Дисертації з теми "Металеві поверхні"

Робота виконана на кафедрі автоматизації технологічних процесів і виробництв факультету прикладних інформаційних технологій та електроінженерії Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться «24» грудня 2019 р. о 8.00год. на засіданні екзаменаційної комісії №43 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя
У магістерській роботі розроблено різні схеми автоматичного фарбування при безперервному русі фарбованого виробу і реверсивному (поперек виробу) руху розпилювача; при статичному положенні виробів і одночасному реверсивному і подовжньому русі розпилювача: фарбування тіл обертання (циліндрів, барабанів, і еластичних матеріалів, розтягнутих на барабані); фарбування конусоподібних виробів.
In the master's work various schemes of automatic coloring are developed: at continuous movement of the painted product and reversible (across the product) movement of the sprayer; at a static position of products and at the same time reversible and longitudinal movement of a spray: painting of bodies of rotation (cylinders, drums,and elastic materials stretched on a drum); coloring of conical products.
Вступ 9 1. Аналітична частина 1.1. Аналіз стану покриттів нафто- та газопроводів 10 1.1.1 Бітумні покриття 10 1.1.2. Епоксидно-кам’яновугільні покриття 14 1.1.3. Поліетиленові стрічки 14 1.1.4. Порошкове покриття 15 1.1.5. Поліпропіленове покриття 16 1.1.6. Багатошарові покриття 18 1.1.7. Епоксикомпозитні покриття 19 1.2. Проблеми з міцнісними параметрами та руйнуванням в процесі експлуатації 24 1.3. Проблеми автоматизації 27 2. Технологічна частина 2.1. Характеристика виробу і його призначення 29 2.1.1. Аналіз умов експлуатації 29 2.1.2. Властивості епоксидних смол 30 2.1.3. Технологічні особливості виготовлення одношарових покриттів 32 2.1.4. Технологічні особливості виготовлення тришарового покриття на основі рідкої епоксидної фарби 34 2.1.5. Технологічні особливості виготовлення тришарового покриття на основі порошкової фарби 37 2.1.6. Технологічні особливості виготовлення двошарового покриття 37 2.2. Розробка технологічного процесу виготовлення виробу 38 2.2.1 Підготовка поверхні для нанесення епоксидних лакофарбових матеріалів 38 2.2.2. Зжирювання поверхні труб перед фарбуванням 42 2.2.1. Підготовка епоксидних лакофарбових матеріалів 42 2.2.2. Нанесення епоксидних лакофарбових матеріалів 43 8 2.2.3. Сушка епоксидних лакофарбових матеріалів 44 2.3. Метод визначення складових ударної в’язкості 45 3. Конструкторська частина 3.1. Технологія нанесення покриттів 50 3.2. Установки безповітряного розпилення з підігрівом 52 3.3. Насоси високого тиску 55 3.4. Установка для антикорозійного покриття УНП2-7-65 безповітряним методом 56 3.5. Автоматичний розпилювач Iwata AL-96 S5 59 3.6. Мікроконтроллер ОВЕН ПЛК110-32 60 3.7. Розрахунок параметрів автоматизації процесу фарбування 61 3.8. Приклад розрахунку 65 3.9. Розрахунок частоти обертання двигуна АІР 132 М8 66 4. Наукова частина 4.1. Автоматизоване визначення фрактальної розмірності 69 4.2. Застосування фрактальної розмірності D для опису структури зламів епоксикомпозитів 5. Спеціальна частина 5.1 Мова релейних діаграм LD 77 5.2. Розробка керуючих програм для системи програмного керування 77 6. Обгрунтування економічної ефективності 80 7. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 88 8. Екологія 93 Висновки 98 Перелік посилань

