Развита методика рентгеноструктурного анализа неоднородного по глубине материала. Исследована структура интерметаллида TiNi, подвергнутого поверхностной электронно-лучевой модификации. Выявлено три дифференцированных по микрокристаллической структуре слоя: внешний остротекстурированный слой с текстурой в направлении [100]И2 и уменьшенным на 1% параметром периодичности решетки в направлении нормали к поверхности, промежуточный градиентно-напряженный слой с текстурой исходного слитка и неизмененный материал. Кристаллическая решетка поверхностного слоя, как и промежуточного, находится в растянутом вдоль поверхности и сжатом нормально поверхности состоянии. Это искажение решетки максимально в поверхностном слое и убывает вглубь материала.

Приведены сравнительные данные по характеру распределения углеводородов, металлопорфири-нов и серосодержащих соединений в нефтях вымского (ааленский ярус) и малышевского (батский ярус) горизонтов из среднеюрского нефтегазоносного комплекса Западной Сибири. Показано, что эти нефти характеризуются широкими вариациями в составе алканов, содержании тиофенов, сульфидов, дисульфидов, меркаптанов, металлопорфиринов и периленов. Содержание в среднеюрских нефтях Западной Сибири серосодержащих соединений находится в обратной зависимости от величины соотношения пристана к фитану, и чем больше эта величина, тем выше содержание сульфидов и ниже - тиофеновых структур.

Методом микрокалориметрии исследовано явление образования вторичного ингибитора в процессе ингибирования жидкофазного радикального окисления высокомолекулярными гетероатомными соединениями нефти. Исследованы смолисто-асфальтеновые вещества различного происхождения; показано, что в процессе модельной реакции радикального окисления под действием пероксидного радикала из нефтяных соединений образуются новые структуры с фенольными и хиноидными группами, выполняющие роль вторичного ингибитора. На основе разности между мощностями тепловыделения в режиме инициированного и ингибированного окисления предложена формула для расчета констант скорости вторичного ингибирования ky. Показано, что константы ky существенно меньше по величине, чем константы скорости ингибирования для исходного нефтяного ингибитора.

Изучена каталитическая активность бинарных ванадий-молибденовых и ванадий-вольфрамовых оксидных систем в процессе окисления этиленгликоля. Высокую активность в парциальном окислении этиленгликоля с образованием формальдегида и муравьиной кислоты проявляют катализаторы с содержанием вводимого в V2O5 оксида металла до 30 мол. %. Увеличение количества добавки выше 30 мол. % приводит к смене направления процесса в сторону образования эфиров этилен-гликоля.

Рассмотрено влияние механической обработки на сложные системы, содержащие твердую фазу и компоненты попутного нефтяного газа. Процесс осуществляется в планетарных шаровых мельницах при ускорении мелющих тел (стальных шаров) до 600 м/с2. Интенсивное механическое воздействие на материал шаров и стенок мельницы приводит к образованию активных центров, инициирующих реакции превращения компонентов газовой фазы. Показана возможность получения водорода и метана из углеводородных газов путем их механохимически инициированной деструкции. Проведение процесса в присутствии твердой фазы кристаллического кварца, активно генерирующей активные центры радикальной природы при механической обработке, повышает степень превращения исходных компонентов.

Разработана методика определения следовых количеств нефтепродуктов в воде методом газовой хроматографии с водяным паром в качестве газа-носителя. Для подготовки проб использовали твердофазную микроэкстракцию. Предложен способ стабилизации и гомогенизации проб воды перед анализом, а также способ удаления полярных компонентов пробы. Оценены показатели прецизионности и правильности предложенной методики для водных растворов смеси дизельного топлива и масла с концентрациями, близкими к ПДК. Относительная погрешность измерения составляет не более ±25% в диапазоне концентраций нефтепродуктов 0.05-0.5 мг/л.

Изучен состав углеводородов и гетероорганических соединений нефтей нижнеюрского комплекса юго-востока Западной Сибири. Показаны отличия в распределении алканов, периленов, металло-порфиринов, сульфидов, меркаптанов, тиофенов в нефтях Нюрольской и Усть-Тымской впадин и Колтогорского мегапрогиба.

В работе представлены результаты исследования количественного содержания и состава металло-порфиринов и сернистых соединений в сравнении с молекулярным составом алканов в 17 нефтях 14 месторождений, территориально расположенных в пределах Томской и Новосибирской областей. Показано, что нефти палеозойского комплекса юго-востока Западной Сибири характеризуются широкими вариациями в количественном содержании тиофенов, сульфидов, меркаптанов и металлопорфиринов. Выявлена взаимосвязь между отдельными параметрами состава всех исследованных групп соединений. Приведены сравнительные данные по характеру распределения гетероорганических соединений в нефтях Нюрольской впадины и прилегающего к ней Калгачского выступа, Усть-Тымской впадины и Пудинского мегавала.

