Технологические процессы и материалы. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Статья научная
Благодаря поглощению солнечной энергии в хлоропластах - зелёных пластидах - происходит преобразование солнечной энергии в энергию химических связей. Изучение процессов фотосинтеза и увеличение его эффективности актуально для разработки замкнутых систем жизнеобеспечения, в том числе, при длительных полетах в космосе. Хлоропласты в свою очередь наполнены стопками высокоупорядоченных тилакоидных мембран (гранами). На границе этих мембран и располагаются пигмент-белковые фотосинтетические комплексы. Долгое время структурным характеристикам хлоропластов не уделялось должного внимания и они изучались как изотропные вещества, однако в последние годы было показано, что они обладают анизотропными свойствами и высоким коэффициентом преобразования при разделении зарядов. В данной работе был предложен подход к более точному пространственному определению гран в хлоропластах растений и определению размеров единичного блока. Тилакоидные мембраны и границы состоящей из них граны отчетливо видны в электронном микроскопе, если пучок электронов направлен строго перпендикулярно. Было замечено, что при повороте столика разные области мембран становятся либо расплывчатыми, либо более четкими, что говорит о том, что граны в хлоропластах располагаются не в одной плоскости. Также проведено сравнение влияния разных внешних условий на структуру хлоропласта растения не только через сравнение морфологических характеристик, но и посредством численного моделирования и сравнения спектральных свойств объектов. Для численного моделирования были определены периодические решетки для основных структурных единиц хлоропластов разных образцов. На основе этих решеток были рассчитаны спектры пропускания с помощью метода трансфер матриц. Также полученные значения электромагнитной волны вдоль решетки позволили рассчитать графики плотности фотонных состояний. Результаты расчетного метода графиков плотности фотонных состояний на основе структуры хлоропластов позволили не просто оценить * Исследования были выполнены на оборудовании центра коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН. The studies were performed on the equipment of Resource sharing center of the FRC KSC of the SB RAS. возможную эффективность фотосинтеза, но и напрямую связать эти модели с внешними условиями, влияющими на растение.
Бесплатно
Влияние термической обработки на деформацию отдельных фаз в сплавах АМГ10 и Д16
Статья научная
Рассмотрен характер изменения степени деформации зерна и вторичных включений в зависимости от различных режимов термической обработки сплавов систем Al - Mg и Al - Cu на различных участках очага пластической деформации.
Бесплатно
Статья научная
Проведены исследования по определению элементного состава микродугового оксидирования покрытий из алюминиевых и титановых сплавов. Установлена зависимость химического состава покрытия от технологических режимов и различных составов электролитов.
Бесплатно
Статья научная
Алюминиевый сплав 01570, имеющий в своем химическом составе легирующий элемент скандий, обладает высокими удельными физико-механическими характеристиками, но в агрессивных средах имеет низкую коррозионную стойкость. Для повышения коррозионной стойкости рабочих поверхностей элементов конструкций летательных аппаратов, изготовленных из сплава 01570, предложен метод формирования покрытий микродуговым оксидированием (МДО), в процессе которого на поверхности обрабатываемых материалов образуются плотные оксидные слои. Проведены исследования морфологии, расчет пористости и коррозионной стойкости МДО-покрытий. Алюминиевым сплавам свойственна питтинговая коррозия, переходящая со временем в межкристаллитную. Во избежание проникновения активной коррозионной среды по сквозным порам МДО-покрытия до поверхности алюминиевого сплава, необходимо получать покрытия с минимальной пористостью. Установлено, что с увеличением соотношения катодной и анодной составляющей тока от 0,8 до 1,2 наблюдается уменьшение общей пористости. Для определения коррозионной стойкости сформированных покрытий проводились ускоренные лабораторные испытания согласно ГОСТ 9.308-85 (метод 9). Процесс коррозионного разрушения искусственно ускоряется за счет чередования погружения образцов в коррозийную среду, с последующей сушкой при комнатной температуре. Количественный анализ с применением гравиметрического метода определения скорости коррозии в условиях, имитирующих морскую среду, показал, что убыль веса незначительна, и по расчетам глубинного показателя коррозии покрытия, полученные микродуговым оксидированием на сплаве 01570, относятся к группе совершенно стойких.
Бесплатно
Статья научная
Представлен метод определения влияния постоянного тока, пропускаемого через фрикционный контакт, на противоизносные свойства авиационного моторного синтетического масла ВНИИНП 50-1-4ф. Предложен критерий оценки механохимических процессов, протекающих на фрикционном контакте.
Бесплатно
Статья научная
С помощью компьютерного моделирования проанализировано влияние массовой нагрузки в виде двух метал- лических слоев на изменение фазовой скорости дисперсионных поперечных мод упругой волны в структурах Me/ZnO/Me/алмаз и Me/AlN/Me/алмаз в зависимости от частоты волны и отношения толщин слоев «металл- пьезоэлектрик». Материалы пьезоэлектрических слоев и подложки обладают набором таких значимых свойств, как большие значения коэффициента электромеханической связи у пьезоэлектриков и значительные величины фазовых скоростей объемных волн и поверхностной акустической волны в алмазе. В качестве мате- риалов металлического слоя использовались алюминий (Al), молибден (Mo) и платина (Pt), наиболее часто при- меняющиеся при изготовлении акустоэлектронных устройств. Обнаружено, что изменение фазовой скорости упругой волны зависит от акустического импеданса металлического слоя и его толщины. При низких значениях акустического импеданса металлического слоя более существенные изменения величин Δv/v происходят вслед- ствие изменения толщины нижнего электрода. Однако если акустический импеданс металлического слоя сравним с акустическим импедансом подложки, то увеличение значения величин Δv/v в большей степени обусловлено толщиной верхнего металлического слоя. Результаты выполненного моделирования могут быть использованы при разработке различных акустоэлектронных устройств, в том числе используемых в качестве компонентов электронной базы ракетно-космической техники.
Бесплатно
Влияние упругих напряжений на формирование структурных дефектов в полупроводниках
Статья научная
Методом просвечивающей электронной микроскопии исследованы закономерности образования структур- ных дефектов в полупроводниках CdTe, HgTe, ZnTe, ZnSe, ZnS, Si и GaAs. Установлено, что при одних и тех же условиях обработки в полупроводниках группы А2В6 образуются дефекты наибольших размеров и с более высо- кой плотностью по сравнению с Si и GaAs. При этом степень нарушений кристаллической решетки и интен-сивность дефектообразования убывает в следующей последовательности: от ZnS → ZnSe ≈ CdS → CdTe ≈≈ HgTe → ZnTe → GaAs ≈ Si. Экспериментальные результаты объясняются на основе анализа упругих напря-жений, создаваемых в материале в результате образования структурных дефектов.
Бесплатно
Статья научная
Проблема обеспечения повышенных точностей без потери производительности встречается практически во всех машиностроительных предприятиях. Смазочно-охлаждающие технологические среды влияют на весь процесс лезвийной обработки: отвод тепла с поверхности режущего инструмента, образование дополнительного слоя между поверхностями режущего инструмента и детали оказывают влияние на ювениальные поверхности детали при помощи расклинивающего действия. Положительное влияние смазочно-охлаждающих технологических сред достигается только в случае их рационального выбора. В настоящее время, выбор технологических сред основан на некоторых законодательных нормативах предприятия. Выбор осложнен множеством марок на рынке смазочно-охлаждающих технологических сред. Производители сред дают лишь качественную оценку своим маркам, основываясь на их функциональных действиях. С подобной проблемой выбора рациональной марки смазочно-охлаждающей технологической среды столкнулись и при изготовлении инновационных разгонных блоков «Фрегат» и «Фрегат-СБ». Оценку влияния технологических сред проводили экспериментальным методом при обработке ранее перечисленных конструкционных материалов. Методика проведения эксперимента - наружное точение на различных скоростях резания и подачах режущего инструмента. В качестве способа подачи технологической среды выбран полив свободно падающей струей. Проводился замер сил резания под действием различных технологических сред. На основе проведенного эксперимента составлены регрессионные зависимости физико-химических параметров технологических сред от режимов резания. В последующем по регрессионным зависимостям возможно проводить выбор оптимальной марки технологической среды при учете сил резания на различных режимах резания.
Бесплатно
Влияние электрического потенциала на механохимические процессы при граничном трении скольжения
Статья научная
Приведены результаты испытания моторных масел на трехшариковой машине трения при изменении полярности постоянного напряжения на образцах.
