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.

С помощью сканирующего туннельного микроскопа обнаружен и исследован эффект частичного восстановления поверхности монокристалла цинка при комнатной температуре после индентирования базисной плоскости. Установлено, что восстановление глубины отпечатка в зависимости от времени происходит в одну стадию, а восстановление латеральных размеров отпечатка - в две стадии с разными значениями энергии активации процесса, которые оказались меньше энегии активации объемной самодиффузии цинка. Обсуждаются возможные механизмы поверхностной самодиффузии атомов цинка, приводящие к росту кристаллов на поверхности отпечатка. Показано, что динамика дефектов, наблюдаемая на поверхности образца в области отпечатка после его выдержки при температуре 100С в течение 15 мин. связана с выходом термически созданных вакансий из объема образца.

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.

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.

В работе предлагается подход к определению эффективных теплофизических величин для дисперсно-наполненного композитного материала. Этот подход во многом аналогичен способу определения деформационно-прочностных характеристик для таких материалов. В том и другом случае решается задача о детальном распределении параметров состояния в расчетной области (по неоднородной среде, моделирующей композит). В случае теплофизических характеристик это распределение температуры, в случае деформационно-прочностных — распределение параметров напряженно-деформированного состояния: перемещений, деформаций и напряжений. Далее проводятся процедуры осреднения, которые сами по себе могут быть различными, а сопоставление осредненных по неоднородной расчетной области параметров с аналогичными данными для условно однородной среды позволяет оценить так называемые эффективные характеристики. Отмечается, что вычисление коэффициента теплопроводности по теории смесей приводит к большим погрешностям.

Исследования последних лет показали, что ряд актуальных проблем в нефтепереработке могут быть решены за счет использования принципиально новых технологических процессов, базирующихся на взаимодействии исходного сырья с озоном. Включение таких процессов в технологические схемы действующих НПЗ приводит к резкому увеличению выхода дистиллятных топлив, значительному смягчению условий термической переработки сырья. Появляется возможность отказаться от использования катализаторов и водорода при существенном повышении глубины очистки нефтяных фракций от вредных сернистых и полициклоароматических соединений, организовать производство новых дешевых продуктов, применимых в различных отраслях народного хозяйства.

Установлены молекулярно-массовые распределения (ММР) членов 24 изобарно-гомологических рядов ароматических углеводородов (УВ) в нефтях из нижнемелового горизонта на Дзунбаянском и из юрского — на Тамсагбулагском месторождениях. Определены концентрации индивидуальных биаренов С10-С14 и триаренов С14—C17 в тех же нефтях, вскрыты основные закономерности в изомерном составе этих УВ, показана его связь с термодинамической устойчивостью соединений.

С помощью инфракрасной спектроскопии в разбавленных растворах асфальтита в присутствии полярного растворителя хлороформа регистрируются проявления валентных колебаний несвязанных гидроксильных и сульфоксидных групп, а также межмолекулярных и внутримолекулярных взаимодействий гидроксильных и сульфоксидных групп, в зависимости от концентрации. В присутствии неполярного растворителя четыреххлористого углерода, обладающего низкой степенью обменного взаимодействия, в ИК-спектре наблюдаются поглощения валентных колебаний гидроксильных и сульфоксидных групп, связанных слабым внутримолекулярным взаимодействием.

Проведено исследование деформационного поведения крупнозернистого и субмикрокристаллического технически чистого титана. Основной особенностью поведения СМК-материала является наличие на диаграммах нагружения продолжительного участка предразрушения, где деформирование происходит практически без упрочнения. На этой стадии наблюдаются очаги локализованного пластического течения с различным уровнем накопления деформации. Очаг с максимальной амплитудой деформации неподвижен и отмечает место будущего разрушения. Остальные домены локализованной деформации движутся с тем большей скоростью, чем дальше они отстоят от места разрушения. Установлено, что в СМК-титане локальная и глобальная потеря устойчивости пластического течения еще до начала формирования макроскопической шейки, т. е. локальная потеря устойчивости происходит сравнительно рано, хотя на глобальном уровне материал продолжает деформироваться квазиоднородно. Полученные результаты могут быть использованы для корректировки режимов обработки давлением наноструктурных и субмикрокристаллических материалов.

Методами физического материаловедения проведены исследования рельефа поверхности, фазового состава и дефектной субструктуры твердого сплава TiC-50% NiCr, обработанного импульсным низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком субмиллисекундной длительности воздействия (энергия электронов U = 5...20 кэВ, ток пучка I = 50...200 А, длительность импульса воздействия пучка = 50...200 мкс, плотность энергии пучка = 10...45 Дж/см2, число импульсов облучения N = 1...15, частота следования импульсов = 0.5...1Гц). Выявлены закономерности эволюции фазового состава и дефектной субструктуры, вскрыты механизмы диспергирования кристаллитов карбидной фазы, установлены интервалы изменения параметров пучка электронов, в пределах которых преобладает тот или иной механизм диспергирования кристаллитов карбидной фазы.

Представлены результаты исследования влияния импульсного электронно-пучкового облучения поверхности металлокерамического сплава на основе карбида титана с никельхромовой связкой на фазовый состав, дефектную субструктру, морфологию поверхности разрушения и трибологические свойства приповерхностного слоя. Установлено, что электронно-пучковое облучение металлокерамического сплава формирует в его приповерхностном слое структурно-неравновесные состояния компонентов металлокерамической композиции. Переход металлического связующего в наноструктурное состояние наряду с другими факторами модификации микроструктуры металлокерамического сплава определяет существенное улучшение его трибологических свойств.