Робота виконана на кафедрі автоматизації технологічних процесів і виробництв факультету прикладних інформаційних технологій та електроінженерії Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться «17» червня 2021 р. о 9.00 год. на засіданні екзаменаційної комісії №21 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя
В даній кваліфікаційній роботі підібрано роботизоване обладнання для зварювання. Технічні рішення проекту передбачають вирішення наступних завдань: автоматизація основних і допоміжних операцій робототехнічного зварювання; оптимізація робототехнічного зварювання; підвищення надійності функціонування систем управління в результаті застосування сучасних методів діагностики і прогнозування працездатності зварних з’єднань; аналіз інформації про результати процесу зварювання з фіксацією відхилень від заданих параметрів оптимальних режимів. Робототехнічне зварювання розглянуто як технологічний процес маніпулятора, що забезпечує рух зварювального інструменту по складній траєкторії. Використання робототехніки дозволяє застосовувати найпродуктивніші режими зварювання за оптимального формування зварних швів, підвищувати густину струму, збільшити реальну глибину проплавлення, забезпечити додаткове зростання продуктивності і найголовніше зменшення зварювальних деформацій. Такий підхід до проблеми роботизації дозволяє успішно вирішувати відносно прості технологічні проблеми зварювання ковшів грейферів.
Robotic welding equipment is selected in this qualification work. Technical solutions of the project provide for the solution of the following tasks: automation of basic and auxiliary operations of robotic welding; optimization of robotic welding; increasing the reliability of control systems as a result of the use of modern methods of diagnosis and prediction of welds; analysis of information about the results of the welding process with fixation of deviations from the specified parameters of the optimal modes. Robotic welding is considered as a technological process of the manipulator, which provides the movement of the welding tool on a complex trajectory. The use of robotics allows to apply the most productive welding modes with optimal formation of welds, increase the current density, increase the real depth of penetration, provide additional productivity growth and most importantly reduce welding deformation. This approach to the problem of robotics allows you to successfully solve relatively simple technological problems of welding buckets grabs.
ВСТУП 8 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 1.1. Роботизоване зварювання та наплавлення 13 1.2 Критичний аналіз існуючої технології виготовлення ковша грейфера та обґрунтування альтернативного варіанту 19 2. ПРОЕКТНА ЧАСТИНА 2.1. Технічні умови на виготовлення ковша грейфера 23 2.2. Вибір зварювальних матеріалів 26 2.3. Режими роботизованого зварювання ковша грейфера 29 2.4. Техніка і технологія складання та роботизованого зварювання ковша грейфера 31 2.4.1. Послідовність виконання операцій складання-зварювання ковша грейфера 33 2.4.2. Приймальний контроль якості зварних з'єднань ковша грейфера після роботизованого зварювання 34 2.5. Техніка і технологія роботизованого наплавлення ножів ковша грейфера 36 2.6. Вибір стандартного устаткування 38 2.7. Вимоги до експлуатації зварювальних роботів 40 2.8. Розробка спеціалізованого обладнання для виготовлення ковша грейфера 41 2.9. Вплив структури зварного шва (наплавки) створеної роботизованим способом 45 3. СПЕЦІАЛЬНА ЧACТИНA 3.1. Засоби тензо- і динамометрії 61 3.2. Автоматизований спосіб дослідження деформівної здатності зварного шва одержаного роботизованим способом 72 4. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 4.1. Актуальність охорони праці 82 4.2. Правила техніки безпеки при роботі в лабораторіях 83 4.3. Санітарно-гігієнічні вимоги до лабораторного приміщення 84 ВИСНОВКИ 88 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 90

На сьогодні арсенал лікаря-імплантолога нараховує велику кількість імплантатів різного складу, як керамічних, так і металевих. Історично найбільш вживаними імплантатами є матеріали на основі оксиду титану, які показали високу ефективність упродовж десятиліть при протезуванні елементів опорно-рухового апарату та виготовлені зубних імплантатів. Проте велика кількість спостережень дозволила виявити низку негативних ефектів, які пов’язані, в основному, з високими міцностними властивостями матеріалу. Тому на сьогодні розроблені ефективні імплантати на основі ванадію, танталу та цирконію, які мають модуль пружності наближений до кісткової тканини, що дозволяє знизити кількість побічних ефектів у віддаленому післяопераційному періоді. Крім того останнім часом для підвищення остеоінтеграційних властивостей імплантатів проводиться модифікація їх поверхні, зокрема шляхом нанесення шару кальцій фосфату або гідроксиапатиту. Не зважаючи на чисельні дослідження нових матеріалів, залишається нерозкритим багато питань, зокрема можливість дифузії складових елементів імплантату у віддалені ділянки кісти. Тому метою нашої роботи стало вивчення хімічного складу віддалених ділянок стегнової кістки у віддалений період після імплантації дентальних імплантатів різного складу.

