Interaction between matrix alloy and reinforcing granules during the process of casted composite material synthesis

The studies conducted allowed us to estimate the diffusion of matrix alloy components into the granules of the reinforcing phase, which led to a decrease in the strength properties of the composite due to an increase in the thickness of the transition zone and its subsequent destruction

Recycling of Dispersed Metal Wastes in Rotary Furnaces

The recycling of dispersed metal containing wastes is a considerable problem, as their accumulation in dumps today is commensurate with the volume of ore extraction. Several methods and technologies are developed to recycle metal containing wastes but almost all of them require the preliminary preparation of wastes resulting in an increased price of the recycled metals. Furthermore, it is especially difficult to recycle dispersed multicomponent wastes and, therefore, the problem of developing effective, flexible and reliable technology for recycling of dispersed metal containing wastes is still a pressing one. The article presents an alternative method of recycling dispersed iron-containing wastes based on a continuous solid-liquid process of iron oxides reduction in rotary tilting furnaces (RTF). The new method allows the processing of waste of almost any composition and state: from metal lumps to oxide and multicomponent (chips, scale, sludge, etc.) wastes, contaminated with moisture, oils, organic impurities without their preliminary preparation (cleaning, homogenization, pelletizing, etc.). The result of recycling is the production of cast iron or steel ingots or required casting alloys. Some features of technology are considered, including the gas flow and motion of charge metal particles within the RTF. Process parameters providing high metal output are established.В статье представлен альтернативный способ переработки дисперсных железосодержащих отходов, основанный на непрерывном твердожидкостном процессе восстановления оксидов железа во вращающихся опрокидывающихся печах (РТП). Новый метод позволяет перерабатывать отходы практически любого состава и состояния: от металлических кусков до оксидных и многокомпонентных (стружка, окалина, шлам и др.) отходов, загрязненных влагой, маслами, органическими примесями без их предварительной подготовки. Результатом переработки является производство чугунных или стальных слитков или необходимых литейных сплавов. Рассмотрены некоторые особенности технологии, в том числе течение газа и движение частиц шихтового металла внутри РТП. Установлены технологические параметры, обеспечивающие высокий выход металла

Расчет теплообмена на поверхности гибкого теплообменника для применения в мобильных госпиталях

Currently, the world is characterized by quite a large number of military conflicts, manmade disasters and natural disasters. Every year, about 50 thousand people die from various natural disasters in the world. The report of the UNISDR notes that natural disasters that occurred in the world between 1998 and 2017 led to the death of 1.3 million people (more than half of them – due to earthquakes). The analysis shows that human losses could be significantly less with rapid first aid. This requires the presence of a field hospital located as close as possible to the lesion. Currently, field hospitals for various purposes are produced. The heating system of the field hospital modules plays an important role in the operation. A heating system is proposed, which includes a vortex heat generator and heating devices made of polyvinyl chloride. The system is characterized by low weight and quick access to the operating mode. However, in the literature there is no method for calculating the heat exchange coefficient in a closed space, which is formed by flexible heater surface and an enclosing wall. Based on the analysis of criterion dependences and experimental data, new criterion equations for calculating the heat exchange coefficient for an arbitrary location of heaters in space are obtained. The following dependence is built lgNu = f(lg(Gr×Pr)), which allows to determine value of heat exchange coefficient for given range of temperature. A method of intensification of the heat exchange process by creating an artificial roughness is proposed. Graph is done to determine growth rate of heat exchange СK, which is included in criterion equation. The use of artificial roughness allowed increasing the heat transfer coefficient by 28 % and the thermal power of the heating device by about 26 %.Сегодня мир характеризуется достаточно большим количеством военных конфликтов, техногенных катастроф, стихийных бедствий. Ежегодно от разного рода природных катаклизмов на планете погибает около 50 тыс. человек. В докладе Управления ООН по уменьшению опасности стихийных бедствий (ЮНИСДР) отмечается, что стихийные бедствия, которые произошли в мире за период с 1998 по 2017 г., привели к гибели 1,3 миллиона человек (свыше половины из них – из-за землетрясений). Анализ показывает, что людские потери могли бы быть значительно меньше при быстром оказании первой медицинской помощи. Это требует наличия госпиталя, расположенного как можно ближе к очагу поражения. В настоящее время создаются полевые госпитали различного назначения. Важную роль в их функционировании играет система обогрева модулей. Предложена система отопления, которая включает в себя вихревой теплогенератор и нагревательные приборы из поливинилхлорида. Система отличается малым весом и быстрым выходом в рабочий режим. Однако в литературе отсутствует методика расчета коэффициента теплоотдачи в замкнутом пространстве, образованном поверхностью гибкого нагревателя и ограждающей стеной. На основе анализа зависимостей и экспериментальных данных получены новые критериальные уравнения для расчета коэффициента теплоотдачи для произвольного расположения нагревателей в пространстве. Построена зависимость lgNu = f(lg(Gr×Pr)), которая позволяет определить величину коэффициента теплоотдачи для заданной области температуры. Предложен способ интенсификации процесса теплообмена за счет создания искусственной шероховатости. Построен график для определения доли роста теплоотдачи СK, входящей в критериальное уравнение. Применение искусственной шероховатости позволило увеличить коэффициент теплоотдачи на 28 %, а тепловую мощность нагревательного прибора – примерно на 26 %

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТРАДИЦИОННЫХ И АЛЬТЕРНАТИВНЫХ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ИСЛАМСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ИРАН

The problems of energy, environment protection and ecology play a major role in the development of economy strategy in any country. Most of the traditional power stations operating on organic fuels have a negative impact on the environment. Furthermore, there is a depletion of natural resources due to human activities. One of the ways to solve the problem of environmentally friendly energy production is to use alternative sources of energy. Based on the foregoing, the development of the strategy for the development of traditional and alternative energy must consider environmental and economic factors in a specific country. In the present work it was evaluated the environmental and economic efficiency of application of traditional and alternative energy with regard to the conditions of the Islamic Republic of Iran. The program packages RETScreen which is one of the most effective tools to accomplish the task was used. Calculations of cumulative cash flow from the operation of power plants using different types of primary energy are carried out using models of package RETScreen for assessing the input efficiency of various types of energy sources aiming to cover the intending growth in electricity demands and the environmental assessment with reference to different countries. The results of the study showed that the planning prospects of the development of energy systems in relation to the Islamic Republic of Iran to cover the expected growth in electricity demands it is advisable to use the alternative energy sources, and, first of all, the generating capacity based on solar and wind energy.Проблемы энергетики, окружающей среды, экологии играют большую роль при разработке стратегии развития экономики любой страны. Большинство традиционных энергетических установок, работающих на органическом топливе, оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Кроме того, происходит истощение природных ресурсов вследствие человеческой деятельности. Поэтому все больше внимания уделяется учету влияния создаваемых объектов на экологическую обстановку. Один из путей решения проблемы производства экологически безопасной энергии – использование альтернативных источников энергии. Исходя из вышесказанного, при разработке стратегии развития традиционной и альтернативной энергетики необходимо учитывать экологические и экономические факторы применительно к особенностям конкретной страны. В настоящей работе выполнена оценка экологической и экономической эффективности использования традиционной и альтернативной энергетики применительно к условиям Исламской Республики Иран. При этом использовались пакеты программы RETScreen, которая является одним из наиболее эффективных инструментов для реализации поставленной задачи. На основе моделей пакета RETScreen для оценки эффективности ввода различных типов энергоисточников с целью покрытия предполагаемых темпов роста потребности в электроэнергии, а также экологической оценки были проведены расчеты совокупного потока денежных средств от эксплуатации энергоустановок, использующих различные виды первичной энергии, применительно для ряда стран Европы, Азиатского региона и стран бывшего СССР. Результаты исследований показали, что при планировании перспектив развития энергосистем применительно к Исламской Республике Иран с целью покрытия предполагаемых темпов роста потребности в электроэнергии целесообразным представляется преимущественный ввод альтернативных энергоисточников и в первую очередь генерирующих мощностей, использующих солнечную энергию и энергию ветра

СТРУКТУРА БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ ЛЕНТ ПОСЛЕ ЕСТЕСТВЕННОГО СТАРЕНИЯ

Alloy solidification at high cooling rates leads to significant changes in structure and phase composition. Conditions appear for a significant extension of solid solubility, grain refining, and formation of metastable phases or amorphous state. Due to this it is possible to obtain  unique combinations of physical, mechanical and other properties in rapidly quenched alloys. Undoubted scientific and practical interest is an application of  quenching processes from a liquid state for aluminum alloys with the purpose to improve their physical and mechanical properties.As the structure of such alloys is extremely unstable from a thermodynamic point of view the important issue is to study  temporal stability of the microstructure and phase composition of rapidly quenched aluminium alloys of various chemical composition. The paper has investigated an influence of various alloying elements on the structure, phase composition and durometric properties of aluminum foils obtained by liquid aluminum alloy melt-spinning on the disk rotating with various speed. Optical and electron microscopy  has been used to study structure and phase composition as well as X-ray structural analysis. It has been shown that alloying of aluminium with copper leads to an increase in micro-hardness up to 130–160 HV0.01, and alloying with chromium and zirconium provides micro-hardness up to 60–80 HV0.01. It has been shown that increasing in amount of alloying additions in the aluminum melt (Al–Cu system alloy) rises the number of CuAl2 precipitates and is accompanied with an increase in micro-hardness of aluminum foils. An increase in cooling rate of the aluminum melt (Al–Cr–Zr system) is accompanied with structure dispersion which increases micro-hardness of the casted foils. The obtained results have made it possible to establish the optimal percentage of alloying elements and the disk rotation speed providing the highest level of aluminium foils’ durometric properties.Затвердевание сплавов при высоких скоростях охлаждения приводит к существенным изменениям структуры и фазового состава. Появляются условия для значительного расширения области твердой растворимости, существенного измельчения зерна, формирования метастабильных фаз или аморфного состояния. Как результат, в быстрозакаленных сплавах можно получить уникальные сочетания физико-механических и других свойств. несомненный научный и практический интерес представляет собой применение процессов закалки из жидкого состояния для алюминиевых сплавов с целью повышения их физико-механических свойств.Поскольку структура таких сплавов крайне нестабильна с термодинамической точки зрения, то важным моментом является изучение временной стабильности микроструктуры и фазового состава быстрозакаленных алюминиевых сплавов различного химического состава. Исследовано влияние различных легирующих элементов на структуру, фазовый состав и дюрометрические характеристики алюминиевых фольг, полученных путем разливки жидкого алюминиевого сплава на диск, вращающийся с различной скоростью. Для изучения структуры и фазового состава использовали оптическую и электронную микроскопию, а также рентгеноструктурный анализ. Показано, что легирование алюминия медью приводит к увеличению его микротвердости до 130–160 HV0,01, а при легировании хромом и цирконием – до 60–80 HV0,01, а повышение количества легирующих составляющих в расплаве на основе алюминия (сплав системы Al–Cu) приводит к росту количества выделившихся частиц CuAl2 и сопровождается увеличением микротвердости алюминиевых фольг. Увеличение скорости охлаждения алюминиевого расплава системы Al–Cr–Zr сопровождается диспергированием структуры, что приводит к возрастанию микротвердости получаемых фольг. На основании полученных результатов выбраны оптимальное процентное содержание легирующих добавок и скорость вращения диска, обеспечивающие наиболее высокие дюрометрические свойства алюминиевых фольг

APPLICATION OF MODIFYING ALLOYING ALLOY CONTAINING NANOSIZED POWDERS OF ACTIVE ELEMENTS IN PRODUCTION OF HIGH-STRENGTH CAST IRON WITH GLOBULAR GRAPHITE

Scientific and practical interest is the application of alloying alloy-modifiers for secondary treatment of high-strength cast iron to stabilize the process of spheroidization graphite and achieving higher physical-mechanical properties of castings. The peculiarity of the high-strength cast irons manufacturing technology is their tendency to supercooling during solidification in the mold. This leads to the formation of shrinkage defects and structurally free cementite, especially in thin-walled sections of the finished castings. To minimize these effects in foundry practice during production of ductile iron the secondary inoculation is widely used. In this regard, the question of the choice of the additives with effective impact not only on the graphitization process but also on the formation of the metallic base of ductile iron is relevant. The aim of the present work is to study the peculiarities of structure formation in cast iron with nodular graphite when alloying alloy-modifier based on tin with additions of nanoparticles of titanium carbide, yttrium oxide and graphite nano-pipes is used for secondary treatment. Melting of iron in laboratory conditions was performed in crucible induction furnace IST-006 with an acid lining held. Spheroidizing treatment of melt was realized with magnesium containing alloying alloy FeSiMg7 by means of ladle method. Secondary treatment of high strength cast iron was carried out by addition of alloying alloy-modifier in an amount of 0.1% to the bottom of the pouring ladle. Cast samples for chemical composition analysis, study of microstructure, technological and mechanical properties of the resultant alloy were made. Studies have shown that the secondary treatment of high strength cast iron with developed modifier-alloying alloy results in formation of the perlite metallic base due to the tin impact and nodular graphite with regular shape under the influence of titanium carbide, yttrium oxide and graphite nano-pipes. The tendency of high strength cast iron to «white cast iron» formation has been minimized, and the mechanical properties of the alloy produced correspond to HSCI80

An improved adsorption method for the characterization of water-based supercapacitor electrodes

The specific surface area is a key characteristic of carbon materials used in supercapacitor electrodes. In this paper, the use of a methylene blue technique for specific surface area determination is presented. Values for the specific surface area, determined by a new method, provide better correlation with theoretical values for the specific electrical capacity of highly-porous carbon electrodes than the values measured by the common BET method. Additionally, the methylene blue adsorption method is thought to characterize carbon adsorption activity in relation to a supercapacitor electrolyte

Modeling of liquid flow in surface discontinuities

Polymer composite and metallic materials have found wide application in various industries such as aviation, rocket, car manufacturing, ship manufacturing, etc. Many design elements need permanent quality control. Ensuring high quality and reliability of products is impossible without effective nondestructive testing methods. One of these methods is penetrant testing using penetrating substances based on liquid penetration into defect cavities. In this paper, we propose a model of liquid flow to determine the rates of filling the defect cavities with various materials and, based on this, to choose optimal control modes

ФОРМИРОВАНИЕ ГРАДИЕНТНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ НЕОДНОКРАТНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ЛЕГИРОВАНИЕМ

The capability of deriving laser alloying layers with a smoothly varying gradient of properties was investigated. It was reached by conducting of repeated alloying with a series of lower depth of a melting zone. Obtained nature of allocation structural component and gradient of properties through the thickness, as well as general morphology of the hardened layer have proved a high level of its operation properties in conditions of high contact loading.Исследовали возможность получения лазерно-легированных слоев с плавным градиентом свойств. Это достигалось проведением неоднократного легирования с последовательным уменьшением глубины зоны переплава. Полученный характер распределения структурных составляющих и градиента свойств по глубине, а также общая морфология упрочненного слоя заставляют ожидать высокого уровня его эксплуатационных свойств в условиях высоких контактных нагрузок

Electromagnetic Performance of Waveguide Polarizers with Sizes Obtained by Single-Mode Technique and by Trust Region Optimization

Modern wireless networks, stationary terrestrial and satellite systems use many modern technologies to increase communication channels information capacity. They save limited frequency resources. In satellite communications the polarization signal processing is applied to reuse the allocated frequency bands. Usage of circularly polarized electromagnetic waves, which transmit useful signals, reduces fading effects and eliminates disadvantages introduced by multipath propagation interferences. In this case the distortion levels for signals with an odd number of electromagnetic waves reflections in the receiving antenna systems will be reduced down to the thresholds of their cross-polarization isolation. Besides, in the case of orthogonal polarizations usage, the achieved information capacity of the applied wireless communication channel multiples almost by the factor of two. The type of polarization of the used electromagnetic wave strongly determinates the peculiarities of the process of its propagation in the space or transmission line. Polarization signal processing is frequently carried out in horn feed systems of the reflector antennas. Such feed networks and systems allow to transmit and receive signals with several kinds of polarization at the same time. The fundamental element of dual circular polarization antenna feed networks is a waveguide polarization duplexer. The phase, isolation and matching characteristics of a polarization converter strongly influence on the functionality and polarization discrimination possibilities of the entire reflector antenna system. Therefore, the development and optimization of the characteristics of waveguide polarizers for satellite communication antennas is a crucial technical problem, which must be solved by fast and accurate methods. The comparison of electromagnetic performance of waveguide polarizers with sizes obtained using a fast single-mode technique and by more accurate trust region optimization method is carried out in this research. The results for differential phase shift, level of voltage standing wave ratio, ellipticity coefficient and cross-polarization discrimination are shown and discussed