Бесплатно
Влияние электрон-фононного взаимодействия на транспортные свойства в TmxMn1-xS
Статья научная
В твердых растворах TmxMn1-xS на основе измерений ИК спектров и коэффициента теплового расширения в интервале температур 80-500 К установлены температуры деформации образца и исчезновения интенсивности поглощения ИК спектров на некоторых частотах. Найдены аномалии в температурном поведении электросопротивления, установлен знак носителей тока и подвижность из коэффициента Холла. Определена корреляция температур температурного коэффициента электросопротивления и деформации решетки. Предложена модель решеточных поляронов. В приближении случайных фаз вычислен спектр электронных возбуждений и плотность электронных состояний при взаимодействии электронов с изгибными и растягивающими модами октаэдра.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты экспериментальных исследований электрохимической размерной обработки модельных образцов в виде тонкостенной оболочки в форме полусферы. Исследования проводились с использованием специально спроектированной и изготовленной лабораторной установки для осуществления локальной электрохимической обработки деталей вращающимся электродом-инструментом. Представлены основные узлы используемой для исследований установки и приведено описание применяемой методики проведения экспериментов. При этом варьируемыми факторами в ходе проведения серии экспериментов являлись состав, температура электролита и плотность тока. Исследования проводились с использованием в качестве электролитов водного раствора гидрооксида натрия, а также водного раствора азотно-кислого аммония. При использовании в качестве электролита 15 % водного раствора гидрооксида натрия при скорости вращения электрода-инструмента 20 об/мин, плотности тока 2-5 А/см2, температуре 30-40 °С было обнаружено выравнивание поверхности образца по толщине по радиальным осям, причём предельные отклонения по толщине незначительны. Применение 15 % водного раствора азотно-кислого аммония в качестве основного компонента и 2,5 % лимонно-кислого аммония в качестве комплексообразователя не позволяет достичь требуемых результатов. В ходе анализа полученных результатов предельные отклонения по толщине в радиальном направлении составили от ±0,05 до ±0,09 мм при съеме 0,1 мм. Была обнаружена неравномерность съема металла в осевом направлении. Таким образом, установлено, что для проведения процесса электрохимической обработки тонкостенных крупноразмерных деталей ответственного назначения, которые применяются в космической промышленности, наиболее целесообразно применять в качестве электролита водный раствор гидрооксида натрия. Особенностью предлагаемого процесса является его управляемость, экономичность и снижение экологической нагрузки на окружающую среду вследствие снижения температуры используемого электролита и меньшей концентрации электролита.
Бесплатно
Выбор сплава системы Mg-Zn-Zr и оптимизация изготовления заготовок для штамповки
Статья научная
Изучены структура и механические свойства сплавов ZK60A и МА14 системы Mg-Zn-Zr после литья, гомогенизации и деформации. Предложено заменить сплав МА14 на ZK60A для изготовления крупногабаритных штамповок. Показана возможность исключения операции редуцирования.
Бесплатно
Высокотемпературная газостатическая обработка литых корпусных деталей турбонасосных агрегатов
Статья научная
Рассмотрены особенности технологии высокотемпературной газостатической обработки литых корпусных деталей, изготовленных из жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов. Приведены результаты исследований и оптимальные режимы обработки.
Бесплатно
Гетерогенный радиационно-защитный экран для космических аппаратов
Статья научная
Рассмотрено моделирование элементного состава слоев и свойств гетерогенных (многослойных) защитных экранов бортовой аппаратуры космических аппаратов при воздействии излучений естественных радиационных поясов Земли, которые приводят к сбоям в полупроводниковых элементах электронной аппаратуры и выходу из строя космического аппарата в целом. Рассмотрены 4 различные конструкции экрана и проведен сравнительный анализ с основным радиационно-защитным материалом для космических аппаратов - алюминием. Для экранов были выбраны материалы, обладающие высокими сечениями реакций и невысокой плотностью среди легких и тяжелых химических элементов. Массовые коэффициенты ослабления боросодержащих веществ на 20 % больше, чем у алюминия. Гетерогенные экраны состоят из трех слоев: стеклоткань, боросодержащий материал, никель. Использование в защитном экране тяжелого метала позволяет добиться уменьшения тормозного излучения на выходе. Количество прошедших через такой экран гамма-квантов в 4 раза меньше, чем в алюминии. Толщины рассматриваемых экранов - 5,95 и 6,2 мм. Проведен сравнительный анализ однородных и многослойных защитных композиций с одинаковым химическим составом. Выявлены преимущества гетерогенного защитного экрана над однородными аналогами и алюминием по массе и экранирующим свойствам. Расчеты дозовых характеристик и пропускающей способности проводились методом Монте-Карло. Наиболее эффективным радиационно-защитным экраном по результатам работы является трехслойная композиция с использованием карбида бора. Поглощенная доза такого экрана в 2 раза меньше, чем у алюминиевого аналога; число прошедших за экран гамма-квантов меньше в 4 раза. Также гетерогенный экран будет иметь массу на 10 % меньше, чем алюминиевый, при одинаковом коэффициенте ослабления потока электронов. Такие гетерогенные экраны могут использоваться для защиты космических аппаратов, выводимых на геостационарную орбиту. Причем возможно нанесение защитных покрытий из боросодержащего материала и никеля на уже изготовленные корпуса космических аппаратов.
