МОДЕЛЮВАННЯ УМОВ ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ В МІКРООБЛАСТЯХ МЕТАЛЕВИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ НАДГЛИБОКОМУ ПРОНИКАННІ МІКРОЧАСТИНОК
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-8106.2(45)2021.246963Ключові слова:
математичне моделювання, надглибоке проникання, агрегатний стан, стійкість хімічних зв’язківАнотація
Проведено моделювання стійкості хімічних зв’язків під дією ударних хвиль та вільних електронів в товщі металічних мішеней на основі квантово-механічних розрахунків. При цьому проведені аналітичні розв’язки рівняння Шредингера в еліпсоїдальних координатах та отримані залежності енергії хімічних зв’язків при різних умовах, які наглядно показують умови їх стійкості. Залежно від швидкості, температури, властивостей частинок та оброблюваної поверхні утворюються покриття та відбувається імплантація в поверхневий шар. При цьому можуть використовуватися потоки частинок, що мають широкий діапазон швидкостей — від десятків до декількох тисяч метрів в секунду та тисків до десятків ГПа. Для з'ясування умов надглибокого проникнення мікрочастинок у металеві перешкоди запропоновано ідею дестабілізації мікроструктури металевих матеріалів в обмежених мікрооб'ємах під час дії зовнішніх фізичних факторів. Рух мікрочастинки в металевій мішені вздовж каналу супроводжується високим тиском, впливом мікросекундних високоенергетичних ударних хвиль, що призводять до руйнування хімічних зв'язків. Рух мікрочастинки в товщині металу можливий тільки при попаданні мікрочастинки у фронт ударних хвиль і при дотриманні масштабного фактора мікрочастинок. В обмеженому обсязі відбувається розпад кристалічного стану і перехід його в стан холодної плазми, яка подібна до рідкого стану. Цей стан спостерігається протягом процесів розпаду та утворення хімічних зв'язків. Експериментально встановлені умови надглибокого проникання мікрочастинок та показано, що агрегатний стан під час надглибокого проникання може змінюватися від плазмового до аморфного або кристалічного стану.
Посилання
Usherenko S.M. (1998). Sverchglubokoie pronikayiie microchastits v pregrady i sozdaniie kompozitzionnykh materialov [Superdeep penetration of microparticless to the barriers and creation of composition materials]. Minsk: research institute of the impulsive processes with an expierence production.
Baskevich A.S. (2017). Izucheniie osobennostei sverkhglubokogo pronikaniia mikrochastitz v metallicheskiie misheni [Study of features superdeep penetration of microparticless to the metallic target]. Visti Donetzkogo girnychogo instytutu, (2(41)), 182–188.
Baskevich O.S. (2017). Model nadglybokogo pronykannia mikrochastynor u metalevi misheni pry hadzvukovykh shvydkostiakh [The model of the superdeep penetration of microparticles into metal target at supersonic speeds]. V sb. Nauch. Trudov «Stroitelstvo, Materialovedeniie, Mashinostroieniie», Seriia «Starodubovskiie chteniia». Dnipro, (95), 15–21.
Baskevich O.S. (2017). Vyvchennia umov otrymannia dodatkovoii energii pry nadglybomu pronykanii mikrochastynok u metalevi misheni [Study of term of receipt of additional energy at superdeep getting of microparticless to metallic target]. V sb. Nauch. Trudov «Stroitelstvo, Materialovedeniie, Mashinostroieniie», Seriia «Starodubovskiie chteniia. Dnipro, (95), 36–41.
Glasmacher U.A., Lang M., Keppler H. et al. (17 May 2006). Phase Transitions in Solids Stimulated by Simultaneous Exposure to High Pressure and Relativistic Heavy Ions [Fazovye perekhody v tverdyh telah, stimulirovannye odnovremennym vozdejstviem vysokogo davleniya i relyativistskih tyazhelyh ionov]. Physical Review Letters, 195701
Sobolev, V.V., Usherenko S.M. (2006). Shock–wave initiation of nuclear transmutation of chemical [Udarno-volnovoe iniciirovanie yadernoj transmutacii himicheskogo]. Journal de Physique. IV, (134), 977 –982.
Baskevych O.S. (2019). Nanomodyfikuvannia struktury koliorovykh metaliv u rezhymi nadglibokogo pronykannia [Nanomodification of structure of non-ferrous metals in mode of superdeep penetration]. Materialoznavstvo ta termichna brobrobka metaliv, (3(86)), 10–18.
Zeldovich V.I., Khomskaia I.V., Frolova N.Ju., Kheifets A.E., Usherenko S.M., Dybov O.A. (2002). Structurniie izmtneniia v zhelezonikelevykh splavakh, vyzvannyie deistviem vysokoskorostnogo potoka poroshkovykh chastits. 2. Effekty sverkhglubokogo pronikaniia [Structural changes in железоникелевых alloys, caused by the action of high-speed stream of powder-like particles. 2. Effects of the super-deep penetrating]. Fizika metallov I metallovedeniie. (93), 86–94.
Baskevych O.S., Sobolev V.V., Usherenko S.M. (2019). Fizyko-matematychna model vysokoshvydkisnoii chastynky zi stalevoiu mishenniu [A physical and mathematical model of co-operation of high-speed particle is with a steel target]. Matematychne modeliuvannia, (1(40)), 150–162.
