Дослідження перебігу альфа – гама перетворення В мартенситно –старіючій сталі 10х15н5д2т (внс-2)

Останнім часом дослідження мартенситних перетворень набули особливий інтерес у зв’язку з прогресом, досягнутим в техніці отримання сталі з високою міцністю. Особливістю сталі ВНС-2 є схильність до високої міцності шляхом старіння, корозійної стійкості і задовільного зварювання [1].

Розв’язання проблеми можливе керуванням мартенситної реакції тільки на основі тривалого і глибокого вивчення природи мартенситу, механізмів зародження і зростання мартенситних кристалів.

В даній роботі використовували чутливий магнітометричний метод [2]. Вдалося зафіксувати область мартенситної точки при зародженні мартенситу, починаючи з 0,002%.

На підставі проведених досліджень були зроблені такі висновки:

1. Отримано експериментальну температурну залежність питомої магнітної сприйнятливості χ сталі ВНС-2 під час прямого альфа – гама перетворення. Знайдено більш точне значення мартенситної точки сталі ВНС-2, тобто знайдено істину мартенситну точку М_н=260ºС, що вище десь на 100ºС від значення мартенситної точки, знайденої звичайними класичними методами (М_н ≈ 150 - 160ºС, коли виникає 1÷2 % альфа – фази). Мартенситне перетворення починається при температурі Mн, так званої мартенситної точки. Положення цієї точки залежить від багатьох чинників, в першу чергу від складу сплаву, температурних умов перетворення, стану початкової фази. Під мартенситною точкою ми розуміємо ту граничну температуру, вище якої існує тільки аустеніт, а нижче – двофазна система: мартенсит і аустеніт.

2. Визначена середня швидкість ізотермічного [3] зародження мартенситу в початковій стадії, а саме в районі істинної мартенситної точки (260ºС) вона становить ~2,8∙10^-4 .

3. Мартенсит з ізотермічною кінетикою в мартенситній точці зароджується з аустеніту, в якому існує антиферомагнітна і феромагнітна взаємодія між атомами. Показано, що при температурах вище 540°К нахил кривої 1/χ₀Т(1/Т ) є позитивним. Це свідчить про те, що при цих температурах переважаючим видом обмінної взаємодії між атомами є негативним.

При температурах нижче 540°К нахил кривої 1/χ₀Т(1/Т ) стає негативним, що вказує на те, що магнітний стан дослідженої сталі буде вже зумовлений, в основному, позитивною обмінною взаємодією [4]. Природно припускати, що із зниженням температури позитивна обмінна взаємодія може привести до утворення малих однодоменних феромагнітних упорядкованих областей (кластерів), які мають магнітний момент не рівний нулю навіть при відсутності зовнішнього магнітного поля. Ймовірно, кластери будуть мати різні розміри, і, отже, різні магнітні моменти. Якщо при високих температурах основний внесок в результуючий магнітний момент кластера вносять внутрішні феромагнітно впорядковані атоми, то зі зниженням температури все більша частина периферійних атомів буде приймати участь у створенні результуючого магнітного моменту.

Література

1. Высокопрочные стали / Я. М. Потак - М.: «Металлургия» 1972, - 208 с.

2. Интегральний фазычасный метод идентификации альфа – фазы в аустенитных хромоникелевых сталях / Г.В. Снежной, В.Г. Мищенко, В.Л. Снежной / Литье и металлургия, Беларусь,- 2009, -3(52), 241-244 с.

3. Изотермическое мартенситное превращение / В. А Лободюк, Э. И. Эстрин - // УФН - 2005, - №7, - 175, 745- 765 с.

4. Изменение магнитных свойств стали вблизи мартенситной точки / Л. Н. Ромашев, Л. Д. Ворончихин, И. Г. Факиров // ФММ. – 1973. – Т. 36. – 291–294 с.

 

Стреляєв Олексій

учень багатопрофільного ліцею № 99

Наук. кер.: доцент Андрєєв А.М.

