Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия

Проведено инженерно-техническое усовершенствование ультразвуковой (УЗ) установки для осуществления инициирования теплового и светового эффектов в условиях комплексного влияния статического и динамического воздействий....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Белоусов, Н.Н., Вьюненко, Ю.Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2017
Назва видання:	Физика и техника высоких давлений
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/168120
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия / Н.Н. Белоусов, Ю.Н. Вьюненко // Физика и техника высоких давлений. — 2017. — Т. 27, № 1. — С. 16-27. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-168120
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1681202020-04-23T01:25:42Z Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия Белоусов, Н.Н. Вьюненко, Ю.Н. Проведено инженерно-техническое усовершенствование ультразвуковой (УЗ) установки для осуществления инициирования теплового и светового эффектов в условиях комплексного влияния статического и динамического воздействий. Engineering and technical improvement of ultrasound (US) equipment for implementing of initiating thermal and light effects in the conditions of complex influence of static and dynamic effects was performed. 2017 Article Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия / Н.Н. Белоусов, Ю.Н. Вьюненко // Физика и техника высоких давлений. — 2017. — Т. 27, № 1. — С. 16-27. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 62.40.+i, 62.90.+k, 74.25.Ld, 81.30.kf http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/168120 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Проведено инженерно-техническое усовершенствование ультразвуковой (УЗ) установки для осуществления инициирования теплового и светового эффектов в условиях комплексного влияния статического и динамического воздействий.
format	Article
author	Белоусов, Н.Н. Вьюненко, Ю.Н.
spellingShingle	Белоусов, Н.Н. Вьюненко, Ю.Н. Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия Физика и техника высоких давлений
author_facet	Белоусов, Н.Н. Вьюненко, Ю.Н.
author_sort	Белоусов, Н.Н.
title	Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия
title_short	Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия
title_full	Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия
title_fullStr	Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия
title_full_unstemmed	Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия
title_sort	особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate	2017
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/168120
citation_txt	Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия / Н.Н. Белоусов, Ю.Н. Вьюненко // Физика и техника высоких давлений. — 2017. — Т. 27, № 1. — С. 16-27. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.
series	Физика и техника высоких давлений
work_keys_str_mv	AT belousovnn osobennostiiniciirovaniâteplovogoisvetovogoéffektovvusloviâhulʹtrazvukovogovozdejstviâ AT vʹûnenkoûn osobennostiiniciirovaniâteplovogoisvetovogoéffektovvusloviâhulʹtrazvukovogovozdejstviâ
first_indexed	2025-07-15T02:36:34Z
last_indexed	2025-07-15T02:36:34Z
_version_	1837678717816537088
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 © Н.Н. Белоусов, Ю.Н. Вьюненко, 2017 PACS: 62.40.+i, 62.90.+k, 74.25.Ld, 81.30.kf Н.Н. Белоусов 1 , Ю.Н. Вьюненко 2 ОСОБЕННОСТИ ИНИЦИИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО И СВЕТОВОГО ЭФФЕКТОВ В УСЛОВИЯХ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 1 Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина 2 ООО «Оптимикст ЛТД», Санкт-Петербург, РФ Статья поступила в редакцию 29 декабря 2016 года Проведено инженерно-техническое усовершенствование ультразвуковой (УЗ) установки для осуществления инициирования теплового и светового эффектов в условиях ком- плексного влияния статического и динамического воздействий. Исследована амплитуд- ная зависимость внутреннего трения сплава нитрида титана TiNi в исходном состоя- нии и после деформации 3-точечным изгибом. Найдена величина критической амплиту- ды (cr  10 –4 ), выше которой наблюдается интенсивный УЗ-нагрев. Обнаружен нели- нейный и гистерезисный характер температурных зависимостей декремента колеба- ний  и квадрата резонансной частоты 2f . Установлена корреляция нелинейного пове- дения (Т) и 2f (T ) с температурой мартенситного превращения. Исследован возврат деформации в продольных и кольцевых конструкциях из TiNi в условиях УЗ-ини- циирования обратимой памяти формы. Обнаружен кинетический характер возврата величин 2f и . Изучены особенности УЗ-инициирования свечения в жидкости под действием мощного ультразвука в условиях интенсивной кавитации. Ключевые слова: обратимая память формы, внутреннее трение, мощный ультразвук, критическая амплитуда, интенсивная кавитация Введение В последнее время представляет значительный интерес развитие ультра- акустики больших интенсивностей колебаний J  0.1 W/cm 2 , при которых начи- нают проявляться различные нелинейные эффекты (в том числе и тепло- физические) как в металлах [1–5], так и в жидкостях [6–8]. В работах [9,10] теоретически показано инициирование нестационарного и нелинейного поведения теплофизических параметров при статической деформации в условиях вязко- упругого сжатия. В связи с этим целесообразно комплексное применение статических и динамических воздействий для усиления деформационного нагрева и управления теплофизическими параметрами веществ. Среди широкого класса материалов, в которых могут быть реализованы нелинейные теплофизические эффекты (в различном их проявлении), наиболее перспективными являются материалы с комплексом функциональных свойств, в Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 17 первую очередь с эффектом памяти формы (ЭПФ). Известно, что в этих материалах в условиях теплового действия мощного ультразвука инициирован УЗ-эффект памяти формы [11,12], обусловленный УЗ-активацией термоупругого мартенситного превращения. В работах [13,14] рассмотрена возможность применения ЭПФ в кольцевых элементах TiNi. Практический интерес представляет не только УЗ-инициирование ЭПФ, но и контролированное управление его параметрами путем наложения динамической и статической нагрузок. Для этого требуется создание современных много- функциональных УЗ-установок с новыми инженерно-техническими решениями и с широкими научно-исследовательскими возможностями. Цели работы – определить возможность инициирования теплового и светового эффектов в функциональных материалах и жидкостях в условиях УЗ-воздействия, установить инженерно-технические условия их реализации, исследовать основ- ные характеристики проявления ЭПФ при УЗ-нагреве и возможность управления параметрами эффекта путем контролирования динамических и статических напряжений. Материал, методы и методика эксперимента Материал исследования – никелид титана марки ТН-1 (производитель ЗАО «Промышленный центр МАТЭК», Москва, РФ). При комнатной температуре материал находится в мартенситном состоянии. Температуры мартенситного превращения согласно сертификату Ain  310 K, Af  340 K. Для проведения исследований усовершенствована и компьютеризирована УЗ-установка [15–18] с целью ее многофункционального использования. УЗ-установка позволяет в широких пределах варьировать частоту колебаний (f  18–100 kHz), мощность ультразвука (W  0.5–300 W) и колебательную дефор- мацию (  10 –6 –510 –4 ). В зависимости от используемых пьезопреобразователей, диапазона частот и амплитуд деформаций установка может работать в режимах автогенератора и внешнего возбуждения. Величиной возбуждающего напряжения UR определяются диапазоны амплитудно-независимого (АнЗВТ) и амплитудно- зависимого внутреннего трения (АЗВТ). В условиях АнЗВТ при постоянном выходном напряжении UR логарифмиче- ский декремент колебаний  пьезопреобразователя пропорционален величине возбуждающего напряжения U. Величину  измеряли методом составного вибра- тора ( = 10 –6 ) с одновременной регистрацией резонансной частоты f (f = = 10 Hz). Чувствительность установки к относительным изменениям внутренне- го трения равна отношению величины чувствительности усилителя следящей сис- темы U  10 V к величине напряжения U  10 V, т.е. U/U  10 –4 . Относитель- ные погрешности измерений: резонансной частоты пьезопреобразователей с уче- том влияния закрепления f/f0  510 –4 ; собственной частоты образца с учетом от- клонения от расчетных геометрических размеров f/f0  10 –3 ; модуля упругости ( 2fE ~ ) E/E0  510 –3 . Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 18 Компьютерное управление процессом осуществляли с помощью разработанно- го аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и программы RTViewer3_V2. Вы- деленный акустический сигнал через согласующий усилитель подавали на АЦП. С помощью АЦП сигнал записывали по четырем дифференциальным каналам с частотой опроса 80 kHz и затем подавали на персональный компьютер. Програм- мирование проводили в среде пакета разработки лабораторных виртуальных при- боров LabVIEW Workbench. Обработку экспериментальных данных проводили в программных пакетах PowerGraph 3.2 и Origin 7.0. Ультразвуковой нагрев осуществляли при   510 –4 путем защемления корот- кого конца образца плоскостью концентратора пьезовибратора. Концентратор размещали вблизи очага изгибной деформации образца и прижимали к его по- верхности с различной силой F = 20–10 3 N. Температуру УЗ-нагрева измеряли хромель-алюмелевой термопарой (Т = 1 K), расположенной непосредственно под образцом в области действия концентратора. Для УЗ-нагрева использовали конические концентраторы с различными коэффициентами мультипликации (K  5–25). Длину концентраторов L подбирали из условия возбуждения стоячей волны  в резонансе при L = n/2. Амплитуду колебаний концентратора в условиях резонанса акустической сис- темы контролировали датчиком проходного типа, состоящим из двухсекционной катушки, помещенной в кольцевой магнит из сплава Co–Sm. Зазор между концом концентратора и катушкой составлял порядка 200 m, что позволяло измерять максимальную амплитуду колебаний до 30 m. Тарировку датчика амплитуды проводили при помощи оптического индикатора с точностью 0.25 m. Погреш- ность измерения амплитуды колебаний не превышала 10%. Статическую деформацию осуществляли методом трехточечного изгиба в ре- версном устройстве деформационной машины 2167Р-50 и оценивали стандарт- ным способом по стреле прогиба с учетом геометрических размеров образца и расстояния между опорами. Возврат деформации в температурной области пря- мого фазового перехода определяли с помощью датчика часового типа с точ- ностью l = 1 m. Для термоизоляции образца от окружающей среды и создания адиабатических условий УЗ-нагрева применяли органическую термовату. Результаты исследования и их обсуждение Нами предложена схема инициирования ЭПФ путем УЗ-нагрева образца в об- ласти амплитудной зависимости внутреннего трения в условиях комплексного влияния статической и динамической деформаций (рис. 1,а). В работах [11,12] УЗ-нагрев осуществлялся в пучностях стоячей волны вдоль образца длиной L = n/2, который свободно крепился к вибратору (рис. 1,б). В образцах TiNi исследованы структура и характер распределения интерметал- лидных включений методом РЭМ на Jeol JEM8490 LV (рис. 2,а) с параллельным изучением элементного состава в выделенных областях (рис. 2,б, таблица). Из таблицы видно, что элементный состав является достаточно однородным с хаоти- ческим распределением интерметаллидных включений. Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 19 а На рис. 3,а показаны возврат остаточной изгибной пластической деформации ( = 27%, Т = 270 K) проволочного образца TiNi в процессе УЗ-нагрева (кривая 1) и проявление эффекта обратимой памяти формы при уменьшении температуры (кривая 2). По данным рис. 3,а определены значения следующих величин дефор- мации: накопленной – eacc  27%, обратимой – erev  14%, остаточной – еres   13%, а также коэффициента степени возврата деформации k = 0.5. Амплитуда колебательной деформации выбрана исходя из зависимости () (рис. 3,б, кри- вая 2), по которой определена критическая амплитуда начала АЗВТ (cr  10 –4 ). Таблица Элементный состав образцов TiNi в выделенных областях Спектр C O F Ti Ni 1 6.62 –0.21 1.59 41.50 50.50 2 6.75 –0.54 1.44 41.71 50.64 3 6.54 –0.58 1.43 41.87 50.74 4 6.53 –0.53 1.66 41.82 50.53 5 6.35 0.01 1.34 40.98 51.31 6 6.63 –0.23 1.38 41.35 50.87 7 6.90 –0.15 1.36 41.71 50.17 8 6.78 0.16 1.21 41.22 50.62 9 7.94 –0.30 1.38 41.37 49.61 10 7.99 –0.59 1.61 40.91 50.07 11 7.02 –0.56 1.82 41.21 50.50 12 7.11 –0.49 1.55 41.55 50.27 Среднее значение 6.93 –0.33 1.48 41.44 50.49 Стандартное отклонение 0.53 0.25 0.17 0.32 0.43 б Рис. 1. Схематические изображения различных ме- тодов УЗ-нагрева: а – комплексное воздействие статической нагрузки и УЗ-деформации в пучнос- тях стоячей волны; б – свободное крепление образ- ца к вибратору с нагревом вдоль образца [11,12] Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 20 а б Рис. 2. РЭМ-структуры, полученные на Jeol JEM8490 LV методами обратных и вторич- ных (см. вставки) электронов исходных образцов TiNi: а – характер распределения интерметаллидных включений; б – выделенные области для определения элементного состава. Режимы и увеличения указаны на снимках Характер изменения температуры в зависимости от времени воздействия актива- тора с амплитудой   510 –4 показан на рис. 3,б, кривая 1. Обнаружена корреля- ция между началом АЗВТ и интенсивностью УЗ-нагрева. Скорость изменения температуры T/t вдоль образца при УЗ-нагреве составляет  0.5 K/s. На рис. 3,в представлены фотофрагменты, визуализирующие эксперимент по УЗ-инициированию ЭПФ при различных временах воздействия ультразвука. После возврата деформации и частичного восстановления формы в образцах TiNi выявили достаточно высокий исходный уровень внутреннего трения. По на- шему мнению, это связано с присутствием дисперсных интерметаллидных вклю- чений и микронапряжений вокруг них (см. рис. 1,а), а также с наличием межфаз- ных и двойниковых границ в фазе мартенсита. Исследовали температурные зави- симости декремента колебаний  (рис. 4,а, кривая 1) и квадрата резонансной частоты 2f (кривая 2). В условиях увеличения температуры обнаружен немонотонный характер изме- нения  и 2f (рис. 4,а). Такое поведение этих зависимостей наблюдалось ранее в [19–21] и может быть связано с рассеянием энергии УЗ-волны границами раздела между мартенситом и матричной фазой. Кроме того, на зависимости (Т) и 2 ( )f T может оказывать влияние динамическая перестройка тонкой двойниковой струк- туры мартенсита в поле действия переменных полей напряжений УЗ-волны. На температурных зависимостях декремента  и квадрата частоты колебаний 2f выявлено резкое уменьшение этих величин. Установлено, что температурный интервал таких изменений совпадает с областью обратного мартенситного превращения (Af = 348 K). Это, вероятно, связано с началом необратимого сме- щения межфазных границ и процессом исчезновения пластин мартенсита и двойниковых границ из мартенситной структуры TiNi. Такие изменения пол- Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 21 ностью завершаются при переходе в аустенитное состояние (T  370 K), что отра- жается на дальнейшем поведении (Т) и 2 ( )f T . а б в При охлаждении образца TiNi обнаружен гистерезисный характер изменения (Т) и 2 ( )f T , что может быть обусловлено необратимым смещением межфазных границ под действием как статических, так и динамических полей напряжений в условиях прямого фазового перехода. Особенно сильно это проявляется в изме- нении величины 2f при уменьшении температуры (рис. 4,а, кривая 2). Изотер- мическая выдержка образца при T = Troom приводит к временному возврату свойств (t) и 2 ( )f t (рис. 4,б). Проявление возврата свидетельствует, во-первых, о кинетическом характере изменения упругих и неупругих свойств TiNi и, во-вторых, об их влиянии на обратимость памяти формы, которая также может иметь гистерезисный и кинетический характер. Практический интерес представляют исследования возврата деформации фор- мы в кольцеобразных элементах и конструкциях из TiNi [13,14] в различных ус- ловиях проявления ЭПФ. Нами реализованы условия УЗ-инициирования обрати- Рис. 3. Результаты эксперимента по УЗ-инициированию ЭПФ проволочного образца TiNi: а – возврат изгибной де- формации  при УЗ-нагреве (кривая 1) и охлаждении (кривая 2); б – зависимости температуры Т УЗ-нагрева от времени t (кривая 1) и декремента  от амплитуды колебаний (кривая 2); в – фотофрагмен- ты, визуализирующие проявление ЭПФ при различных временах УЗ-воздей- ствия Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 22 а б Рис. 4. Температурные (а) и временные (б) зависимости декремента колебаний  (кри- вые 1) и квадрата резонансной частоты 2f (кривые 2) в деформированных образцах TiNi мой памяти формы (при  = 510 –4 и статической нагрузке F = 300 N) с регистра- цией величины приводного усилия, создаваемого с помощью калиброванной пружины (рис. 5). Подобные конструкции из одного или нескольких колец, соб- ранных в систему, могут являться силовыми элементами макроскопических при- водных устройств [13,14] или микроэлементами системы MEMS [22]. а б в Рис. 5. Фотофрагменты, визуализирующие эксперимент по УЗ-инициированию ЭПФ кольцевого элемента из TiNi: а – исходное состояние; б – после деформации; в – после частичного восстановления формы На рис. 6 показаны особенности возврата остаточной пластической деформа- ции кольцевого элемента TiNi ( = 42%, Т = 300 K) при УЗ-нагреве (кривая 1) и обратимой памяти формы при охлаждении (кривая 2). Определены значения деформации: накопленной – eacc  42%, обратимой – erev  9%, остаточной – eres   22%, а также коэффициента k = 0.2. Зависимости температуры T (кривая 1) и растягивающего напряжения  (кривая 2) от времени воздействия активатора представлены на рис. 7. Незначительные изменения величины приводного усилия (  0.2 MPa) в про- цессе инициирования ЭПФ обусловлены, в основном, слабым контактом вследст- вие непрочного механического сцепления концов кольцевого элемента и наличи- Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 23 ем люфта между ними. Осуществление физического контакта, например, путем применения сварки (ультразвуковой, холодной под давлением или диффузион- ной) позволит получить прочный контакт между концами кольцевого элемента и, вследствие этого, значительно увеличить приводное усилие. Это позволит приме- нять кольцевые (пучковые) элементы в разномасштабных силовых приводных устройствах, включая актюаторы и миниатюрные устройства MEMS [22] с акти- вацией ЭПФ методом УЗ-нагрева. Рис. 6. Возврат деформации  кольцевого элемента из TiNi при УЗ-нагреве (кривая 1) и охлаждении (кривая 2) Рис. 7. Зависимости температуры Т (кривая 1) и растягивающего напряжения  (кривая 2) от времени УЗ-воздействия t Проведены эксперименты в условиях многофакторного влияния параметров динамических и статических напряжений на характер УЗ-нагрева кольцевого элемента. Осуществляли контролируемое изменение амплитуды колебаний ( = = 10 –4 –510 –4 ), силы прижатия вибратора (F = 50–500 N) и времени воздействия (t = 10–310 3 s). При определенных условиях ( = 510 –4 , F = 300 N, t = 100 s) наблюдали разрушение участка механического сцепления кольцевого элемента в области непосредственного контакта с поверхностью активатора. Методом РЭМ на микроскопе Jeol JEM8490 LV проведено микрофрактографическое изучение поверхности излома (рис. 8). Сделано предположение, что в условиях ком- плексного влияния статического и динамического воздействий разрушение связа- но с признаками усталостного зарождения микротрещин непосредственно на по- верхности металла вблизи интерметаллидных включений. Исследованы экспериментально-технические возможности и оптимальные ус- ловия инициирования свечения жидкости при интенсивной кавитации под дейст- вием мощного ультразвука. С целью нахождения оптимальных условий для акти- вации УЗ-кавитации при возбуждении стоячей сферической волны в жидкости использовали один или одновременно два вибратора, помещенных с разных сто- рон в прозрачную (для визуализации процесса) емкость с жидкостью. Обнаружи- ли, что при мощности W  300 W и частоте ультразвука fr  26.5 kHz помимо из- Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 24 менения кавитации в центре емкости появлялись одиночные вспышки от точеч- ных источников слабого свечения голубоватого цвета. а б в Для усиления УЗ-инициирования свечения изменяли химический состав