Выделены широкие фракции карбонилсодержащих соединений из 6 нефтей различных стратиграфических комплексов Западной Сибири. Методом масс-спектрометрии структурно-группового состава и распределения по числу углеродных атомов кетонов в выделенных концентратах показано наличие гомологических рядов кетонов, включающих соединения от 10 до 32 атомов углерода в молекуле. Методом ГЖХ определено, что в нефтях различного типа присутствует ряд алканонов-2 с распределением по молекулярной массе, характерной для каждой нефти. Наблюдается тенденция уменьшения молекулярных масс алканонов-2 при погружении залежи нефти.

Исследован процесс превращения прямогонных бензиновой и дизельной фракций озонированной нефти на цеолитсодержащем катализаторе. Показано, что в результате переработки топливных дистиллятов озонированной нефти на цеолитсодержащем катализаторе улучшается качество получаемых товарных продуктов и существенно повышается их выход по сравнению с аналогичной переработкой соответствующих фракций сырой нефти.

Методами реокинетики изучено гелеобразование в растворах полимера с нижней критической температурой растворения. Применительно к условиям месторождений Западной Сибири определены фильтрационные и нефтевытесняющие свойства гелеобразующих составов, генерирующих в нефтяном пласте гель. Приведены результаты промысловых испытаний технологии повышения нефтеотдачи с применением гелеобразующих составов.

Методом вибрационной вискозиметрии изучено восстановление механически разрушенной кристаллизационной структуры высокопарафинистой нефти. Зарегистрирована быстрая начальная стадия процесса. Измерено механическое сопротивление разрушенной и сформировавшейся структуры. Для описания кинетики процесса предложено релаксационное уравнение.

Проанализированы основные аспекты проблемы, связанной с наличием металлов в нефтях и продуктах их переработки: химмотологический, технологический, экологический, утилитарный, геохимический. Обобщена представленная в научно-технической и патентной литературе информация о способах извлечения (удаления) металлсодержащих соединений из нефтей, родственных природных объектов и их фракций.

Предложена и численно проанализирована модель фильтрационного сжигания несжимаемого газа в пористом теле горелки цилиндрической формы, работающей в стационарном режиме, при условии идеального внутреннего теплообмена и с учетом взаимодействия с теплообменником. Получено аналитическое решение. пригодное для оценки температуры и термических напряжений в горелочном устройстве. Построены распределения температуры, механических напряжений, типичные для стационарных условий работы горелочного устройства, а также зависимости скорости сжигания газа, радиационного потока тепла от технологических параметров.

В условиях температурно-программируемого нагрева в интервале 375-425°С структурные параметры асфальтенов и смол продуктов термического растворения барзасского липтобиолитового угля практически не изменяются. Это свидетельствует о минимальном вкладе процессов вторичного термокрекинга, поэтому полученные данные можно использовать с большей достоверностью для характеристики исходной структуры угля.

Изучено влияние предварительного озонирования барзасского липтобиолитового угля на процесс его термического растворения в тетралине. Термическое растворение озонированного угля значительно интенсифицируется в низкотемпературной области (350-375 °С), в составе образующихся жидких продуктов снижается доля высокомолекулярных компонентов.

В сборнике представлены статьи, посвященные проблемам поведения материалов при деформировании и разрушении, а также вопросы упрочнения материалов, главным образом, за счет модификации и изменения состояния поверхности. Рассмотрено поведение объектов различного масштаба от континентального до микроскопического при механическом воздействии. Описаны новые физические явления, сопровождающие процесс деформирования: формирование волн локализации пластического течения и разрушения, массоперенос при деформации, особенности двойникования кристаллов, разложение микрокристаллов химически неустойчивых соединений. Сборник предназначен для специалистов в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения, физики прочности и пластичности, а также для студентов и аспирантов, обучающихся по соответствующим специальностям.

Проведены сравнительные исследования влияния легирования водородом в количестве 0,002-0,24 масс. % на структуру, фазовый состав, деформационное поведение и характер разрушения при растяжении сплава Ti-6Al-4V в субмикрокристаллическом и крупнозернистом состояниях. Установлено, что формирование субмикрокристаллической структуры повышает устойчивость сплава к локализации деформации на макромасштабном уровне и сопротивление водородному охрупчиванию при комнатной температуре. Обсуждаются возможные причины повышения устойчивости сплава к локализации деформации на макромасштабном уровне в присутствии водорода.

Проведены исследования влияния неоднородностей распределения по размерам элементов зеренно-субзеренной структуры на механические свойства сплава ВТ6 в субмикрокристаллическом состоянии, полученном после всестороннего прессования. Показано, что наличие в спектре распределения зерен по размерам небольшого числа крупных зерен приводит к уменьшению пределов текучести и прочности при комнатной температуре, а также степени деформации до разрушения в условиях сверхпластического течения.

Проанализированы особенности адгезии покрытий на основе никеля, полученных высокоскоростным напылением на стальную основу с различной поверхностной морфологией. Показано, что ультразвуковая финишная обработка создает на поверхности основы волнистый субмикрорельеф, обеспечивающий формирование надежной адгезионной связи между покрытием и основой. Ультразвуковая финишная обработка предлагается как способ подготовки поверхности перед высокоскоростным газопламенным нанесением покрытий.

Предпринято исследование механических свойств и микроструктуры кованой крупнотоннажной заготовки из низкоуглеродистой стали, которая не прошла обязательный выходной ультразвуковой контроль. Исследование проведено с целью установления причин возникновения бака изделий. Установлены отклонения от оптимальной структуры и несоответствие пластичности металла требованиям ТУ. На основе полученных результатов сделано предположение, что причинами брака могут быть отклонения от штатного химического состава и нарушения режима горячей ковки.

В экспериментах, проведенных а образцах из малоуглеродистой стали, деформирующейся развитием полосы Чернова-Людерса с последующим параболическим деформационным упрочнением, установлена взаимосвязь между макроскопической локализацией пластического течения и пространственно-временным распределением сигналов акустической эмиссии. Показано. что при движении фронта полосы с постоянной скоростью акустическая эмиссия различается на разных этапах движения такого очага локализации. Возникающие на стадии параболического деформационного упрочнения неподвижные очаги локализованного течения оказываются пространственно связанными с неоднородностью деформации при движении полосы Чернова-Людерса.

Продолжено математическое обоснование перспективности концепции об инициации смещений в разломно-блоковых средах для локального снижения упругой энергии и понижения сейсмической опасности. Для численного моделирования системы используется минималистический вариант опубликованной авторами ранее модели, основанной на рассмотрении динамики наползания одной тектонической плиты на другую. Эта модель достаточно хорошо описывает статистику поведения геологических сред и позволяет извлечь корреляции в продвижении динамически активного фронта. Обнаруженные корреляции использованы для подбора оптимальных сценариев слабых локальных энергетических воздействий. В результате существенно повышается эффективность таких воздействий при переводе движения блоков из режима "stick-slip" в режим ползучести, при котором средняя энергия сейсмических ударов значительно уменьшается и становится принципиально возможным "подавление" сильных землетрясений.

Проведены экспериментальные исследования акустической эмиссии (ФЭ) при пластической деформации образцов из низкоуглеродистой стали. Полученные данные о локализации сигналов АЭ по образцу во времени позволяют следить за перемещением полосы деформации Чернова-Людерса. Проанализированы основные информативные параметры акустической эмиссии на различных стадиях пластического течения. Результаты сопоставлены с данными спекл-видеосъемки и подтверждены их соответствием. Обсуждены возможности определения с помощью акустической эмиссии стадийности пластической деформации и характеристик полосы деформации Чернова-Людерса.

В работе подробно рассмотрено структурное состояние фаз современных суперсплавов. Предложена классификация масштабных эффектов в морфологии фазы.

Проведен обзор работ, посвященных исследованию особенностей диффузии по границам зерен и контролируемых ею процессов в субмикроскопических и нанокристаллических материалах, полученных методами интенсивной пластической деформации. для установления параметров диффузии по границам зерен и тройным стыкам в металлах, не зависимых от результатов обработки диффузионных экспериментов на основе моделей диффузии, представлены результаты молекулярно-динамического исследования диффузии в нанокристаллическом состоянии на примере меди. Проводится сопоставление диффузии по границам зерен в субмикроскопических и нанокристаллических материалах, полученных различными методами.

Проведено молекулярно-динамическое моделирование влияния межзеренных границ на формирование радиационно-поврежденных областей в кристаллитах ванадия. Межатомное взаимодействие описано в рамках метода погруженного атома. В кристаллитах ванадия ка с идеальной структурой, так и с границами раздела, после релаксации каскадов атомных смещений формируется относительно малое число кластеров, состоящих из точечных дефектов (вакансий и собственных межузельных атомов-СМА). Характер развития каскадов атомных смещений во многом определяется наличием в материалах протяженных границ раздела. Межзеренные границы раздела служат барьером для распространения каскадов атомных смещений и аккумулируют значительную долю радиационных дефектов.

Методами молекулярной динамики исследованы атомные механизмы зарождения пластической деформации в кристаллических материалах (на примере кристалла меди). Тепловые флуктуации могут являться причиной генерации дефектов структуры. Существует некоторое пороговое значение деформации, при котором происходит практически скачкообразный рост областей с локальными структурными изменениями (протодефектов). Исследована роль локального избыточного объема и особенности зарождения протодефектов в предварительно нагруженном кристаллите.