Baskevych O.S., Sobolev V.V., Sereda B.P. (2020). Modeling the influence of shock waves on the stability of chemical links during super-deep penetration of microparticles Matematychne modeliuvannia. (1(42)), 116–124.
Sobolev V.V., Baskevych O.S., Shyman L.M., Usherenko S.M. (2016). Mechanism of thick metal walls penetration by high–speed microparticles [Mekhanizm proniknoveniya tolstyh metallicheskih stenok vysokoskorostnymi mikrochasticami]. Naukovyi visnyk NGU, (6). 75–83.
Sudzuki K., Fudzimori Ch., Khasimoto K. (1987). Amorphnyie metally [Amorphous metals]. (by Masumoto Ts.).Metallurgiia.
Bereza О.Ju, Filinenko N.Ju., Baskevych О.S. (2012). Rozrakhunok energii khinichnogog zviazku faz, scho mistiat bor v splavakh systemy Fe-B-C [Calculation of energy of chemical connection phases that contain the coniferous forest in the alloys of the system Fe-B-C]. Naukovi visti natzionalnogo tekhnichnogo universytetu Ukrainy “Kyivskyi politekhnichnyi instytut», (4(84)). 116–120.
Sobolev V.V., Baskevych O.S., Varenyk E.O. (2015). Elektrodtymuliovani reaktsii v atmosferi vugiknykh dhakht [The Electro-stimulated chemical reactions are in the atmosphere of coal mines]. Monografiia. Kharkiv: vydavnytstvo “Tekhnologichnyi tsentr”, 80 p.
Mors F.M., Feshbakh G.(1960). Metody teoreticheskoi fiziki [Methods of theoretical physics]. Моskva:IL.
Sobolev V.V., Rudakov D.V., Baskevych O.S., Kyrychenko F.L. (2020). Fiziko-matematicheskiie modeli v zadachakh lazernogo initsiirovaniia vzryvchatykh veshchestv [Physical and mathematical models are in the tasks of laser initiation of explosives]. Kiev: F.O. P. Buria O.D.
Ушеренко С.М. Сверхглубокое проникание микрочастиц в преграды и создание композиционных материалов : навч. посіб. Минск: НИИ импульсных процессов с опытным производством, 1998. 210 c.
Баскевич А.С. Изучение особенностей сверхглубокого проникания микрочастиц в металлические мишени. Вісті Донецького гірничого інституту. 2017. № 2(41). С. 182–188.
Баскевич O.С. Модель надглибокого проникання мікрочастинок у металеві мішені при надзвукових швидкостях. В сб.науч. трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение», «Стародубовские чтения». 2017. №. 95. С. 15–21.
Баскевич O.С. Вивчення умов отримання додаткової енергії при надглибокому прони-канні мікрочастинок у металеві мішені. В сб.науч. трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение», «Стародубовские чтения». 2018. №. 104. С. 36–41.
Glasmacher U.A., Lang M., Keppler H. Phase Transitions in Solids Stimulated by Simultaneous Exposure to High Pressure and Relativistic Heavy Ions. Physical Review Letters, 17 May 2006,
p. 96.
Sobolev, V.V., Usherenko S.M. Shock–wave initiation of nuclear transmutation of chemical elements. Journal de Physique. IV. 2006. № 134. Р. 977–982.
Баскевич О.С., Соболев В.В., Ушеренко С. М. Наномодифікування структури кольоро-вих металів у режимі надглибокого проникнення. Металознавство та термічна обробка металів. 2019. № 3(86). С. 10–18.
Зельдович В.И., Хомская И.В., Фролова Н.Ю., Хейфец А.Э., Ушеренко С.М., Дыбов О.А. Структурные изменения в железоникелевых сплавах, вызванные действием высокоскоростного потока порошковых частиц. 2. Эффекты сверхглубокого проникания. Физика металлов и металловедение. 2002. №. 93. С. 86–94.
Баскевич О.С., Соболев В.В., Ушеренко С.М. Фізико–математична модель взаємодії високошвидкісної частинки зі сталевою мішенню. Математичне моделювання. 2019. Т. 40,
№ 1. С. 150–162.
Baskevych O.S., Sobolev V.V., Sereda B.P. Modeling the influence of shock waves on the stability of chemical links during super-deep penetration of microparticles. Математичне моделювання. 2020. № 1(42). С .116–124.
Sobolev V.V., Baskevych O.S., Shyman L.M., Usherenko S.M. Mechanism of thick metal walls penetration by high-speed microparticles. Науковий вісник НГУ. 2016. № 6. С. 75−83.
Cудзуки К. Фудзимори Ч., Хасимото К. Аморфные металлы :под ред. Масумото Ц. Пер. с япон.: М., Металлургия. 1987. 328 с.
Береза О.Ю., Филоненко Н.Ю., Баскевич О.С. Розрахунок енергії хімічного зв’язку фаз, що містять бор в сплавах системи Fe-B-C. Наукові вісті національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». 2012. № 4(84). С. 116–120.
Соболєв В.В., Баскевич О.С., Вареник Є.О. Електростимульовані хімічні реакції в атмосфері вугільних шахт : монографія. Харків: видавництво “Технологічний центр”, 2015. 80 с.
Морс Ф.М., Фешбах Г. Методы теоретической физики : навч. посіб. Москва : ИЛ. 1960. т. 11. 897 с.
Соболев В.В. Физико-математические модели в задачах лазерного инициирования взрывчатых веществ : навч. посіб. Київ : ФО – П Буря О.Д. 2020. 108 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
