Оригинальное издание этой монографии входит в список книг-бестселлеров Американского общества инженеров-нефтяников (SPE). Данная монография посвящена одному из важнейших направлений нефтяного инжиниринга - прогнозированию многофазного потока в скважинах. Изучение особенностей многофазных течений предствляет собой активно развивающуюся область исследований, чрезвычайно актуальных для нефтегазового дела, нефтехимии, атомной энергии и других важных отраслей промышленности. Книга является результатом комплексного анализа большого числа теоретических, лабораторных и промысловых исследований по этой актуальной межотраслевой проблеме с целью применения существуюшего опыта и технологий к задаче расчета газоконденсатного потока в нефтегазовых скважинах и трубопроводах. В систематизированном виде в книге рассмотрены различные методы прогнозирования характеристик потока в скважинах, условия их применения и возможные ограничения. В приложениях приведен обзор методов расчета физических свойств флюидов и параметров газожидкостного равновесия. Книга будт полезна инженерно-техническим и научным работникам нефтегазовой отрасли, а также может быть использована в процессе обучения в технических вузах, так как содержит огромное число примеров инженерных расчетов.

Представлено описание автоматизированного лазерного комплекса с квантовым генератором мощностью 8 кВт, качество пучка которого не хуже, чем у одномодового лазера. Показана возможность использования такого комплекса в заготовительном производстве для резки листовых углеродистых и нержавеющих сталей. Контроль качества материала заготовок показал, что его свойства соответствуют стандартам.

Монография посвящена исследованию низкотемпературной плазмы с помощью стабилизированных электрических дуг. Рассмотрены вопросы термодинамического равновесия, расчет состава, термодинамические, транспортные и оптические свойства низкотемпературной плазмы. Описаны конструктивные особенности электродуговых генераторов низкотемпературной плазмы и методы расчета характеристик дугового столба. Подробно освещены методы диагностики низкотемпературной плазмы. Особое внимание уделено спектральным методам измерения температуры и концентраций частиц. Для специалистов, занимающихся изучением низкотемпературной плазмы.

Приведены результаты исследования триботехнических характеристик композиционного материала WC-сталь 110Г13 в контакте со стальным диском в диапазоне скоростей скольжения от 10 до 40 м/с при давлении 2 МПа, а также структуры поверхностей трения после испытаний. Установлена область скоростей скольжения (23-30 м/с), в которой наблюдается катастрофическое изнашивание материала. При более высоких скоростях протекает установившееся изнашивание. Показано, что резкое увеличение интенсивности изнашивания (в четыре раза) в диапазоне скоростей скольжения 23-30 м/с связано со сменой механизмов изнашивания. Установлено, что приповерхностная область материала WC-сталь 110Г13 имеет многослойное строение, причем слои сильно отличаются по структуре и свойствам.

Исследованы микроструктура и фазовый состав поверхностных слоев ферритно-мартенситной 12%-й хромистой стали ЭК-181, формирующиеся при различных сочетаниях ультразвуковой и термической обработок. Показано, что нанокристаллическая структура alfa-фазы, по границам зерен которой выделяются частицы карбидов ванадия, образуется только в случае ультразвуковой обработки, выполняемой между закалкой и старением. Промежуточная ультразвуковая обработка обусловливает максимальное увеличение предела текучести исследуемых образцов при одноосном растяжении. Установлена корреляция между микроструктурой, механическими характеристиками и типом излома. Ключевые слова: микроструктура, фазовый состав, наноструктурирование поверхностных слоев, механические свойства, фрактография излома.

В монографии изложены основы теории систем в оптике рассеивающих сред. Обсуждаются вопросы применения приближенных методов решения уравнения переноса излучения и метода Монте-Карло для описания каналов с рассеянием в оптико-электронных комплексах лазерного зондирования, локации, связи и в системах видения. Рассмотрены основные закономерности переноса одномерных и двумерных (изображения) оптических сигналов через однородные, стратифицированные, детерминированные и случайно-неоднородные атмосферно-оптические каналы. Особое внимание уделено исследованию влияния микрофизических свойств дисперсных сред на характеристики каналов с рассеянием. В рамках малоуглового приближения теории переноса рассмотрены вопросы оптической диагностики дисперсного состава и пространственной структуры рассеивающих сред. Для научных сотрудников, аспирантов, инженеров, студентов по специальностям "оптика рассеивающих сред", "разработка оптико-электронных комплексов".

