THE INFLUENCE OF ULTRASOUND ACTIVATION ON MICROSTRUCTURE AND HARDNESS OF POROUS Ni-Ti SHAPE MEMORY ALLOYS

A Ni-Ti shape memory alloy with a porous structure is obtained by the method of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) and investigated the possibility of changing its microstructure and hardness. The research aimed to study the changes in the microstructure and hardness of the Ni-Ti shape memory alloy with a porous structure when the Ni and Ti metal powders are preliminarily subjected to ultrasound activation for different periods. The microstructure of the alloy surfaces was studied with using a Hitachi scanning electron microscope (SEM), and the hardness was measured with a Brinell electronic hardness tester. The results of the experiments showed that the porosity and hardness of the Ni-Ti alloy enlarged with an increase in the time of ultrasound activation of the components. The innovative aspect of this study is that prior to the synthesis of powder elements with a purity of Ni 99.9% and Ti 99.9% with an average particle size of 40 μm, they were previously subjected separately to ultrasound activation at different periods

Термокинетическая ЭДС при обратном фазовом переходе в никелиде титана как способ записи информации

The external factors that influence on the thermokinetic EMF value in the Ti – 50 at.% Ni samples were determined. A method for setting thermokinetic EMF in certain sections of the TiNi wire was developed. The thermokinetic EMF value was measured directly using a digital millivoltmeter MNIPI V7-72. The sections of the Ti – 50 at.% Ni wire samples were subjected to tensile tests on a tensile machine IP 5158-5. On the basis of calorimetric studies, the kinetics of martensitic transformations was investigated. It was found that the direct phase transition affects the thermokinetic EMF value of the Ti – 50 at.% Ni during thermal cycling. Thermal cycling in the temperature range of the complete martensitic transformation causes the thermokinetic EMF value reduction by 0.16 mV by the 15th temperature cycle. The degradation of the thermokinetic EMF value by 0.04 mV took place during thermal cycling in the temperature range of the incomplete martensitic transformation by the 70th thermal cycle. The thermokinetic EMF value was restored to 0.22 mV with increasing temperature to 240 °С, as in the case of annealing at temperatures of 400÷800 °С. The thermokinetic EMF value is associated with a change in physical and mechanical properties of the alloy during thermal cycling. It is characterized by a change in stages of the phase transition and a shift of the characteristic temperatures. On the basis of the obtained experimental data, a method was proposed for a purposeful setting of extended TiNi wire sections with the thermokinetic EMF value from 0 to 0.6 mV, using different methods of influence on its value (thermal cycling, deformation, temperature change in heating zone). The proposed technical solution can be used as a method for information recording.Установлены закономерности влияния внешних факторов на термокинетическую ЭДС в образцах Ti – 50 ат.% Ni, а также разработан способ задания термокинетической ЭДС на определенных участках TiNi-проволоки. Термокинетическую ЭДС измеряли прямым способом с помощью цифрового милливольтметра МНИПИ В7-72. Деформирование участков проволочных образцов Ti – 50 ат.% Ni осуществляли на испытательной машине ИП 5158-5. На основании результатов калориметрических исследований исследовали кинетику мартенситных превращений. Установлено, что на величину термокинетической ЭДС Ti – 50 ат.% Ni при термоциклировании влияет степень прямого фазового перехода. Термоциклирование в интервале температур полного мартенситного превращения к 15-му термоциклу стабилизирует значения термокинетической ЭДС на 0,16 мВ. Тогда как термоциклирование в интервале температур неполного мартенситного превращения приводит к вырождению термокинетической ЭДС: к 70-му термоциклу она составляет 0,04 мВ. Увеличение температуры в зоне нагрева до 240 °С позволяет восстановить значение термокинетической ЭДС до 0,22 мВ, как и для случая отжига при температурах 400÷800 °С. Величина термокинетической ЭДС при термоциклировании связана с изменением физико-механических свойств сплава и характеризуется изменением стадийности и смещением характеристических температур фазового перехода. На основе полученных экспериментальных данных предложен способ целенаправленного задания протяженных участков TiNi-проволоки со значением термокинетической ЭДС от 0 до 0,6 мВ, используя различные способы воздействия (термоциклирование, деформирование, изменение температуры в зоне нагрева) на ее величину. Предлагаемое техническое решение может быть использовано в качестве способа записи информации

Model of pulsating current traction motor taking into consideration magnetic losses in steel

The aim of the work is to develop a mathematical model of the traction motor of the pulsating current of an electric locomotive taking into account the magnetic losses in the motor steel to determine the starting parameters depending on the voltage of the armature winding. Methodology. Mathematical modeling of electromagnetic processes in a traction motor of pulsating current is applied taking into account the nonlinear nature of the armature inductance, the inductance of the excitation winding and the nonlinear nature of the universal magnetic characteristic. The magnetic losses in the steel of the traction motor were taken into account by establishing the dependence of these losses on the frequency of reversal, the magnetic flux in the magnetic circuit of the motor and the geometric dimensions of the motor. Results. The mathematical model of calculation of starting parameters of the traction engine of the pulsating current of the traction drive of the electric locomotive of alternating current taking into account the equation of instantaneous value of losses in engine steel is developed. The dynamic characteristics of the traction motor with pulsating current are obtained. It allows to investigate starting parameters of the traction engine on the basis of the received mathematical model and to design elements of the traction drive of the electric locomotive according to the specification, to choose optimum design parameters. Originality. For the first time a comprehensive study of the pulsating current traction motor was carried out taking into account the nonlinear nature of the armature inductance, excitation winding inductance and nonlinear nature of the universal magnetic characteristic and taking into account the magnetic losses in the motor steel. Practical significance. The model of the traction motor of pulsating current taking into account losses in steel of the engine on the basis of the carried-out calculation is developed. Experimental studies have confirmed the adequacy of the model, which allows to apply the obtained model to develop a mathematical model of an AC electric locomotive to study the electrodynamic processes in it at different modes of operation of the electric locomotive.Запропоновано підхід до імітаційного моделювання тягових електродвигунів пульсуючого струму, заснований на врахуванні нелінійного характеру магнітної характеристики, індуктивностей якоря та обмотки збудження. Розроблено модель магнітних втрат у магнітопроводі якоря електродвигуна та досліджено їх вплив на характер електромагнітних процесів у електродвигуні. Показано, що отримані при цьому рішення узгоджуються з отриманими раніше результатами, але відкриваються додаткові можливості при дослідженні роботи двигуна в складі тягового електроприводу електровозу однофазно-постійного струму

ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКАЯ ЭДС В СПЛАВАХ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ ПРИ ТЕРМОУПРУГИХ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЯХ

It is known that thermokinetic EMF occurs in homogeneous materials when the heating zone moves along a conductor. The obligatory occurrence of this kind of EMF is associated with phase transformations that proceed in a local heat-affected zone, for example, iron undergoes an allotropic transformation at 700–800 °C. It is natural to assume that this phenomenon can be observed in shape memory alloys under thermoelastic phase transformation that takes place at much lower temperatures. The studies presented here showed that the thermokinetic EMF appearance in titanium nickelide alloys is possible during the movement both of the heating zone (reverse phase transformation) and of the cooling zone (direct phase transformation). The physical justification for the EMF appearance is provided, according to which thermokinetic EMF is initiated as a result of a potential difference between the areas of direct and reverse phase transformations that occur due to the temperature influence along the TiNi wire sample. The paper also considers the thermokinetic EMF appearance in an amorphous–crystalline thin ribbon of Ti50Ni25Cu25 when a high-temperature local heating zone moves along it. This phenomenon is associated with the process of crystallization of material, i. e., amorphous to a crystalline state transition. Thermokinetic EMF also occurs when the interface between the amorphous and crystalline phases is heated locally. In this case, the thermokinetic EMF appearance is associated with a potential difference between the regions and similar to thermokinetic EMF occurring in the thermocouple. Studies on the thermokinetic EMF appearance due to the temperature effect on shape memory alloys during thermoelastic phase transformations allows one to more fully understand the thermokinetic EMF phenomenon. The results can find practical application in non-destructive testing of physical-mechanical properties of these alloys and as energy sources.Известно, что термокинетическая ЭДС возникает в однородных материалах при движении зоны температурного воздействия вдоль проводника, при этом обязательным условием возникновения такого рода ЭДС является реализация фазового превращения в локальной зоне температурного воздействия. Например, в случае аллотропных фазовых превращений в железе при температуре 700–800 °С. Естественно предположить, что такое явление может наблюдаться и в сплавах с эффектом памяти формы при термоупругом фазовом превращении, протекающем при значительно более низких температурах. Исследования, приведенные в данной работе, показали, что наведение термокинетической ЭДС в сплавах никелида титана возможно как при перемещении зоны нагрева (в результате обратного фазового превращения), так и при перемещении зоны охлаждения (в результате прямого фазового превращения) вдоль TiNi сплава. Также предложено физическое обоснование возникновения ЭДС, согласно которому термокинетическая ЭДС инициируется в результате возникновения разности потенциалов на участках с прямым и обратным фазовым превращениями, возникающими при движении зоны температурного воздействия вдоль TiNi сплава. Рассмотрено возникновение термо-ЭДС в тонкой аморфно-кристаллической ленте Ti50Ni25Cu25 при перемещении вдоль нее высокотемпературной локальной зоны нагрева. Данное явление связано с процессом кристаллизации материала, т. е. переходом из аморфного состояния в кристаллическое. Термо-ЭДС возникает и при локальном нагреве границы раздела аморфной и кристаллической фаз. В этом случае проявление термо-ЭДС связывается с существованием областей с различными потенциалами и подобно термо-ЭДС, возникающей в термопаре. Исследования явления возникновения термо-ЭДС, несомненно, позволяют более полно понять процессы, происходящие при тепловом воздействии на сплавы с памятью формы при термоупругих фазовых превращениях, и могут найти практическое применение при неразрушающем контроле физико-механических свойств этих сплавов и в качестве источников электроэнергии

Heavy metal distribution in the soils and benthal deposits of the seym basin

Benthal deposits form under climatic, chemical, physical, biological, mechanical, and hydrological influences in water bodies and their surfaces. An analysis of the benthal deposits is integral for assessing the pollution rate in a water body as it indicates the extent of an anthropogenic impact on it. However, the existing methods of benthal deposit analysis are highly underdeveloped. This research aims to estimate the heavy metal pollution in benthal deposits of the Zheleznogorsk region headwaters, Kursk Region. In order to achieve the set goal, the authors formulated the following objectives: (1) to assess the benthal deposit pollution rate via the regional St. Petersburg assessment method (1996); (2) to assess the benthal deposit pollution rate via pollutant threshold limit values for soils; (3) to identify the top priority pollutants of the benthal deposits in the researched headwaters; and (4) to identify factors of heavy metal flow in benthal deposits. The research results revealed the inadequacy of soil sanitary norms applied to benthal deposits. At the same time, the regional St.Petersburg method has broader possibilities of application in the assessment of benthal deposits. However, it requires adjustment to the environmental conditions of the Central Black Earth zone due to composition differences between soils and benthal deposits. The following metals exceeded the ambient content level in the benthal deposits of Zheleznogorsk region headwaters, Kursk Region: chrome, nickel, iron, and zinc. High iron content in rivers has been registered both in the proximity of the Mikhailovsky mining and processing plant [MMPP] and quarry and in headwaters located near the living areas of Zheleznogorsk far higher than the MMPP. All the water collection basins reviewed in this study demonstrated an even distribution of pollutants with no major divergence from the norm around the MMPP-related objects. However, the pollutant concentration exceeded the limit near all the living areas

The erosion control role of linear boundaries on a slope

The paper presents an assessment of soil protection from erosion by forest strips on the experimental fields of the scientific unit of the Federal State Budgetary Institution "Kursk FARC" (Medvensky district, Kursk region). The soil is leached chernozem (Chernozems leached), mediumthick, heavy loam on loess-like loams, slightly eroded. Poplar forest strips located in the lower part of the slopes of northern exposure, at the transition of slopes 3–40, were chosen as anti-erosion linear boundaries. To determine the soil absorption capacity, the method of sprinkling drainage areas was used. When carrying out sprinkling, forest litter was removed from the soil surface. The steady-state rate of soil absorption under field conditions was obtained to be the same within the error and amounted to, on average, 0.34±0.02 mm/min. The steady-state rate of absorption in a forest belt of twenty years of age is higher by 75.0% than in the field and by 15.1% than in a poplar forest belt with a tree stand of 40 years of age. The anti-erosion complex fulfills the task of strengthening the soil-protective role of the farming system

Pecifics of chronic pancreatitis in elderly patients

Актуальність проблеми. Старіння організму супроводжується серйозною інволюційною перебудовою органів, що починається вже у 40-50 років. Провідною патологією серед літніх людей є захворювання серцево-судинної системи, в першу чергу, ішемічна хвороба серця (ІХС) та гіпертонічна хвороба (ГХ). Розвиток численних захворювань, зокрема і хронічного панкреатиту (ХП), пов'язаний з прогресуючою ішемією підшлункової залози (ПЗ) внаслідок атеросклерозу судин: з’являються дистрофічні вогнища, фіброз та склероз, що призводить до розвитку екзокринної та ендокринної недостатності ПЗ. Новизна роботи: уточнена роль діагностики індивідуальних механізмів ураження у пацієнтів похилого віку. Мета дослідження: вивчення особливостей перебігу ХП у пацієнтів похилого віку. Методи. Було обстежено 50 хворих із загостренням ХП у віці 65-78 років (середній вік 71,5±1,1 років), з них 23 чоловіків, жінок 27. Джерелом інформації слугували історії хвороби хворих на ХП середнього ступеню тяжкості,які лікувалися в гастроентерологічному центрі ПОКЛ ім.Скліфосовського. Для верифікації діагнозу ХП та супутніх хвороб використовували клініко-анамнестичні дані, дані лабораторних та інструментальних обстежень, проведених за стандартними методиками.Результати дослідження. Провідним клінічним синдромом ХП у хворих похилого віку був больовий (в 100% випадків), а також диспепсичні прояви, на які скаржилося 98% хворих: відрижка були у 78,1%, печія у 60%, нудота в 56%, метеоризм у 84%, важкість в животі у 74%,гіркота в роті у 60% хворих. За даними УЗД, ознаки ураження ПЗ виявили у 93% випадків: в 85,11% -гетерогенне збільшення її ехогенності, в 40,55% зміни контурів органа, в 40,02% ‒гетерогенність структури залозистої тканини, в 3,64% –зменшення розмірів залози. Зниження рівня амілази виявлено у 48%, діастази сечі ‒у 28% хворих. Підвищення рівня загального холестерину виявлено у 82%, підвищення ЛПНЩ -у 50%, підвищений індекс атерогенності у 46% пацієнтів. В загальній структурі хворих з ХП 49,6% складають хворі з поєднанням ХП, ГХ та ІХС.Висновки. ХП у пацієнтів похилого віку перебігає з явищами зовнішньосекреторної недостатності ПЗ та порушенням ліпідного обміну. Тому в комплексне обстеження таких хворих доцільно включати визначення ліпідного спектра, як фактора, що обтяжує перебіг захворювання, це дає можливість оптимізувати тактику профілактичних та лікувальних заходів ХП

Функциональные свойства ортодонтических сверхэластичных дуг из никелида титана с защитными покрытиями нитрида титана

Today there are many manufacturers of orthodontic archwires composed of a nickel-titanium (TiNi) alloy with different elastic-force characteristics. A limited number of orthodontic archwires is available for initial tooth alignment, since reactive stresses do not always satisfy the condition 160 ≤ σc ≤ 200 MPa. The use of orthodontic archwires with polymer coatings having better aesthetics is increasing. However, they show excessive wear and color change during a long-term orthodontic treatment. The aim of this paper is to study and optimize the functional characteristics of superelastic archwires composed of Ti-50.8 аР % Ni alloy with TiN coatings deposited at varying deposition times. A three-point bending test was carried out to evaluate the functional properties. The distance between the supporters was 10 mm. The archwires were subjected to bending at a temperature of 23 ± 3 °C. Each test was continued until deformation of 1.5; 3; 4.5 and 6 % was reached. It has been found that titanium nitride coatings deposited on the Ti-50.8 at. % Ni surface alloy by the vacuum-plasma method act as the barrier layer to prevent the release of nickel ions into biological environment. Heat treatment (~400 °C) during deposition allows the required elastic-force characteristics and functional properties of the material to form. The optimal reactive stress (160-200 MPa) and the reverse martensitic transformation temperature occurred near room temperature can be obtained due to an appropriate selection of the deposition parameters. In the martensitic phase at room temperature, the archwire can be deformed. When the archwire sample is placed in oral cavity and heated to temperatures above 30 °C the material is in the superelastic state. Further research is needed in terms of coating stability during deformation when the material in superelastic state, as well as conducting corrosion testing, studying biocompatibility of archwire samples with titanium nitride coatings in order to successfully implement the proposed technology in dental practice. The prototypes of orthodontic TiNi archwires with protective and decorative TiN coatings will be obtained for medical application.Высокие коррозионная стойкость и биологическая совместимость наряду с другими уникальными свойствами сплавов на основе никелида титана (TiNi) обусловливают широкие возможности для их практического применения в медицине. Достаточно широко титан-никелевые сплавы используются в стоматологии, где из них изготавливают имплантаты (штифты, скобы и др.), эндодонтический инструментарий, а также ортодонтические устройства - сверхэластичные дуги для коррекции зубного ряда. Многообразие ортодонтических дуг из TiNi сплавов включает большое количество импортных торговых марок с широким диапазоном упруго-силовых характеристик. Однако далеко не все из них могут быть рекомендованы на начальных этапах коррекции из-за слишком высоких, потенциально травмоопасных, развиваемых усилий. Все большее применение находят ортодонтические дуги с полимерными покрытиями, имеющими эстетический внешний вид, однако для них характерны повышенный износ и потемнение цвета при длительной эксплуатации. Авторами разработан способ задания формы для ортодонтических дуг из TiNi сплава с одновременным нанесением биоинертного покрытия нитрида титана. В работе исследовались функциональные характеристики сверхэластичных дуг из сплава Ti-50,8 ат. % Ni с осажденными вакуумно-плазменным способом в течение различного времени TiN покрытиями. Установлено, что такие покрытия выступают в качестве барьерного слоя на поверхности изделий для предотвращения выхода никеля в окружающую среду, а термическое воздействие (~400 °С) при осаждении позволяет сформировать требуемый комплекс упруго-силовых характеристик и функциональных свойств в материале изделия. В частности, за счет подбора времени осаждения можно достичь оптимальных значений реактивных напряжений (160-200 МПа) и температуры окончания обратного мартенситного превращения, реализуемого вблизи комнатной температуры

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СПОСОБА ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОЕМКОСТНОГО ЗЕРКАЛЬНО-СИММЕТРИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

The paper cites a capacitance calculation of multi-sectional reflection symmetric superimposed instrument capacitor filled with anisotropic layer medium. Integral equations for capacitor electrodes and algorithm for their numerical solution are given in the paper. The paper contains checking an adequacy of the model to real structures. Приводится расчет емкости многосекционного зеркально-симметричного накладного измерительного конденсатора, заполненного анизотропной слоистой средой. Приведены интегральные уравнения для электродов конденсатора и алгоритм их численного решения. Проверена адекватность модели реальным конструкциям.