. Установлен взаимосвязь свойств электроискровых покрытий с режимами их нанесения и свойствами материала легирующего электрода. Книга рассчитана на широкий круг научных и инженерно-технических работников, занимающихся электрофизическими методами упрочнения и созданием электродных материалов для электроискрового легирования.

Изложены результаты экспериментальных и теоретических исследований, направленных на установление основных факторов и механизмов фазо- и структурообразования при обработке порошковых материалов и покрытий концентрированными потоками энергий (КПЭ), разработку новых материалов и эффективных гибридных технологий, создание действующих производств. Представлены научные основы газопламенных методов нанесения покрытий и лазерной обработки поверхностей. Приведены примеры практической реализации на предприятиях России. Монография представляет интерес для научных работников и специалистов в области порошковой металлургии и нанесения покрытий, а также для студентов вузов, обучающихся по специальностям 110800 - "Порошковая металлургия, композиционные материалы, покрытия".