Бесплатно
Гибкие композиционные конструкции с управляемыми физико-механическими характеристиками
Статья научная
В статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований, являющихся базой для разработок нового класса конструкций авиационно-космической техники, позволяющих реализовать подходы по созданию структур с изменяемыми морфологическими и функциональными характеристиками изделий. Конденсированные мягкие вещества, такие как эластомеры, гели, постепенно становятся функциональными элементами, на основе которых развивается создание мягких машин и электроники [1-3]. Исследования в данном направлении привели к созданию структур с особой архитектурой, которые являются механически совместимыми, деформируемыми и способными при определённой комбинации к восприятию и передаче сигнала, изменению своих форм и физических характеристик (теплопроводности, электропроводности и т. п.). Применение таких структур в определённом смысле моделирует многофункциональность, наблюдаемую в биологических объектах и структурах (коже, мышцах, нервной ткани) [4-7]. Создание конструкций, изменяющих свою форму, структуру и функционально-эксплуатационные характеристики в процессе работы с учётом меняющихся внешних и внутренних условий, является актуальной задачей для многих систем авиационно-космической техники. В данной работе рассмотрены морфологически изменяемые структуры, к которым можно отнести реконфигурируемые антенны, крылья летательных аппаратов (ЛА) с изменяемой формой и геометрией, гибкие робототехнические системы [8]. Применение таких систем, имеющих гибкие структурные элементы, позволяет создавать конструкции, способные преодолевать непредсказуемые препятствия за счёт своей адаптивной геометрии, вписываться в ограниченные пространства и выдерживать существенные нагрузки и вибрации. Одной из важнейших задач при разработке таких систем является организация распределённой системы актуации, связанная с проблемой создания внутренней структуры актуаторов, интегрированных в гибкую композиционную конструкцию актуаторов, выполненных из эластичных материалов. В ряде источников [9-13] для работы термоактивных актуаторов исследовалось применение жестких наночастиц в качестве поверхностных нагревательных элементов или наполнителей для композитов, которые являются электрически чувствительными, магнитно-чувствительными и/или фотореактивными. Однако поверхностные нагревательные элементы ограничены в применении за пределами толщины в несколько сотен микрометров из-за низкой собственной теплопроводности [14]. Кроме того, жесткие компоненты существенно изменяют механические свойства создаваемой структуры, что ограничивает морфологические возможности создаваемых конструкций. Например, в [15] показано, что снижение электрического сопротивления для термонагревателя до приемлемых величин требует увеличения наполнителя до 15 % от массы структуры, при этом деформация срабатывания конструкции снижается на 35,0 %. Преодоление вышеупомянутые ограничений осуществляется путём создания материальной архитектуры, которая резко расширяет диапазон свойств и динамических функций, разрабатываемого нагревательного элемента для актуатора. Многофункциональность достигается за счет встраивания в эластичную среду на основе полидиметилсилоксанового эластомера металлических волокон определённой конфигурации, которые обеспечивают подвижность и конформность деформируемой структуры актуатора при его функционировании. Показано, что, включение в структуру актуатора металлических волокон определённой конфигурации, не препятствуют его способности изменять форму и выполнять механическую работу в ответ на внешние раздражители. Морфинг формы в отсутствии внешней нагрузки может быть запрограммирован в структуре композита через включение в неё волокон с определёнными жесткостными и тепловыми характеристиками, такими, чтобы он мог обратимо переходить между запрограммированными морфологиями, используя электрическую или тепловую стимуляция. Вместе эти свойства позволяют композиту демонстрировать богатое разнообразие функциональных возможностей, что позволяет ему одновременно реализовывать сенсорные и динамические характеристики.
Бесплатно
Статья научная
Представлена характеристика регионального законодательства в сфере государственно-частного партнерства (ГЧП), проведен анализ реализуемых на территории округа проектов ГЧП, обозначены проблемы и перспективы развития государственно-частного партнерства в регионах Сибири.
Бесплатно
Графическое представление результатов исследований, полученных при изготовлении металлоизделий
Статья научная
Описаны некоторые методы графического представления результатов исследований, полученных при изготовлении металлоизделий.
Бесплатно
Статья научная
Предварительный переплав лигатур Al–Zr и Al–Ti приводит к повышению механических свойств сплава АЛ27-1.
Бесплатно
Дилатометрические исследования физических параметров труб волноводов КВЧ-диапазона
Статья обзорная
Представлены результаты дилатометрического определения температурного коэффициента линейного расширения после изготовления волноводов из сплава 32 НКД
Бесплатно