Исследована коррозионная стойкость композиционных оксид-фторопластовых покрытий в условиях химической коррозии во фторсодержащих средах. Показано, что фторопластовые покрытия, нанесенные на керамический подслой, обладают высокой адгезионной прочностью химико-термического взаимодействия. Установлено, что полученные фторопластовые покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью во фторсодержащих средах.

Рассмотрены вопросы планирования основных видов механических испытаний машиностроительных материалов и элементов конструкций, статистического анализа их результатов и вероятностной оценки прочности и ресурса деталей машин, имеющих первостепенное значение для рационального выбора материала при проектировании; обоснования расчетных характеристик; повышения надежности ответственных элементов конструкций, установления оптимальных режимов технологии производства полуфабрикатов, деталей и т. д. Описаны методы планирования и статистического анализа результатов испытаний, обеспечивающие надежное определение средних значений характеристик механических свойств, их дисперсий и квантилей для заданного уровня вероятности разрушения, а также дано обоснование вида функции распределения вероятностей. Указанные методы используются для построения семейства кривых усталости и длительной прочности по параметру вероятности разрушения, обоснования вида функций распределения долговечности, пределов выносливости и длительной статической прочности и оценки параметров этих функций. Проанализированы подходы к вероятностным методам расчета прочности и ресурса силовых элементов конструкций, способствующие повышению качества и конкурентоспособности машиностроительной продукции. Приведены числовые примеры. Монография рассчитана на инженерно=технических работников машиностроительных предприятий, конструкторских и технологических бюро, лабораторий механических испытаний, научных сотрудников, аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

Представлены современные методики экспериментальных измерений, приведены данные по основам построения математических моделей, описывающих состояния горящей газовзвеси при различных начальных характеристиках турбулентности, составах газовзвеси и режимных параметрах. Рассмотрены результаты экспериментальных исследований процессов воспламенения и горения газовзвесей частиц алюминия, магния, бора, а также методы интенсификации процессов воспламенения и горения частиц порошкообразного горючего. Представлены варианты использования нано- и ультрадисперсных частиц горючего в качестве компонентов топлива. В издании использованы материалы научно-исследовательских работ. выполненных в НИИЭМ МГТУ им. Н. Э. Баумана. Книга предназначена для инженеров, работающих в области теории и практики горения газодисперсных систем, а также может быть полезной для преподавателей, аспирантов. магистрантов и студентов старших курсов.

Показано, что в поликристаллическом ферримагнитном замкнутом сердечнике, помещенном во внешние переменные встречные магнитные поля с равными амплитудами, возникает переменное магнитное поле. Как следствие, во вторичной обмотке, намотанной на первичную, появляется электрический ток.

Рассматриваются закономерности поведения жидкого металла в присутствии однородного постоянного магнитного поля, неоднородного постоянного магнитного поля. собственного магнитного поля электрического тока, проходящего через жидкость. скрещенных электрического и магнитного полей и бегущего магнитного поля. Особое внимание обращается на описание физических процессов, связанных с неоднородным распределением параметров течения (скорости, электрического тока, давления и т. д.) по рабочему объему. На основе ряда примеров и количественных оценок показывается, что целенаправленное использование этого специфического класса МГД-явлений может заметно повысить прикладную значимость магнитной гидродинамики жидких металлов.

В монографии кратко рассмотрены основные положения электромагнетизма. При подаче известного материала внимание акцентировалось на формулировке условий на границах раздела смежных сред. Особое внимание уделялось условиям на границах раздела с учетом влияния тепловых и диффузионных процессов. Впервые построена согласованная физико-математическая модель взаимодействия нестационарных электрических и тепловых полей в слоистой среде с учетом массопереноса. Модель основана на метода термодинамики. уравнениях электромагнитного поля и сформулирована без явного выделения носителей заряда (модель Ландау). Приводятся примеры решения ряда задач: импульсного электролиза в электрохимической ячейке; распространения волны в слоистой среде с магнитными свойствами. Монография может быть использована для спецкурсов и как дополнение к обычным курсам для всех интересующихся прикладными аспектами теории электричества и электродинамики.

В монографии представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований нестационарных процессов формирования высокоэнергетических плазменных струй и созданных на их базе комплексных упрочняющих технологий. Технологии позволяют легировать и структурировать только рабочие поверхности изделий, что многократно повышает их физико-механические свойства без изменения структурного состояния всего изделия. Показано, что комплекс разработанных технологий многократно повышает коррозионную стойкость, прочность, износостойкость, усталостную прочность изделий при циклических нагрузках и т. д. Наряду с теоретическим материалом широко представлена информация по применению и эффективности использования разработанных технологий в промышленности. для инженерно-технических работников машиностроительных предприятий и институтов, которые специализируются в области упрочняющей обработки изделий.

Исследованы механические свойства и структура низкоуглердистой стали 10Г2ФТ (Fe-1.12Mn-0.08V-0.07Ti-0.1С) до и после равноканального углового прессования и их термическая стабильность при последующих высокотемпературных отжигах. Показано, что после равноканального углового прессования в стали формируется преимущественно субмикрокристаллическая структура, что приводит к существенному росту прочностных свойств, уменьшению пластичности и к локализации пластического течения. Сформированная структура обладает высокой термостабильностью до температуры 500С.

Изучены механический свойства при растяжении, организация пластического течения и разрушение в образцах с надрезами типа Менаже субмикрокристаллического (СМК) титана. Исследованы два структурных состояния СМК титана, изготовленного равноканальным угловым прессованием (РКУП), отличающиеся размерами областей когерентного рассеяния. уровнем внутренних микронапряжений и текстурой. Выявлена конфигурация зон пластической деформации вблизи концентраторов напряжений и исследовано их развитие с ростом степени макродеформации. Установлено, что разрушение начинается в областях с максимальным значением локальной интенсивности деформации. Изучена стадийность и микромеханизмы процесса разрушения. Обнаружен квазихрупкий характер разрушения СМК титана в более высокопрочном состоянии (тип II).

Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование особенностей структурных состояний, формирующихся в сплаве V-4%Ti-4%Cr, в зависимости от режимов его термомеханической обработки с применением метода многократного всестороннего прессования. Показано, что использование этого метода позволяет модифицировать гетерофазную и зеренную (субзеренную) структуру сплава и существенно повысить характеристики его прочности и пластичности.

Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) порошковой смеси состава (Ni+24ат.%Al+0.5ат.%В) при совмещении с пластической деформацией продукта синтеза получен пластичный и прочный сплав. Методами рентгеновской дифрактомерии, оптической металлографии, растровой электронной микроскопии исследована микроструктура сплава. Показано, что увеличение пластичности сплава обусловлено образованием полифазной и разнообразной по типу микроструктуры - крупнокристаллической эвтектики (y+y) вперемежку с нанокристаллической структурой смеси фаз: y, NiAl, Al3Ni, Ni2Al3.

Магниевый сплав АМ60 был подвергнут ротационной молотковой ковке при 350С с целью измельчения его зерен. В результате многоступенчатой ковки средний размер зерен сплава уменьшился до 10-15 мкм. Кратковременный отжиг откованного сплава при 250С привел к незначительному повышению его прочности и существенному улучшению пластичности. Дополнительное равноканальное угловое прессование образцов при 350С привело к незначительному уменьшению размера зерен, но механические характеристики сплава при этом не изменились.

Исследованы структура и механические свойства керамических композитов ZrO2-Y2O3-Al2O3 с волокнами a-Al2O3, сформированными в результате низкотемпературного отжига и последующего спекания на воздухе, в матрице ZrO2. Предел прочности на изгиб, твердость по Виккерсу и вязкость разрушения спеченных композитовZrO2-Y2O3-Al2O3 с волокнами достигали 600 МПа, 10.8 ГПа и 9 МПахм, соответственно.

Приведены результаты изучения потребности населения в России при наличии дефектов зубочелюстной системы в ортопедической помощи на зубных имплантатах. Показано, что потребность населения в ортопедической помощи крайне высока во всех возрастных группах. Описана технология получения заготовок титана ВТ1-0 с объемной наноструктурой, обеспечивающей высокие механические свойства. Выполнено сравнение механических свойств наноструктурного титана со свойствами крупнокристаллического аналога и титановых сплавов медицинского назначения. Описаны новые результаты разработки новых конструкций дентальных винтовых внутрикостных имплантатов из высокопрочного наноструктурного титана с резорбируемым кальций-фосфатным покрытием, обеспечивающим высокую степень остеоинтеграции имплантата с костной тканью.

