Основні наукові досягнення за 2013 рік

ІНСТИТУТ ІМПУЛЬСНИХ ПРОЦЕСІВ І ТЕХНОЛОГІЙ

НАН УКРАЇНИ

Усі права захищені.

Наук

Наук

| Наукові досягнення інституту | Основні наукові досягнення за 2013 рік

ЗМІСТ САЙТУ

КОНТАКТИ ІНСТИТУТУ

E-MAIL - Напишіть нам

ОСНОВНІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ ІНСТИТУТУ

за 2013 рік

Вперше визначено, що середні еквівалентні деформації високоміцних сталей DP780, BH240, BH210, HSLA350, підданих електрогідравлічному штампуванню, залежать тільки від густини енергії деформування, швидкості деформації і марки сплаву. Збільшення електричного ККД розряду в 1,6 рази призводить до збільшення ККД процесу деформації, густини енергії пластичної деформації пластин і тиску на них в 2-4 рази, а подовження технологічного каналу розрядної камери в 2 рази призводить до збільшення ККД процесу пластичного деформування в 1,4 рази. Ці залежності дозволяють вибирати ефективні режими електрогідравлічного штампування листових матеріалів та дають гарантовану можливість отримувати із новітніх високоміцних марок сталей штамповані деталі з глибоким ступенем витягування та деталі складної форми.

НДР "Дослідити вплив параметрів та схем імпульсного електрогідравлічного деформування на пластичні властивості листових високоміцних сталей і розробити ефективні технологічні методи та схеми для їх холодного штампування".

Робота виконується за цільовою науковою програмою

Відділення ФТПМ НАН України.

НДР "Розробка і впровадження технологічного процесу та устаткування для електророзрядного локального знеміцнення ґрунтів різної міцності і структури".

Робота виконувалась за науково-технічним (інноваційним) проектом НАН України.

Визначено основні закономірності високовольтного електрохімічного вибуху, який, на відміну від звичайних вибухових речовин, забезпечує руйнування природних і штучних неметалевих матеріалів міцністю понад 40 МПа в точно заданому циліндричному об'ємі без побічного тріщиноутворення. Гранична енергія такого локального руйнування не перевищує 500 кДж. Створено мобільне малогабаритне устаткування, яке реалізує електрохімічний вибух, має в десять разів менші малогабаритні характеристики в порівнянні з існуючим устаткуванням. Спосіб електророзрядного локального знеміцнення і створене обладнання можуть застосовуватись, зокрема, для руйнування міцних ґрунтів або будівельних монолітів.

НДР "Дослідження фізико-хімічних процесів взаємодії алюмінієвого розплаву з модифікаторами в умовах імпульсного навантаження та розробка ефективних комплексних технологічних схем модифікування заевтектичних силумінів".

Робота виконується за відомчою тематикою.

Визначено закономірності розчинення та засвоювання модифікаторів на основі P; SiC; Ti і В розплавом заевтектичного силуміну А390 під дією електричного струму. Встановлено оптимальні параметри комплексної обробки, яка поєднує введення в розплав цих модифікаторів у певному співвідношенні з його обробкою постійним або імпульсним електричним струмом, та, на відміну від окремо взятого модифікування, гарантовано забезпечує утворення дисперсної литої структури металу з вмістом компактних кристалів первинного Si розміром менше 20 мкм і модифікованої евтектики з розміром часток евтектичного Si менше 10 мкм.

НДР "Дослідження впливу напруженості електричного поля на старіння комбінованих плівкових діелектричних систем секцій високовольтних імпульсних конденсаторів".

Робота виконувалась за пошуковою тематикою.

Визначено розподіл напруженості електричного поля у діелектричних системах секцій та в компонентах високовольтних імпульсних

конденсаторів з урахуванням неоднорідного підсилення на крайових елементах конструкції, а також вплив збільшення загальної товщини

просоченого поліпропіленово-поліетилентерефталатного комбінованого діелектрика на величину його "напруженого об'єму". Встановлено

залежності електричної міцності, опору і тангенса кута втрат плівкових діелектричних систем від робочої напруженості електричного поля в

діапазоні 110-185 кВ/мм та кількості циклів заряду-розряду (до 2 10 циклів). Виявлено зв'язок між цими параметрами в процесі старіння

діелектрика. Розроблено рекомендації щодо вибору робочої напруженості поля діелектричних систем різної товщини для створення

високовольтних імпульсних конденсаторів з наперед визначеним ресурсом.

Запропоновано новий спосіб інтенсифікації хімічної взаємодії тонких мікронних шарів фольги Ti і Al, який полягає в пропусканні через шаруватий пакет в процесі його реакційного спікання електричного струму. Встановлено, що швидкість росту інтерметалідних шарів визначається сумарною електричною енергією, введеною в шаруватий провідник за час спікання, а механізмами прискорення гетерогенних хімічних реакцій є джоулеве тепло, електроміграція і електропластичний ефект. Трансформація вихідного шаруватого пакету, який спікається без використання струму, в моноліт із структурою метал-інтерметалідного композиту триває 7-8 годин, з використанням імпульсного струму - 5 годин, а постійного струму - не більше 3-4 годин. Доведено, що електрострумове реакційне спікання шаруватих металевих систем є в декілька разів менш енерговитратним процесом в порівнянні з гарячим ізостатичним пресуванням.

НДР "Дослідження електрострумового впливу на процес утворення інтерметалідів в багатошарових провідниках".

Робота виконувалась за пошуковою тематикою.