Предложен и обсужден автоволновой механизм локализации пластической деформации. Показано, что эффект локализации является общим для всех металлов и сплавов в моно- и поликристаллическом состояниях и проявляется на всех стадиях пластического течения независимо от типа кристаллической решетки и механизма деформации (дислокационного скольжения, двойникования, деформации за счет фазового превращения). обсуждаются величина и природа таких характеристик автоволн, как скорость распространения, дисперсия и длина волны. Формулируются основные представления о механизме генерации автоволн в системах, расслаивающихся на информационную и динамическую подсистемы.

В статье исследована кинетика процесса макролокализации в материалах, деформационные кривые которых на третьей стадии имеют дискретно изменяющийся показатель параболичности. Установлено, что в таких условиях помимо известных ранее картин локализации: движущегося одиночного фронта деформации, эквидистантнных подвижных очагов локализации, стационарных картин пространственно периодических максимумов деформации и уединенного неподвижного очага локализации в области формирования шейки разрушения, обнаружен новый тип, где все зоны локализации стремятся ассоциироваться в месте предстоящего разрушения. Предложен способ оценки времени и места разрушения по параметрам распределений локальных деформаций названного типа.

Построена модель для оценки средних механических напряжений в системе «растущее покрытие – плоская подложка». Найдено аналитическое решение задачи. Выявлены основные параметры, которые отвечают за динамику роста напряжений в покрытии и в подложке. Исследовано влияние параметров на качественные закономерности эволюции напряжений в материале с растущим покрытием.

Исследованы механизмы знакопеременной интенсивной пластической деформации на мезомасштабных уровнях тонких фольг высокочистого алюминия. Поликристаллические фольги различной толщины приклеивали к более жестким образцам технического титана или алюминия и подвергали знакопеременному изгибу. Это обусловило сильное различие граничных условий на лицевой и обратной сторонах фольги и позволило показать важную роль взаимного влияния растягивающих и сжимающих нормальных напряжений в развитии пластической деформации материала. Исследованные механизмы локализованной пластической деформации и ее самоорганизация на мезомасштабных уровнях контролируются полем максимальных касательных напряжений и вызываемых ими поворотных мод деформации. На свободных поверхностях фольг в условиях их интенсивной пластической деформации развивается пористость, которая сильно зависит от толщины фольги. На обратных сторонах всех исследованных фольг пористость не возникает. Очень тонкое скольжение и формирование твидовой структуры в тонких фольгах связывается с «шахматным» распределением растягивающих и сжимающих напряжений на внутренних границах раздела. Влияние степени неравновесности материала в условиях интенсивной пластической деформации на механизмы деформации анализируется на основе неравновесной термодинамики локальных структурно-фазовых превращений в зонах гидростатического растяжения.

В работе на примере алюминиевых сплавов, обладающих начальной анизотропией упругих и пластических свойств, проведено численное моделирование ударного нагружения анизотропной преграды с использованием различных условий пластичности. Упругопластическое деформирование анизотропной преграды моделируется в трехмерной постановке методом конечных элементов на основе теории течения. Показано, что с увеличением скорости нагружения с 300 до 600 м/с влияние выбора условия пластичности на результаты расчетов напряженно-деформированного состояния анизотропной преграды возрастает.

Работа посвящена моделированию процессов зарождения и развития локализованной пластической деформации в образцах низкоуглеродистой стали со сварными соединениями. Для описания распространения полос Людерса используется модель на основе двупредельного критерия пластического течения. Исследовано поведение трехмерных сварных образцов с градиентным и скачкообразным изменением механических свойств в зоне термического влияния. Показано, что характер эволюции пластической деформации в сварных образцах зависит от механических характеристик зоны термического влияния и конкурирующих процессов концентрации напряжений вблизи захватов испытательной машины и границ раздела «шов – зона термического влияния – основной металл».

Методом численного моделирования анализируются процессы деформирования и разрушения угольного композита, содержащего заполненную газом полость сложной геометрии. Показано, что в зависимости от глубины залегания угольного пласта происходят качественное изменение напряженно-деформированного состояния и смена механизмов разрушения горной породы. Рассмотрена возможность использования данного эффекта при разработке газовых (нефтяных) месторождений.

В работе предложен способ оценки напряжений и деформаций в процессе бомбардировки нитридного покрытия ионами алюминия и бора. Задача сводится к описанной в литературе задаче о напряженном состоянии пластины с различными свойствами по толщине. Для оценки термических напряжений в образце в первом приближении используются известные задачи термоупругости, в том числе имеющие аналитические решения. Каждый расчет дает полную информацию о распределении концентраций элементов соединений и фаз, а так же о динамике изменения напряжений и деформаций в различных слоях образца.