Главная Коллекция "Revolution" Физика и энергетика Процессы в металлических материалах при сверхглубоком проникании частиц, разогнанных энергией взрыва

Процессы в металлических материалах при сверхглубоком проникании частиц, разогнанных энергией взрыва

Экспериментальное исследование процессов, происходящих в металлических материалах при их обработке потоком частиц, разогнанных энергией взрыва, в режиме сверхглубокого проникания. Исследование кинетики взаимодействия потока частиц с продуктами детонации.

Рубрика Физика и энергетика
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 10.08.2018
Размер файла 559,2 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРОЦЕССЫ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ ПРИ СВЕРХГЛУБОКОМ ПРОНИКАНИИ ЧАСТИЦ, РАЗОГНАННЫХ ЭНЕРГИЕЙ ВЗРЫВА

Специальность 01.04.17 - Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Петров Евгений Владимирович

Самара 2009

Работа выполнена на кафедре «Защита в чрезвычайных ситуациях» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет».

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор Кривченко Александр Львович

Официальные оппоненты Доктор технических наук, профессор Ненашев Максим Владимирович

Кандидат технических наук, доцент Маёров Георгий Романович

Ведущая организация Институт химической физики РАН им. Н.Н. Семенова. (г. Москва)

Защита диссертации состоится «2» декабря 2009 г. в 16 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.217.01 ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет по адресу: 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская 244, Главный корпус, аудитория 500.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская 244, Главный корпус на имя ученого секретаря диссертационного совета Д. 212.217.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета (ул. Первомайская, 18).

Автореферат разослан «28» октября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.217.01

д.ф.-м.н., профессор Гуреев Д.М.

Общая характеристика работы

Актуальность работы.

Упрочнение металлических материалов с использованием энергии взрыва получает все большее распространение. В настоящее время в литературе накоплена обширная теоретическая и экспериментальная информация по структуре и свойствам металлов и сплавов после ударно-волнового воздействия. Такое воздействие может оказываться взрывом газовых смесей или конденсированными взрывчатыми веществами (ВВ). В последнем случае воздействие может быть нескольких видов: накладным зарядом ВВ с непосредственным контактом с поверхностью и через прокладки; без или с использованием порошков металлов и тугоплавких, высокотвердых соединений.

Ударное воздействие разогнанных взрывом отдельных макроскопических частиц на твердую преграду изучено достаточно полно. Как правило, объяснение такого взаимодействия проводится в рамках гидродинамической теории, в которой преграда рассматривается как несжимаемая жидкость. Глубина проникания частицы по гидродинамической теории, не превышает 2 - 4 ее диаметра, что хорошо согласуется с экспериментом. В 70-х годах 20 века при исследовании взаимодействия с преградой разогнанного энергией взрыва до скоростей (1000 - 3000) м/с потока высокоскоростных дискретных частиц размерами (8 - 100) мкм, было обнаружено явление сверхглубокого проникания отдельных частиц на глубины более 1000 их диаметров, что весьма трудно объяснить с позиции гидродинамической теории. Существует несколько гипотез о физической природе данного явления. До настоящего времени не сложилось единой точки зрения на механизм данного процесса, потому как имеющиеся литературные данные по этому вопросу носят весьма противоречивый характер.

В настоящее время экспериментально установлено, что количество проникших при взрыве частиц зависит от концентрации потока частиц, воздействующих на обрабатываемый образец, и скорости потока частиц при нормальном их движении относительно поверхности преграды. Но совершенно не рассмотрены особенности сверхглубокого проникания дискретных частиц, разгоняемых косой ударной волной, использование которой приводит к увеличению площади воздействия потока частиц на обрабатываемую поверхность. Также отсутствуют данные изменения твердости по глубине и объему образцов при различных углах соударения между нормалью ударной волны и поверхностью образца. Без решения этих вопросов затруднено технологическое использование процесса сверхглубокого проникания частиц для упрочняющей обработки различных металлических материалов, что и обуславливает актуальность настоящей диссертационной работы.

Цель работы.

Целью работы является:

- экспериментальное исследование процессов, происходящих в металлических материалах при их обработке потоком частиц, разогнанных энергией взрыва, в режиме сверхглубокого проникания;

- изучение особенностей воздействия потока частиц на металлическую преграду, в том числе при различных углах соударения между нормалью ударной волны и поверхностью образца (900, 600 и 450);

- исследование влияния этого фактора на структуру материала преграды, как в приповерхностном слое, так и во всем объеме преграды.

Задачи исследования.

1. Проведение анализа существующих моделей процесса сверхглубокого проникания частиц.

2. Исследование особенностей изменения свойств и структуры металлических материалов, обработанных потоком высокоскоростных частиц, как в приповерхностном слое, так и во всем объеме образцов, при различных углах соударения между нормалью ударной волны и поверхностью обработки.

3. Экспериментальное исследование распределения твердости по глубине и объему образцов после обработки потоком дискретных частиц, разогнанных энергией взрыва, в режиме сверхглубокого проникания с различными углами соударения.

4. Исследование кинетики взаимодействия потока частиц с продуктами детонации и материалом преграды.

5. Разработка методики обработки преград, которые позволяют реализовывать режим сверхглубокого проникания при различных углах соударения ударной волны с поверхностью образца.

Объекты исследования. металлический частица энергия взрыв

В качестве объектов исследования выбраны металлические материалы: конструкционная углеродистая сталь - Ст. 3 и инструментальная углеродистая сталь - сталь У8. Исследуемые образцы представляли собой цилиндры: высотой 60 мм и диаметром 24 мм для Ст.3, и высотой 40 мм и диаметром 24 мм для стали У8. В некоторых случаях для Ст. 3 образцы представляли пластину размером 150 Ч 200 мм и толщиной 10 мм.

Научная новизна работы.

- Впервые экспериментально получены значения распределения твердости по глубине и объему образцов, после обработки потоком частиц порошков с различными физико-химическими свойствами, при различных углах соударения ударной волны с поверхностью образцов. Обнаружено, что в процессе сверхглубокого проникания, при изменении значений твердости на глубине 4 мм, оптимальным является угол соударения 450.

- Экспериментально установлено, что с изменением угла соударения потока частиц, разогнанных энергией взрыва, с поверхностью обработки меняется характер распределения твердости по глубине и объему преграды, причем распределение значений твердости зависит и от материала частиц порошков.

- По результатам исследования микроструктуры образцов экспериментально установлено, что проникание частиц во всех используемых схемах обработки сопровождается изменением размера перлита от зернистого до крупнопластинчатого в объеме образцов.

- По результатам теоретических расчетов произведена оценка температуры частиц, участвующих в процессе сверхглубокого проникания, которая показала, что температура частиц не достигает температуры плавления, однако возможно их подплавление.

- Экспериментально подтверждена модель механизма процесса сверхглубокого проникания частиц на основе реализации кавитационного процесса в материале преграды, вызванного высокочастотным скоростным соударением потока частиц, разогнанных энергией взрыва.

Практическая значимость работы.

Разработана методика обработки металлических материалов установками с направляющим каналом и без него, с различными углами соударения потока частиц с обрабатываемой поверхностью, которые позволяют обрабатывать локальные участки поверхности и всю поверхность материалов высокоскоростным потоком частиц, разогнанных энергией взрыва в режиме сверхглубокого проникания.

Результаты, полученные в работе, рекомендуются к использованию явления сверхглубокого проникания частиц при обработке металлических материалов, прогнозирования изменения твердости, в зависимости от угла соударения потока частиц с поверхностью образца, а также структурных изменений в сталях после такой обработки. Результаты диссертации позволяют разработать высокоэффективные технологии упрочнения стальных материалов с получением заданных свойств по глубине материала.

На защиту выносятся следующие положения:

- Результаты исследований распределения значений твердости по глубине и объему образцов, после обработки потоками частиц порошков, разогнанных энергией взрыва в режиме сверхглубокого проникания, с различными углами соударения между нормалью ударной волны и поверхностью образцов.

- Результаты сравнительных исследований микроструктуры образцов, после обработки потоком частиц порошков с различными физико-химическими свойствами, при различных углах соударения ударной волны с поверхностью обработки.

- Результаты теоретических расчетов температур частиц порошков, участвующих в процессе сверхглубокого проникания, и давлений, возникающих в материале преграды, при взаимодействии с ней продуктов детонации и потока частиц.

- Методика обработки металлических материалов установками с направляющим каналом и без него, с различными углами соударения потока частиц с поверхностью обработки, которые позволяют воздействовать на поверхность образцов высокоскоростным потоком частиц, разогнанных энергией взрыва в режиме сверхглубокого проникания.

Достоверность научных результатов работы.

Достоверность результатов работы обеспечена использованием современных аттестованных физико-химических методов и методик: растровая электронная микроскопия, рентгеновский спектральный микроанализ, методика измерения твердости и др. Исследования проводились с использованием современного оборудования: микроскоп LEO-1450 в комбинации с энергодисперсионным микроанализатором INCA Energy, микротвердомер ПМТ-3, металлографический микроскоп Axiovert 200 MAT. и др.

Апробация работы.

Научные результаты работы апробированы на Международных, Всероссийских и Межвузовских научно-технических конференциях и симпозиумах: 4-6 Всероссийских школах-семинарах по структурной макрокинетике для молодых ученых (2006-2008г.), г.Черноголовка; 8 Международном симпозиуме «Использование энергии взрыва для получения материалов с новыми свойствами» (2006), г. Москва; Международной конференции «Новые перспективные материалы и технологии их получения НПМ-2007» (2007), г. Волгоград; 9 Международном симпозиуме «Использование энергии взрыва для получения материалов с новыми свойствами: наука, технология, бизнес, инновации» (2008), г. Лисс, Нидерланды; 47 Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (2008), г. Н.Новгород; 14 Симпозиуме по горению и взрыву (2008), г. Черноголовка; Международной конференции «Ударные волны в конденсированных средах» (2008), г. Санкт-Петербург; IX Харитоновских тематических научных чтениях - Международная конференция «Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны» (2009), г. Саров; 17 Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (2009), г. Самара.

Публикации.

По результатам диссертации опубликовано 16 статей, докладов и тезисов конференций, в том числе 4 статьи, из которых две статьи в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ.

Личный вклад автора.

Вклад автора состоит в: постановке задач диссертации; личном проведении экспериментов; количественной обработке полученных экспериментальных данных; формулировке выводов и положений, выносимых на защиту; написании статей по теме диссертации.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографического списка. Общий объем работы составляет 134 страницы, включая 30 рисунков, 10 таблиц и библиографического списка включающего 104 наименования.

...

Страница:


Подобные документы

  • Ускорители заряженных частиц

    Понятие и принцип работы ускорителей, их внутреннее устройство и основные элементы. Ускорение пучков частиц с высокой энергией в электрическом поле как способ их получения. Типы ускорителей и их функциональные особенности. Генератор Ван де Граафа.

    контрольная работа [276,8 K], добавлен 18.09.2015

  • Теория элементарных частиц

    Свойства всех элементарных частиц. Связь протонов и нейтронов в атомных ядрах. Классификация элементарных частиц. Величина разности масс нейтрона и протона. Гравитационные взаимодействия нейтронов. Экспериментальное значение времени жизни мюона.

    реферат [24,3 K], добавлен 20.12.2011

  • Мир элементарных частиц

    Фундаментальные физические взаимодействия. Гравитация. Электромагнетизм. Слабое взаимодействие. Проблема единства физики. Классификация элементарных частиц. Характеристики субатомных частиц. Лептоны. Адроны. Частицы - переносчики взаимодействий.

    дипломная работа [29,1 K], добавлен 05.02.2003

  • Взаимодействие бета-частиц с веществом

    Взаимодействие заряженных частиц и со средой. Детектирование. Определение граничной энергии бета-спектра методом поглощения. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Пробег заряженных частиц в веществе. Ядерное взаимодействие. Тормозное излучение.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.02.2008

  • Транспорт активных частиц. Уравнение непрерывности

    Рассмотрение способов определения коэффициентов амбиполярной диффузии. Общая характеристика уравнения непрерывности. Анализ пространственного распределения частиц. Знакомство с особенностями транспортировки нейтральных частиц из объема к поверхности.

    презентация [706,1 K], добавлен 02.10.2013

  • Особенность полупроводниковых детекторов

    Энергетическое разрешение полупроводникового детектора. Механизмы взаимодействия альфа-частиц с веществом. Моделирование прохождения элементарных частиц через вещество с использованием методов Монте–Карло. Потери энергии на фотоядерные взаимодействия.

    курсовая работа [502,5 K], добавлен 07.12.2015

  • Ускорители заряженных частиц

    Ускорители заряженных частиц как устройства, в которых под действием электрических и магнитных полей создаются и управляются пучки высокоэнергетичных заряженных частиц. Общая характеристика высоковольтного генератора Ван-де-Граафа, знакомство с функциями.