и тем- пературу жидкости, частоту и мощность излучения, использовали один или два вибратора с независимым изменением резонансной частоты (включая режимы резонанса и антирезонанса). Установили, что понижение температуры дистил- лированной воды ниже комнатной (Т  10С) и ее постоянная дегазация в процес- се УЗ-облучения приводили к усилению свечения и его проявлению в других участках центральной зоны емкости. Возбуждение явления УЗ-свечения расширя- ет возможности УЗ-установки при инициировании нелинейных эффектов в жидкостях (  510 –4 ) и интроскопии в металлах (  10 –6 ). В литературе свечение в условиях УЗ-воздействия известно как соно- люминесценция [6]. В последнее время явление возникновения вспышки света при схлопывании кавитационных пузырьков, образованных в жидкости вследствие влияния мощной УЗ-волны, привлекает внимание многих ученых с целью более глубокого изучения не только самого явления сонолюминесценции, но и природы холодного термоядерного синтеза [7,8]. Рис. 8. Микрофрактографические РЭМ-изо- бражения участков разрушения (указаны стрелками) кольцевого элемента после ком- плексного воздействия статической нагруз- ки и УЗ-деформации: а – 50, б – 100, в – 500 Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 25 Выводы 1. Исследована амплитудная зависимость внутреннего трения TiNi (Ain  310 K, Af  340 K) в исходном состоянии и после деформации 3-точечным изгибом; най- дена критическая амплитуда (cr  10 –4 ), выше которой начинается область АЗВТ; показано, что деформация изгибом приводит к повышению cr. 2. Проведено инициирование диссипации УЗ-энергии проволочными образца- ми TiNi; измерена зависимость изменения температуры образца от времени УЗ-воздействия и усилия прижатия концентратора; показано, что УЗ-нагрев про- текает наиболее интенсивно в области АЗВТ при амплитуде колебательной деформации  = 510 –4 и при силе прижатия в пределах F  300 N. 3. Исследованы температурные зависимости декремента колебаний  и квадра- та резонансной частоты 2f проволочных образцов TiNi; обнаружен нелинейный и гистерезисный характер в условиях увеличения и уменьшения температуры; установлена температурная корреляция нелинейного поведения с областью мар- тенситного превращения и обнаружен кинетический характер возврата свойств. 4. Обнаружен возврат деформации формы в кольцеобразных конструкциях из TiNi в условиях УЗ-инициирования обратимой памяти формы (при  = 510 –4 ), оценены скорость изменения температуры вдоль кольцевого элемента при УЗ-нагреве и величина приводного усилия. 5. Изучены особенности инициирования свечения в жидкости в условиях ин- тенсивной кавитации под действием мощного ультразвука, установлены требова- ния к жидкости (Т  10C, постоянная дегазация в процессе кавитации) и экспе- риментально-технические параметры УЗ-установки (W  300 W, fr  26.5 kHz). 1. Л.Д. Розенберг, Физика и техника мощного ультразвука. Том 1. Источники мощного ультразвука, Наука, Москва (2012). 2. A. Puskar, The use of high-intensity ultrasonics, Elsevier Scientific Pub. Co, Amsterdam (1982). 3. Л. Бергман, Ультразвук и его применение в науке и технике, Изд-во иностр. лит., Мо- сква (1957). 4. Физика и техника мощного ультразвука. Кн. 1. Источники мощного ультразвука, Л.Д. Розенберг (ред.), Наука, Москва (1967). 5. Физика и техника мощного ультразвука. Кн. 3. Физические основы ультразвуковой технологии, Л.Д. Розенберг (ред.), Наука, Москва (1970). 6. W.B. McNamara, III, Yu.T. Didenko, K.S. Suslickl, Nature 401, 772 (1999). 7. O. Baghdassarian, H.C. Chu, B. Tabbert, G.A. Williams, Phys. Rev. Lett. 86, 4934 (2001). 8. K. Yasui, Phys. Rev. Lett. 83, 4297 (1999). 9. Н.Н. Белоусов, И.Р. Венгеров, Е.Г. Пашинская, ФТВД 17, № 3, 101 (2007). 10. Н.Н. Белоусов, И.Р. Венгеров, ФТВД 17, № 4, 64 (2007). 11. В.В. Клубович, В.В. Рубаник, В.А. Лихачев, В.В. Рубаник (мл.), В.Г. Дородейко, Ма- териалы XXXII семинара «Актуальные проблемы прочности», С-Петербург (1997), с. 235. 12. В.В. Рубаник, В.В. Клубович, В.В. Рубаник (мл.), Материалы XXXV семинара «Акту- альные проблемы прочности», Псков (1999), ч. 2, с. 561–564. Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 26 13. Ю.Н. Вьюненко, Мат. Междун. науч. симпозиума «Перспективные материалы и тех- нологии», УО «ВГТУ», Витебск (2011), с. 182–184. 14. Ю.Н. Вьюненко, Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и техни- ческие науки 21, 791 (2016). 15. В.Н. Варюхин, А.В. Резников, Н.Н. Белоусов, ФММ 62, 1221 (1986). 16. Н.Н. Белоусов, В.Н. Варюхин, О.И. Дацко, УФЖ 34, 1564 (1989). 17. Н.Н. Белоусов, В.Н. Варюхин, О.И. Дацко, Ф.Ф. Лаврентьев, ФММ 68, 799 (1989). 18. Н.Н. Белоусов, В.Н. Варюхин, О.И. Дацко, Ф.Ф. Лаврентьев, ФММ 68, 1016 (1989). 19. В.Н. Варюхин, Н.Н. Белоусов, Е.Г. Пашинская, ФТВД 8, № 2, 21 (1998). 20. В.Н. Варюхин, Н.Н. Белоусов, Е.Г. Пашинская, ФТВД 9, № 1, 12 (1999). 21. В.Н. Варюхин, Н.Н. Белоусов, ФТВД 14, № 3, 119 (2004). 22. Н.М. Лавриненко, Н.Н. Белоусов, ФТВД 14, № 4, 125 (2004). N.N. Belousov, Yu.N. V’yunenko PECULIARITIES OF INITIATING OF THERMAL AND LIGHT EFFECTS IN THE CONDITIONS OF ULTRASOUND ACTION Engineering and technical improvement of ultrasound (US) equipment for implementing of initiating thermal and light effects in the conditions of complex influence of static and dynamic effects was performed. The amplitude dependence of internal friction of the TiNi alloy in the initial state and after deformation by 3-point bending was studied. The value of the critical amplitude (cr  10–4) was found, above which an intense US-heating occured. Nonlinear and hysteretic behavior of the temperature dependences of the decrement of vibrations  and the square of the resonant frequency 2f was discovered. A correlation of the nonlinear behavior of (Т) and 2 ( )f T with the temperature of the martensitic transformation was established. Returning of the deformation in the longitudinal and circumferential structures of TiNi in the conditions of US-initiation of the reversible shape memory was investigated. The kinetic nature of the returning of 2f and  was discovered. Peculiarities of US-initiation of the glow in the liquid under the action of powerful ultrasound in the conditions of intense cavitation were studied. Keywords: reversible shape memory, internal friction, powerful ultrasound, critical amplitude, intense cavitation Fig. 1. Schematic images of different methods of US-heating: а – complex influence of static load and US-deformation in the antinodes of standing wave; б – free fastening of sample to the vibrator with heating along a sample [11,12] Fig. 2. SEM-structure got on Jeol JEM8490 LV by the methods of reverse and secondary (see inserts) electrons of the initial samples of TiNi: a – character of distribution of the intermetallic inclusions; б – distinguished areas for determination of the element composition. The modes and magnifications are indicated on the images Fig. 3. Results of experiment on US-initiation of shape memory effect (SME) in wire samples of TiNi: a – returning of flexural deformation  at US-heating (curve 1) and cooling (curve 2); б – time dependences of the temperatures Т(t) of US-heating (curve 1) and vibration amplitude dependences of decrements  (curve 2); в – photofragments displaying SME at varied time of US-acting Физика и техника высоких давлений 2017, том 27, № 1 27 Fig. 4. Temperature (а) and temporal (б) dependences of decrements of vibrations  (curves 1) and square of the resonant frequency 2f (curves 2) in the deformed samples of TiNi Fig. 5. Photofragments visualizing an experiment on US-initiation of SME in a circular element of TiNi: а – the initial state; б – after deformation; в – after partial renewal of form Fig. 6. Returning of deformation  of a circular element of TiNi at US-heating (curve 1) and cooling (curve 2) Fig. 7. Dependencies of temperature Т (curve 1) and stretching tension  (curve 2) on the time of US-action t Fig. 8. Microfractographic SEM-images of the fracture areas of a circular element (indicated by pointers), after complex influence of static load and US-deformation: а – 50, б – 100, в – 500

Особенности инициирования теплового и светового эффектов в условиях ультразвукового воздействия

Репозитарії

Схожі ресурси