Практическая значимость темы




Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

 

 

Методическое пособие к по дисциплине

«Обработка композиционных и наноструктурированных материалов»

По теме

«Управление структурно-фазовыми превращениями с целью получения изделий и материалов с более качественными свойствами»

Составитель: профессор Михеев В.А.

Доцент Журавель Л.В.

 

Г. Самара 2017

 

ВВЕДЕНИЕ

Последнее время пристальное внимание исследователей привлекают модели структурно-фазовых превращений с позиций кластерных теорий строения вещества. Особый интерес связан с изучением формирования новой фазы в различных физических полях, в частности, электромагнитных и акустических. Речь идет о фоновом акустическом влиянии на структурно-фазовые превращения в материалах через электромагнитно-акустическое преобразование с резонансным откликом в некотором интервале частот.

Слабые периодические сигналы могут оказывать влияние на неравновесные гетерофазные процессы, скорее всего, в области разрывов фазовых границ, то есть в промежуточной области, называемой мезофазой. К ней можно отнести границу между жидкой и твердой фазой в момент кристаллизации жидкой фазы и отчетливо выраженные границы раздела между компонентами композиционных и наноструктурированных материалов. Они характеризуются гетерофазными флуктуациями плотности, которым присуще свойство фазовых переходов I рода, то есть изменение свойств скачком.

Имеется предположение, что в расплавах металлов атомы
находятся не в хаотичном состоянии, а формируют упорядоченные структуры - кластеры, которые являются основой для образования кристаллов[1]. Кластер – это область в некристаллическом веществе, в которой атомы создают взаимоконфигурации, имеющие существенно большее упорядочение, чем в среднем по объему вещества. Следовательно, в атомно-кластерной модели металлического расплава взаимодействие между атомами в кластере существенно сильнее, чем взаимодействие между атомами вне кластера. При этом атомно-кластерная модель желательно сохранить при затвердевании расплава. Для этой цели имеются технические средства, которые реально дают возможность показать управляющее воздействие электромагнитных полей на гетерофазные процессы посредством акустических волн, образующихся в ходе электромагнитного-акустического преобразования (ЭМАП).

Распространение в проходящей через такое метастабильное состояние электромагнитных и акустических колебаний малой мощности порождает физические эффекты, использование которых в технологиях создает реальные предпосылки улучшения качества обработки материалов, что достигается изменением режимов массо- и теплообмена. Сама мезофаза составлена из флуктуирующих надмолекулярных элементов (первичный кластер), либо более крупные структурные элементы (вторичный и третичный кластеры), откликающихся на частоту следования импульсов тока в радиодиапазоне.

Это было научным открытием, которое относится к материаловедению, металлургическому производству, к процессам литья и сварки. В описании научного открытия обобщаются регулятивные эффекты слабого импульсного электрического тока радиочастотного диапазона в короткозамкнутой петле магнитного диполя (антенны), проявляемые как тензоимпульсные синхронизирующие эффекты в конденсированной среде, претерпевающей неравновесные структурно-фазовые превращения при кристаллизации и плавлении, пластической деформации металлов и сплавов.

 

 

Научная значимость темы

1. Предложена и обоснована с позиций термодинамики необратимых процес­сов и кинетики конденсированных сред модель влия­ния слабых регулярных электротоковых импульсов радиочастотного диапазона в короткозамкнутой петле магнитного диполя (антенны) на физико-химические процессы и свойства конечных продуктов структурно-фазовых превращений. Дано единое обоснование тензоимпульсных синхронизирующих эффектов действием имманентной акустической волны, рождаемой в скин-слое антенны совокупным явлением, известным как электромагнитно-акустическое преобразование (ЭМАП).

2. Построена модель механизма формирования акустического поля в скин-слое антенны как электромагнитно-динамический эффект и выполнены количественные оценки эффективности ЭМАП в магнитном диполе антенны для импульсов различной формы, частоты, скважности, полярности и амплитуды.

3. Обоснован режим фоновой регуляции физико-химических процессов ультраслабыми сигналами, отвечающими тонким меха­низмам самоорганизации кластерных структур. Показано существование верхних амплитудных порогов имманентной, адаптивной фоно­вой регуляции, отличающей её от директивных методов грубого нарушения хода естественной самоорганизации.

4. Предложен механизм распространения акустического регулятивного сиг­нала в волновом канале мезофазы с резонансным усилением на частотах фазо­вой синхронизации за счёт нелинейного преобразования энергии высокочастот­ных мод, высвобождающейся в процессах структурно-фазовых превращений и внутреннего диффузионно-конвективного тепло- массопереноса.

5. Построена теоретическая основа фоновой акустической резонансной регуля­ции самоорганизации (ФАРРС) как параметрической синхронизации автогене­раторных вихревых структур мезофазы, образующих в режиме ФАРРС систему протяжённых когерентных кластеров с аномальными кинетическими свойствами интенсивного и экстенсивного переноса в реакционной зоне. Из положений этой теории вытекают такие эффекты ФАРРС, как экспериментально наблюдаемая кинетическая и фазово-переходная память реакционных сред, высокая скорость и энергетическая эффективность неравновесных физико-химиче­ских процессов и однородность свойств их продуктов.

 

Практическая значимость темы

1. Апробированы на действующих предприятиях основы простой и ма­лозатратной технологии регулирования структуры и физико-механических свойств металлов и сплавов, а также изделий из них в процессе кристаллизации и пластической деформации без изменения штатного технологического оборудования.

2. Предложены общие принципы высоко­эффективной регуляции параметров неравновесных физико-химических процессов в конденсированных средах для разработки ресурсосберегающей металлургической технологии производства материалов с заданными свойствами и возможностью сохранения установленного штатного оборудования.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: