Method of material quality estimation with usage of multifractal formalism

Feasibility of application of multifractal theory for evaluation of materials mechanical properties, cast iron in particular, has been considered. The proposed method enables evaluation of mechanical properties of materials based on determination of their sensitivity to dimensions of structure elements from the multifractal Renyi spectrum. Sensitivity of cast iron ultimate strength to informational dimension of carbides, ultimate bending strength to fractal dimension of carbides, impact strength to correlation dimension of carbides and hardness to fractal dimension of graphite have been determined. Fractal prediction models of quality characteristics of cast iron based on the analysis of the following its structure elements (carbides and graphite) have been received

Endoplasmic reticulum stress response in an INS-1 pancreatic β-cell line with inducible expression of a folding-deficient proinsulin

Abstract Background Cells respond to endoplasmic reticulum stress (ER) stress by activating the unfolded protein response. To study the ER stress response in pancreatic β-cells we developed a model system that allows for pathophysiological ER stress based on the Akita mouse. This mouse strain expresses a mutant insulin 2 gene (C96Y), which prevents normal proinsulin folding causing ER stress and eventual β-cell apoptosis. A double-stable pancreatic β-cell line (pTet-ON INS-1) with inducible expression of insulin 2 (C96Y) fused to EGFP was generated to study the ER stress response. Results Expression of Ins 2 (C96Y)-EGFP resulted in activation of the ER stress pathways (PERK, IRE1 and ATF6) and caused dilation of the ER. To identify gene expression changes resulting from mutant insulin expression we performed microarray expression profiling and real time PCR experiments. We observed an induction of various ER chaperone, co-chaperone and ER-associated degradation genes after 24 h and an increase in pro-apoptotic genes (Chop and Trib3) following 48 h of mutant insulin expression. The latter changes occurred at a time when general apoptosis was detected in the cell population, although the relative amount of cell death was low. Inhibiting the proteasome or depleting Herp protein expression increased mutant insulin levels and enhanced cell apoptosis, indicating that ER-associated degradation is maintaining cell survival. Conclusions The inducible mutant insulin expressing cell model has allowed for the identification of the ER stress response in β-cells and the repertoire of genes/proteins induced is unique to this cell type. ER-associated degradation is essential in maintaining cell survival in cells expressing mutant insulin. This cell model will be useful for the molecular characterization of ER stress-induced genes

Regularization of One Conditionally Ill-Posed Problem of Extractive Metallurgy

One of the ways to solve the conditionally ill-posed problem for ranking quality criteria of the multiobjective system, whose regularization is made by applying the fractal formalism, is hereby considered. Ranking quality criteria by their importance is based on the definition of the area of self-similarity for partial criteria.Рассматривается один из путей решения условно некорректной задачи ранжирования критериев качества многокритериальной системы, регуляризация которой производится применением фрактального формализма. Ранжирование критериев качества по их значимости базируется на определении области самоподобия частных критериев.Розглядається один із шляхів вирішення умовно некоректної задачі ранжування критеріїв якости багатокритеріяльної системи, реґуляризація якої проводиться застосуванням фрактального формалізму. Ранжування критеріїв якости за значенням базується на визначенні области самоподібности окремих критеріїв

Fractal model of estimating quality of cold worked fuel cladding tubes

A possibility was considered concerning estimation of grain anisomery in the structure of fuel cladding tubes of corrosion-resistant 026Cr16Ni15Mo3Nb steel of austenitic class rolled according to two flow charts: regular and intensive technologies using fractal formalism. Role of grain boundary hardening during cold plastic deformation was analyzed by studying the effect of the fractal dimension of grains D and their boundaries Dg on σ₀.₂, σw, and δ₅. The best correlation among those that were considered was observed between relative elongation and fractal dimensions of the grain structure (R² = 0.90). The smallest correlation was observed with the yield stress (R² = 0.64). It is because of variation of plastic flow processes towards a decrease in the degree of hardening in the material rolled according to the intensive technology. Cold deformation results in refining of the average grain size from 15.50 to 15.42 µm. In this case, extent of the grain boundary length L increased by 17.62% at an iteration step δ commensurate with the average grain size which is indicated by a change in the fractal dimension according to L ∼ δ¹⁻ᴰ. Degree of the grain structure inhomogeneity was estimated using ratios of self-similarity of regions of fractal dimensions of the structure. The obtained results on the level of mechanical properties of fuel cladding tubes made of austenitic steel indicate advantage of the intensive technology over regular one that was confirmed by results of fractal modeling.Розглянуто можливість оцінки різнозернистості структури труб-оболонок твел з корозійно-стійкої сталі аустенітного класу 026Х16Н15М3Б, прокатаних за двома технологічними схемами, яка діє зараз та за інтенсивною технологією, із застосуванням фрактального формалізму. Проаналізовано роль зернограничного зміцнення при холодній пластичній деформації на прикладі дослідження впливу фрактальної розмірності зерен D і їх границь Dg на σ₀.₂, σw і δ₅. Встановлено, що найкраща кореляція серед розглянутих спостерігається між відносним подовженням і фрактальними розмірностями зеренної структури (R² = 0.90), а найменша – з межею плинності R² = 0.64, що обумовлено зміною процесів пластичної течії матеріалу, що прокатаний за інтенсивною технологією, в сторону зниження ступеня зміцнення. Холодна деформація призводить до подрібнення середнього розміру зерен з 15,50 до 15,42 мкм. При цьому збільшується протяжність довжини границь зерен L на 17,62 % при кроці ітерації δ порівнянним із середнім розміром зерна, що фіксується зміною фрактальної розмірності згідно з L ∼ δ¹⁻ᴰ. За допомогою співвідношень областей самоподібності фрактальних розмірностей зерен структури оцінено ступінь її неоднорідності. Отримані результати за рівнем механічних властивостей оболонок твел з аустенітної сталі вказують на перевагу інтенсивної технології перед штатною, що підтверджується результатами фрактального моделювання.Рассмотрена возможность оценки разнозернистости структуры труб-оболочек твэл из коррозионностойкой стали аустенитного класса 026Х16Н15М3Б, прокатанных по двум технологическим схемам – действующей и интенсивной, с применением фрактального формализма. Проанализирована роль зернограничного упрочнения при холодной пластической деформации на примере исследования влияния фрактальной размерности зерен D и их границ Dg на σ₀.₂, σw и δ₅. Установлено, что наилучшая корреляция среди рассматриваемых характеристик наблюдается между относительным удлинением и фрактальными размерностями зеренной структуры (R² = 0.90), а наименьшая – с пределом текучести R² = 0.64, что обусловлено изменением процессов пластического течения прокатываемого материала по интенсивной технологии в сторону снижения степени упрочнения. Холодная деформация приводит к измельчению среднего размера зерен с 15,50 до 15,42 мкм. При этом увеличивается протяженность длины границ зерен L на 17,62% при шаге итерации δ, соизмеримым со средним размером зерна, что фиксируется изменением фрактальной размерности согласно L ∼ δ¹⁻ᴰ. С помощью соотношений областей самоподобия фрактальных размерностей зеренной структуры оценена степень ее неоднородности. Полученные результаты по уровню механических свойств оболочек твэл из аустенитной стали указывают на преимущество интенсивной технологии перед штатной, что подтверждается результатами фрактального моделирования

Сharacterization of ARC-PVD ZrN nanostructured coatings by using the fractals theory

Nanostructured ZrN coatings for hardening of a thin-walled cutting tools operating under cyclic loads conditions have been obtained and investigated. The structure and mechanical properties of nanocoatings have been examined. It was revealed that the ZrN coating improved the properties of thin-walled cutting tools. ZrN surface morphology was theoretically substantiated with the application of the fractals theory.Отримано та досліджено наноструктуровані покриття ZrN для зміцнення тонкостінних ріжучих інструментів, що працюють в умовах циклічних навантажень. Досліджено структуру та механічні властивості нанопокриттів. Виявлено, що покриття ZrN покращує властивості тонкостінних ріжучих інструментів. Морфологія поверхні ZrN теоретично обґрунтована із застосуванням теорії фракталів

Structure and properties of powder gas-plasma coatings based on nickel

The development of modern technology requires a constant increase in reliability and durability of products. Widely used in the practice of domestic and foreign engineering coatings from electrolytic chromium for several hundred hours are triggered, they are unsatisfactorily working on friction and wear at high temperatures. The subject of the study were powder materials based on nickel PG-SR3 and PG-SR4. The work is devoted to the study of the formation of gas-plasma coatings on parts of the cylinder-piston group of internal combustion engines using self-fluxing powders based on nickel, as well as the structure and properties change after coating sputtering, its reflow, subsequent hardening. The purpose of this work is to study powder materials applied to the working surfaces of piston rings by gas-thermal spraying. The object of the study are processes of formation of the structure and properties of coatings from powder materials. The presence in the deposited layer of a solid solution based on nickel, carbide phase, borides of chromium and nickel, chromium silicides is established. The greatest macro- and microhardness is possessed by fused layers containing the greatest number of strengthening phases. The conducted researches and industrial tests allowed to introduce the coating into production.Розвиток сучасної техніки потребує постійного підвищення надійності та довговічності виробів. Широко застосовувані в практиці вітчизняного та зарубіжного машинобудування покриття з електролітичного хрому за кілька сотень годин спрацьовуються, вони незадовільно працюють на тертя та зношування за високих температур. Предметом дослідження були порошкові матеріали на основі нікелю ПГ-СР3 та ПГ-СР4. Робота присвячена дослідженню формування газоплазмових покриттів на деталях циліндропоршневої групи двигунів внутрішнього згоряння з використанням самофлюсованих порошків на основі нікелю, а також зміні структури та властивостей після напилення покриття, його оплавлення, наступного загартування. Мета роботи – дослідження порошкових матеріалів, які нанесені на робочі поверхні поршневих кілець газотермічним напиленням. Об’єктом дослідження є процеси формування структури та властивостей покриттів із порошкових матеріалів. Встановлено наявність у напиленому шарі твердого розчину на основі нікелю, карбідної фази, боридів хрому та нікелю, силіцидів хрому. Найбільшу макро- і мікротвердість мають оплавлені шари, що містять найбільшу кількість зміцнювальних фаз. Проведені дослідження та промислові випробування дозволили впровадити покриття у виробництво