Испарение и перенос атомов на границе раздела фаз в сплаве 1370 при электронно-лучевой сварке

В работе исследованы процессы тепломассопереноса в сплаве 1370 при воздействии остросфокусированного электронного пучка. Выполненные расчеты позволяют определить время существования жидкой фазы, глубину и ширину проплавления, скорости охлаждения, рассчитать испарившуюся массу материала изделия при сварке электронным лучом. Результаты работы актуальны для исследования потери массы легкоиспаряющихся металлических материалов и прогнозирования химического состава сварных соединений.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 14
1. Радиационный разогрев, фазовые превращения и перенос атомов в
металлических материалах при воздействии пучка ускоренных электронов
(обзор) …………………………………………………………………………………………………………. 17
1.1 Особенности взаимодействия пучков ускоренных электронов с
веществом…………………………………………………………………………17
1.2 Основные свойства электронно-лучевой сварки………………………………… 19
1.3 Тепловые процессы в веществе при облучении пучками электронов …. 21
1.4 Роль испарения и сегрегационных явлений в формировании физических
и механических свойств шва……………………………………………………………………… 25
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ……………………………………….. 30
2.1 Исследуемый сплав 1370 (АД37) системы Al-Mg-Si-Cu ……………………….. 30
2.2 Оборудование для электронно-лучевой сварки …………………………………….. 31
2.3. Взвешивание образцов ………………………………………………………………………. 35
2.4. Измерение твердости по методу Виккерса………………………………………….. 36
2.5 Метод энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии ………………… 37
3. Поле температур и фазовые превращения при сканировании пучка
электронов по поверхности твѐрдого тела ……………………………………………………. 38
3.1. Модельные представления о процессе диссипации энергии пучка ………. 38
3.2 Уравнение теплопроводности, начальные и граничные условия, условие
на границе раздела фаз, функция энерговыделения, исходные данные ………. 41
3.3 Расчѐт пространственного распределения поля температур в зоне
расплава ……………………………………………………………………………………………………. 44
Выводы …………………………………………………………………………………………………….. 52
4. Результаты исследования образцов сплава 1370 ……………………………………….. 53
4.1. Исследование механических характеристик ………………………………………… 53
4.2. Результаты металлографического исследования ………………………………….. 54
Заключение ………………………………………………………………………………………………. 56
5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …… 57
5.1 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………………. 57
5.2. SWOT-анализ ……………………………………………………………………………………… 58
5.3. Планирование научно-исследовательских работ …………………………………. 61
5.3.1. Разработка графика проведения научного исследования ………………… 61
5.4. Бюджет научного исследования ………………………………………………………….. 65
5.5. Организационная структура проекта …………………………………………………… 69
5.6. Матрица ответственности …………………………………………………………………… 70
5.7. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ………………………. 71
6. Социальная ответственность……………………………………………………………………. 75
6.1 Анализ вредных факторов производственной среды …………………………….. 76
6.1.1. Микроклимат ………………………………………………………………………………… 77
6.1.2. Расчет искусственной освещенности рабочего места…………………….. 79
6.1.3 Ионизирующее излучение в рабочей зоне ………………………………………. 83
6.2 Анализ выявленных вредных факторов производственной среды…………. 85
6.2.1. Электробезопасность …………………………………………………………………….. 85
6.2.2 Пожарная и взрывная безопасность ……………………………………………….. 88
6.3. Охрана окружающей среды ………………………………………………………………… 91
6.4. Защита в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………………… 92
6.5. Правовые вопросы обеспечения безопасности …………………………………….. 93

Выводы ……………………………………………………………………………………………………….. 93
Список литературы ……………………………………………………………………………………… 95
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 101