Известия Алтайского государственного университета

Градиенты микротвердости и структурно-фазовые состояния зоны контакта покрытия (ВЭС CoCrFeNiAl) c подложкой (сплав 5083)

2024-11-13T10:33:19+07:00

На подложке из сплава 5083 сформировано покрытие из высокоэнтропийного сплава (ВЭС) CoCrFeNiAl неэквиатомного состава методом проволочно-дугового аддитивного производства (WAAM). Установлено существенное изменение микротвердости в зоне контакта системы «покрытие — подложка». Она изменяется от 7,6 ГПа на границе покрытия с зоной контакта до 1,6 Гпа на границе подложки с зоной контакта. Покрытие имеет микротвердость 6,3 Гпа, подложка 1,1 ГПа. Методами современного физического материаловедения проанализированы структурно-фазовое состояние, дефектная структура и элементный состав системы «покрытие — подложка». Показано, что они зависят от расстояния от зоны контакта покрытия и подложки, а также, что нанесение высокоэнтропийного покрытия на поверхность сплава 5083 сопровождается взаимным легированием покрытия и подложки. Выявлено формирование двух типов субмикро- и наноразмерных частиц. Первая структура образована наноразмерными частицами оксидов Al2O3 и MgAlO, субзернами Al и ВЭС. Вторая структура состоит из наноразмерных субзерен ВЭС и наночастиц (NiCo)3Al4 и Al13Fe4, расположенных по границам субзерен.

Оценка влияния взвеси на спектральный показатель ослабления света в озерной воде

2024-10-20T21:37:27+07:00

Представлены результаты многолетних экспериментальных данных по спектральной прозрачности озерной воды (на примере поверхностного слоя озера Красиловское), полученные в различные гидрологические сезоны 2012-2023 гг. Значения показателей ослабления света, рассчитанных при натуральном основании логарифма в спектральном диапазоне 400-800 нм, за исследуемый период находились в пределах от 3,5 до 35,0 м^-1, показателей поглощения света желтым веществом — от 2,5 до 26,1 м^-1. Концентрация хлорофилла-а за 11-летний период изменялась в диапазоне 0,5-55,9 мг/м³, желтого вещества — 4,4-60,1 г/м³. Для оценки влияния водной взвеси на показатель ослабления света рассчитан ее относительный спектральный вклад в процентах, а также других основных оптически активных компонентов озерной воды — хлорофилла, желтого вещества и чистой воды.

Спектральный вклад взвеси в показатель ослабления света при λ=430 нм находился в диапазоне 4,4-71,3 %, при λ=550 нм — 11,7-76,3 %, при λ=670 нм — 0,5-59,5 %. Для определения гранулометрического состава и счетной концентрации частиц взвеси использован метод оптической микроскопии. По данным измерений (2013-2023 гг.), средневзвешенные радиусы частиц в пробах воды в поверхностном слое озера находились в интервале 0,5÷2,5 мкм, концентрации — от 1,0∙10⁶ см^-3 до 26,0∙10⁶ см^-3. Распределения частиц по размерам аппроксимировали функцией Юнге с коэффициентом детерминации от 0,89 до 0,99.

О соотношении пространственных характеристик разномасштабных процессов локализации пластической деформации в алюминии

2024-10-20T21:37:27+07:00

Рассмотрены закономерности локализации пластического течения при одноосном растяжении поликристаллического алюминия, в котором реализуются устойчивые стадии кривых нагружения, определяемые специфическими микромеханизмами пластического течения в температурном интервале 170<T<350 K. Для исследования полей макроскопической деформации была использована методика спекл-фотографии. Данная методика позволила выявить закономерности эволюции пространственно-временных распределений компонент тензора дисторсии при растяжении плоских образцов. На стадиях параболического деформационного упрочнения распределения локальных деформаций имеют форму в виде системы эквидистантно расположенных стационарных очагов локализации пластической деформации (стационарная диссипативная структура). Геометрической характеристикой таких структур служит пространственный период (расстояние между максимумами локальных удлинений вдоль оси растяжения, длина автоволны). Установлена температурная зависимость пространственного периода распределений локальных удлинений и размера дислокационных субструктур для стадий параболического деформационного упрочнения в Al.

Изменение механических свойств, структуры и фазового состава в промышленном сплаве 47ХНМ после старения

2024-10-20T21:37:27+07:00

Развитие современной ядерной промышленности приводит к необходимости создания материалов, работающих при высоких температурах, больших механических нагрузках, агрессивных средах. Сплав 47ХНМ рекомендован для использования в ядерных реакторах, так как обладает высоким сопротивлением пластическим деформациям и релаксационной стойкостью в условиях статического и циклического нагружений, малым упругим гистерезисом, высокой усталостной прочностью и высокой коррозийной стойкостью, термостойкостью.

В статье представлены результаты исследования изменений физико-механических свойств, фазового состава и структур промышленного сплава 47ХНМ после старения методами: рентгеноструктурного анализа, измерений микротвердости, а также методами дифракционной электронной микроскопии.

Установлена зависимость микротвердости от интервала времени проведения старения. В работе проанализированы рентгенограммы сплава 47ХНМ, где обнаружены фазы со структурой Франка — Каспера. Предложена кластерная модель межзеренных границ.

Измерительный комплекс для оценки спектральной подводной освещенности на разных глубинах водоемов

2024-10-20T21:37:27+07:00

Рассмотрены факторы ослабления света, влияющие на гидрооптическое состояние водного объекта. Приведена структура измерительного комплекса, состоящего из двух герметичных погружаемых измерительных боксов и одного непогружаемого устройства, находящегося на поверхности, для контроля спектральной подводной освещенности. Описаны принцип работы измерительного комплекса и способ измерения спектральной подводной освещенности. Разработана математическая модель расчета ослабления интенсивности солнечного света под водой. Приводятся результаты измерений спектральной подводной освещенности на различных глубинах нескольких участков акватории Телецкого озера в летний период 2023 г. В качестве световых селективных элементов использовались интерференционные светофильтры с максимумами пропускания в разных частях видимой области спектра на длинах волн: 433, 445, 655, 670 и 780 нм. Выполнена оценка влияния слабого волнения водной поверхности на результаты измерений спектральной подводной освещенности.

Образование фрагментов и микрополос при деформации сплавов Cu-Al и Cu-Mn с разной концентрацией второго элемента

2024-10-20T21:37:27+07:00

Методом просвечивающей дифракционной электронной микроскопии проведено исследование дислокационной структуры при деформации поликристаллических ГЦК твердых растворов систем
Cu-Al и Cu-Mn. Содержание Al в сплавах Cu-Al варьировалось от 0,5 до 14 ат.%. В сплавах Cu-Mn содержание Mn изменялось в пределах 0,4 … 25 ат.%. На основе анализа электронно-микроскопических картин, полученных на тонких фольгах исследованных сплавов, деформированных до разных степеней, определялись типы формирующихся дислокационных субструктур.

Для каждого образца измерялись следующие параметры дефектной структуры: плотность микрополос, ширина и расстояние между ними. Экспериментально установлено несколько этапов при формировании фрагментированной и микрополосовой субструктуры в зависимости от типа и концентрации легирующего элемента. В слаболегированных сплавах Cu-Al наблюдается формирование фрагментированной дислокационной субструктуры. С повышением концентрации атомов алюминия при деформации сплавов Cu-Al формируется только фрагментированная субструктура. В Cu-Mn сплавах, независимо от концентрации атомов Mn в деформированных сплавах, формируется только микрополосовая субструктура. Для каждого образца измерялись следующие параметры дефектной структуры: плотность микрополос, ширина и расстояние между ними. Экспериментально установлено несколько этапов при формировании фрагментированной и микрополосовой субструктуры в зависимости от типа и концентрации легирующего элемента. В слаболегированных сплавах Cu-Al наблюдается формирование фрагментированной дислокационной субструктуры. С повышением концентрации атомов алюминия при деформации сплавов Cu-Al формируется только фрагментированная субструктура. В Cu-Mn сплавах, независимо от концентрации атомов Mn в деформированных сплавах, формируется только микрополосовая субструктура.

Двумерная задача фильтрации газа в пороупругой среде

2024-10-20T21:37:27+07:00

В данной статье рассматривается двумерная математическая модель захоронения углекислого газа (диоксида углерода, cO₂) в недрах земли. Определяющая система уравнений состоит из уравнений фильтрации жидкости или газа, являющихся обобщением моделей фильтрации Маске-та — Леверетта. Предположение о малости скорости движения твердой фазы, а также о несжимаемости газовой и твердой фаз позволило свести исходную систему определяющих уравнений к задаче для отыскания эффективного давления и пористости среды. Область фильтрации представляет собой пласт горной породы, снизу через скважину в который подается газ с заданной постоянной скоростью. Верхняя граница является кровлей пласта, а боковые и нижняя границы пласта ограничены непроницаемыми породами. Рассматривается частный случай нагнетания газа, когда на кровле пласта ставится условие непро-текания для двух фаз, и случай, когда поверхность является проницаемой для газа. Выход углекислого газа на поверхность понимается за счет увеличения пористости у кровли пласта. Проведено численное моделирование полученной начально-краевой задачи и анализ полученных результатов.

Многомерное развертывание в случае предельно малого количества целей

2024-10-20T21:37:27+07:00

Пусть множество изучаемых объектов разбито на две части — множество наблюдателей и множество целей. Задача визуализации такого множества по неполному набору попарных расстояний или различий между ними, когда известны только расстояния между каждым наблюдателем и каждой из целей, есть задача анфолдинга, или многомерного развертывания. Известные методы ее решения, как правило, предполагают заполнение пропущенных позиций в матрице попарных различий тем или иным способом. При этом считается, что оба множества (и наблюдателей, и целей) объектов содержат, по крайней мере, два или большее количество элементов. В настоящей работе предлагается и обсуждается алгоритм решения задачи многомерного анфолдинга в случае, когда множество целей состоит из одного элемента. В этом практически важном случае традиционные методы не работают. В качестве дополнительного требования, позволяющего выделить наилучшее из, как правило, достаточно богатого класса возможных решений, рассматривается максимизация минимального из расстояний между наблюдателями. Кроме этого предлагается простой неитерационный способ решения задачи многомерного развертывания для случая двух целей.

Нормальные субтвисторные структуры

2024-10-20T21:37:27+07:00

В данной работе вводится понятие нормальной субтвисторной структуры. Доказано, что любое многообразие, допускающее нормальную субтвисторную структуру, локально изометрич-но прямому произведению эрмитова подмногообразия и риманова подмногообразия, а в случае, когда нормальная субтвисторная структура имеет замкнутую фундаментальную 2-форму, локально изо-метрично прямому произведению кэлерова подмногообразия и риманова подмногообразия. Показано, что нормальная субтвисторная структура на вещественном многообразии произвольной размерности индуцирует на этом многообразии субкэлерову структуру, для которой все интегральные подмногообразия, касающиеся рабочего расслоения, являются кэлеровыми подмногообразиями. Ранее автором описан случай, когда на группе Ли существует класс примеров нормальных субтвисторных структур. Введено понятие тензора кручения субтвисторной структуры и показано, что нормальная субтвисторная структура всегда имеет нулевой тензор кручения. Эти результаты позволяют описать локальную геометрию многообразия с нормальной субтвисторной структурой.

О конформном множителе в конформном аналоге уравнения киллинга на многообразиях каэна — Уоллаха с нулевым тензором Вейля

2024-10-20T21:37:27+07:00

Конформно киллинговы векторные поля играют важную роль при изучении группы конформных преобразований многообразия, потоков Риччи на многообразии, теории солитонов Риччи. В ло-ренцевой геометрии и теоретической физике подробно изучаются лоренцевы симметрические пространства. Данные пространства классифицированы Каэном и Уоллахом, их свойства хорошо изучены в размерности 4 в связи с приложениями в физике. Векторные поля Киллинга и солитоны Риччи на обобщенных пространствах Каэна — Уоллаха изучались Д.Н. Оскорбиным, Е.Д. Родионовым и другими. В случае постоянства константы Эйнштейна в уравнении солитона Риччи, векторные поля Киллинга позволяют найти общее решение уравнения солитона Риччи, отвечающее данной константе. Однако для различных значений константы Эйнштейна роль полей Киллинга играют конформно киллинговы векторные поля. Известно, что при ненулевом тензоре Вейля конформный множитель в конформном аналоге уравнения Киллинга является постоянным. В данной работе исследован конформный аналог уравнения Киллинга на многообразиях Каэна — Уоллаха в случае нулевого тензора Вейля, получен общий вид конформного множителя этого уравнения.

Достаточные условия выпуклости и аффинности непрерывного отображения

2024-10-20T21:37:27+07:00

В статье устанавливается критерий выпуклости замкнутого множества в топологическом векторном пространстве: замкнутое множество в топологическом векторном пространстве выпукло тогда и только тогда, когда всякий отрезок с концами в этом множестве содержит хотя бы еще одну точку этого множества. Он обобщает аналогичный результат, установленный ранее для рефлексивных банаховых пространств. С его помощью доказывается достаточное условие планарности k-мерного многообразия в n-мерном аффинном пространстве Aⁿ: если всякая хорда k-мерной поверхности, представляющей собой замкнутое множество, содержит еще какую-либо точку поверхности, отличную от своих концов, то поверхность является k-мерной плоскостью или ее выпуклым подмножеством с непустой внутренностью относительно этой плоскости. Вместе с теоремой о замкнутом графике эти 2 утверждения используются для установления достаточных условий выпуклости и аффинности непрерывной функции многих переменных, что позволяет решить функциональное уравнение Йенсена от функций многих переменных в классе непрерывных функций новым способом. Методы доказательства - топологические.

Алгоритмы повышения разрешения цифровых изображений по данным кругового сканирования

2024-10-20T21:37:27+07:00

В статье описан подход к повышению пространственного разрешения цифровых изображений при использовании технологии кругового сканирования. Изложена методика решения всей цепочки задач, связанных с круговым сканированием изображений, начиная от разработки необходимой математической модели и заканчивая построением конечных программ и алгоритмов оптимальной субпиксельной реконструкции исходных цифровых изображений с повышенным пространственным разрешением. Методом программного моделирования рассчитаны оптимальные значения радиуса сканирования, т.е. определен относительный радиус круговой траектории фотоматрицы, при котором среднеквадратическая ошибка восстановления исходного зашумленного изображения минимальна. Приведены примеры восстановления различных изображений, а также расчеты точности восстановления исходных изображений при различных параметрах кругового сканирования и уровнях мультипликативного и аддитивного шумов. Программная реализация разработанных алгоритмов проведена с использованием системы Matlab.

Некоторые аналитические решения задачи фильтрации газа в тонком пороупругом слое

2024-10-20T21:37:27+07:00

Одним из рациональных вариантов захоронения углекислого газа (CO₂) является сбор и захоронение газа в выработанные нефтяные и газовые месторождения. Углекислый газ, поданный в скважину под очень высоким давлением, смешивается с остатками нефти, увеличивая ее объем и снижая вязкость. Благодаря этому можно увеличить нефтедобычу. Перед закачкой скважины тестируются для обеспечения правильных геологических условий. Чтобы определить правильное место для закачки и удержания CO₂, который задерживается в микроскопических порах горных пород в результате того же процесса, который задерживал нефть, газ и природный CO₂ на протяжении миллионов лет, необходимо найти проницаемую горную породу, достаточно стабильную, чтобы CO₂ находился в жидком состоянии. Данные процессы описываются математическими моделями фильтрации жидкостей (газов) в поро-упругих средах. К настоящему моменту не существует общепринятого подхода к моделированию движений многофазных систем. Известные модели являются достаточно сложными для применения в прикладных и инженерных задачах. Слабо развита математическая теория обоснования начально-краевых задач, недостаточно результатов о разрешимости и свойствах решений.