Представлен обзор методик нецелевого анализа при одновременной идентификации и определении лекарственных препаратов для ветеринарного применения, пестицидов, микотоксинов, их метаболитов и продуктов трансформации в продукции животноводства с использованием жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией высокого разрешения. Отмечен ряд ограничений подхода, таких как необходимость использования общих условий извлечения, возможность химических превращений аналитов в процессе пробоподготовки, ложноположительные результаты для изобарных и изомерных соединений и отсутствие спектральных данных для ранее не изученных веществ. Несмотря на это, метод является наиболее перспективным инструментом для определения не выявленных в рамках целевого исследования загрязнителей как в случае многокомпонентного скрининга пищевой продукции и продовольственного сырья, так и при изучении трансформации исходных соединений.

Представлены методические разработки по определению катионных флотореагентов (собирателей) на основе алифатических алкоксиаминов (Flotigam EDA, Tomamine М-4213, Feiying: TG-928) в технологических средах и отходах процессов обогащения железорудного сырья (ЖРС) для обеспечения аналитического контроля технологических процессов ввиду опасности образующихся отходов. Показано, что для экспресс- и скринингового анализа может быть использована спектрофотометрическая методика определения катионных аминосодержащих поверхностно-активных веществ. Для достижения большей достоверности результатов определения алкоксиаминов и для арбитражных случаев разработана методика газохроматографического анализа. Диапазоны определяемых содержаний составили: для фотометрической методики — в водных средах — 0,04 – 100 мг/дм³ (расширенная неопределенность от 20 до 25 %), в твердых средах — 3 – 1000 мг/кг (расширенная неопределенность от 22 до 30 %); для газохроматографической — в водных средах — 0,02 – 100 мг/дм³ (расширенная неопределенность от 20 до 25 %), в твердых средах — 1,0 – 1000 мг/кг (расширенная неопределенность от 20 до 30 %). Описаны способы идентификации основных компонентов — алкоксиаминов — в коммерческих композициях аминосодержащих флотореагентов. Методики апробированы при моделировании процедур флотации, которые выполняли в целях оптимизации соответствующих условий и режимов для реальных производственных процессов, аттестованы и внесены в Федеральную государственную информационную систему (ФГИС) «Аршин».

Описана методика анализа феррогранатов состава Y_{3 – x}Ce_xFe_{5 – y}Ga_yO₁₂, где x = 0,4 – 0,5, а y = 2,4 – 2,6, методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП), с предварительным разложением пробы в микроволновой системе. В ходе исследования были изучены и выбраны условия для микроволнового разложения образцов — состав кислотных смесей (HCl/HNO₃) и режимы микроволнового нагрева (время и температура выдержки), обеспечивающие полное растворение исследуемых образцов. Исследованы условия АЭС-ИСП анализа феррогранатов иттрия, легированных церием, изучено влияние матричных компонентов (Y, Ce, Fe, Ga) на определение примесных элементов. В целях минимизации матричного эффекта выбраны рабочие параметры спектрометра (мощность высокочастотного генератора и скорость распылительного потока аргона), позволяющие снизить матричный эффект при определении примесей Na, Mg, Al, Si, P, K, Ca, Sc, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Cd, Sn, Te, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Pb в феррогранатах иттрия методом АЭС-ИСП. Исследования методом АЭС-ИСП проводили в аксиальном и радиальном режиме обзора плазмы для примесных элементов, и в радиальном режиме — для матричных элементов. Пределы определения большинства аналитов находятся в интервале n · 10^–5 – n · 10^–4 % масс. Точность методики подтверждена методом «введено – найдено», а также анализом образцов с аттестованными содержаниями элементов. Стандартное отклонение находится в диапазоне 1 – 5 % в зависимости от выбранного режима обзора плазмы и определяемых элементов. Разработанный метод позволяет определять макро- и микрокомпоненты в феррогранатах иттрия в широком диапазоне концентраций с высокой точностью.

Для выявления наиболее чувствительных к вибрации структур исследуемых материалов при виброиспытаниях необходимо определить вектор вибрации в ортогональном базисе. От точности измерения вектора зависит эффективность испытаний. Применяемые при виброиспытаниях и в системах виброконтроля трехосевые датчики вибрации обладают поперечной чувствительностью, приводящей к снижению точности и ограничению частотного диапазона измерений. Ее можно практически полностью компенсировать методом электронной ортогонализации векторов чувствительности вибродатчика. Метод предполагает искусственный поворот векторов чувствительности по сигналам на канальных выходах электронного ортогонализатора до их совпадения с ортогональными направлениями. Он разработан и хорошо работает в низкочастотной области рабочего диапазона частот, в котором амплитудно-частотные характеристики линейны, а набег фазы в каналах отсутствует. В работе представлены результаты исследования влияния фазовых характеристик вибродатчиков на формирование ортогонализующих матриц, определяющих требования к электронному ортогонализатору. Приведены структура измерительной установки для их автоматической регистрации, методика и результаты экспериментального исследования амплитудно- и фазочастотных характеристик векторов чувствительности трехосевого пьезоакселерометра с единым инерционным элементом и косоугольным измерительным базисом. Показано, что конструкция измерительной системы вибродатчика позволяет проводить эффективную широкополосную ортогонализацию измерительного базиса. Полученные результаты могут быть использованы при создании ортогонализующих преобразователей, устраняющих поперечную чувствительность в широком диапазоне частот, а также при совершенствовании конструкции датчиков для улучшения их метрологических характеристик.

Осуществление необходимых энергоэффективных технологических решений для получения высокопористых SiC-керамических материалов требует соответствующих исследований. В работе представлены результаты разработки энергоэффективных одностадийных методов синтеза пористой керамики на основе SiC, исследований ее характеристик, а также влияния морфологии исходных порошков на получаемый материал. Для синтеза экспериментальных образцов пористой керамики в качестве заполнителей применяли ультрадисперсные порошки карбида кремния двух видов с идентичным характерным размером частиц, но принципиально разной морфологией поверхности. Первый был получен традиционным печным методом (SiC_п), второй синтезирован по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (SiC_свс). Установлено, что морфология частиц исходных порошковых компонентов определяет структурные параметры и характеристики синтезируемой пористой керамики. Параметры порового пространства (средний размер пор, удельная поверхность, эквивалентный гидравлический диаметр, проницаемость и др.) могут значительно различаться. Пористые керамические материалы, синтезированные на основе заполнителя SiC_п, обладают открытой пористостью 47 %, высокой жидкостной проницаемостью (до 2 мДарси), подавляющим доминированием фазы α-SiC, а также узким распределением пор, средний размер которых составляет около 1 мкм. В пористых керамических материалах на основе SiC_свс наблюдаются высокая открытая пористость (более 58 %), высокоразвитая наноструктурированная поверхность порового пространства площадью свыше 12 м²/г, более широкое распределение пор по размерам (средний размер пор — 140 нм). Полученные результаты могут быть использованы для совершенствования энергоэффективных технологий синтеза и методик прогнозирования свойств высокопористых керамических материалов на основе SiC. Это позволит создавать высокопористую SiC-керамику в заранее прогнозируемых границах эффективной применимости для процессов ультрафильтрации или катализа.

В работе представлены результаты исследования электро- и магнетосопротивления композитного материала, состоящего из 70 % мол. дираковского полуметалла Cd₃As₂ и 30 % мол. ферромагнетика MnAs, при давлениях до 50 ГПа, а также намагниченности при гидростатических давлениях до 6 ГПа в режиме комнатных температур и в интервале 180 – 350 К при атмосферном давлении. В качестве среды, передающей давление, использовали смесь метанола с этанолом в соотношении 4:1. Элементный анализ композитов Cd₃As₂ + 30 % мол. MnAs показал, что большая часть объема составляет фаза Cd₃As₂, доля включений фазы MnAs — менее 5 %. Присутствует также значительная область несмешивания расплавов фаз Cd₃As₂ и MnAs. Установлено, что при увеличении давления во всей исследованной барической области наблюдается отрицательное магнетосопротивление материала (максимум — при 22 – 26 ГПа). При дальнейшем росте давления до максимального уровня на кривой появляются несколько экстремумов, при этом отрицательное магнетосопротивление не превышает 4 %. В режиме сброса давления от 50 ГПа отрицательное магнетосопротивление сменяется положительным (при 40 ГПа), и в районе 20 ГПа наблюдается максимальное значение положительного магнетосопротивления (~5,3 %). Выявлены признаки нестабильности моноклинной структуры Cd₃As₂ в результате ее частичного разложения при декомпрессии. Полученные результаты могут быть использованы в спинтронике при применении соответствующих композитных материалов.

