Обычная версия сайта Размер шрифта Цветовая схема Изображения

Лазерные технологии

ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ

1. Прецизионная лазерная размерная обработка композиционных материалов

Целью проекта является разработка способа лазерной резки углерод-волокнистых композиционных материалов.

Руководитель проекта: проф. Кузьменко А.П. (Кафедра «Электротехника и электроника», Лаборатория квантовой электроники и лазерных технологий).

 

 

Основные научные и практические результаты:

  • Проведено моделирование процесса газолазерной резки углерод-волокнистых композиционных материалов, установлен критерий оптимальности их газолазерной размерной обработки, рассчитаны и опытно отработаны оптимальные режимы.
  • Проведен комплекс исследований по пробивке и резке композиционных материалов по прямой и криволинейной траекториям, на основании которых установлен оптимальный выбор положения перетяжки, что позволило практически исключить влияние традиционно жестких требований по модовому составу лазерного пучка, а также получены оптимальные параметры, режимы резания, при которых достигается высокая качество разделки материалов при достаточно низком уровне энергий.
  • Опытно определен пороговая мощность начала зоны линейности в зависимости скорости и мощности, на этой основе получены режимы резки при минимальной мощности с максимальной скоростью.
  • Разработано технико-экономическое обоснование по организации опытно-производственного участка размерной обработки методом газолазерной резки композиционных материалов.
  • Разработана технология, организовано и действует производство. С 1993 года данные фильтры используются на Сахалинских месторождениях в ООО "Сахалинморнефтегаз". Изготовление опытной партии фильтров длиной 100 - 200 погонных метров 2880 - 5760 тыс. руб. После проведения испытыний, возможно, промышленное производство, в том числе, в условиях заказчика.
  • Защищена кандидатская диссертация.
  • Получен патент на изобретение.

Публикации:

  • Кузьменко А.П., Верхотуров А.Д., Кузьменко Н.А., Жуков Е.А. Лазерная резка композиционных материалов // Физика и химия обработки материалов, 2002. В. 2. С. 93 – 99.
  • Патент №2196122 РФ, МПК 7 В 23 К 26/38 Способ размерной обработки композиционных материалов / Н.А. Кузьменко, Е.А. Жуков, А.П. Кузьменко Опубл. 10.06.2002.
  • Кузьменко А.П., Жуков Е.А., Кузьменко Н.А. Газолазерные технологии размерной прецизионной обработки композиционных материалов // Матер. межд. симп. «Совместные проекты технического сотрудничества и обмена специалистами Китай-Россия 2004». КНР, Даляньский политехнический институт: 2004, С. 78.

 

2. Создание лазерной системы автоматизированной системы диагностики быстровращающихся тел

Цель работы: Разработка бесконтактного метода контроля динамических объектов, создание автоматизированной системы измерения смещения деталей быстровращающегося тела в динамическом режиме.

Руководитель д.т.н., проф. В.И. Римлянд (кафедра физики, лаборатория автоматизации физико-технических измерений)

Основные научные и практические результаты:

  • Теоретически и экспериментально исследованы возможности применения оптического теневого метода для измерения колебаний и исследования динамики быстровращающихся тел.
  • Разработаны методы фазовой дискретизации и усреднения сигнала, поступающего с датчиков измерительной системы.
  • На основе лазерного профилометра создана автоматизированная система, позволяющая с порогом чувствительности 0,5 мкм проводить измерения параметров колебаний и относительных смещений различных частей тела, вращающегося со скоростью до 500 об/с, при этом погрешность измерения составляет от 2 до 15 % в интервале смещений от 0 до 1000 мкм.
  • Защищена кандидатская диссертация.
  • Получен патент на изобретение.
  • Опубликовано 2 работы в центральной печати.

 

3. Исследование влияния облучения наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) на физические и технологические свойства металлических расплавов

Цель работы: Исследование влияния облучения металлических расплавов (бронзы, латуней, чугунов, магниевых сплавов и др.) наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) на процессы кристаллизации и структурообразования для повышения их физико-механических и функциональных свойств (жаростойкость, коррозионностойкость, износостойкость): разработка на этой основе усовершенствованных технологий плавки металлических сплавов»

Руководитель: д.т.н., проф. Ри Хосен (Кафедра «Литейное производство и технология металлов»)

Воздействие НЭМИ на жидкую фазу перечисленных выше металлов и сплавов осуществлялось погружением излучателя в расплав, изолировав его от контакта с жидким металлом с помощью кварцевого или алундового наконечника, прозрачного для наносекундных электромагнитных волн (рис). Плавку проводили в графитном тигле на установке «Параболоид-4» конструкции ЦНИИТМШа. В качестве излучателя использовался стальной стержень диаметром 6 мм.

Основные результаты:

  • Впервые открыто явление аномального изменения строения жидкой фазы, кристаллизационных параметров и структурообразования, физико-механических и эксплуатационных свойств металлических сплавов при воздействии на их расплавы наносекундными электромагнитными импульсами;
  • Кристаллизационные параметры tл и tс под действием НЭМИ существенно не изменяются;
  • С увеличением продолжительности обработки расплава НЭМИ параметры ?900-tкр и ?кр монотонно возрастают, при этом время охлаждения расплава от 900 °С до температуры кристаллизации увеличивается на 2 мин по сравнению с необлученным образцом, а продолжительность кристаллизации – на 1,5 мин;
  • Максимальная теплопроводность наблюдается при 10 минутах облучения жидкой фазы НЭМИ, она возрастает в 1,32 раза по сравнению с теплопроводностью необлученного образца; твердость облученных сплавов несколько выше, чем у необлученного;
  • В 2007-2008гг разработана в ГОУ ВПО ТОГУ и рекомендована SUNG HOON ENGINEERING CO. LTD (Республика Корея) совершенствованная технология выплавки литейных алюминиевых сплавов путем кратковременной обработки расплавов НЭМИ для повышения физико-механических и эксплуатационных свойств;
  • Металлографический анализ силумина А390 показал, что при облучении расплава НЭМИ наблюдается тенденция измельчения структурных составляющих – первичного кристалла кремния и эвтектики. Причем максимальное диспергирование структурных составляющих происходит при продолжительности облучения расплава НЭМИ, соответствующей 10 мин.
  • Получен диплом о научном открытии
    Диплом № 349 от 5 февраля 2008 г. на научное открытие «Явление изменения физических характеристик металлических расплавов при воздействии на них наносекундных электромагнитных импульсов». Авторы: Ри Э.Х., Знаменский Л.Г., Кулаков Б.А., Крымский В.В., Ри Хосен, Балакирев В.Ф., Ивочкина О.В., Дубровин В.К.

НАУЧНОЕ ОТКРЫТИЕ № 349 - Явление изменения физических свойств металлических расплавов при воздействии на них мощных наносекундных электромагнитных импульсов





  • Открытие относится к областям физики, химии и технических наук, в частности, к разделам «Поверхностные явления», «Структура жидкости», «Электрохимия», «Радиационная химия», «Структура и свойства металлических расплавов», «Теория кристаллизации и плавления», «Металлургия», «Теория литейных процессов» и др.
  • Открытие является основой для новых направлений в науке и технике, связанных с созданием теорий энергетического взаимодействия полей НЭМИ с частицами металлических расплавов, получением на базе их применения принципиально отличных от существующих типов материалов с заранее заданным комплексом специальных физико-химических и служебных свойств, в том числе перспективных видов сплавов, сочетающих высокие литейные и механические характеристики.
  • Получено 2 патента и 2 положительных решения по заявкам на изобретения
  • В настоящий момент получено предложение от корпорации «Самсунг» (Южная Корея) для сотрудничества с целью разработки технологии получения алюминиевых изделий с повышенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Основные публикации

  • Ри Э.Х. Влияние облучения наносекундными электромагнитными импульсами жидкой фазы литейных сплавов на ее строение, процессы кристаллизации и структурообразования и свойства. Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту № 08-08-070 / Э.Х. Ри, Хосен Ри, С.В. Дорофеев, В.И. Якимов – Владивосток: Дальнаука, 2008. – 177 с.
  • Ри Э.Х. Облучение при плавке жидкой меди и бронзы наносекундными электромагнитными импульсами / Э.Х. Ри, С.В. Дорофеев, Хосен Ри [и др.] // Металлургия машиностроения. – 2006. – № 4. – С. 13–17
  • Ри Э.Х. Свойства алюминия и силумина после облучения наносекундными электромагнитными импульсами / Э.Х. Ри, С.В. Дорофеев, Хосен Ри [и др.] // Металлургия машиностроения. – 2006. – № 4. – C. 18–20.
  • Ри Э.Х. Электронно-микроскопическое исследование и микрорентгеноспектральный анализ бронзы, облученной в жидком состоянии наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) / Э.Х. Ри, Хосен Ри, С.В. Дорофеев, В.Г. Комков // Литейщик России. – 2007. – № 7. – С. 33–36.
  • Ri E.H. Influence of an irradiation of a liquid phase by nanosecond electromagnetic impulses (NEMI) on properties of metals and alloys / E.H. Ri, Hosen Ri, S.V. Dorofeev, E.B. Kuharenko // Rare metals, volume 26, Spec. Issue, August 2007. China. Р. 14–19
  • Ri E.H. Research of influence duration of melt irradiation by nanosecond electromagnetic impulses (NEMI) on crystallization parameters, physical-mechanical and operational properties of silumin АЛ 9 / E.H. Ri, S.V. Dorofeev, Hosen Ri // Modern materials and technologies 2007: Materials of international VIII Russia–China Symposium. – Khabarovsk : Pacific National University, 2007. – vol. 1. P. 134–144.
  • Ri E.H. Kinetics and mechanism of metal crystallization under influence of melt irradiation by nanosecond electromagnetic impulses in the cast iron of mark СЧ 20 modified by silicon / Ri E.H., Zirnikova E.B., Ri Hosen, Shershov A.P. // «Modern materials and technologies 2007»: Materials of international VIII Russia–China Symposium : two volumes. – Khabarovsk : Pacific National University, 2007. – vol. 2. – C. 189–194.
  • Ри Э.Х. Механизм и кинетика кристаллизации эвтектики и эвтектоида в модифицированном кремнием чугуне СЧ 20, облученном в жидком состоянии наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) / Э.Х. Ри, Е.Б. Кухаренко, Хосен Ри // Литейщик России. – №8. – 2008. С. 20–23.