Визначено ефективні схемні рішення нового методу синтезу надтвердих композиційних порошків шляхом електророзрядної обробки вихідних

порошкових сумішей 75% Fe + 20% Ti + 5% B4C, 80% Fe +20% Ti та порошків Fe і Ti в гасі. Встановлено закономірності зміни морфометричних

характеристик та кінетики їх диспергування від 1 мм до 0,05-1 мкм в залежності від швидкості зростання струму, інтегральної енергії і

тривалості обробки. Електророзрядна обробка додатково забезпечує утворення таких зміцнюючих фаз як Fe C, TiC, FeB, Fe Ti,

3 2

Fe (B C ) і дозволяє доводити рівень карбідизації вихідних порошків майже до 55%. Синтезовані таким чином порошки є

3 0,7 0,3

високодисперсною і однорідною шихтою для карбідосталей.

НДР "Розробка методології диспергування, активування надтвердих і карбоновмісних порошків та синтезу композиційних ультрадисперсних порошків карбідів і боридів заліза і титану висококонцентрованими потоками енергії".

Робота виконується за відомчою тематикою.

Встановлена залежність структури вуглецевих наноматеріалів від ступеня гібридизації атомів вуглецю в вихідних органічних рідинах або

вуглецевмісних газах, які піддаються електророзрядній обробці: нанокомпозити вуглецю з onion-like структурою можна отримувати з рідких

алканів і циклоалканів, що мають sp -гібридизацію атомів вуглецю; глобулярні наночастки з турбостратною структурою - з алкінів, що мають

sp-гібридизацію, а аморфний вуглець, вуглецеві нанотрубки і нановолокна - з газоподібних алкенів, що мають sp - гібридизацію. Показано, що

отриманий шляхом електророзрядного синтезу onion-like нановуглець є спектрально чистим і структурно-стабільним впритул до 1300 С

продуктом, придатним до використання в якості високотемпературних зносостійких присадок.

Розширено технологічні можливості способу електрофільтрації газових викидів, заснованого на сумісній дії джерел постійної напруги, які вже

використовуються в системах газоочищення, і додаткових джерел багаторівневої імпульсної напруги до 50 кВ. Визначено оптимальне

співвідношення електротехнічних параметрів комплексного джерела живлення, реалізація яких дозволяє на порядок збільшити потужність

стримерного коронного розряду та в 1,5-1,8 разів підвищити ефективність вилову різноімпедансного пилу в порівнянні з діючими на

промислових об'єктах системами газоочищення. Зокрема, за рахунок дії такого розряду можна зменшити концентрацію шкідливого двоокису

сірки в газових викидах до 10 мг/м .

НДР "Розроблення методів отримання вуглецевих наноматеріалів і комплексної електрофільтрації екологічно небезпечних промислових викидів з використанням розрядноімпульсних технологій".

Робота виконується за відомчою тематикою.

Виконано аналіз наявних досліджень процесів комплексного перетворення електричної і хімічної енергії підводного високовольтного електрохімічного вибуху (ВЕХВ) в інші види (акустична, потоки рідини) та визначено умови практичного використання цього явища в різних розрядно-імпульсних технологіях обробки матеріалів. Показано, що найменш вивченим є процес підводного ВЕХВ у замкнутих і обмежених об'ємах.

Розроблено і змонтовано експериментальний стенд для фізичного моделювання підводного ВЕХВ в обмежених об'ємах та досліджень його енергетичних, електро- і гідродинамічних характеристик. Обґрунтовано вибір складу екзотермічної суміші для проведення досліджень.

НДР "Дослідження процесів перетворення енергії при підводному високовольтному електрохімічному вибуху в обмежених об'ємах для інтенсифікації розрядноімпульсних технологій обробки матеріалів".

Робота виконується за відомчою тематикою.

На промислових зразках вихідної рудної сировини і концентратів титанового виробництва ПАТ "Кримський титан" встановлено параметри електророзрядної обробки, що за однакових питомих енерговитрат забезпечують подрібнення рудних агломератів до розмірів 1 мм і менше та зниження більш ніж в 2,5 рази вмісту в них домішок сірки і хлору. Регулювання необхідної дисперсності продуктів дезінтеграції здійснюється варіюванням частоти генерації розрядних імпульсів. Використання електророзрядної технології дозволяє значно скоротити енерговитрати на виробництво титану і його з'єднань, вилучити частину процесів термообробки концентрату, а головне - поліпшити чистоту виробництва.

НДР "Пошук технологічних схем і параметрів електророзрядної обробки ільменітових концентратів і шламів для підвищення ефективності титанового виробництва".

Робота виконувалась за пошуковою тематикою.

Розроблено новий спосіб синтезу нановуглецю з onion-like структурою з вуглеводневих газів (наприклад, з пропан-бутана) в плазмі високочастотного імпульсно-періодичного розряду, який передбачає варіювання частоти генерації розрядних імпульсів напругою 20 кВ в діапазоні від 20 до 100 кГц та забезпечує синтез нановуглецю з низьким розсіянням за розміром. На цій основі створено малогабаритну електророзрядну установку безперервної дії, яка дозволяє на 1 кВт встановленої потужності регульованого високочастотного перетворювача одержувати до 20 г/год. чистого бездомішкового нанопродукту триботехнічного призначення.

НДР "Розробка, виготовлення і передача для експлуатації експериментального зразка установки для одержання нановуглецю із вуглецевовмісного газу".

Робота виконувалась за договором.

ОСНОВНІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ ІНСТИТУТУ за 2014 рік >>>