2020 Vol. 17, No. 2(34)

Предисловие

Stary O., Малышев А.В., Лысенко Е.Н., Петрова А.

Формирование магнитных свойств ферритов во время радиационно-термического спекания.

DOI 10.31489/2020No2/6-10

Аннотация

В работе представлены результаты сравнительного анализа закономерностей формирования параметров петли гистерезиса феррита, спеченного в тепловом и радиационно-термическом режимах. Установлено влияние радиационного воздействия на взаимопревращение дефектов микроструктуры и их содержание в ферритах в зависимости от продолжительности и температуры обработки. Также было показано, что рост зерна рекристаллизации в условиях облучения опережает рост зерна при термическом нагреве. Наблюдаемые радиационные эффекты были связаны с воздействием излучения на микроструктуру. Значения магнитных параметров однозначно определяются уплотнением образца.

Halamani Koushallya M., Mathad Shalini K., Kulkarni Akshay B., Mathad Shridhar N., Jeergal Pundalik. R., Hiremath Chidanandayya.S., Pujar Appanna S., Pujar Rangappa B.

Изменение структурных свойств никель-кадмиевых ферритов, легированных алюминием, при спекании.

DOI 10.31489/2020No2/11-18

Аннотация

Целью данной работы является синтез и исследование структурных свойств ферритов Ni-Cd, легированных алюминием, керамическим методом. Образцы спекали при температуре 1100 ° C, время спекания t = 9, 11, 13, 15 часов. Характеристики образцов исследовались с помощью рентгеновской дифракции, сканирующего электронного микроскопа, энерго-дисперсионного рентгеновского анализа и инфракрасного излучения с преобразованием Фурье. Однофазная простая кубическая структура шпинели подтверждается дифрактограммами. Параметр решетки находится в диапазоне 8.478–8.481 Å. Равномерное распределение по размерам наблюдалось на микрофотографиях, сделанных с помощью растрового электронного микроскопа. Элементный анализ выполнялся с помощью энергодисперсионного рентгеновского анализа, подтверждающего присутствие всех ионов металлов, присутствующих в формуле феррита. Инфракрасные спектры с преобразованием Фурье показали две полосы υ₁ (581-582 см¹) и υ₂ (менее чем 400 см^-1) , которые дают вклад колебаниям кислородной связи металла в тетраэдрических и октаэдрических позициях соответственно.

Кадыржанов K.K., Шлимас Д.И., Канюков Е.Ю., Калиекперов M.E.

Определение влияния фазового состава Cu-Bi покрытий на эффективность экранирования от ионизирующего излучения.

DOI 10.31489/2020No2/19-24

Аннотация

Работа посвящена изучению эффективности экранирования радиационного воздействия тяжелых ионов в зависимости от фазового состава Cu-Bi покрытий. В качестве метода получения защитных покрытий был применен метод электрохимического осаждения. Изменение фазового состава проводилось путем варьирования разности прикладываемых потенциалов при осаждении. В ходе исследования установлено, что изменение фазового состава приводит к увеличению плотности покрытий, в результате доминирования фазы CuBi₂O₄ и увеличению степени структурных упорядочений. В ходе испытаний направленных на определение эффективности экранирования установлено, что наибольшее снижение степени кристалличности наблюдается для медных покрытий, для которых аморфизация структуры при максимальном флюенсе облучения составила более 12 %, в то время как для покрытий на основе CuBi₂O₄ величина аморфизации составила не более 1.2 % от начального значения. Аморфизация и дробление зерен при больших дозах облучения приводит к снижению эффективности экранирования, а также увеличению величины отклонения ΔU.

Юров В.М., Гученко С.А., Салькеева А.К., Кусенова А.С.

Азотирование штоков гидроцилиндров.

DOI 10.31489/2020No2/25-30

Аннотация

В работе рассмотрен метод ионно-плазменного азотирования полированных штоков гидроцилиндров. При ионном азотировании наиболее ярко проявляется поверхностное упрочнение деталей. Это связано с тем, что поверхностный слой детали не превышает 20 нм, то есть представляет собой наноструктуру. В этой наноструктуре процессы диффузии азота существенны отличны от объемных. Размерные эффекты в наноструктуре приводят к тому, что в слое не работают «классические» уравнения Фика и диффузия азота в этом слое зависит логарифмически от свойств стали. Теоретически получено, что диффузия в нанопластине зависит как от материала пластины через коэффициент диффузии массивного образца Д₀, так и от размерного фактора a. В классическом случае такой зависимости нет.

Суржиков А. П., Чичерина Н.В., Рогачев, А.В. , Ярмоленко М.А. , Руденков А.С., Рогачев А. А., Wang Jicheng

Состав и структура композиционных покрытий на основе оксидов металла, ПТФЭ, осажденных в условиях протекания инициируемых электронами эндотермических процессов.

DOI 10.31489/2020No2/31-38

Аннотация

Установлены особенности инициируемых низкоэнергетичным потоком электронов физико-химических процессов между компонентами мишени на основе нитратов металлов, металлов, их влияние на кинетику образования летучих продуктов, химический состав и структуру осаждающихся покрытий. При воздействии электронов на смесь нитрата алюминия и дисперсного алюминия установлено формирование покрытий оксида цинка, содержащих наностержни цинка. Воздействие потока электронов на механическую смесь порошков нитрата железа и дисперсного алюминия сопровождается взрывным испарением мишени и на поверхности покрытия, содержащего оксиды и наночастицы металла, фиксируются большое количество микрокапельных образований, осаждаемых на заключительном этапе протекания экзотермических реакций в поверхностных слоях мишени. Определены особенности структуры, химического состава покрытий, осажденных из летучих продуктов электроннолучевого диспергирования механической смеси ПТФЭ, алюминия и нитрата железа. Показано, что при таких условиях генерации газовой фазы формируются покрытия, состоящие из полимерной матрицы и содержащие частицы оксида, свободного металла и некоторое количество исходной неразложившейся соли. Следствием протекания в тигле экзотермических реакций является частичная дефторированность и повышенная дефектность молекулярной структуры фторопластовой матрицы.

Жанабаев З.Ж., Икрамова С.Б., Тілеу А.О., Тұрлықожаева Д.А.

Ширина энергетически запрещенной зоны нанопористых полупроводниковых пленок.

DOI 10.31489/2020No2/39-44

Аннотация

Целью настоящей работы является экспериментальное выяснение причин возникновения скачков величины тока и памяти полупроводниковых нанопористых структур. Пористые наноструктуры были получены методом электрохимического травления. Вольт-амперные характеристики образцов измерялись для пористого кремния и на тонких пленках халькогенидного стеклообразного полупроводника. Экспериментально показано существование скачкообразного переключения и гистерезиса тока в нанопленках пористого кремния при лазерном освещении. Обнаружена связь значений напряжения переключения с зависимостью ширины запрещенной зоны от пористости нанопленок. Эти результаты позволяют построить теорию переключения тока и его гистерезиса по положениям теории фазовых переходов второго рода.

Ержанов А.Б., Досмагамбетова С.С.

Гидрофобизация полиэтилентерефталатовых трековых мембран для очистки от жидких радиоактивных отходов мембранной дисцилляцией.

DOI 10.31489/2020No2/45-54

Аннотация

В данной статье представлены результаты очистки жидких низкоактивных радиоактивных отходов методом прямой контактной мембранной дистилляции с использованием гидрофобных трековых мембран из полиэтилентерефталата. Гидрофобизация трековых мембран была проведена путем прививочной полимеризации триэтоксивинилсилана со стиролом под действием УФ-излучения и покрытия фторсодержащимисиланами. Гидрофобные мембраны исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа, инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, измерения краевого угла и анализа давления проскока жидкости. Полученные мембраны были протестированы в очистке жидких низкоактивных радиоактивных отходов методом мембранной дистилляции. Изучено влияние размеров пор на производительность и степень очистки от солей. Степень очистки оценивали кондуктометрическим и атомно-эмиссионным методами. Коэффициенты дезактивации, оцененные с помощью гамма-спектроскопии для ⁶⁰Co, ¹³⁷Cs и ²⁴¹Am, составляют 85,4, 1900 и 5,4 для мембран, модифицированных полистиролом и триэтоксивинилсиланом с диаметром пор 142 нм и 85.0, 1462 и 4 для мембран, модифицированных перфтордецилтрихлорсиланом, с диаметром пор 150 нм соответственно.

