Фоновая акустическая регуляция физико-химических процессов в конденсированных системах

• Автор: Колесников, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 375 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 МЕТОД ФОНОВОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ РЕЗОНАНСНОЙ РЕГУЛЯЦИИ САМООРГАНИЗАЦИИ ФАРРС

И ЕГО ПРИЛОЖЕНИЕ К РАЗЛИЧНЫМ

ФИЗИКОХИМИЧЕСКИМ ПРОЦЕССАМ

1.1 Общие данные о методе ФАРРС.

1.2 Кристаллизация металлов и сплавов в режиме ФАРРС

1.3 Пластические деформации металлических материалов в режиме ФАРРС.

1.4 Кристаллизация неорганических веществ из водных растворов

и расплавов.

1.5 Твердение минеральных вяжущих в режиме ФАРРС

.6 Полимеризация органических мономеров в режиме ФАРРС

1.7 Заключение
2 ПОСТРОЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ МЕТОДА ФАРРС
2.1 Морфологический и системотехнический анализ открытых конденсированных физикохимических сред.
2Л.1 Классификация систем в эволюционных процессах.
Энтропийный анализ систем, принцип Пригожина и 5тсорс.ма Климонтовича
2.1.2 Масштабная иерархия структур физикохимической системы.
2.1.3 Трансформация иерархических структур физикохимической системы в неравновесных условиях переноса
и химических реакций,
2.1.4 Системный анализ структур и функционирования
сложных эволюционирующих объектов
2.2 Диссипативные структуры ДС физикохимических систем.
2.2.1 Модели автоколебательных ДС в самоорганизации неравновесных физикохимических систем
2.2.2 Автогенератор Ван дер Поля как концептуальная модель самоорганизации турбулентных ДС в мезофазс
2.3 Специфика фоновой адаптивной регуляции физикохимических систем и концепция ФАРРС
2.3.1 Директивные и фоновые методы регуляции.
2.3.2 Разрушение системы директивным возмущением
самооргаиизованных диссипативных структур
2.3.3 Концепция фоновой регуляции процессов
в эволюционирующей системе.
2.4 Генерация сигнала ФАРРС, его преобразование и ввод в систему.
2.4.1 Реактивность сред регуляции в частотном диапазоне
сигналов ФАРРС.
2.4.2 Обоснование выбора явления ЭМАП
в качестве базовой модели
2.4.3 Адаптация механизмов ЭМАП к задаче возбуждения
акустических волн в методе ФАРРС.
2.4.4 Модель ЭМАП в скинслое проводника антенны ФАРРС
2.4.5 Математическое моделирование акустического давления
в скинслое проводника антенны ФАРРС
2.4.6 Проникновение и распространение акустических волн ФАРРС
в среде регуляции
2.4.7 Синхронный распад взаимодействующих мод
и усиление сигнала ФАРРС в нелинейной среде мезофазы
2.4.8 Проблема соответствия энергетических масштабов физикохимических процессов и сигнала регуляции
2.4.9 Параметрический резонанс как модель
первичного регулятивного эффекта ФАРРС.
2.5 Осцилляторная модель и анализ эффектов ФАРРС
2.5.1 Автономный и управляемый генераторы Ван дер Поля
в детерминированной системе
2.5.2 Распределнная автоколебательная ДС в среде источников Ланжевсна и размерный фактор.
2.5.3 Амплитуднофазовый анализ внешней и взаимной синхронизации колебательных диссипативных структур
2.5.4 Уравнение стационарного состояния структур мезофазы
в режиме ФАРРС, бистабильность и кинетическая память эволюционирующих физикохимических систем
2.5.5 Энсргоэитропийная сущность регулятивных эффектов
2.5.6 Энергоэнтропийный анализ физикохимической кинетики
в режиме ФАРРС.
2.6 Формальнотермодинамическая модель макропараметрического
отклика стационарной среды мезофазы в режиме ФАРРС.
2.6.1 Базовые аналоги кинетического отклика реакционных сред на поляризационные воздействия. Задача термодинамической модели эффектов ФАРРС.
2.6.2 Термодинамическая модель поляризации мезофазы
в нулевом кулоновском поле.
2.6.3 Инкременты энтропии и тепломкости мезофазы
в режиме ФАРРС.
2.6.4 Вычисление инкрементов энтропии и тепломкости
в приближении модели Дебая Ланжевена.
2.6.5 Анализ и согласование решений
2.6.6 Кооперативный эффект снижения энтропии и тепломкости
2.6.7 Доменная модель в приближении Кюри Вейсса
2.6.8 Обобщающий анализ
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
ПРИЛОЖЕНИЙ МЕТОДА ФАРРС.
3.1 Кристаллизация из расплавов и растворов.
3.2 Пластическая деформация металлических материалов
3.3 Твердение минеральных композиций
3.4 Полимеризация органических мономеров
3.5 Электрохимические процессы
3.5.1 Разряд медномагниевого химического источника тока.
