Бийский технологический институт (филиал)




НазваниеБийский технологический институт (филиал)
страница3/15
Дата03.02.2016
Размер4.12 Kb.
ТипТезисы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Образование октакарбона в процессе ультразвуковой кавитации


О.В. Стеблева, Г.В. Леонов, А.Л. Верещагин


Бийский технологический институт

г. Бийск, ул. Трофимова, 27; E – mail: lov@bti.secna.ru


В последнее время наблюдается повышенный интерес специалистов в областях физики, химии, биологии к наночастицам. Особо среди таких частиц выделяются ультрадисперсные алмазы (УДА) и другие модификации углерода. Так УДА могут синтезироваться при детонации углеродсодержащих взрывчатых веществ [1], в процессе гидродинамической кавитации [2], т.е. эти методы основаны на использовании химических и физико-химических превращений веществ в ударных и детонационных волнах, происходящих в результате действия на вещества реализующихся при этом высоких давлений и температур. Недостатком этих технологий является необходимость создания специальных детонационных камер для подрыва взрывчатых веществ, использование агрессивных технологических сред на стадии выделения готового продукта из образовавшейся постдетонационной массы.

В данной работе рассматривается возможность создания наночастиц углеродной фазы в результате акустической кавитации, которая представляет собой эффективный механизм концентрации энергии и является основным инициатором физико-химических процессов, возникающих в жидкости под действием ультразвука [3]. При схлопывании кавитационных пузырьков в жидкой среде инициированных ультразвуком развиваются давления порядка нескольких МПа и температура 104 К.

В качестве объектов исследования были взяты гексан и этанол, в качестве эталона - образец детонационных НА (ДНА), полученных при детонации сплава тротил-гексоген производства ФГУП «ФНПЦ «Алтай» (г. Бийск). Длительность ультразвукового воздействия составляла 60 минут при мощности ультразвукового аппарата 68 Вт с частотой колебаний 22 кГц и интенсивностью волны 2 Вт/см2. После обработки образцы жидкости высушивали, а полученный сухой остаток темного цвета анализировался с помощью электронной микроскопии, термического и рентгеноструктурного анализа.

Анализ фотографий (рисунок 1), полученных на электронном микроскопе JSM-840, показал, что в центральной части частиц видны бурые включения (рисунок 1б), которые следует рассматривать как аморфную углеродную массу, выход которой составляет менее 1% от массы исходной органической жидкости.

Специалистами Томского материаловедческого центра коллективного пользования был проведен рентгеноструктурный анализ на дифрактометре Shimadzu XRD 6000. В полученном образце в качестве основной фазы обнаружены частицы октакарбона С8, размерами от 100-150 нм. Октакарбон является кубической аллотропной формой углерода, по типу ячейки и пропорциональности периодов структура С8 подобна плотным фазам Si и Ge. При нагревании он превращается в гексагональный графит. Октакарбон имеет плотность 4,1 г/см3, что на 15% больше плотности алмаза. Раннее он был получен только при конденсации в вакууме углеродной плазмы [4].

Полученные результаты можно объяснить тем, что в процессе схлопывания кавитационной полости при акустической кавитации выделяется количество энергии, достаточное для разрыва химических связей между С и Н в жидкости, что приводит к образованию углеродной фазы вещества. Развиваемое при этом давление (порядка нескольких атмосфер) достаточное для преобразования неалмазной фазы углерода в другую, более плотную модификацию.






a б

Рисунок 1 – a) ДНА; б) полученные кавитационные частицы из
этанола (при 2000- и 8000-кратном увеличении)


В дальнейшем планируется проведение дополнительных исследований по изучению влияния режимов ультразвукового воздействия на структуру и свойства полученных частиц углеродной фазы, и возможности получения наноалмазов в процессе ультразвуковой кавитации.

Список используемой литературы

1. Ставер, А.М. Ультрадисперсные алмазные порошки, полученные с использованием энергии взрыва / А.М. Ставер, Н.В. Губарева, Е.А. Петров и др. // Физика горения взрыва. – 1984. - Т. 20. - № 5. - С. 100-104.