У дисертації досліджено вплив ряду похідних сечовини 1 тіосемікарбазиду на екологічні та технологічні характеристики процесу очищення поверхні сталей, міді та її сплавів. Показано, що під час застосування розчинів рекомендованого складу питомі викиди та скиди забруднюючих речовин (токсичні нітроген оксиди, небезпечні стічні води, які містять іони Феруму та Купруму) значно скорочуються. Досліджено та проаналізовано особливості дії запропонованих інгібіторів на екологічні показники процесів травлення матеріалів металевих конструкцій. Показано, що зниження швидкості розчинення металу в розчині кислот досягається за рахунок утворення на поверхні мономолекулярної адсорбційної плівки. Визначено оптимальні параметри (концентрація інгібітору, час травлення, температура) проведення технологічної обробки поверхні металів. Проведені дослідження дозволяють науково обгрунтовано проводити подальший пошук ефективних інгібіторів розчинення металу в агресивних середовищах з метою зменшення техногенного забруднення на об’єкти довкілля. Показано, що здатність запропонованих інгібіторів утворювати комплексні сполуки з продуктами травлення металів дозволяє провести більш повне баромембранне очищення відпрацьованих розчинів від іонів важких металів (Fe3+, Cu2+). Можливість застосування рекомендованих складів в промислових масштабах була показана під час дослідно промислових досліджень, проведених наТОВ «Чернівецький машинобудівний завод».
This thesis is devoted to investigation of influence of some urea and thiosemicarbazide derivatives on environmental safety and technological effectiveness of the metals chemical treatment. It’s been shown that the recommended composition ensures significant reduction of the pollutants emission. Explanation of the recommended inhibitors activity has been proposed. It’s been proven that decrease of a metal dissolution rate is caused by formation of the mono-layer surface adsorption film. Our investigation grounds general directions of further development of new effective inhibitors to protect metals from dissolution in aggressive solutions. As shown in the thesis, our products promote formation of the metallic complex compounds and deeper extraction of the metals from the waste solutions. The recommended compositions have been tested in some industrial processes at Chemivtsi machinery plant.

Робота виконана на кафедрі автоматизації технологічних процесів і виробництв факультету прикладних інформаційних технологій та електроінженерії Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться «23» грудня 2020р. о 14.00год. на засіданні екзаменаційної комісії №22 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя
В даній кваліфікаційній роботі розроблено теоретичні дослідження проведені з використанням методів мезомеханіки, механіки деформівного твердого тіла та положень лінійної та нелінійної механіки руйнування. Експериментальна частина досліджень буде реалізована на сучасному випробувальному обладнанні керування яким здійснювалось за допомогою ПК, що дозволить отримати достатню точність і достовірність результатів експерименту. Проведено порівняльний аналіз даних тензометрії та оптико-цифрового аналізу показують взаємодоповнення цих підходів. одержані результати дозволяють оцінювати стан матеріалу з множини тріщинами за параметрами оптико-цифрового контролю. Виявлено основні закономірності параметрів мікроструктурної деградації, твердості, мікротвердості, в’язкості руйнування матеріалу роликів МБЛЗ від напрацювання. З використанням скануючої електронної мікроскопії встановлено механізми зародження тріщин та руйнування сталі роликів МБЛЗ. Запропоновано методику імовірнісного прогнозування швидкості РВТ за регулярного навантаження. Розроблено алгоритм оптико-цифрового контролю втомних дефектів на поверхні ролика МБЛЗ, який має функції самоналаштування і дозволяє розпізнавати на зображенні витягнуті криволінійні об'єкти (наприклад, тріщини) без спеціальної адаптації до зображень певного виду. Розглянуто підхід, який дозволяє створювати проблемно-орієнтовані та спеціалізовані експертні системи, налаштовані на певну аналізовану ділянку контрольованого об’єкту. Запропоновано заходи з охорони праці, безпеки життєдіяльності та охорони довкілля.
In this qualification work the theoretical researches carried out with use of methods of mesomechanics, mechanics of a deformable rigid body and provisions of linear and nonlinear mechanics of destruction are developed. The experimental part of the research will be implemented on modern test equipment, which was controlled by a PC, which will provide sufficient accuracy and reliability of the experimental results. A comparative analysis of strain gauge data and optical-digital analysis show the complementarity of these approaches. the obtained results allow to estimate the condition of the material from the set of cracks according to the parameters of optical-digital control. The main regularities of the parameters of microstructural degradation, hardness, microhardness, viscosity of destruction of the material of the casters of the caster from operating time are revealed. Using scanning electron microscopy, the mechanisms of crack formation and steel fracture of the casters were established. A method of probabilistic prediction of RVT velocity under regular loading is proposed. An algorithm for optical-digital control of fatigue defects on the surface of the caster roller has been developed, which has self-tuning functions and allows to recognize elongated curvilinear objects (eg cracks) in the image without special adaptation to images of a certain type. An approach is considered, which allows to create problem-oriented and specialized expert systems configured for a certain analyzed area of the controlled object. Measures on labor protection, life safety and environmental protection are offered.
Вступ 8 1. Аналітична частина 1.1. Деградація роликів МБЛЗ: методи їх відновлення 10 1.2. Лабораторні методи оцінювання температурних полів та термовтомних пошкоджень 25 2. Технологічні частина 2.1. Вплив термоциклування на властивості теплостійких сталей роликів МБЛЗ 28 3. Конструкторська частина 3.1. Новий алгоритм дефектометричного аналізу 44 3.2. Аналіз тріщин термовтоми з урахуванням стану поверхні ролика МБЛЗ 49 4. Наукова частина 4.1. Розробленя нової методики оцінювання терміну експлуатації роликів МБЛЗ з урахуванням впливу експлуатаційних факторів 61 5. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях 68 Висновки 78 Перелік посилань 80