3.5.2 Гальванохимия. Катодное цинкование стали.
3.5.3 Гальванохимия. Анодирование алюминия.
3.5.4 Инверсионная вольтампсромстрия
3.6 Перспективы применения метода ФАРРС.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Полученные образцы тврдого цинка имели форму цилиндра, массой около г. Образцы отливались из различных плавок, температура расплава перед разливкой была 0 5 К. Большинство образцов было закристаллизовано в условиях комнатных температур, т. Ввод сигнала ФАРРС осуществлялся с помощью медного провода, примыкающего к графитовой изложнице. В последнем случае сигнал ФАРРС подавался танталовой петлй в расплав цинка в графитовом тигле, находящемся в выключенной электропечи до полного с остывания в течение 5 часов. Рисунок 1. Анизотропия микротврдости цинкового поликристаллического цилиндра 1 микротврдость, измеренная вводом индентора перпендикулярно плоскости основания цилиндра, Н2 микротврдость, измеренная вводом индентора параллельно плоскости основания цилиндра по оси абсцисс частота ИТ ФАРРС кристаллизации цинка 6,2,7,1,2. Кристаллизация проводилась при режимах ФАРРС в диапазоне от 0 до кГц трижды, а при частотах 0 и кГц 5 раз, каждый раз отливалось 4 таблетки. Результаты измерений микротврдости представлены на рисунке 1. Особенностью данного испытания было исследование пластической поверхностной анизотропии поликристаллического цинкового цилиндра таблетки, поскольку условия теплоотвода от его обечайки, верхнего и нижнего оснований различались. Из графиков рисунка 1. ФАРРС кристаллизации с частотами от до кГц, имеют микротвердость, повышенную до в направлении, перпендикулярном основанию цилиндра, и пониженную на в ортогональном направлении, по сравнению с образцами, полученными при других частотах, т. В областях частот ФАРРС от 0 до кГц и кГц действие регуляции в процессе кристаллизации практически не оказывает влияния на микротврдость цинка. Появление анизотропии у цинка при его пластической деформации волочении классический пример из учебников по материаловедению. Как в том, так и в другом случае в цинке происходит упорядочение самоорганизация кристаллов, но в отличие от директивного силового воздействия при волочении в режиме ФАРРС мы наблюдаем эффект структурирования на ином информационном уровне. Кристаллизация сплавов на основе алюминия. Аналогичное чугунному см. ФАРРС кристаллизации алюмокрсмниевых сплавов 6, 8, 2, 5, 1, 3, диссертация Зсвацкого 9. На рисунке 1. АКМ2Н, застывшего в режиме ФАРРС кристаллизации жидкой фазы при вариации частоты ИТ. Сплав АКМ2Н имеет следующий состав, масс. Ре 0. Си 2. Мп 0. Н 1. Исследуемый сплав нагревался в чугунных изложницах до К в муфельной печи с постоянной скоростью нагрева, после чего охлаждение расплава контролировалось тепловой инерцией нареватсльного прибора. Сигнал ФАРРС подводили так же, как и при регуляции кристаллизации цинка. Исследование свойств данного сплава показало уменьшение его зернистости в области резонансного роста микротврдости. Рисунок 1. Зависимость микротврдости сплава АКМ2Н от частоты ИТ ФАРРС кристаллизации 6, 9, 2. V, кГц
Сходные данные по регуляции кристаллизации сплава АМг5Мц содержание элементов, масс. М 5. Си 0. Ре 0. Мл 0. Тк 0. Ве 0. А1 остальное представлены авторами 6 и обсуждаются в 5, 3. В производственных условиях ООО Сплав ОАО Кировский Завод СПб 0кило1раммовые отливки сложной конфигурации получали кристаллизацией в чугунных изложницах из расплава с начальной температурой 0С. Кристаллизация начинается при 5С. Процессы штатный и регулятивный вели при подаче ИТ с частотой основной гармоники 0 кГц. По результатам параллельных испытаний обнаружено, что в отливках, полученных в токовом режиме, отсутствует канальная пористость по элегазу гексафторид серы, тогда как в контроле дефектом обладают 8 слитков . Результаты механических испытаний образцов, специально изготовленных из этих отливок, свидетельствуют о влиянии импульсов тока на прочностные и пластические характеристики материала сплава. При электроимпульсной кристаллизации предел прочности образцов сплава на растяжение т увеличивается на , относительное удлинение на разрыв 6 на , а относительное сужение у на 0 по сравнению с контролем. В статье 5 авторы, проводившие директивную элсктротоковую кристаллизацию металлов, приводят похожие данные для сплава АМгб.