Проведена акустико-эмиссионная диагностика при испытаниях на разрыв образцов из стали 20ХН2МА для изучения потери пластичности после ударного воздействия. Использовали образцы с габаритными размерами 300 × 20 × 6 мм и V-образным надрезом глубиной 3,3 мм. Ударное воздействие в зоне концентратора вызывало исчерпание пластичности материала, что сопровождалось снижением парциальной доли вязкого разрушения и возрастанием хрупкого. Испытываемые образцы разделили на шесть партий. Образцы первой партии не подвергали ударному воздействию. Во второй партии энергия удара составляла 50 Дж, в третьей — 75 Дж, в четвертой — 100 Дж, в пятой — 125 Дж и в шестой — 150 Дж. Испытания образцов на разрыв проводили при комнатной температуре и скорости перемещения подвижной траверсы 1 мм/мин. В процессе нагружения кинетику повреждений в зоне надреза контролировали с применением метода акустической эмиссии (АЭ) и видеосъемки. Хрупкие и вязкие процессы разрушения кристаллической решетки металла, вызванные сколом и сдвигом соответственно, прежде всего отличаются скоростью и длительностью волн напряжений. Для разделения генерируемых этими процессами импульсов АЭ анализировали спектрограммы частотно-временных преобразований и формы сигналов. Селекцию импульсов проводили с использованием комплексного параметра, отражающего крутизну падения амплитуды сигнала на фазе его затухания. Установлены граничные значения, позволяющие разделять регистрируемые импульсы на потоки, вызванные вязкими и хрупкими повреждениями структуры конструкционных сталей. Как показали проведенные исследования, влияние удара на исчерпание пластических свойств стали 20ХН2МА начинало заметно проявляться, когда уровень удельной работы (a_V) превышал 50 Дж/см². При возрастании a_V до 150 Дж/см² весовое содержание локационных импульсов, характеризующих кинетику хрупкого разрушения структурных связей, повышалось в 3 – 4 раза относительно регистрируемого для образцов без удара. Такой результат коррелирует с длительностью испытания образцов на разрыв, которая при повышении уровня a_V до 150 Дж/см² сокращалась в три раза.

Исследованы результаты испытаний на усталостную прочность двух геометрически одинаковых конструктивно-подобных моделей нижней панели крыла коммерческого самолета. Панели отличались способом установки монтажных болтов, соединяющих обшивку и стрингер. В первой панели выполнено холодное упрочнение отверстий в обшивке и стрингере перед их монтажом. Во второй панели после сверления и развертывания дополнительную обработку отверстий не применяли. Установку болтов проводили с натягом, который варьировали от 1,3 до 2,1 % для первой панели и от 2,9 до 3,2 % — для второй. Вариации в значениях натяга — следствие разброса, вызванного наличием поля допуска на диаметры как болтов, так и монтажных отверстий. Двухэтапное сравнение обеих технологий проведено на основе экспериментальных исследований полей остаточных напряжений. Первый этап, представленный в данной работе, включал анализ величин компонент остаточных напряжений в окрестности монтажных отверстий после удаления болтов и отделения обшивки от стрингера. Для определения компонент остаточных напряжений использовали метод сверления отверстия и метод последовательного наращивания длины трещины. Деформационный отклик измеряли методом электронной спекл-интерферометрии. Для обоих способов локального удаления материала получены наборы интерферограмм высокого качества, которые обеспечивали надежное разрешение интерференционных полос предельной плотности непосредственно на контуре зондирующего отверстия или на берегах искусственного надреза. Дискретный метод, основанный на сверлении зондирующего отверстия, позволил количественно определить компоненты остаточных напряжений, начиная с расстояния 1,4 мм от контура монтажного отверстия. Другой непрерывный метод основан на последовательном наращивании длины искусственного надреза, начиная непосредственно от контура монтажного отверстия. Такой подход обеспечил анализ полей остаточных напряжений, относящихся к двум технологиям установки болтов, путем сравнения величин КИН. Отмечен высокий уровень сжимающих остаточных напряжений в окрестности свободных отверстий для панелей обоих типов. Оба экспериментальных подхода выявили преимущества соединения с болтами, установленными в упрочненное отверстие. Для этого случая представлена оценка параметров релаксации главной компоненты остаточных напряжений в направлении внешней нагрузки.