Аймуханов А.К., Зейниденов А.К., Омарбекова Г.И., Плотникова И. В.

Исследование оптических и электрофизических характеристик композитных пленок NIO/PEDOT:PSS.

DOI 10.31489/2020No2/55-60

Аннотация

В работе представлены результаты исследования морфологических, оптических и электрофизических параметров композитных пленок Nickel Oxide/poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (NiO/PEDOT:PSS.) Показано что увеличение скорости вращения подложки приводит к уменьшению шероховатости поверхности пленок NiO. При уменьшении шероховатости поверхности оксида никеля шероховатость пленки PEDOT:PSS также уменьшается. Увеличение скорости вращения подложки приводит к уменьшению оптической плотности спектров поглощения пленок NiO, а также композитных пленок NiO/PEDOT:PSS. Установлено, что изменение морфологии композитных пленок NiO/PEDOT:PSS способствуют быстрому транспорту инжектированных дырок к внешнему электроду и уменьшению вероятности обратной рекомбинации.

Турмухамбетов А.Ж., Айтманова К.А., Отегенова С.Б.

Фрактально- структурный анализ конвективного теплообмена в турбулентной среде.

DOI 10.31489/2020No2/61-68

Аннотация

Рассматриваются особенности конвективного теплообмена тел в турбулентной среде. Обсуждаются результаты экспериментальных исследований. Данные экспериментов показывают, что на теплоотдачу сферического тела влияют естественная конвекция, теплофизические свойства среды, стесненность потока, турбулентный режим течения и т.д. В силу указанных факторов формула для расчета конвективного теплообмена, включает множество экспериментальных постоянных, становится громоздкой и неудобной для практического применения. В работе приведены результаты применения методов фрактально-структурного анализа для описания экспериментальных данных конвективного теплообмена плохообтекаемых (цилиндра и сферы) тел в канале. Получены количественные соотношения, связывающие интенсивность турбулентного переноса тепла с критериями степени самоорганизации.

Каян В.П., Лебeдь А.Г.

Ветротурбина типа Дарье с управляемыми лопастями.

DOI 10.31489/2020No2/69-72

Аннотация

Представлены результаты исследования возможности увеличения эффективности использования энергии ветра и улучшения динамических характеристик ветротурбины типа Дарье с прямыми лопастями. Показано как могут быть оптимизированы величины крутящего момента на валу турбины путем управления положением лопастей турбины относительно набегающего потока. Управление лопастями обеспечивалось цилиндрической дорожкой специальной формы в плане. Форма дорожки в плане позволяла обеспечить на каждом участке круговой траектории лопасти оптимальный угол атаки. Это позволило увеличить коэффициент использования энергии Ср в 1.5 раза и уменьшить значение скорости ветра при которой происходит самостарт ветротурбины.

Ершина А.К., Сакипова С.Е.

Способ повышения эффективности ветротурбины.

DOI 10.31489/2020No2/73-77

Аннотация

В статье рассматриваются возможности повышения энергоэффективности ветротурбин. Дан краткий анализ текущего состояния развития альтернативной энергетики, в частности ветроэнергетики в Казахстане. Расчетным исследованием показано, что увеличение мощности двухроторной ветроэнергетической установки Бидарье-2 достигается за счет использования оригинальной конструкции размахов, передающих валу вращательный момент подъемной силы рабочих лопастей. Дано краткое описание конструкции ветроустановки Бидарье-2, которая позволяет значительно увеличить мощность, отбираемую от ветрового потока. Обсуждается возможность дальнейшего повышения КПД ВЭУ Бидарье-2 с помощью концентратора. Предложен уникальный метод регулирования скорости ветрового потока с помощью скользящих заслонок направляющего концентратора с целью улучшения характеристик ветротурбины при высокой скорости ветра..

