Научный архив: статьи

Исследовано влияние параметров дискретного контакта технических поверхностей на одну из составляющих контактного сопротивления – сопротивление стягивания. Основными факторами, определяющими электрическую и тепловую проводимость контакта шероховатых поверхностей, являются число площадок (пятен) фактического контакта пиков шероховатости и их средний размер. На основании аналитической и числовой (компьютерной) моделей контактного соединения проанализировано влияние номинального контактного давления на указанные факторы. Адекватность аналитической и числовой моделей реальным характеристикам контактного соединения проверена экспериментально. Показано, что реальный диапазон возможных изменений среднего размера площадок контакта весьма невелик, поэтому основным фактором, целенаправленным изменением которого можно снизить контактное сопротивление, остается число площадок контакта пиков шероховатости. Приведен пример такого целенаправленного изменения данного параметра контакта

Исследовано влияние волнистости технических поверхностей на контактное взаимодействие деталей машин. Приведены параметры шероховатости и волнистости поверхностей экспериментальных образцов по ГОСТ Р ИСО 4287-2014, механические свойства материалов образцов, дано описание методики эксперимента. Предложены теоретические зависимости контурной площади контакта от номинального давления, параметров шероховатости и волнистости контактирующих поверхностей и механических свойств материалов контактирующих деталей. Теоретически и экспериментально показано, что волнистость существенно влияет на величину площади контакта деталей машин. Отмечено, что в зависимости от величины номинального контактного давления контурная площадь, образовавшаяся в результате упругой деформации волн, составляет от нескольких единиц до нескольких десятков процентов от номинальной площади контакта

Представлен критический анализ технологий обеззараживания воздуха на примерах оборудования производителей в России.

Выполнена оценка чувствительности датчика магнитного поля на основе наногранулированного нитрида ниобия, которая составила порядка 30 фTл/Гц1/2. Принцип работы указанного датчика основан на нарушении нечетной симметрии постоянным магнитным полем намагниченности чувствительного элемента. Приведена математическая модель подобных датчиков.

Приведены результаты моделирования применения жидкости ПЭС-3 в поршневой паре высокого давления. Распределение давления в зазоре между поршнем и цилиндром имело вид параболы для подпоршневого давления 1,6 ГПа. Расчёты проводились для подпоршневых давлений от 0,01 ГПа до 1,6 ГПа. Начальный недеформированный зазор между поршнем и цилиндром варьировался от 0,2 мкм до 1 мкм. В результате проведённых вычислений определены распределения давления между поршнем и цилиндром для подпоршневых давлений ниже 1,6 ГПа, рассчитаны профили деформированных зазоров между поршнем и цилиндром для разных подпоршневых давлений, получена зависимость скорости опускания поршня от подпоршневого давления для разных начальных недеформированных зазоров, получены зависимости эффективных зазоров от подпоршневого давления для разных начальных недеформированных зазоров.

Расчет энтропии как одной из основных термодинамических характеристик позволяет изучать условия равновесия системы, в частности, исследовать процессы контактного взаимодействия при пропитке композиционных материалов. В работе предложен метод вычисления энтропии фаз в сплавах с использованием сканирования их оцифрованных фотоизображений с помощью программы TLC_Manager_4_0_15VA и дальнейшей статистической обработки. При сканировании формировалась матрица значений, выраженных через коэффициенты поглощения света от поверхности шлифа сплава. Статистические данные многокомпонентной структуры разделяли на отдельные гауссианы, соответствующие определенным фазам. При этом аппроксимировали квадратичной функцией в логарифмическом представлении участки кривой суммарного распределения плотности вероятности коэффициентов поглощения света. Параметры гауссиан вычисляли исходя из того, что зависимость логарифмического представления функции нормального распределения имеет вид квадратичной функции. Это позволило вычислить среднеквадратичные отклонения гауссиан, необходимые для расчета энтропии фаз. Полученные значения энтропии фаз карбидов вольфрама WC и W2C удовлетворительно совпадают со справочными данными.

Представлены экспериментальные исследования лазерной генерации широкополоскового (100 мкм) полупроводникового лазера во внешнем резонаторе на основе планарной волноводной структуры с брэгговской решёткой. Планарная волноводная структура была выполнена на Si-подложках с GeO2: SiO2-волноводным слоем контрастностью 2,4 %. Пленка волноводного слоя была получена распылением германосиликатных стекол GeO(0.5): SiO2(0.5) и GeO(0.5): SiO(0.5) ионами аргона на холодные подложки Si(100) и плавленого кварца в вакууме. Найдены режимы работы ионного источника необходимые для формирования нанокристаллов германия в пленках GeO: SiO и GeO: SiO2. Пленки подвергались отжигу при температуре до 900 С. Наличие и фазовый состав нанокластеров германия в пленках удовлетворяли необходимым условиям лазерной генерации и распределение излучения в дальней зоне в зависимости от относительного положения плоскостей волновода ЛД и волновода внешней планарной структуры. Показано, что в лазерной генерации преобладает поперечная мода высокого порядка, при этом наблюдается существенное уменьшение спектральной ширины излучения и стабилизация спектра во всём диапазоне рабочих токов. В полученных образцах продемонстрирована лазерная генерация на безизлучательной и на истекающих волноводных модах во внешних планарных структурах.

Исследованы особенности образования плазмы на поверхности бескислородной меди при облучении двойными бихроматическими (355 нм и 532 нм) лазерными импульсами длительностью 18 нс и 15 нс, соответственно, с различным временным интервалом между ними и порядком следования импульсов. Проведены эксперименты с нарастающим количеством двойных бихроматических импульсов и разным порядком их следования при плотностях энергии в каждом около 200 Дж/см2. Установлена повышенная глубина кратеров при порядке следования лазерных импульсов 532 нм + 355 нм) по сравнению с обратным порядком следования импульсов с длинами волн 355 нм + + 532 нм. Результаты работы могут быть использованы при выборе оптимального режима обработки материалов двойными бихроматическими импульсами, а также при дальнейшем изучении особенностей формирования лазерной плазмы.

Изучены электрофизические свойства структур (Pd-SiO2)/InP в вакууме и в атмосфере водорода (100 % об.). Указанные структуры содержали наночастицы Pd в составе кремнеземных пленок SiO2, синтезированных золь-гель методом на подложке n-InP. Показано, что в атмосфере водорода происходит уменьшение напряжения отсечки на величину 0,03 В по сравнению с напряжением отсечки структуры в вакууме, что связано с уменьшением работы выхода палладия в атмосфере водорода. При этом сопротивление потенциального барьера при U = 10 мВ в среде водорода уменьшается на порядок в интервале температур (80–300) К. Установлено, что в атмосфере водорода температурный диапазон туннельного механизма проводимости увеличивается от 80 до 200 К по сравнению с диапазоном туннельного механизма в вакууме (80–150) К.

Рассмотрен новый тип плазменной ловушки с электростатическим способом удержания положительно заряженных ионов внутри облака отрицательно заряженных микрочастиц в плазме положительного столба тлеющего разряда (комплексной плазме). Такая ловушка может представлять интерес для плазменных технологий при низких и криогенных температурах, так как характеризуется высокой концентрацией удерживаемых ионов и выделяет меньше тепла, чем плазма без микрочастиц. На основе данных эксперимента проведён расчёт параметров комплексной плазмы с использованием жидкостной модели и выполнена оценка эффективности накопления ионов в плазменной ловушке. Получено, что интенсивность накопления ионов в облаке микрочастиц может превышать или быть ниже интенсивности их образования в плазме свободного от микрочастиц разряда. В первом случае комплексная плазма находится в режиме эффективного удержания ионов, где ловушка является концентратором ионов, а во втором – в режиме неэффективного. Основываясь на значениях коэффициента относительного перегрева, показано, что комплексная плазма электрического разряда представляет собой более эффективный инструмент для создания необходимой концентраций холодных ионов, чем плазма без микрочастиц.

Предложена новая методика расчетов спектральных мощностей излучения субволновых частиц, в которой расчеты выполняются с использованием зависимости добротности электрически малых радиоантенн (ESA) от их относительных (по отношению к длине излучаемой волны) размеров. Получена формула для расчета спектральной плотности излучения абсолютно чёрных (серых) тел и субволновых частиц, а также соотношение для расчетов мощности, излучаемой в одной пространственно-спектральной моде чёрных (серых) тел и субволновых частиц. Приведены новые варианты представления спектральных зависимостей по формулам Планка и Стефана-Больцмана.

Выполнено сравнительное исследование стойкости к высокотемпературному окислению на воздухе при 1200°С керамических материалов, полученных путем искрового плазменного спекания порошков SiC и SiC + AlN (25 вес. %). Проведен анализ констант пассивного окисления керамик в зависимости от их состава и пористости. Показано, что интенсивность окисления керамик в первую очередь определя-ется уровнем и характером остаточной пористости. Подробно рассмотрены факторы воздействия модифицирующей добавки AlN на процессы уплотнения керамики и последующего ее окисления при высокотемпературных отжигах. Показана перспективность использования данной добавки для получения плотной композиционной керамики на основе SiC с кратно улучшенной коррозионной стойкостью.