Исследовано влияние добавок интерметаллида Ti₂NbAl на процессы трения образцов из баббита Б83, полученных горячим прессованием. В работе использовали оптическую, электронную микроскопию и энергодисперсионный анализ. Изучали структуру, поверхность трения и продукты изнашивания. Трибологические испытания проводили на универсальной испытательной установке в условиях сухого трения скольжения по схеме осевого нагружения: стальная втулка против диска из исследуемого материала. Во время испытаний регистрировали значения температуры вблизи зоны трения. Границы применения материала зависят от режимов и механизмов изнашивания, происходящих в трибоконтакте. Изменение режимов и механизмов изнашивания оценивали по различиям в поведении коэффициента трения, температуры, разнице состояния поверхностей трения, значений интенсивности изнашивания, продуктам изнашивания. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения метода горячего прессования порошка из сплава Б83 и дискретных частиц высокопрочной интерметаллидной фазы Ti₂NbAl в целях получения композиционных материалов, обладающих лучшими трибологическими свойствами, чем сплав баббита. Введение армирующих высокомодульных частиц интерметаллидов изменяло структуру материала и влияло на процессы трения баббита, отодвигая момент смены режимов изнашивания в зону более жестких условий трения. Значительное снижение интенсивности изнашивания полученных композиционных материалов по сравнению с исходным сплавом позволяет прогнозировать увеличение ресурса работы трибоузлов. Полученные данные позволят определять и рекомендовать режимы повышения работоспособности трибоузлов из сплава Б83 как объемных вкладышей и подшипников скольжения, а так же создавать новые функционально-организованные слоистые композиции с повышенными триботехническими свойствами с основой из конструкционных сталей и рабочими поверхностными слоями не только из баббита Б83, но и из композиционных материалов на его основе.

Консультируя в течение полувека научных работников различных специальностей, рецензируя их статьи и книги, оппонируя диссертации, автор познакомился с сотнями конкретных исследований по разработке и применению статистических методов. В итоге выявил разнообразные недостатки при проведении исследований и в публикациях их результатов, которые мешают восприятию смысла, а в ряде случаев ставят под сомнение адекватность выводов. Поэтому целесообразно выработать естественные требования к методам обработки данных и представлению результатов статистического анализа данных. Данная работа посвящена первоначальному рассмотрению ряда формулировок таких требований. Исходим из современной парадигмы прикладной статистики, основанной на непараметрической и нечисловой статистике и сменившей примитивную парадигму XIX в. и парадигму середины XX в., использующую параметрические системы распределений. При описании и обсуждении процедур анализа статистических данных начинать надо с вероятностно-статистических моделей порождения изучаемых данных. Анализ многообразия моделей регрессионного анализа приводит к выводу, что не существует единой «стандартной модели». Необходимо исходить из теории измерений, согласно которой первый шаг при анализе данных — выявление шкал, в которых они измерены. Статистические выводы должны быть инвариантны относительно допустимых преобразований шкал измерения данных. Поскольку практически все распределения реальных данных ненормальны, предпочтения следует отдавать непараметрическим постановкам. Возможность применения параметрических семейств распределений должна быть тщательно обоснована. В соответствии с теорией проверки статистических гипотез должны быть указаны как нулевая, так и альтернативная гипотезы. Необходимо изучение устойчивости выводов, получаемых на основе модели, относительно допустимых изменений исходных данных и предпосылок модели. Проблемам разработки системы требований к статистическим моделям и методам будет посвящен ряд дальнейших публикаций автора.