Безродный М.К., Мисюра Т.О.

Теплонасосная система вентиляции и кондиционирования производственного помещения с избыточным влаговыделением.

DOI 10.31489/2020No2/78-86

Аннотация

В статье исследуются возможности применения и энергоэффективность системы вентиляции и кондиционирования с тепловым насосом для поддержания комфортных условий внутри производственной зоны с избыточным внутренним влагообразованием в тёплое время года. В связи с этим был проведён термодинамический анализ теплонасосной системы с частичной рециркуляцией отработанного воздуха и переменной долей свежего наружного воздуха. Затем был проведён численный анализ для оценки влияния изменений температуры и относительной влажности окружающей среды и характеристик объекта вентиляции и кондиционирования на параметры системы. Это позволило определить потенциальные возможности данной системы поддерживать комфортные условия в производственной зоне. Также было показано, что необходимое дополнительное охлаждение приточного воздуха на входе в помещение для нужд кондиционирования воздуха можно определить с помощью простого коэффициента, и в статье приведена методика его расчета. Теплонасосная система поддержания температуры и влажности имеет наибольшую энергоэффективность в зоне относительно низких температур окружающей среды и во многом зависит от относительной влажности наружного воздуха. Это говорит о том, что исследуемая система подходит для применения в странах с умеренно-континентальным климатом.

Витюк В.А., Витюк Г.А., Скаков М.К., Жагипарова Л.К.

Расчетное обоснование реализации заданного энерговыделения в объектах испытаний на импульсном графитовом реакторе.

DOI 10.31489/2020No2/87-95

Аннотация

В статье представлены подходы и технические решения, применяемые в практике подготовки испытаний в импульсном графитовом реакторе, для обеспечения заданного аксиального и радиального распределения энерговыделения в модельных твэлах и тепловыделяющих сборках. Рассмотрена процедура расчетного обоснования решений, обеспечивающих заданное объемное распределение энерговыделения в объекте испытаний на примере гетерогенной тепловыделяющей сборки, в которой применен принцип высотного разделения обогащенного топлива на две зоны слоем топлива с обедненным ураном, используемым для воспроизводства делящихся веществ. Реализация указанной процедуры и принятие соответствующих технических решений позволили обеспечить заданный профиль аксиального и радиального распределения энерговыделения в модельной тепловыделяющей сборке на стадии проектирования облучательного устройства. По результатам исследования продемонстрирован комплекс мер, позволивший обеспечить равномерное радиальное энерговыделение и заданное среднее энерговыделение в верхней и нижней зонах деления экспериментальной тепловыделяющей сборки может быть получено на уровне 90,6 Вт/г (UO₂) и 74 Вт/г (UO₂) соответственно. Данные меры включают профилирование обогащения топливных таблеток по рядам тепловыделяющей сборки, использование на торцах зон таблеток с поглотителем и определенное позиционирование облучательного устройства по высоте реактора.

Хасенов А.К., Нусупбеков У.Б., Карабекова Д.Ж., Стоев M., Болатбекова M.M.

Электроимпульсный метод получения мелкодисперсионного продукта водоугольного топлива

DOI 10.31489/2020No2/96-99

Аннотация

Одним из актуальных вопросов становится эффективное использования сжигания угля в виде водоугольного топлива, которая имеет ряд преимуществ по сравнению слоевым или пылевидным сжиганием. Водоугольное топливо имеет ряд экономических, эксплуатационных и экологических преимуществ. В статье рассматривается электроимпульсный метод как источник получения мелкодисперсионного продукта водоугольного топлива. Предлагаемый способ измельчения угля основан на использовании энергии импульсной ударной волны, возникающей в результате искрового электрического разряда в жидкости. Установлены параметры электроимпульсного разряда для получения требуемого гранулометрического состава компонентов водоугольного топлива.