Показана возможность осуществления твердофазных механохимических реакций в торфах, приводящих к уменьшению размера частиц и образованию микрокомпозитов. Механическое воздействие в виброцентробежной мельнице в присутствии щелочи и целлюлозолитического фермента изменяет количественное содержание, физические, химические свойства и реакционную активность основных компонентов торфов.

С применением методов ИК и хромато-масс-спектрометрии исследованы экстрактивные вещества торфов.

Исследована кинетика адсорбции смеси алифатических, ароматических и непредельных углеводородов из газовой фазы на полипропилене, содержащем в его молекулярной кристаллической решетке 5,18 и 40 масс. % атактического стереополимера. Кинетические параметры и свободная энергия Гиббса определены с помощью программы оптимизации нулевого, первого и второго рода решения многопараметровой задачи. Выявлены некоторые закономерности в изменении этих параметров в зависимости от состава адсорбентов и цикличности процесса адсорбции.

Исследовано влияние постоянного магнитного поля на реологические свойства и температуру застывания ряда высокопарафинистых нефтей. Установлено, что реологическое поведение нефти в магнитном поле зависит от содержания парафиновых углеводородов, смол и асфальтенов. Для высокопарафинистых нефтей с повышенным содержанием нейтральных смол при воздействии магнитного поля отмечено увеличение, а для высокопарафинистых нефтей с повышенным содержанием кислых смол - снижение основных реологических параметров. Определена энергия активации вязкого течения и установлена зависимость скорости восстановления реологических свойств магнитообработанных нефтей различного состава от параметров магнитной обработки и от соотношения содержания парафиновых углеводородов и смолистоасфальтеновых компонентов.

В настоящее время все чаще добываются тяжелые нефти, обогащенные высокоплавкими парафинами, смолистыми и асфальтеновыми веществами. Кроме того, увеличивается число вводимых в эксплуатацию нефтяных месторождений северных районов, нефти которых характеризуются повышенными значениями температуры застывания и вязкости. Авторами предложен метод виброструйной магнитной активации таких нефтей. Результаты экспериментов подтверждают его высокую эффективность - существенно уменьшается динамическая вязкость высокопарафинистых нефтей, снижается количество нефтяного осадка и понижается температура застывания.

На основе законов взаимодействия квантовой химии выведено уравнение статического состояния компонентов системы «газ-нефть-вода-коллектор», которое позволяет провести анализ физико-химических свойств системы. Представленный авторами альтернативный, квантово-химический подход, автоматически включающий в себя электрохимические особенности указанной системы, открывает новые возможности для развития методов увеличения нефтеотдачи.

Проведен количественный анализ содержания антиоксидантов в биопродуцентах различного эволюционного уровня, современных субаквальных и субаэральных осадках Западной и Восточной Сибири, древних породах и нефтях. Рассчитаны геохимические параметры, характеризующие фациальную обстановку захоронения органического вещества на ранних стадиях диагенеза и степень катагенной или гипергенной превращенности углеводородных систем в литогенезе. Установлено, что антиоксиданты наследуются осадочным ОВ, новообразуются в результате деятельности микроорганизмов и поступают с терригенным органическим материалом.

На основе уравнений полевой теории дефектов с использованием кинематических тождеств для упругого континуума с дефектами и динамических уравнений калибровочной теории рассмотрены закономерности распространения плоских гармонических волн в вязкоупругих и упруговязкопластических средах. Определены скорости распространения волн, показатели преломления и поглощения. Проанализированы структура волн и особенности корреляции волн смещений и волн поля дефектов, определяющих пластическую деформацию.

Исследована каталитическая активность металлсодержащих цеолитов, модифицированных наноразмерными порошками Pt, Ni, Fe и Zn, в процессе облагораживания прямогонной бензиновой фракции нефти. Установлено, что введение наночастиц металлов в цеолит повышает активность катализаторов и позволяет получать целевой продукт при более низкой температуре процесса. На прокаленных в атмосфере воздуха образцах, дезактивированных в первом реакционном цикле, отмечена интенсификация реакций ароматизации углеводородного сырья.

Определены вольт-амперная характеристика и линейная интенсивность изнашивания модельного композита, содержащего переработанную сталь ШХ15, при скоростях скольжения 2, 5 и 10 м/с. Показано, что при плотности тока больше 100 А/см2 в зоне трения формируются вторичные структуры с хорошей электропроводность, но низкой пластичностью. Установлено, что частицы износа образуются вследствие хрупкого разрушения вторичных структур. Показано, что введение в зону трения сплав Pb-Sn приводит к релаксации механических напряжений, отсутствию износа при скольжении с плотностью тока 250 А/см2 и уменьшению электросопротивления контакта.

Исследован характер отслоения покрытия SiAlN, напыленного на подложку Cu в процессе термоциклирования, одноосного растяжения и знакопеременного изгиба. Выявлено многоуровневое распределение напряжений и деформаций на границе раздела покрытие - подложка, обусловленное необходимостью совместности деформации покрытия и подложки, которые характеризуются различными модулями Юнга и коэффициентами теплового расширения.

Методами просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и анализа картин дифракции обратно рассеянных электронов исследовано влияние скорости равноканального углового прессования при комнатной температуре на формирование ультрамелкозернистой структуры в чистом алюминии. Установлено, что в результате 8 проходов РКУП при скорости прессования 3.3х10-2 мм/с в алюминии формируется существенно неоднородная зеренная структура с размером зерна в интервале 1-27 мкм (средний размер 3.0 мкм). При увеличении скорости прессования на порядок в алюминии возрастает уровень внутренних напряжений и плотность дислокаций, увеличивается значение верхней границы интервала распределения зерен по размерам и средний размер зерна (3.4 мкм) и уменьшается число границ с большеугловыми разориентировками. Предполагается, что указанные изменения связаны с тем, что в последнем случае за время РКУП не успевают пройти процессы релаксации дислокационных структур.