Прямое определение примесей селена и теллура в металлургических материалах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-АЭС) затруднительно вследствие спектральных и неспектральных помех от основных компонентов. Исследовано разделение микро- (Se, Te) и макрокомпонентов (Fe, W, Mo, Cr, Cu, Ni, Co) предварительным осаждением. Установлено, что использование в качестве осадителей ацетата бария и фторида натрия позволяет эффективно отделить селен и теллур от железа, вольфрама, молибдена и хрома (содержание в анализируемом растворе менее 0,1 % масс. от исходного) и частично отделить от меди, никеля и кобальта (содержание в анализируемом растворе от 25 до 55 % масс. от исходного). Установлены оптимальные условия осаждения макрокомпонентов (железа, вольфрама, молибдена, хрома) для последующего определения примесей методом ИСП-АЭС: значение pH осаждения макрокомпонентов — 1, масса осадителей ацетата бария и фторида натрия — 10 и 3 г соответственно. Для ингибирования соосаждения селена и теллура на осадках макрокомпонентов предложено использовать фтороводородную кислоту: оптимальные значения объема фтороводородной и хлороводородной кислот составили 3 и 6 см³ соответственно. Разработанная процедура разделения микро- и макрокомпонентов была апробирована при анализе стандартных образцов легированных сталей: результаты определения Se и Te методом ИСП-АЭС характеризуются удовлетворительными правильностью и воспроизводимостью, предел определения аналитов после отделения макрокомпонентов составляет 10^–3 % масс.

Разработана двухстадийная методика рентгенофлуоресцентного анализа высокоэнтропийных параниобатов РЗЭ состава Y_3–xYb_xNbO₇ (где x = 0 – 3), используемых в качестве термобарьерных покрытий. На первом этапе с использованием метода фундаментальных параметров (МФП) проводили экспрессный полуколичественный анализ образцов керамики и промежуточных продуктов синтеза с установлением их предварительного состава. На втором этапе по построенным градуировочным зависимостям определяли количественный состав проб. Для построения градуировочных зависимостей аналогичным получению исследуемых керамических образцов способом синтезировали серию образцов сравнения, содержащих 3,16 – 56,55 % Y, 8,78 – 71,0 % Yb и 12,83 – 19,70 % Nb. Выбраны аналитические линии элементов, свободные от спектральных наложений, и условия проведения РФА (ток и напряжение рентгеновской трубки, время экспозиции, способ учета фона вблизи аналитических линий). Относительное стандартное отклонение результатов определения Y, Yb и Nb в образцах керамики не превышало 0,66 %, относительная погрешность составляла не более 1,63 %. Полученные результаты сравнивали с расчетными содержаниями аналитов в пробах стехиометрического состава и с результатами анализа реальных образцов керамики методом ИСП-АЭС. Разработанная методика позволяет определять основные компоненты в образцах керамики и может быть использована в целях аналитического контроля процесса синтеза параниобатов РЗЭ.

Разработана методика определения полихлорированных бифенилов (ПХБ) в водах с предварительным концентрированием аналитов путем экстракционного вымораживания под действием центробежных сил (ЭВЦ). В соответствии с построенной математической моделью экстракции с использованием трехфакторного плана Бокса – Бенкена значимым фактором является содержание ацетонитрила в экстракционной смеси, а незначимыми — степень хлорированности ПХБ и концентрация аналитов. Анализ площади поверхности данной модели позволил установить область оптимальных значений концентрации ацетонитрила в диапазоне от 14 до 21 %. Содержание ацетонитрила в экстракционной смеси 15 % обеспечивало максимальные степени извлечения 7 различных ПХБ (>92 %) в широком диапазоне их концентраций (1,0 – 5000 нг/л). Относительные стандартные отклонения повторяемости и воспроизводимости результатов анализа находились в диапазоне 4,2 – 6,8 % и 5,3 – 8,1 % соответственно при погрешности определения аналитов 10 – 15 %. Нефтяные углеводороды не извлекались в ацетонитрильный экстракт и не мешали определению ПХБ, что также обеспечивало более продолжительную работу детектора без потери чувствительности. Соэкстрагирование полиароматических углеводородов и хлорорганических пестицидов не влияло на извлечение ПХБ из вод (95 – 100 %) и не сказывалось на метрологических показателях методики определения.

Использование дерева в конструкциях и отделочных материалах при строительстве зданий позволяет существенно сократить сроки их возведения, однако высокая горючесть древесины ограничивает ее применение в строительной индустрии. Для повышения огнестойкости деревянные конструкции пропитывают огнезащитными составами, структура которых влияет на их проникающую способность. В работе представлены результаты малоуглового рентгеновского исследования структуры антипиренов на основе сульфата и фосфата аммония. Определены радиусы инерции гидратированных комплексов, образующихся при растворении антипиренов в воде, их форма и вид цепей, вдоль которых расположены гидратированные ионы. Выявлено, что наличие дифракционных максимумов указывает на наличие упорядоченности в расположении гидратированных ионов. Кроме того, водные растворы сульфата аммония и двузамещенного фосфата аммония содержат гидратированные комплексы двух типов, имеющих одинаковую форму, но разный радиус инерции. Гидратированные ионы в комплексах располагаются вдоль персистентных цепей, а в расположении ионов зафиксирована упорядоченность, зависящая от их типа. Полученные результаты могут быть использованы при создании антипиренов с уменьшенным радиусом инерции, что повышает проникающую способность обрабатывающего раствора и пожарную безопасность деревянных конструкций.

Диэлектрические свойства материалов при нагреве на сверхвысоких частотах определяют методами, основанными на применении волноводных объемных резонаторов. Однако поскольку при измерении образец находится в закрытом объеме, при определении диэлектрических свойств деструктирующих материалов возникают погрешности, связанные с заполнением объема резонатора и осаждением на его внутренних проводящих поверхностях продуктов разложения образца материала. В работе представлены результаты исследования диэлектрических свойств деструктирующих материалов при нагреве с помощью объемного волноводного резонатора методами, исключающими влияние продуктов деструкции на точность измерений. Для снижения влияния деструктирующих паров, поднимающихся с поверхности образца в процессе деструкции, применяли дополнительные тонкие кварцевые пластины, укладываемые на поверхности образца. Помимо пластин, использовали также кюветы с крышкой, исключающей попадание продуктов деструкции в объем резонатора. Приведена методика учета влияния пластин и кюветы в расчете диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь образца материала при нагреве в объемном резонаторе. Исследованы изменения диэлектрических свойств композиционного материала, состоящего из кварцевой ткани, пропитанной алюмохромофосфатным связующим, и стеклотекстолита из кварцевой ткани, пропитанной фенолформальдегидным связующим, в области температур выше начала деструкции (вплоть до температур, при которых наблюдается потеря конструкционной прочности материалов). Разработанная методика может быть использована при проведении исследований теплофизических свойств деструктирующих материалов для оценки изменения их диэлектрических характеристик в эксплуатационных условиях высокотемпературного нагрева.

В работе представлены результаты ускоренных коррозионных испытаний пары аустенитная нержавеющая сталь — титановый сплав в условиях повышенных температур и концентраций коррозивных агентов (условия развития механизма локальной коррозии не менялись). Предлагаемый подход включал провоцирование появления микроконцентраторов напряжений трехточечным нагружением испытуемых образцов и последующее принудительное развитие локальных видов коррозии путем одновременного воздействия повышенной концентрации коррозивных агентов и температуры при фиксированной выдержке в автоклаве. Результаты моделирования процесса коррозии сплава титана в контакте с нержавеющей сталью оценивали на основании данных, полученных при металлографических исследованиях состояния приповерхностных слоев металла и морфологии продуктов коррозии на подготовленных шлифах поверхности темплетов, вырезанных из исследуемых образцов. Исследовали пару сталь 08Х18Н10Т — титановый сплав ВТ-5. Показано, что контакт образцов в условиях ускоренных коррозионных испытаний не приводит к значимому развитию локальных видов коррозии титанового сплава. Напротив, анализ состояния приповерхностных слоев образцов нержавеющей стали выявил наличие глубоких язв коррозии, в продолжение которых развивалась межкристаллитная коррозия. При этом коррозия аустенитной стали, как при наличии, так и в отсутствие контакта с титаном, протекала в три стадии: зарождение и слияние питтингов; образование язв ножевой коррозии; распространение межкристаллитных трещин в глубину стали. Предлагаемая методика коррозионных испытаний может быть использована при прогнозе возможного характера развития коррозии металлов в эксплуатационных условиях, создающих локальные зоны статических напряжений, и для оперативного реагирования по продлению проектного ресурса оборудования на объектах тепловой и атомной энергетики.

Цель работы — оценка изменений микроструктуры алюминия в условиях динамической деформации в довольно широком диапазоне скорости и степени деформации. Исследовано распределение микроструктуры и прочностных свойств в сечении образцов чистого алюминия марки А99 после динамической деформации по схеме Тейлора. Испытания проводили при комнатной температуре с использованием легкогазовой пушки ПГ-20, при скоростях метания образца 127 и 165 м/с. Микроструктуру исследовали с помощью интерференционного микроскопа Leica IM DRM и растрового электронного микроскопа Jeol JSM-6490. Для исследования однородности распределения деформации в образцах использовали микротвердомер HVS-1000. Установлено, что в образцах алюминия после испытания по схеме Тейлора можно выделить три характерные зоны: упругой деформации, пластической деформации, интенсивной пластической деформации, которая располагается в области соударения образца со стальной преградой. Показано, что динамическая деформация приводит к измельчению зеренной структуры от 1 – 1,1 мм до 2,5 – 3 мкм — при больших скоростях удара. В зоне соударения наблюдается вытянутая форма зерен. Использованный метод позволил определить критическую степень деформации, необходимую для начала фрагментации, и объяснить формирование зон слабой и интенсивной деформации. Показано, что критическая степень деформации, соответствующая началу фрагментации зерен, повышается от 0,18 до 0,21 при увеличении скорости метания образца от 127 до 165 м/с. В зоне слабой деформации пластическая деформация протекает путем внутризеренного наклепа и начальных стадий фрагментации. В зоне интенсивной пластической деформации происходит формирование мелкозернистой микроструктуры, которое приводит к повышению микротвердости алюминия в соответствии с уравнением Холла – Петча.

Принципы проектирования изделий из новейших сложноструктурированных полимерных композиционных материалов обуславливают необходимость учета масштабно-структурных эффектов, определяемых процессами на надмолекулярном и молекулярном уровнях полимера: релаксационными, кинетическими (разрыв и рекомбинация химических связей), рекристаллизации надмолекулярных структур и др. Развитие этих процессов описывается функциями релаксации, которые, в свою очередь, могут быть рассчитаны с помощью функций спектров времен релаксации. Цель работы состояла в разработке специализированной оснастки для испытаний микрообразцов с варьируемой рабочей частью на одноосное растяжение, экспериментальной методики и расчетного алгоритма обработки получаемых данных измерений, а также экспериментальной апробации созданного подхода к определению спектральных функций релаксации. Предложен метод оценки функций релаксации не на фиксированных уровнях напряжения в пределах линейной упругости, секущих точках диаграмм деформирования, при фиксированных значениях модуля линейной упругости, а в расширенном диапазоне деформирования образцов, вплоть до предразрывных состояний. Создан комплект испытательной оснастки, предназначенной для испытаний микрообразцов с толщиной рабочей части 0,2 – 1,2 мм на растяжение. Оснастка может устанавливаться на современные высокоточные разрывные машины. Проведены тестовые испытания микрообразцов из полиэтилентерефталата толщиной 50 и 175 мкм на растяжение с учетом масштабного фактора. Описан вариант испытаний на растяжение микрообразцов, технологически стабилизируемых бумажными рамками специальной формы. На основе данных испытаний микрообразцов с постоянной скоростью деформации построены диаграммы, отображающие кинетику изменения спектральных функций релаксации ориентированного полиэтилентерефталата. Описан метод применения этих диаграмм для расчетов эмпирических спектров времен релаксации. Представлены результаты испытаний микрообразцов полиэтилентерефталата. Приведены диаграммы деформирования исследованных полимерных образцов и рассчитанные по описанной методике расчётные диаграммы функций спектров времен релаксации.

Выявление дефектов микроструктуры, являющихся источниками концентрации напряжений (КН) в процессе эксплуатации изделий машиностроения — важная научно-практическая задача, актуальная для производственных предприятий и эксплуатирующих организаций. Для ответственных деталей вертолетной техники, изготовленных из листовой трип-стали ВНС9-Ш (23Х15Н5АМ3-Ш) и работающих в условиях циклических нагрузок, эта задача особенно актуальна и трудна из-за сложной микроструктуры этой стали и малой толщины лент и листов. В целях оценки влияния дефектов структуры на циклическую прочность изделий, изготавливаемых из тонколистовой стали ВНС9-Ш, проведены испытания предварительно подготовленных образцов. Их сортировали на основе результатов контроля методом магнитной памяти металла (МПМ) и металлографических исследований. Метод МПМ — структурно-чувствительный метод исследования, позволяющий получать информацию о наличии дефектов структуры, возникающих в процессе изготовления изделий. В результате контроля методом МПМ на поверхности листов, вырезанных из новых лент пяти разных партий, выявлены магнитные аномалии в виде резкого локального изменения собственного магнитного поля рассеяния (СМПР) (H) и его градиента |ΔH| по длине контролируемого участка Δx. Выполнена условная классификация выявленных аномалий по величине градиента магнитного поля. В зонах магнитных аномалий и вне их из листов вырезали образцы двух типов: 1 — для статистических и циклических испытаний; 2 — для металлографических исследований. Геометрические параметры и значения градиента поля магнитных аномалий на образцах типа 1 и типа 2 были одинаковыми. Металлографическими исследованиями в зонах максимальных значений градиента магнитного поля на образцах типа 2 выявлены дефекты в виде полосы на границе разных структур, являющейся структурным концентратором напряжений (СКН), — источником неоднородности и изменения магнитных свойств. Затем были отобраны образцы типа 1 с аналогичными магнитными аномалиями, а также без магнитных аномалий для статических и циклических испытаний. Проведены сравнительные испытания образцов с указанными СКН и образцов без СКН на статическую и циклическую прочность. Показано, что наличие в образцах зон СКН практически не влияет на статическую прочность, однако уменьшает число циклов до разрушения при циклических испытаниях на один-два порядка по сравнению с образцами без СКН. На основе циклических испытаний образцов на растяжение установлено предельное значение градиента магнитного поля, соответствующее допустимому уровню концентрации напряжений на дефектах структуры. Это значение рекомендовано для применения в качестве браковочного критерия при контроле новой ленты методом МПМ.

Теория нечеткости — важная область современной теоретической и прикладной математики. Методология теории нечеткости — это учение об организации деятельности в области разработки и применения научных результатов этой теории. В работе рассмотрены некоторые методологические вопросы теории нечеткости, т.е. отдельные составляющие методологии в данной области. Теория нечеткости — наука о прагматических (размытых) числах и множествах. Древнегреческий философ Евбулид показал, что понятия «Куча» и «Лысый» нельзя описать с помощью натуральных чисел. Определять нечеткое множество с помощью функции принадлежности предложил Э. Борель. В 1965 г. Л. А. Заде дал основные определения алгебры нечетких множеств — ввел операции пересечения, произведения, объединения, суммы, отрицания нечетких множеств. Главное, он продемонстрировал возможности расширения («удвоения») математики. Другими словами, заменяя используемые в математике числа и множества на их нечеткие аналоги, получаем новые математические постановки. В статистике нечисловых данных развиты методы статистического анализа нечетких множеств. Часто используют конкретные виды функций принадлежности — интервальные и треугольные нечеткие числа. Теория нечетких множеств в определенном смысле сводится к теории случайных множеств. Мы мыслим нечетко и только поэтому понимаем друг друга. Парадокс теории нечеткости — нельзя последовательно реализовать тезис «все в мире нечетко». У обычных нечетких множеств аргумент и значения функции принадлежности являются четкими. Если их заменить на нечеткие аналоги, то для их описания понадобятся свои четкие аргументы и функции принадлежности, и так — до бесконечности. Системная нечеткая интервальная математика исходит из необходимости учета размытости исходных данных и предпосылок математической модели. Одним из вариантов ее практической реализации является автоматизированный системно-когнитивный анализ и интеллектуальная система «Эйдос».

Проведен сравнительный анализ вычислительной сложности точных алгоритмов оценивания линейных регрессионных уравнений методом наименьших модулей. Цель работы — сравнение вычислительной эффективности точных алгоритмов спуска по узловым прямым и алгоритмов, основанных на решении задачи линейного программирования. Для этого рассмотрены алгоритм градиентного спуска по узловым прямым и алгоритмы решения эквивалентной прямой и двойственной задач линейного программирования с использованием симплекс-метода. Выполнена оценка вычислительной сложности алгоритмов реализации метода наименьших модулей с помощью решения прямой и двойственной задач линейного программирования. Также с помощью метода статистических испытаний Монте-Карло проведено сравнение среднего времени определения коэффициентов регрессии с помощью решения прямой и двойственной задач линейного программирования со средним временем градиентного спуска по узловым прямым. Установлено, что оба варианта значительно уступают градиентному спуску по узловым прямым как в плане вычислительной сложности алгоритмов, так и по времени вычисления. При этом выигрыш алгоритма спуска по узловым прямым растет с увеличением объема выборки, достигая сотни и более раз.