 

ТЕПЛОВИЙ ДВИГУН ІЗ ЗОВНІШНІМ ПІДВОДОМ ТЕПЛОТИ, ЩО ПРАЦЮЄ ЗА ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТИМ ТА ЕКОНОМІЧНО ВИГІДНИМ ЦИКЛОМ

В основу роботи поставлено задачу розробити тепловий двигун зовнішнього згоряння, який шляхом перетворення теплової енергії робочого тіла, використовуючи двофазове перетворення рідина-пар-рідина, у кінетичну енергію струменя води із сопла дозволяє підвищити екологічні показниками, ККД, спростити конструкцію.

Результати проведеної науково-дослідницької роботи дають підстави для наступних висновків.

Проаналізовано існуючі двигуни зовнішнього згорання. Виявлено їх недоліки. Запропоновано конструкцію двигуна із зовнішнім підводом теплоти. Формула винаходу: двигун із зовнішнім підводом теплоти для водометних суден, що працює на робочому тілі зі змінюваним агрегатним станом за замкнутим циклом, який містить робочий циліндр, камеру згоряння, нагрівач, радіатор охолодження, який відрізняється тим, що містить два водометних сопла, занурені у воду водоймища, паропровід, виконаний у вигляді двох каналів, з’єднаних з одного боку з робочим циліндром, а з іншого – з двома водометними соплами, а робочим тілом виступає вода з водоймища та її пара. Проведено теоретичне дослідження та виконано оцінні розрахунки робочих параметрів двигуна. Виготовлено діючу модель запропонованого двигуна та проведено її експериментальне дослідження.

Виокремлено наступні переваги запропонованого двигуна:

ü Зменшення шкідливих викидів в атмосферу.

ü Вібрація та шум у добре збалансованому двигуні майже відсутні через те, що горіння палива відбувається постійно (а не спалахами, як у ДВС) та при атмосферному тиску. Глушник для таких двигунів непотрібний.

ü Відносна простота конструкції.

ü У двигунах зовнішнього згорання можна використовувати будь-яке джерело теплоти: різні види палива, сонячна енергія, ядерний реактор тощо.

ü Відсутні механізми для передачі механічної енергії від робочого тіла до води, який розганяється (відсутні механічні передачі, зокрема, гвинт).

ü Можливість отримання високого ККД, а також високої економічності всієї установки завдяки відсутності втрат на передавальних пристроях.

ü Нечутливість до пилу навколишнього середовища.

ü Відсутність гвинта.

ü Судно із запропонованим двигуном може рухатися у засмічених та зарослих водоростями водоймищах.

За результатами даної науково-дослідницької роботи подано заявку до державного департаменту інтелектуальної власності, на передбачуваний винахід.

Запропоноване технічне рішення можна використовувати як рушійний пристрій морського та річкового транспорту та як демонстраційний пристрій для навчального фізичного експерименту.

Література

1. Дэвинс Д. Энергия: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 360с.

2. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. – М.: Наука. Гл. ред. физ. – мат. Лит., 1976. – 480 с.

3. Бутиков Е.Н., Быков А.А, Кондратьев А.С. Физика в премерах и задачах: Учеб. Пособие. – М.: Наука. Гл. ред. физ. – мат. лит., 1989. – 464 с.

4. Матвеев А.Н. Молекулярная физика: Учеб. для физ. спец. вузов. – 2-е издание; перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1987. – 360 с.

5. Булавін Л.А., Гаврюшенко Д.А., Сисоев В.М. Молекулярна фізика: Підручник. – К.: Знання 2006. – 567с.

6. Патент RU2097627 Російської Федерації МПК (1996), опубл. 1996.12.05.

7. Муслин Е.С. Машины XX века. – М., «Машиностроение», 1971, 296 с.

8. Анрейцев Ю.І., Пустовой М.А. “Екологічна експертиза, право і практика, 1992, с. 152.

9. Білявський Г.О., Гадун М.М., Фурдуй Р.С. “Основи загальної екології” 2-е вид. К., 1995 р. с. 368.

 

Тарасенко Ганна

студентка V курсу фізичного факультету ЗНУ,

Федосенко Дар’я

студентка III курсу фізичного факультету ЗНУ

Наук. кер.: доцент Сніжний В.Л.