Нижегородов A.И., Гаврилин A.Н., Мойзес Б.Б., Кувшинов K.A.

Технология и оборудование для переработки крупноразмерных вермикулитовых слюд ковдорского месторождения.

DOI 10.31489/2020No2/100-109

Аннотация

Разработка технологии и оборудования для переработки крупноразмерных вермикулитовых слюд, полученных из отходов горных работ Ковдорского месторождения, позволяет возвращать крупноразмерный вермикулит в перерабатывающую промышленность. В данной статье рассматриваются аспекты разработки технологии переработки крупногабаритной слюды с размерами 20 мм и более. Целью исследования является изучение технологии измельчения крупноразмерного вермикулитового сырья путем измельчения габаритных частиц, разработка технологического оборудования и изучение процессов его эксплуатации. Объектом исследования является рабочий процесс рубительного агрегата для измельчения крупноразмерного вермикулитового сырья и его конструкция. Методы исследования базируются на аналитическом моделировании движения разрубаемых крупноразмерных частиц и определении на этой основе основных характеристик рабочего процесса рубительного агрегата. Установлено, что обжиг крупных частиц без измельчения в рубительных агрегатах требует существенного увеличения времени обжига, что снижает производительность электропечей. Определено время попадания частиц в прорези приемных барабанов рубительного агрегата, исходя из которого рассчитана скорость вращения приемных барабанов и его эксплуатационная производительность.

Хайралиев С.И., Кайшубаева Н., Спитас К., Джундибаев В.Е.

Статическое взаимодействие шероховатых поверхностей при действии нормальной силы.

DOI 10.31489/2020No2/110-115

Аннотация

Современные конструкции машиностроения (и некоторые другие) предъявляют все больше и больше требований к разработке математических моделей узлов, в которых присутствует трение. Условием, существенно усложняющим исследование свойств фрикционного контакта, является его дискретность с разными геометрическими параметрами двух контактирующих тел, в результате чего контакт образуется только между частью шероховатости трущихся тел (основание и скольжение). Геометрия контактирующих поверхностей наиболее точно описывается случайными функциями, однако методы расчета узлов трения на основе случайных функций очень сложны. Данная работа является начальным этапом построения модели контактного взаимодействия двух шероховатых тел с параметрами шероховатости, которые различны для двух тел, но постоянны для каждого отдельного тела. Кроме того, рассматривается модель контактного взаимодействия с переменной силой, сжимающей контактирующие тела, при отсутствии внешней поперечной силы в плоскости контакта, и данная работа позволяет проверить точность построения модели взаимодействия поверхностей трения с относительно простой схемой взаимодействия этих поверхностей.

Рахадилов Б.K., Скаков М.K., Миниязов A.Ж., Журерова Л.Г., Нугуманова A.Б., Хасенов A.K., Карабекова Д.Ж.

Захват дейтерия в образцах вольфрама при высоко-температурном плазменном облучении.

DOI 10.31489/2020No2/116-122

Аннотация

Работа посвящена изучению накопления дейтерия, а также исследованию процесса захвата дейтерия в образцах вольфрама при облучении плазменным пучком. Показано, что после облучения на поверхности наблюдается изменение поверхности как развитии рельефа в результате неоднородного травления поверхности. При этом степень изменения рельефа и структуры поверхностного слоя облученных образцов зависит от температуры облучения. Были изучены накопление дейтерия вольфраме при облучении дейтериевой плазмой. Проведенный термодесорбционный анализ образцов вольфрама, облученных дейтериевой плазмой, показал что, поверхность вольфрама насыщается дейтерием. Данные полученные, методом эмиссинной спектрометрии и термодесорбционной спектрометрии показал, что основная доля захваченного дейтерия аккумулируется на глубине до 7 мкм.

Матвеев И. Г., Карпов К. А., Юрченко А. В., Сименс Э.

Алгоритм отслеживания объектов в уличной среде с применением метода обнаружения на основе геометрических признаков.