Исследовано влияние нано- и микронаполнителей, включая нановолокна и ультрадисперсный порошок Al2O3, а также оксигидроксиды алюминия AlO(OH), на механические и триботехнические свойства сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Установлено, что модифицирование его нановолокнами Al2O3 в пределах 0,1-0,5 мас.% обеспечивает существенное повышение его прочности и многократное увеличение износостойкости. Модифицирование ультрадисперсными порошками Al2O3(200-500 нм) в тех же количествах несущественно изменяет триботехнические характеристики полимера. Наполнение сверхвысокомолекулярного полиэтилена микронных размеров (3-50 мкм) в количестве 20 мас.% приводит к повышению износостойкости исходного полимера, сравнимому с износостойкостью при малом содержании нановолокон. Методами рентгеноструктурного анализа, ИК-спектроскопии и электронной микроскопии показано, что введение в сверхвысокомолекулярный полиэтилен нановолокон Al2J3 приводит к формированию принципиально иной надмолекулярной структуры в сравнении с использованием микронаполнителей.

Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование особенностей структурных состояний, формирующихся в сплава V-4%Ti-4%Cr в зависимости от режимов его термомеханической обработки с применением метода многократного всестороннего прессования. Показано, что использование этого метода позволяет модифицировать гетерофазную и зеренную (субзеренную) структуру сплава и существенно повысить характеристики его прочности и пластичности.

В работе представлены результаты исследования микроструктуры, механических свойств и фазового состава низкоуглеродистой стали 10Г2ФТ (Fe-1,12Mn-0,08V-0,07Ti-0,1C) до и после равноканального углового прессования. Установлено, что равноканальное угловое прессование стали 10Г2ФТ в двух исходных состояниях: феррито-перлитном и мартенситном, приводит к формированию преимущественно субмикрокристаллической структуры со средним размером структурных элементов 0,3 мкм, вызывает рост прочностных свойств и частичное растворение карбидов.

Рассмотрена принципиальная возможность использования метода микродугового оксидирования для получения кальций-фосфатных покрытий на поверхности циркониевого сплава. Выполнено сравнение технологических параметров режимов формирования покрытий. Приведены результаты исследования морфологии полученных покрытий, их механических свойств (адгезионная прочность покрытия к подложке, шероховатость) и элементного состава.

В сборник включены работы по электронным свойствам металлов, физике полупроводников и диэлектриков, металлофизике, содержащие новые результаты теоретических и экспериментальных исследований. Рассмотрены вопросы взаимодействия электронных и ионных пучков с кристаллами, методики получения и исследования кристаллов с применением рентгеновского анализа, электронной микроскопии, методов ЭПР, ЯМР и др. Сборник рассчитан на научных работников и инженеров, занимающихся исследованиями в области физики твердого тела.

Проведены сравнительные исследования структуры и свойств высокоазотистых сталей, полученных методами литья с противодавлением и металлотермического восстановления оксидов в среде азота в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС).

Исследовано влияние различных нанонаполнителей (нановолокна Al2O3 и углерода, нанопорошки меди и Sio2) на физико-механические и триботехнические свойства сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Установлено, что модифицирование сверхвысокомолекулярного полиэтилена нановолокнами и наночастицами в пределах 0,1-0,5 мас.% приводит к существенному повышению его деформационно-прочностных характеристик и многократному увеличению износостойкости. Методами рентгеноструктурного анализа, ИК-спектроскопии и электронной микроскопии показано, что модифицирование полимера указанными нанонаполнителями приводит к формированию упорядоченной (ламеллярной) надмолекулярной структуры. Выявлено, что нановолокна быстрее формируют устойчивую пленку фрикционного переноса в сравнении с наночастицами. Определены оптимальные составы нанонаполнителей, определяющие высокую износостойкость и низкий коэффициент трения полимера. Механическая активация порошков связующего и наполнителя обеспечивает равномерное распределение нанопорошка в связующем и дополнительно повышает физико-механические и триботехнические характеристики композита.

Представлены результаты рентгенофазового анализа и механических испытаний на сжатие горячепрессованных композитов Ai-Al43 при двух содержаниях углерода, вводимого в исходную порошковую смесь. Показано, что образующийся при горячем прессовании карбид алюминия приводит к увеличению предела текучести и эффективного модуля упругости тем больше, чем выше его содержание в композите.