2. Галимов, Э.М. Экспериментальное подтверждение синтеза алмаза в процессе кавитации / Э.М. Галимов, А.М. Кудин, В.Н. Скоробогатский и др. // Доклады Академии наук. - 2004. – Т. 395. - № 2. - С. 187-191.

3. Маргулис, М.А. Звукохимические реакции и сонолюминесценция / М.А. Маргулис. - М.: Химия, 1986. - 288 с.

4. Johnston, R.L., Hoffmann, R. Superdense carbon, C8: supercubane or analogue of gamma-Si? // Journal of the American Chemical Society.- 1989. – V. 111(3). - pp. 810-819.


Применение новых полимерных материалов
в машиностроении



О.И. Волостнова, И.Ф. Мингазетдинов


Казанский государственный технологический университет

г. Казань, ул. К. Маркса, 65; ildusfm@gmail.com


Мы представляем одну из своих разработок последнего времени - новый класс полимерных материалов на основе полидициклопентадиена.



Такие материалы получают в результате протекания реакции метатезисной полимеризации с раскрытием цикла из мономера эндо-дициклопентадиена.



В нижнем кольце еще остается двойная связь. Эта двойная связь может участвовать в реакции виниловый полимеризации, в результате чего мы получаем сшитый термореактивный материал.



ПДЦПД – это новый тип материала, который может заменять металл, стеклопластик и ряд полимеров в силу своих уникальных свойств. Полидициклопентадиен имеет низкую плотность, высокую ударопрочность, которая сохраняется при низких температурах (-60 С), высокую химическую и термическую стабильность в широком диапазоне рабочих температур и высокую устойчивость к воздействию агрессивных сред, стойкость к ультрафиолету, воде, бензо-маслостойкость (в частности прочность при растяжении 46 МПа, прочность на изгиб 80 МПа, твердость по Роквеллу HRC 115), практически нет ограничений по размерам и толщине изделий (до 20 кв. м.),

Материал легко обрабатывается, склеивается и окрашивается.

Преимущества переработки данных олигомеров.

  • простая схема смешения компонентов и отсутствие необходимости применения дорогостоящих термопластавтоматов, как при переработке полипропилена, полиэтилена;

  • упрощение изготовления пресс-оснастски изделий, при переработке композиций поддерживается давление 2-3 атм.

Область применения:

  • химическая и электрохимическая промышленность (емкости, баки)

  • сельскохозяйственные машины и погрузчики (бампера, крылья, накладки и т.д.)

  • тракторы (крышки двигателя, крылья, части кабины и т.д.)

  • грузовой транспорт (бамперы, боковины, спойлеры, накладки, дефлекторы, емкости для давления и т.д.)

  • пассажирский транспорт: автобусы, микроавтобусы, минивэны (бамперы, боковины, спойлеры, накладки, дефлекторы, подкрылки, армирование сидений, облицовочные, панели и т.д.)

  • другое: автотюнинг, армирующие детали, строительство, крупные изделия сложных форм для спортивных сооружений, высокопрочные (пуленепробиваемые) перегородки, а также материалы для микроэлектроники, оптики и др., возможность использования в качестве элементов внутренней отделки.

Более 50 лет назад были разработаны технологии производства полидициклопентадиена «Telene» и «Metton». Однако они имеют ряд недостатков: для их осуществления требуются инертная атмосфера, высокая степень чистоты мономера (ДЦПД > 99 %) и значительное количество катализатора. К тому же, получаемые полимеры имеют темный цвет, сильный неприятный запах и поэтому могут использоваться только для производства технических изделий.

На сегодняшний день в автомобилестроении активно внедряется пластик на основе полициклопентадиенов. Автогигант «КАМАЗ» использует ПДЦПД для изготовления кузовов автомобилей. Данные композиционные материалы в СНГ не производятся, закупаются по импорту по цене 5-6 тыс евро/т. Сырьем для получения полимера служит дициклопентадиен — побочный продукт производства этилена и пропилена. Сырьевая база имеется в Татарстане – ОАО «НижнекамскНефтехим», а также подобный комбинат в г. Стерлитамак (Башкортостан). Потребность ОАО «КамАЗ» на период 2009 года составляет 2000 т/год.