DOI 10.31489/2020No2/123-127

Аннотация

В статье предложен подход для отслеживания объектов в уличной среде с использованием алгоритма обнаружения на основе геометрических признаков. Кроме функциональности для отслеживания объектов, предложенный алгоритм повышает точность обнаружения алгоритма обнаружения на основе геометрических признаков. Предложенный подход для отслеживания объектов использует информацию обнаружения полученную с нескольких камер видеонаблюдения, представляющих собой сеть ячеистой топологии. Проведенные эксперименты, проведенные в реальных условиях, показали на 10-40 % более высокую точность обнаружения, что подтвердило предложенную концепцию. Алгоритм отслеживания требует незначительных вычислительных ресурсов, что делает его особенно применимым для низкопроизводительной инфраструктуры Интернета вещей.

Бақтыбеков К. С., Курманбай А., Саханов К., Сыздыков А., Мухамедиев А.

Оптимизация роя частиц с помощью индивидуально смещенных частиц и надежного отслеживания точки c максимальной мощностью в условиях частичного затенения.

DOI 10.31489/2020No2/128-137

Аннотация

Эффективные методы управления мощностью являются неотъемлемой частью проектирования фотоэлектрических систем. Одним из средств управления подачей мощности является регулирование рабочего цикла преобразователя постоянного тока в постоянный с помощью различных алгоритмов для работы только в точках, где мощность является максимальной. Поиск должен выполняться как можно быстрее, чтобы минимизировать потери мощности, особенно при динамически изменяющей освещенности. Сложность поставленной задачи заключается в нелинейном поведении фотоэлектрической системы в условиях частичного затенения. В зависимости от размера и структуры фотоэлектрических панелей метод роя частиц создает огромное количество возможных кривых P-V с многочисленными локальными максимумами, что требует интеллектуального алгоритма определения оптимальной рабочей точки. Существующие эталонные алгоритмы отслеживания максимальной точки мощности, которые не могут обрабатывать несколько пиков, и в этой статье мы предлагаем адаптацию оптимизации роя частиц для конкретной задачи.

Суржиков А.П., Лысенко Е. Н., Малышев А. В., Қасымов С. С.

Взаимосвязь магнитных свойств и микроструктуры ферритов при спекании в радиационных и радиационно-термических условиях.

DOI 10.31489/2020No2/138-145

Аннотация

Исследования проводились на образцах литий замещенного феррита. Радиационно-термическое спекание осуществлялось облучением заготовок импульсным пучком электронов с энергией (1.5-2.0) МэВ, токе пучка в импульсе (0.5-0.9) А, длительности импульса облучения – 500 мкс, частоте следования импульсов – (5-50) Гц, скорости разогрева заготовок – 1000 °C/мин. Спекание в термопечах (Т-спекание) производилось в предварительно разогретой камерной электрической печи. В работе показана независимость магнитной индукции от зернистости феррита. При этом коэрцитивная сила обратно пропорциональна размеру зерна и зависит от внутризеренной пористости ферритовых образцов. Радиационно-термическое спекание, в отличие от термического спекания, не приводит к захвату межзеренных пустот растущими зернами и способствует коагуляции внутризеренных пор.

Архипов В.В., Арынгазин А.К., Кудусов А.С.

О структуре когомологических моделей электродинамики и общей теории относительности.

DOI 10.31489/2020No2/146-152

Аннотация

В представленной работе рассматривается комплексное скалярное поле на римановом многообразии, изучается когомологический способ построения лагранжианов теории поля и соответствующие аспекты дифференциальной геометрии. Полный лагранжиан модели предлагается в виде 4-формы на римановом многообразии. Для реализации подхода используется внутреннее скалярное произведение дифференциальных (p, q)-форм и звездных операторов Ходжа. Показано, что составляющие действия модели, в том числе гравитационная, могут быть представлены как квадратичные формы полей материи и основных тетрадных полей. Исследование ограничивается случаем метрики Леви-Чивиты. Особенность модели связана с исчезновением свойства нильпотентности обобщенного внешнего дифференциала. В рамках модели воспроизведены действия Клейна-Гордона, Максвелла и общей теории относительности.