В совместной работе крупнейших американских материаловедов отражены последние достижения в области изучения физико-химических свойств и методов обработки поверхности с целью улучшения эксплуатационных характеристик материалов. Большое внимание уделено способам защиты материалов от коррозии. Для специалистов в области материаловедения.

Представлена детализированная классификация трудноизвлекаемых нефтей с высоким содержанием парафинов. Проведен анализ пространственного распределения таких нефтей по нефтегазоносным бассейнам России и мира в зависимости от изменения распределения парафинистых нефтей могут быть использованы при совершенствовании геохимических методов поиска месторождений, определении оптимальных схем добычи и транспортировки нефтей.

Монография посвящена описанию фундаментальных явлений в наноструктурных материалах. Дано систематическое изложение современного состояния исследований формирования наноразмерных интерметаллидных фаз в объеме и в поверхностных слоях металлов. Представлены результаты комплексных исследований, выполненных авторами, приведен обзор результатов, опубликованных другими исследователями. Обобщены экспериментальные результаты по влиянию нанокристаллического состояния на микроструктуру и физико-механические свойства металлов, сплавов и твердофазных соединений. рассмотрены методы и возможности ионно-плазменного воздействия на металлы. Показано, что вследствие изменения структуры и химического состава поверхностных слоев имеет место изменение физико-механических свойства материалов. Рассмотрены фундаментальные аспекты использования интерметаллидов в качестве упрочняющих фаз в имплантированных слоях и нанесенных покрытиях. Книга предназначена для специалистов в области физики конденсированного состояния и физики взаимодействия потоков ускоренных заряженных частиц и плазмы с твердым телом, научных работников, занимающихся вопросами физики, химии и механики наноструктурных материалов, а также для аспирантов и студентов, специализирующихся в области поверхностного упрочнения.

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.

Монография посвящена анализу формирования и изменения структуры, фазового состава и механических свойств толстых сварных соединений из стали 091'2С, выполненных различными способами, в зависимости от условий их получения и сроков эксплуатации. Выполнен анализ зеренной и дефектной субструктур и фазового состава толстых сварных швов и обосновано их деление на три закономерно расположенные зоны, характеризующиеся различной кинетикой и термодинамикой формирования градиентных структурно-фазовых состояний на основании анализа результатов комплексных исследований предложен способ диагностики наиболее напряженных участков шва, в которых могут зарождаться трещины. Полученные результаты исследования являются основой прогнозирования времени безопасной эксплуатации сварных соединений и целенаправленного выбора оптимального типа и способа сварки. Д ля неразрушающего контроля состояния сварных швов крупногабаритных конструкций рекомендовано измерение скорости ультразвука. Книга предназначена для специалистов в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения, металловедения и термообработки металлов. Может быть полезна аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.

Исследовано влияние режимов термической обработки и одноосного растяжения на механические свойства, внутренние напряжения, магнитные характеристики и удельное электросопротивление порошковой стали 50Н2М. Показано, что при термообработке и механическом нагружении в упругой области и в слабых магнитных полях наблюдается аномальное поведение таких магнитных характеристик, как коэрцитивная сила, максимальная магнитная проницаемость и остаточная индукция. Наблюдаемые аномалии анализируются в рамках физической мезомеханики и связываются с пористостью порошкового материала. Показывается перспективность использования подходов физической мезомеханики и измерения магнитных характеристик при изучении поведения пористых ферромагнитных материалов в различных полях внешних воздействий. Исследованные магнитные характеристики позволяют эффективно контролировать режимы термообработки порошковой стали 50Н2М.

Предложена методика оценки прочностных свойств пористого керамического покрытия. Подход основан на анализе результатов предварительных тестов по индентированию покрытия с дефектами различного размера и глубины залегания. Исследования проведены с помощью компьютерного моделирования в рамках совмещения методов дискретного подхода (метод подвижных клеточных автоматов) и континуального описания (метод конечных разностей). Найдены соотношения, связывающие такие параметры поры, как длина и глубина ее залегания в покрытии, с критическими напряжениями, соответствующими разрушению покрытия. Предложенный подход может быть использован для исследования прочностных свойств поверхностных слоев материалов и прогнозирования критических напряжений в области контакта.