 

4. Субмикронные исследования процессов формирования и динамики наномасштабных структур в спиновых, атомных и молекулярных системах

Цель работы: Исследование методов и разработка технологии использования лазерного излучения для агломерации благородных металлов в минеральных продуктах, позволяющей получать благородные металлы, не извлекаемые традиционными методами.

Руководитель: д.ф.-м.н, А.П. Кузьменко

Научные результаты:

  • Представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований процессов взаимодействия лазерного излучения в ближнем ИК-диапазоне на минеральные продукты, содержащие не извлекаемое традиционными методами ультрадисперсное и коллоидно-ионное золото.
  • Систематизированы некоторые золоторудные, ранее не используемые, месторождения Дальнего Востока по элементному состава, содержащих в исходных минеральных ассоциациях мелко- и ультра дисперсное золото.
  • Разработана специальная технологическая оснастка, обеспечивающая эффективную лазерную обработку минеральных золотосодержащих продуктов.
  • Определены параметры и режимы лазерного воздействия на золотосодержащие пробы данных месторождений, вызывающие агломерацию мелко- и ультра дисперсного золота.
  • Получен Патент России на способ лазерной агломерации такого золота, отличающийся высокой эффективностью и отсутствием экологической нагрузки на окружающую среду.
  • С применением атомно-силовой, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного, рентгенофазового, и металлографического анализов, комбинационного рассеяния света проведены комплексные физико-химические исследования исходных золотосодержащих минеральных продуктов и продуктов лазерной агломерации.
  • Представлена качественная физическая модель процесса лазерной агломерации золота с разными дисперсными фракциями.
  • Проведена апробация предлагаемой технологии обогащения ранее не извлекаемого золота на опытных партиях золотосодержащих минеральных ассоциациях.

Практические результаты:

Разработана технология извлечения ультарлисперсного золота и других благородных металлов из минеральных продуктов.

Основные публикации:

  • V..G. Zavodinsky, A. Kiejna, A.A. Gnidenko, M.A. Kuz’menko, M.A. Aleinikova, A.N. Chibisov, E.A. Mikhailenko. Ab initio simulation of solids, nanoscale systems and materials.– JCRSAMPT2006 Joint China-Russian Symposium on Advanced Materials Processing Technology, August 21-22, 2006, Harbin, P.R. China.
  • V.G.Zavodinsky, E.A.Mikhailenko. Catalytic influence of molybdena nanoparticles on soot combustion.– Proceedings of the 4th International Conference on Combustion, Incineration/Pyrolysis and Emission Control, September 26-29, 2006, pp. 371-374. Kyoto, Japan
  • A.P. Kuz’menko, E.A. Zhukov, A.V. Kaminsky, Cz. Li, M.I. Vas’kov. A device and the potential for data processing on nanometer scale variations in magnetization of the weak-ferromagnets caused by elastic deformations. – Proceeding of The Korea-Russia Joint-Workshop 2006 on Signal Transmission, Processing, Sensor and Monitoring Systems. Khabarovsk, Russia. October 26 -28, 2006. P. 54-57.
  • A. Gnidenko, V.G. Zavodinsky Interaction of small silicon nanoclusters with oxygen atoms: ab initio calculations. – The Seventh Russia-Japan Seminar on Semiconductor Surfaces, Abstracts, September 17-21, 2006, Vlapostok, Russia, p. H-4
  • Секисов Г.В., Кузьменко А.П., Леоненко Н.А., Кузьменко Н.А. Влияние лазерного излучения на минеральные ассоциации, содержащие благородные металлы.– Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ. 2006. № 2. С. 374-379
  • Kuz’menko А.P., Peterson M.V., Kuz’menko N.A., Zavodinsky V.G., Pugachevsky M.A., Dobromyslov M.B. Stabilization of cubic ordering of zirconium dioxide nanoclusters on silicon with laser ablation. – Rare metals. – 2007. – V.26, Spec. Issue, P. 10–13.
  • Кузьменко А.П., Кузьменко Н.А.,Петерсон М.В. Нанокластерное упорядочение диоксида циркония на кремнии при лазерной абляции. – 10-ый Межд.симп. «Порядок, беспорядок и свойства оксидов» – ODPO-10: Труды симпозиума. Ч.II. – Ростов н/Д: ИПО ПИ ЮФУ, 2007. – С. 101 – 103.

Извините, ваш Интернет-браузер не поддерживается.

Пожалуйста, установите один из следующих браузеров:


Google Chrome (версия 21 и выше)

Mozilla Firefox (версия 4 и выше)

Opera (версия 9.62 и выше)

Internet Explorer (версия 7 и выше)


С вопросами обращайтесь в управление информатизации ТОГУ, mail@pnu.edu.ru