Науковий вісник НГУ

Про механізм пробивання металевих товстих стінок високошвидкісними мікрочастинками

Рейтинг користувача:  / 1

Деталі

Категорія: Збагачення корисних копалин

Останнє оновлення: Неділя, 22 січня 2017, 09:41

Опубліковано: Неділя, 22 січня 2017, 09:41

Перегляди: 5901

Authors:

В.В.Соболєв, д-р техн. наук, проф., Державний вищий навчальний заклад „Національний гірничий університет”, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О.С.Баскевич, канд. фіз.-мат. наук, Державний вищий навчальний заклад „Український державний хіміко-технологічний університет“, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Л.М.Шиман, член-кор. НАН України, д-р техн. наук, Державне підприємство „Науково-виробниче об’єднання “Павлоградський хімічний завод“, м. Павлоград, Україна, e-mail: dirphz@pkhz.dp.ua

С.М.Ушеренко, д-р техн. наук, проф., Білоруський національний технічний університет, м. Мінськ, Білорусь, e-mail: usherenko@gmail.com

Abstract:

Мета. Аналіз і оцінка фізичних параметрів, що в комплексі створюють умови для проникнення мікрочастинок до мікроструктури металу на аномально великі глибини.

Методика. Використана квантово-механічна трицентрова модель для дослідження закономірностей руху електрона в полі двох кулонівських центрів і чисельного рішення задачі щодо впливу зовнішнього електричного заряду на стійкість хімічного зв’язку. Вирішувалося рівняння теплопровідності для оцінки температури нагрівання мікрочастинок при їх стисненні та розгоні вибуховим прискорювачем. Використовувалося рівняння Стокса для оцінки значення в’язкості гіпотетичного середовища, до якого на велику глибину й на високій швидкості здатна проникнути мікрочастинка. Проведене аналітичні дослідження із застосуванням мікрорентгеноспектрального, рентгеноструктурного й мікроструктурного аналізів; масспектрометрії, електронної спектроскопії та ін.

Результати. Рішення квантово-механічної моделі показує, що електричні заряди є каталізаторами, які істотно знижують енергетичний бар’єр хімічних реакцій. Для реалізації надглибокого проникнення необхідно виконати обов’язкову умову, що полягає в розгоні великої кількості мікрочастинок у спеціальному вибуховому прискорювачі. У результаті нагрівання, інтенсивного перемішування та тертя відбувається електризація поверхні мікрочастинок – проявляється відомий трибоелектричний ефект. Висунута гіпотеза про фізико-хімічний механізм проникнення мікрочастинок у метали в результаті високошвидкісного удару.

Наукова новизна. Встановлено взаємозв’язок між розміром мікрочастинок, що розганяються вибухом, щільністю електричних зарядів на їх поверхні та глибиною проникнення мікрочастинки в металеву перешкоду. Експериментально встановлено, що максимальна глибина проникнення мікрочастинок прямо пропорційна найбільшій щільності поверхневих зарядів, характерних для частинок розміром 50...80 мкм. Передбачається, що проникання мікрочастинок до металів на великі глибини обумовлене зменшенням в’язкості матеріалу перешкоди в зоні контакту мікрочастинки з перешкодою за рахунок прояву квантово-механічних ефектів у плазмі твердого тіла.

Практична значимість. Створення металевих композитів нового покоління. Перспективи пов’зані з новою технологією утилізації радіоактивних матеріалів.

References / Список літератури

1. Glasmacher, U.A., Lang, M., Keppler, H., Langenhorst, F., Neumann, R., Schardt, D., Trautmann, C. and Günther, A. Wagner, 2006. Phase Transitions in Solids Stimulated by Simultaneous Exposure to High Pressure and Relativistic Heavy Ions. [online] Physical Review Letters. Available at <http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett. 96.195701>.

2. Sobolev, V.V. and Usherenko, S.M., 2006. Shockwave initiation of nuclear transmutation of chemical elements. Journal de Physique. IV, No. 134, pp. 977–982.

3. Malikov, L.P., 2012. Structure and properties of plasma-detonation coating. Journal of physics and surface engineering, Vol. 12, No. 2, pp. 550–555.

Маликов Л.П. Структура и свойства плазменно-детонационного покрытия / Л.П.Маликов // Журнал физики и инженерии поверхности. – 2012. – Т. 12. – № 2. – С. 550–555.

4. Aleksentseva, S.E. and Krivchenko, A.L., 2012. Peculiarities of the Dynamic Interaction Between the Directed Stream of High Speed Particles and Мetals. In: Shock Waves in Condensed Matter. Kyiv, Ukraine, 16–21 September 2012. Kyiv.

5. Adamenko, S.V., Selleri, F. and A. van der Merwe eds., 2007. Controlled Nucleosynthesis. Breakthroughs in Experiment and Theory. Springer.

6. Figovskty, O., Gotlib, E., Ilicheva, E. and Mokeev, A., 2013. Super deep penetration – new method of nanoreinforced composites producing based on polymer matrixes. In: High energy systems, processes and their models. Dnipropetrovsk: AktsentPP. pp. 123–130.

Super deep penetration – new method of nanoreinforced composites producing based on polymer matrixes / O.Figovskty, E.Gotlib, E.Ilicheva, A.Mokeev // Сб. научн. трудов „Высокоэнергетические системы, процессы и их модели“. – Днепропетровск: АкцентПП, 2013. – С. 123–130.

7. Fortov, V.E., Khrapak, A.G., Khrapak, S.А., Molotkov, V.I. and Petrov, O.F., 2004. Dust plasma. Success of physical sciences, Vol. 174, No. 5, pp. 495–544.

Пылевая плазма / В.Е.Фортов, А.Г.Храпак, С.А.Храпак [и др.] // Успехи физических наук. – 2004. – Т. 174. – № 5. – С. 495–544.

8. Ovchinnikov, V.I., 2007. Magneto-dynamic effects in cumulative processes of explosion. In: Physics and technology of high energy material processing. Dnipropetrovsk: Art-Press, pp. 134–143.

Овчинников В.И. Магнитодинамические эффекты в кумулятивных процессах взрыва // Сборник научн. трудов „Физика и техника высокоэнергетической обработки материалов“. – Днепропетровск: Арт-Пресс, 2007. – С. 134–143.

06_2016_Sobolev
2017-01-19  1.98 MB  1071

• < Попередня
• Наступна >