Предполагается создание промышленного производства ПЦПД модульного типа годовой мощности 5000 т/год. Потребность финансирования составляет 60 млн. руб., при экономической эффективности 200 млн. руб./год.

Таким образом, выгодное отличие нашей разработки – это не только простая энергосберегающая технология производства, но и доступность сырья (мономер дициклопентадиен является невостребованным продуктом нефтехимических производств).

Новая технология практически готова к внедрению в производство. Срок окупаемости при организации нового производства не более полутора лет.


Использование модифицированной

нанокобальтом смазки для повышения износостойкости деталей машин


А.Ф. Мельников


Бийский технологический институт АлтГТУ,

г. Бийск ул. Трофимова 27, e-mail: shura@bti.secna.ru


В научно-технической литературе методы повышения долговечности трущихся деталей машин принято подразделять на конструктор-

ские, технологические и эксплуатационные рассматриваемый метод

повышения ресурса деталей относится к эксплуатационным.

Одна из важнейших проблем в машиностроении повышение износостойкости деталей при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в первую очередь цилиндропоршневой группы (ЦПГ) и кривошипно-шатунного механизма (КШМ). При этом по статистике вклад в отказ ДВС сопряжения «шейка коленчатого вала – подшипник скольжения» выше, чем сопряжения «цилиндр – кольцо – поршень». Это обусловлено тем, что износ ЦПГ, в частности снижение компрессии, менее опасен, чем износ КШМ, характеризуемый снижением давления масла в системе и как следствие появление задиров на шейке вала, схватывание шейки вала с подшипником скольжения.

Износ коренных и шатунных подшипников скольжения обусловлен действием ряда факторов. Один из главных — невозможность поддержать гидродинамический режим трения при пусках и остановках, мгновенных перегрузках, что связано с разрывом масляного клина, снижением вязкости масла и в случаях перебоев подачи масла. Другой фактор связан с наличием в масле абразивных частиц. При этом износ происходит как при нормальной работе в гидродинамическом режиме, так и при повышенной нагрузке на двигатель: ухудшаются условия смазки, происходит ослабление масляной пленки, происходит расширение зоны полусухого трения и повышение температуры в пятне контакта трущихся поверхностей.

Эффективным мероприятием, позволяющим повысить износостойкость деталей двигателя в процессе эксплуатации, является модифицирование базовой смазочной среды металлоплакирующими присадками на основе нанометаллов. Механизм действия присадок, дополнительно вводимых в базовое моторное масло, заключается в создании защитных пленок на трущихся поверхностях, которые снижают трение, износ и предотвращают схватывание трущихся поверхностей.

Анализ состава применяемых металлоплакирующих присадок позволил сделать вывод о том, что основными дисперсными металлическими наполнителями являются цветные металлы и их сплавы: медь, олово, серебро, алюминий, оловянистая бронза [1]. Однако согласно работе [2], в которой проводились исследования износостойкости металлов с применением минеральных масел И-40А, М-5/10Г, М-6/10Г с диспергированными в них ультрадисперсными металлами (медь, серебро, железо, никель, кобальт, молибден), наилучшие показатели по снижению износа показали смазки с ультрадисперсным кобальтом, или нанокобальтом.

Для проверки возможности применения полученных результатов для ДВС были приготовлены композиции на основе масла М-8В (ГОСТ 10541-78) при различном содержании нанокобальта. Базовое масло М-8В было выбрано из соображения наименьшего содержания различных присадок в масле, способных влиять на условия трения. Полученные композиции были исследованы с целью определения влияния концентрации нанокобальта на характер износа на машине трения по схеме Арчарда «цилиндры с перекрещивающимися осями» (рисунок 1).



P — нагрузка на образец; 1 — образец; 2 — контртело;

3 — смазка


Рисунок 1 – Принципиальная схема узла трения

экспериментальной установки


Контртело изготовлено из стали ШХ-15, образец из металла Сталь 45, закаленный до твердости 52 HRC. Характер величины износа оценивался по площади пятна контакта.

Первая серия исследований проводилась для определения оптимального времени проведения последующих экспериментов. На рисунке 2 изображена зависимость изменения пятна контакта от времени трения.