    презентация [4,2 M], добавлен 14.03.2016

  • Методы регистрации частиц. Ускорители частиц

    Сцинтилляционный, черенковский детектор частиц. Ионизационная камера, пропорциональный счетчик. Требования к детекторам. Каскадный ускоритель, электростатистический генератор. Ускорение протонов при облучении коротким лазерным импульсом тонкой фольги.

    курсовая работа [4,6 M], добавлен 16.11.2014

  • История развития ускорителей заряженных частиц

    Ускорители заряженных частиц — устройства для получения заряженных частиц больших энергий, один из основных инструментов современной физики. Проектирование и испытание предшественников адронного коллайдера, поиск возможности увеличения мощности систем.

    реферат [685,8 K], добавлен 01.12.2010

  • Изучение кинетики гравитационного осаждения

    Силы, действующие на частицу, осаждающуюся в гравитационном поле. Скорость осаждения твердых частиц под действием силы тяжести в зависимости от диаметра частиц и физических свойств частицы и жидкости. Описание установки, порядок выполнения работ.

    лабораторная работа [275,9 K], добавлен 29.08.2015

  • Динамика движения заряженных частиц в геомагнитном поле

    Динамика частиц, захваченных геомагнитным полем, ее роль в механизме динамики космического изучения в околоземном пространстве. Геометрия радиационных поясов Земли. Ускорение частиц космического излучения. Происхождение галактических космических лучей.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 24.06.2015

  • Влияние размера частиц на восприятие цвета

    Явление рассеяния света. Воздействие частиц вещества на световые волны. Понятие рэлеевского рассеяния и частицы пигмента. Относительный показатель преломления частиц и среды. Увеличение количества отраженного белого света. Исчезновение насыщения цвета.

    презентация [361,6 K], добавлен 26.10.2013

  • Физическое моделирование динамики структурированных частиц

    Создание физической модели деформации материала. Система кластеров структурированных частиц. Описание механики процесса пластической деформации металла при обработке давлением и разрушения материала при гидрорезке на основе кавитации, резонансных явлений.

    статья [794,6 K], добавлен 07.02.2014

  • Теория столкновений

    Изучение процессов рассеяния заряженных и незаряженных частиц как один из основных экспериментальных методов исследования строения атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Борновское приближение и формула Резерфорда. Фазовая теория рассеяния.

    курсовая работа [555,8 K], добавлен 03.05.2011

  • Метод Монте-Карло в статистической физике

    Основные свойства стандартного случайного числа. Потенциал парного взаимодействия частиц. Изучение метода Монте-Карло на примере работы алгоритма Метрополиса-Гастингса для идеальной Леннард-Джонсовской жидкости. Радиальная функция распределения частиц.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.08.2016

  • Динамика частиц

    Движение несвободной частицы. Силы реакции и динамика частиц. Движение центра масс, закон сохранения импульса системы. Закон сохранения кинетического момента системы. Закон сохранения и превращения механической энергии системы частиц. Теорема Кёнига.

    доклад [32,7 K], добавлен 30.04.2009

  • Единая квантовая теория: матричное моделирование элементарных частиц

    Структуры и свойства материй первого типа. Структуры и свойства материй второго типа (элементарные частицы). Механизмы распада, взаимодействия и рождения элементарных частиц. Аннигиляция и выполнение зарядового запрета.

    реферат [38,4 K], добавлен 20.10.2006

  • Расчет коэффициента ассиметрии при рассеянии релятивистских частиц на кулоновском потенциале

    Исследование электронного пучка, рассеивающегося на мишень. Вычисление коэффициента ассиметрии, функции Шермана и дифференциального сечения при рассеянии релятивистских частиц на кулоновском потенциале. Эксперименты, подтверждающие теорию Мотта.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 23.07.2010

  • Процессы образования и гибели активных частиц плазмы

    Рассмотрение основных особенностей изменения поверхности зонда в химически активных газах. Знакомство с процессами образования и гибели активных частиц плазмы. Анализ кинетического уравнения Больцмана. Общая характеристика гетерогенной рекомбинации.

    презентация [971,2 K], добавлен 02.10.2013

  • Исследование процессов испарения и конденсации жидких капель

    Экологические проблемы и влияние жизнедеятельности человека на атмосферу и гидросферу Земли. Дисперсные системы. Атмосферные аэрозоли, классификация и размер. Характеристика частиц дисперсной фазы. Газокинетические процессы в дисперсной системе.

    дипломная работа [939,8 K], добавлен 12.10.2008

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены