<<

стр. 2
(всего 2)

СОДЕРЖАНИЕ

относительного числа фуллеренов можно апроксимировать линейными зависи-
мостями (рисунок 16).




Рисунок 16 – Взаимосвязь относительной адаптивности структуры с
отношением числа фуллеренов до и после отжига для сталей
с различным содержанием углерода


Оказалось, что интенсивность увеличения относительной адаптивности
структуры от относительного числа фуллеренов для стали У8, 35, 10, У7 и 08
сохраняется одной и той же (линия 1). С меньшей интенсивностью проходит
*
рост Am с уменьшением N1 и N2 для сталей У10 и 20 (линия 2). Сталь 40 оказа-
лась слабо чувствительной к росту фуллеренов после отжига.
Таким образом, экспериментально доказано, что самоорганизация фуллере-
нов является механизмом повышения адаптивности структуры стали к повыше-
нию температуры. Можно заключить, что роль фуллеренов в улучшении динами-
ческих свойств структуры стали на субзеренном уровне подобна роли дислокаций
и других дефектов на атомном уровне. Поэтому управление стабильностью струк-
туры стали, контролирующей надежность ее работы во время эксплуатации, свя-
зано с управлением содержания фуллеренов в стали путем различных технологи-
ческих приемов, например, при кристаллизации, термообработке и других воздей-
ствиях.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически обосновано и экспериментально идентифицировано образо-
вание молекулярной формы углерода - фуллеренов в углеродистых сплавах на ос-
нове железа. Для ряда распространенных в нефтегазовой отрасли материалов (уг-
леродистых качественных и инструментальных сталей; серых и высокопрочных
чугунов) проведена количественная оценка содержания фуллеренов в структуре.
Так, после первичной кристаллизации в доэвтектоидных сталях количество фул-
леренов в зависимости от содержания углерода уменьшается от 39,9?1014 шт./(г
образца) (для Армко-железа) до 27,6?1014 шт./(г образца), а в заэвтектоидных –
достигает 56,4?1014 шт./(г образца). В структуре чугунов содержание фуллеренов
значительно ниже [9,8-16,9?1014 шт./(г образца)] вследствие преимущественного
образования графитной фазы.
2. Разработана экспериментальная методика выделения фуллеренов из ста-
лей и чугунов, основанная на электролитическом растворении матрицы с после-
дующей экстракцией фуллеренов растворителем и позволяющая определять их
количество в металле.
3. Установлены особенности и механизмы образования фуллеренов в желе-
зо-углеродистых сплавах в процессе выплавки и при термических воздействиях. В
результате реализации этих механизмов в чугунах существует различное соотно-
шение фуллеренов, перешедших в структуру феррита при переплавке литейного
чугуна (статическая составляющая) и образовавшихся в результате фазовых пре-
вращений при охлаждении слитка (динамическая составляющая). При термиче-
ском воздействии количество фуллеренов в углеродистых сплавах значительно
возрастает на границах зерен феррита и цементита вследствие распада последнего
и появления дополнительного углерода, идущего на образование фуллеренов.
Кроме того, увеличению содержания фуллеренов способствует облегчение диффу-
зионных процессов при нагреве. Определяющее влияние на содержание фуллере-
нов в сплаве оказывает продолжительность выдержки при температурах структур-
ных и фазовых превращений, а также скорость охлаждения. Мультифрактальная
параметризация структур исследованных сталей и чугунов также показала, что
фуллерены являются неотъемлемой частью зерен феррита и участвуют в струк-
турных и фазовых превращениях.
4. При насыщении поверхности металла атомами углерода происходит до-
полнительное образование фуллеренов в науглероженной зоне ввиду превышения
растворимости углерода в матрице и его накопления в микропорах.. В частности,
металл науглероженной зоны труб змеевиков печей пиролиза углеводородного
сырья содержит примерно в 5,5 раз больше фуллеренов, чем основной металл.
Показано (на примере цементации), что внутри науглероженной зоны существует
область преимущественного образования фуллеренов, которая располагается на
расстоянии 0,3-0,4 мм от поверхности металла. Поскольку при термическом воз-
действии количество фуллеренов в этой области резко возрастает, можно предпо-
ложить, что в ее пределах размер и форма пор наиболее благоприятны для актив-
ного образования фуллеренов.
5. Корреляция распределения количества фуллеренов и микротвердости в
неоднородных зонах сталей, подвергшихся диффузионному насыщению углеро-
дом при сварке и цементации, указывает на возможность влияния фуллеренов на
механические свойства сплавов и на их участие в создании структур адаптации
при первичной кристаллизации.
6. По-видимому, существуют конкурирующие механизмы участия углерода
в формировании структуры сталей и чугунов. При малых количествах углерода
наличие в сплаве фуллеренов приводит к фрактальному распределению его ато-
мов, что обеспечивает стабильность структуры феррита. Увеличение содержания
углерода приводит к уменьшению динамической составляющей фуллеренов в
структуре вследствие протекания энергетически более выгодного процесса обра-
зования цементита.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Закирничная М.М. Фуллеренная модель конструкционной стали// Материалы
XXXXV-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.-
Уфа: УГНТУ, 1994. - C. 83.
2. Закирничная М.М. Фуллеренная модель конструкционной стали// Материалы
XXXXVI-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.-
Уфа: УГНТУ, 1995.- C. 142.
3. Закирничная М.М. Фуллеренный механизм образования структуры железо-
углеродистых сплавов// Техническая диагностика, промышленная и экологическая безо-
пасность: Материалы II Всероссийской научно-технической конференции.- Уфа: УГНТУ,
1996.- C. 205.
4. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Самигуллин Г.Х., Мекалова Н.В. Фуллеренная
модель структуры железо-углеродистых сплавов// Синергетика, структура и свойства ма-
териалов, самоорганизующиеся технологии. М.: РАН, 1996.- С. 208.
5. Закирничная М.М. Фуллеренная модель структуры железо-углеродистых спла-
вов// Препринт. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1996.- 35 с.
6. Кузеев И.Р., Куликов Д.В., Мекалова Н.В., Закирничная М.М. Получение фул-
леренов из углеводородного сырья нефтяного происхождения// Материалы XXXXVIII-й
научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.- Уфа: УГ-
НТУ, 1997.- С.146.
7. Закирничная М.М., Хисаева З.Ф. Золотая пропорция.- Уфа: Изд-во УГНТУ,
1997.- 64 с.
8. Кузеев И.Р., Куликов Д.В., Закирничная М.М., Мекалова Н.В. Физическая при-
рода разрушения: Учебное пособие.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997.- 168 с.
9. Кузеев И.Р., Самигуллин Г.Х., Куликов Д.В., Закирничная М.М., Мекалова Н.В.,
Сложные системы в науке и технике.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997.- 227 с.
10. Кузеев И.Р., Закирничная М.М. Науглероживание и образование фуллереновых
структур в поверхностном слое труб печей пиролиза// Материалы первого международ-
ного симпозиума «Наука и технология углеводородных дисперсных систем».- М.: ГАНГ,
1997,- С.55.
11. Кузеев И.Р., Иванова В.С., Закирничная М.М. О самоподобии фуллереновых
структур в шунгитовых породах и железо-углеродистых сплавах// Материалы конферен-
ции «Науки о Земле на пороге XXI века: новые идеи, подходы, решения».- М.: РФФИ,
1997,- С. 61.
12. Закирничная М.М. Метод количественного определения фуллеренов, выделен-
ных из железо-углеродистых сплавов// «Проблемы машиноведения, конструкционных
материалов и технологий»: Сборник трудов, Уфа: Изд-во "Гилем", 1997,- С. 198-202.
13. Иванова В.С., Козицкий Д.В., Кузеев И.Р., Закирничная М.М. О самоподобии
фуллеренов, образующихся в структурах продуктов термического испарения графита,
шунгита и высокоуглеродистой стали// «Перспективные материалы», 1998.- N 1.- С. 5-15.
14. Иванова В.С., Козицкий Д.В., Кузеев И.Р., Закирничная М.М. Фуллерены в
чугуне// «Материаловедение», 1998.- N 2.- С. 5-14.
15. Кузеев И.Р., Закирничная М.М. Идентификация фуллеренов, выделенных из
структуры углеродистых сплавов на основе железа и их количественный анализ// XIV
Уральская школа металловедов-термистов «Фундаментальные проблемы физического
металловедения перспективных материалов».- Ижевск: УрО РАН, 1998.- С. 206.
16. Кузеев И.Р., Закирничная М.М. Результаты исследования науглероженного
слоя труб печей пиролиза// III международный конгресс «Шаг в XXI век».- М.: ГАНГ,
1998.- С. 57.
17. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Чиркова А.Г. Изменение структуры и свойств
металла труб змеевиков печей пиролиза в процессе эксплуатации// «Нефть и газ».- Тю-
мень, 1998.- №2.- С. 87-92.
18. Закирничная М.М., Ткаченко О.И. Фуллерены в сварных соединениях// Про-
блемы нефтегазового комплекса России. Переработка углеводородного сырья. Нефтехи-
мия: Тезисы докладов Международной научно-технической конференции.- Уфа: Изд-во
УГНТУ, 1998.- С. 172.
19. Закирничная М.М., Годовский Д.А. Образование фуллеренов в структуре же-
лезо-углеродистых сплавов при первичной кристаллизации// Проблемы нефтегазового
комплекса России. Переработка углеводородного сырья. Нефтехимия: Тезисы докладов
Международной научно-технической конференции.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998.- С. 183.
20. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Годовский Д.А. Природа аномального поведе-
ния углерода в железо-углеродистых сплавах// Республиканская конференция «Совре-
менные проблемы естествознания на стыках наук»: Сб. статей: В 2 т.- Уфа, 1998.- Т.2. С.
147-163.
21. Закирничная М.М., Кузеев И.Р., Ткаченко О.И. Взаимосвязь значений микро-
твердости и количества фуллеренов в сварном соединении// Республиканская конферен-
ция «Современные проблемы естествознания на стыках наук»: Сб. статей: В 2 т.- Уфа,
1998.- Т.2. С. 50-55.
22. Иванова В.С., Кузеев И.Р., Закирничная М.М. Синергетика и фракталы. Уни-
версальность механического поведения материалов.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998.- 366 с.
23. Закирничная М.М., Ткаченко О.И., Годовский Д.А. Исследование фуллеренов
в процессе первичной кристаллизации железо-углеродистых сплавов и повторных тер-
мических воздействиях: Препринт.- Уфа: тип. ОАО «УМПО», 1999.- 40 с.
24. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Самигуллин Г.Х, Мекалова Н.В. Фуллеренная
модель высокоуглеродистых сплавов на основе железа// Изв. РАН, «Металлы», 1999.-
№1.- С. 74-79.
25. Закирничная М.М., Ткаченко О.И. Образование фуллеренов в процессе допол-
нительного введения углерода в структуру углеродистых сплавов на основе железа// Те-
зисы докладов 5-й Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные
материалы, технологии, конструкции»: г. Красноярск, 1999.- С. 242-244.
26. Закирничная М.М., Годовский Д.А. Формирование фуллеренов в структуре чу-
гуна в процессе первичной кристаллизации// Тезисы докладов 5-й Всероссийской науч-
но-технической конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции»: г.
Красноярск, 1999.- С. 239-242.
27. Zakirnichnaya M.M., Kuzeev I.R., Godovski D.A., Tkachenko O.I. Study of
Fullerens in Iron-Carbon Alloys// 4th Bennial International Workshop in Russia «Fullerenes and
atomic clusters»: St. Peterburg, Russia, 1999.- P. 208.
28. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Чиркова А.Г., Ткаченко О.И. Влияние углеро-
да на формирование неоднородности структуры металла// Научно-техническая конфе-
ренция “Техника на пороге XXI-века»: Сб. научных трудов.- Уфа: Гилем, 1999.- С. 141-
153.
29. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Ткаченко О.И., Годовский Д.А. Изучение фул-
леренов в науглероженном слое, полученном при цементации// Научно-техническая кон-
ференция “Техника на пороге XXI-века»: Сб. научных трудов.- Уфа: Гилем, 1999.- С.
176-177.
30. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Годовский Д.А. Образование фуллеренов в
структуре чугунов при первичной кристаллизации и доменном процессе// Тезисы докла-
дов первого междисциплинарного семинара «Фракталы и прикладная синергетика», г.
Москва, 1999.- С. 187-189.
31. Кузеев И.Р., Закирничная М.М. Фуллерены в железо-углеродистых сплавах//
Тезисы докладов первого междисциплинарного семинара «Фракталы и прикладная си-
нергетика», г. Москва, 1999.- С.186-187.
32. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Ткаченко О.И. Распределение фуллеренов по
зонам сварного соединения// «Сварочное производство», 1999.- №11.- С. 23-24.
33. Закирничная М.М., Ткаченко О.И. Структурная неоднородность металла в ре-
зультате диффузионного перераспределения углерода// Мировое сообщество: проблемы
и пути решения: Сб. научных статей.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000.- №6(1).- С. 67-76.
34. Закирничная М.М., Ткаченко О.И. Распределение фуллеренов в диффузионных
зонах стальных образцов после цементации и сварки// XXXVI семинар «Актуальные
проблемы прочности»: Сб. статей.- Витебск, 2000.- С. 185-191.
35. Закирничная М.М., Годовский Д.А. Влияние условий получения чугуна на ко-
личество фуллеренов в их структуре// XXXVI семинар «Актуальные проблемы прочно-
сти»: Сб. статей.- Витебск, 2000.- С. 179-184.
36. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Ткаченко О.И. Изучение фуллеренов в струк-
туре сталей 08, 10, подвергшихся цементации// II-й Международный симпозиум «Наука и
технология углеводородных дисперсных систем - 2000»: Сб. тезисов.- Уфа, 2000.- С.
37. Закирничная М.М., Годовский Д.А. Фуллеренны в структуре чугунов и угле-
родсодержащих материалах// «Литейное производство», 2000.- №12.- С. 6.
38. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Ткаченко О.И, Годовский Д.А. Условия обра-
зования фуллеренов в углеродистых сплавах на основе железа// «Башкирский химиче-
ский журнал», 2000.- Т. 7, №5.- С. 94-96.
39. Кузеев И.Р., Закирничная М.М., Ткаченко О.И. Образование фуллеренов в
процессе диффузии углерода в структуру стали// «Нефть и газ».- Тюмень, 2001.- №2.- С.
112-119.
40. Закирничная М.М., Кузеев И.Р., Корнилов В.М., Лачинов А.Н. Миграция и
образование фуллеренновых структур на различных стадиях получения железо-
углеродистых сплавов// «Геология».- Уфа: АН РБ, 2001.- №6.- С. 39-49.
41. Закирничная М.М. Методика идентификации фуллеренов, выделенных из же-
лезо-углеродистых сплавов// «Заводская лаборатория».- М., 2001.- №8.- С. 22-28.
42. Закирничная М.М. Влияние условий охлаждения чугунов на образование
фуллеренов// «Литейное производство», 2001.- №12.- С. 8.
43. Zakirnichnaya M.M., Kornilov V.M., Lachinov A.N. Forming 2D-crystal from
fullerenes like molecules// International conference «Toward molecular electronics»: Srem, Po-
land, 2001.- P. 42.

Соискатель М.М. Закирничная

<<

стр. 2
(всего 2)

СОДЕРЖАНИЕ