Проанализировав изменение характера износа, был сделан вывод о том, что после 20 минут трения образец и контртело выходят на рабочий режим, поэтому для дальнейших исследований было выбрано время испытания 30 минут.

Исследования на машине трения показали, что по сравнению с базовым маслом М-8В добавление к его основе металлоплакирующей присадки на основе нанокобальта значительно снижает износ (рису-нок 3).



Рисунок 2 – Изменение пятна контакта от времени трения,

нагрузка Р=5Н


Из результатов экспериментов видно, что при испытаниях на базовом масле пятно контакта составляет 2 мм2. При введении нанокобальта в смазку происходит уменьшение износа, и при концентрации равной 0,2 % достигается наименьший износ, в этом случае площадь пятна контакта составляет 0,81 мм2. Дальнейшее увеличение содержания кобальта в присадке приводит к увеличению износа. Возможно, это происходит из-за абразивного изнашивания.




Рисунок 3 – Изменение площади пятна контакта от содержания
нанокобальта в масле М-8В, нагрузка Р=5 Н, время каждого
эксперимента t=30 мин

Предварительные эксперименты позволяют сделать вывод о том, что при введении в базовые масла металлоплакирующей присадки с использованием в качестве наполнителя нанокобальта при концентрации в масле в пределах 0,15-0,25 % можно ожидать снижение износа в 2 раза.

Для разработки и внедрения новой металлоплакирующей присадки, содержащей нанокобальт, следующим этапом является проведение НИОКР на узлах машин, в частности сопряжения «шейка коленчатого вала – подшипник скольжения» кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания.

Список используемой литературы

1. Александров, В.А. Повышение долговечности автотракторных дизелей применением присадок к моторному маслу на основе наночастиц цветных металлов: дис. на соискание степени канд. техн. наук : 05.20.03 /Александров Владислав Александрович. — Саратов, 2005. — 232 с.

2. Приходько, Е.Е. Повышение удельных показателей дизельных двигателей модифицированием рабочих поверхностей элементов топливной аппаратуры триботехническими методами: дис. на соискание степени канд. техн. наук : 05.04.02 /Приходько Евгений Евгеньевич. — Барнаул, 1997. — 107 с.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Похожие:

Бийский технологический институт (филиал) iconБийский технологический институт (филиал)
Работа подготовлена на кафедре производственной безопасности и управления качеством
Бийский технологический институт (филиал) iconБийский технологический институт (филиал)
«Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов специальности 151001 «Технология машиностроения» / Т. Н. Зырянова; Алт...
Бийский технологический институт (филиал) iconБийский технологический институт (филиал)
В методических рекомендациях представлены тексты для развития навыков компресии: пересказа, аннотирования, реферирования. Материалом...
Бийский технологический институт (филиал) iconБийский технологический институт (филиал)
Основы обеспечения качества: методические рекомендации по выполнению самостоятельной работы и изучению дисциплины «Основы обеспечения...
Бийский технологический институт (филиал) iconДимитровградский инженерно-технологический институт филиал нияу мифи
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Бийский технологический институт (филиал) icon1. Схемотехнические проблемы построения цифровых узлов и устройств
Трёхгорный технологический институт – филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего
Бийский технологический институт (филиал) iconМинистерство образования и науки РФ старооскольский технологический институт им. А. А. Угарова
Филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования
Бийский технологический институт (филиал) iconРоссийской Федерации Саратовский государственный технический университет Технологический институт (филиал) сгту кафедра Материаловедение
Определение геометрических параметров шарнирного четырехзвенника. Построение плана положений механизма
Бийский технологический институт (филиал) icon«Донской государственный технический университет» Администрация г. Азова
Азовский технологический институт – филиал дгту проводит II региональную научно-практическую конференцию «Модернизация российской...
Бийский технологический институт (филиал) iconСписок членов совета учебно-методического объединения высших учебных заведений РФ по образованию в области авиации, ракетостроения и космоса (умо арк)
Арсеньевский технологический институт (филиал) Дальневосточного федерального университета (двпи имени В. В. Куйбышева)
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница