СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Электрофизика СВЕРХВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСЫ В МЕТАЛЛОСПЛАВАХ

СВЕРХВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСЫ В МЕТАЛЛОСПЛАВАХ

© Дмитрий Иванович Корнеев

Доктор ф.т.н., профессор, академик

Генеральный Директор ИННТИ УАННП,

г. Николаев, Украина

© Олег Орестович Фейгин

ХП ИННТИ УАННП,

г. Харьков, Украина

Контакт с авторами: fond@online.kharkiv.com

Управление процессами затвердевания жидких металлосплавов имеет громадное значение для самых различных отраслей современного материаловедения, в частности специальной электрометаллургии и сварки плавлением. Проблема поиска адекватных методов воздействия на жидкорасплавленные металлы была в основном решена после открытия академиком Д.И.Корнеевым эффекта сверхвысокоэнергетической электротоковой импульсной обработки /ЭТИО/ кристаллизующихся расплавов. Явление ЭТИО Корнеева позволяет проводить уникальные эксперименты по реструктурированию матричной основы новообразованной твердой фазы. При этом затрагиваются основополагающие принципы теории конденсированного состояния вещества, связанные с генерацией, метастабильностью и эволюцией специфических кристаллоаморфных консистенций. Сопоставление результатов металлографического анализа показывает, что, следуя строго классической интерпретации процессов кристаллизации и эволюции во время ЭТИО Корнеева фазовоинвертных агрегатных состояний, не удается получить качественно корректную аналогию натурно наблюдаемым физическим процессам.

Представляемая работа продолжает построение феноменологической модели явления ЭТИО Корнеева на основе междисциплинарных исследований различных аспектов комплексного воздействия дестабилизирующих факторов /КВДФ/. Одним из существенных факторов регуляции процессов затвердевания жидких металлосплавов является их внутренний массоперенос. Естественная конвекция расплава определяется градиентами поля ликвидусных температур. Искусственно активируемый транспорт жидкой консистенции с включениями субмикрокристаллитов зависит от импульсной напряженности внешнего электромагнитного поля и гидродинамических эффектов схлопывания ствола канала электроразряда /КЭР/ [1 – 2].

Критериальные параметры термоконвеционных потоков расплава определяются т.н. числами Релея, характеризующими отношение движущей силы к вязкостным параметрам среды:

N(r) = g b(l) x(l) c l(m)^3 gradT / [K*(T) y(l)^2], (1)

где g – ускорение илы тяжести; b(l) – объемный коэффициент теплового расширения расплава; x(l) и y(l) – динамическая и кинематическая вязкость; c – теплоемкость; l(m) – характеристическая эквидистанция конвективного массопереноса; K*(T) – коэффициент теплопроводности. Магнитная составляющая электромагнитных импульсов ЭТИО Корнеева существенно изменяет направление результирующей конвекции проводящей среды расплава. Такое движение через силовые линии магнитного поля вызывает появление силы индуктивного торможения, которую в некотором приближении можно рассматривать как магнитную вязкость [4 – 5]. Роль магнитной вязкости определяется значением т.н. критериальных чисел Гартмана:

M* ~ H l(m) [x(l) e*]^0, (2)

где H – напряженность магнитного поля; e* - удельная электропроводность расплава.

Вцелом, при наблюдении КВДФ ЭТИО Корнеева, среди видов конвекционного массопереноса доминируют электромагнитная и гидродинамическая составляющие [3]. При этом потоки термической энергии описываются уравнением:

dT / dt = K*(T) Ñ ^2T – v(p) dT / dq, (3)

где v(p) – скорость роста фазы солидуса; q – обобщенная пространственная координата.

Характер конвективного массопереноса в расплаве металла оказывает прямое воздействие на результаты образование твердой фазы. Так ламинарное течение приводит к росту микрокристаллитов в направлении противоположном набегающему потоку. С другой стороны конвективные турбулентные вихри деструктируют развитые ветви микромонокристаллов, и увеличивает вероятность их субфильтрации в капиллярах конгломеративных ассоциаций [8].

Обобщенная кристаллографическая картина строения затвердевшего без КВДФ металлополикристаллита предполагает наличие трех зональных фракций: мелкозернистой поверхностной, столбчатой и плиточно-равновесной. Уточним, что для углеродистых и низколегированных сталей наблюдается наличие всех трех вышеперечисленных фракций, а в структуре нержавеющих сталей превалируют столбчатая фракция без центральной равновесной зоны с незначительной периферийной мелкозернистостью [6]. КВДФ ЭТИО Корнеева полностью меняет структуру металла, переводя её в ситаллоподобную матрицу с выраженным средним порядком трансляции субмелкодисперсных ячеек [9].

При анализе уровня верификации рассматриваемых модельных механизмов ЭТИО необходимо проводить их максимизацию по статистическому весу при последовательном вводе различных характеристических параметров. Среди таких параметров следует выделить градиенты концентрации неравновесной плазмы вдоль трубок тока в стволе КЭР, баланс относительных концентраций различных носителей заряда и их скоростей генерации, рекомбинации и аннигиляции. При переходе к моделированию неоднородностей квазинейтральной плазмы КЭР, следует структурировать качественные зависимости локальных концентраций носителей заряда и электромагнитных полей вдоль разновекторных направлений силовых линий суперпозиционных полей импульсных электроразрядов. Учитывая технологическую однородность серий разрядов ЭТИО можно представить, что общий баланс числа носителей заряда в стволе КЭР будет описываться уравнением

d[N(i)] / dt + d[N(e)] / dt + d[N(pl)] / dt + div(q v) = v*, (4)

где N(i), N(e) и N(pl) – усредненные по объему ствола КЭР концентрации носителей заряда; v и v* - средние за период КВДФ ЭТИО Корнеева скорости транспортировки и объемных процессов ионизации, зарядной инверсии и рекомбинации носителей заряда. Здесь также следует проводить определенную коррекцию кинетики зарядной коллективизации с процессами амбиполярного массопереноса в осциллирующем электромагнитном поле ЭТИО.

Возвращаясь к трудноидентифицируемым механизмам в моделях эволюции КЭР, отметим целый ряд малоизученных процессов прямой ионизации электронным ударом и диссоциативной электрон-ионной рекомбинации. Детальный анализ соотношения (4) позволяет существенно уточнить парциальный состав энергетического баланса эмпирической модели КВДФ ЭТИО. Электрическая мощность, выделяющиеся в единице объема металлорасплава будет расходоваться на формирование шнурованного ствола КЭР с последующим коллапсионным схлопыванием и генерацией гидродинамических эффектов [7]. Последующая теплофизическая диссипация энергии гидродинамических колебаний сопровождается магнитогидродинамическими эффектами, активирующими метастабильные квазихимические реакции в прямых и обратных фазовых переходах

{I(pl)} + < T(l) > + M(l) <=> {I(pl)}* + < T(s) > + M(s) + M(sl), (5)

где {I(pl)} – поток плазмоидов; < T(l) > и < T(s) > - градиенты фазовых температур; M(s), M(s) и M(sl) – агрегатные фазы металлорасплава.

Неоднородности электрофизических параметров ствола КЭР меняют соотношение компонент, входящих в энергетический баланс ЭТИО Корнеева, варьируя ход квазихимических реакций (5) в выделенных точках объема затвердевающего металлорасплава. Данный вывод подтверждают многочисленные экспериментальные результаты, а также математические модели темпоральной эволюции баланса энергии. Таким образом, можно сделать предварительные выводы о вероятном ходе процессов термокинетической неравновесной конвертации и последующей диссипативной релаксации электромагнитной энергии электроразрядов ЭТИО. Данные явления будут определяться и в определенной степени лимитироваться квазигармоническими вариациями термодинамических и электрофизических параметров метастабильной среды затвердевающего металлорасплава [10].

Качественная вышеописанная картина развития различных неустойчивостей плазменного шнурованного ствола КЭР при КВДФ ЭТИО включает лишь основные хорошо идентифицируемые эффекты. Схемы таких процессов могут конструироваться на иерархической основе и включать набор основных эмпирических связей между интегральными характеристиками, определяющими сводный динамический баланс источников и стоков конвертированной электромагнитной энергии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фейгин О.О. Воздействие сверхвысокоэнергетичных электроимпульсов на металлорасплавы// SciTecLibrary. com. 2003. - http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/5294.html

2. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. Парадоксальная физика сверхмощных электроимпульсных разрядов// Ibid.- http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/5347.html

3. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. Феноменологическая термодинамика сверхвысокоэнергетических электроимпульсов в металлорасплавах// Ibid. - http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/5422.html

4. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. Термодинамика жидких металлов при сверхвысоких энергиях электротокового воздействия// Ibid.- http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/5454.html

5. Фейгин О.О. Взрыв кипящего металла// Ibid. - http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/5592.html

6. Петренко С.С., Фейгин О.О. Макронеравновесная кристаллизация металлорасплавов// Ibid. -http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/5687.html

7. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. Металлоквазикристаллизация при сверхвысоких энергиях воздействия// Ibid. - http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6078.html

8. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. Электрофизические методы управления кристаллизацией свариваемого металла// Ibid. - http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6302.html

9. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. Теоретические исследования процессов высокоэнергетической обработки металлорасплавов// Ibid. - http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6436.html

10. Корнеев Д.И., Фейгин О.О. Механизмы действия электроимпульсных каналов в металлорасплавах// Ibid. - http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6586.html

Дата публикации: 1 декабря 2003
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.