Створення сорбційних матеріалів на основі природних силікатів шляхом модифікування їх поверхні дає змогу досягти достатньо високих структурно-сорбційних характеристик. З метою підвищення їх сорбційної здатності перспективним є хімічне модифікування поверхні шаруватих силікатів, зокрема, кремнійорганічними сполуками (3-амінопролілтриетокси силан та ін.). У зв'язку з цим актуальність роботи обумовлена необхідністю розробки сучасних високоефективних сорбуючих матеріалів та технологічних рішень щодо їх застосування для вилучення важких металів та органічних барвників із водних систем.
Creation of sorbent materials based on natural silicates by modifying their surface makes it possible to achieve sufficiently high structural-sorption characteristics. In order to increase their sorption capacity, chemical modification of the surface of laminated silicates, in particular, organosilicon compounds (3-aminopropyltriethoxy silane, etc.) is promising. In this regard, the relevance of the work is due to the need for the development of modern high-performance sorbent materials and technological solutions for their use for the removal of heavy metals and organic dyes from water systems.

Огірко О. І. Інформаційна технологія для визначення енергетичних характеристик поверхневих шарів металів: дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 –інформаційні технології / Огірко Ольга Ігорівна. - Львів: Українська академія друкарства, 2013. - 163 с.
Дисертація присвячена розробці інформаційної технології для відбору та опрацювання даних, які характеризують поверхневі шари металів в агресивному середовищі. Розроблено концептуальну модель комп’ютерної інформаційної технології, що передбачає використання фізико-математичних моделей для обчислення та аналізу енергетичних характеристик поверхневих шарів металів в агресивному середовищі. Моделі та відповідні алгоритми орієнтовані на опрацювання великого обсягу вхідних даних та прийняття рішень щодо антикорозійного захисту елементів конструкцій. Розроблено систему генерації програм з операцій теорії секвенційних алгоритмів і вперше застосовано для визначення енергетичних характеристик поверхневих шарiв металів. Удосконалено функціональну структуру інформаційної технології для протикорозійного захисту з використанням даних про енергетичні характеристики поверхневих і міжфазних шарів та активаційних процесів, які характеризують метал і агресивне середовище. Для розв’язання наукової задачі були використані відповідні фізико-математичні моделі, та розроблено модель інформаційної технології діагностики корозійного стану з використанням алгебри алгоритмів. Інформаційна технологія реалізована у вигляді розподіленої модульної програмної системи, яка є результатом розробленої моделі і дозволяє розв’язувати задачі діагностики корозійного стану в елементах металевих конструкцій поліграфічних машин. The thesis is devoted to the development of information technology selection and processing characteristics of the surface layers of metals in hostile environments. The conceptual model of computer information technology corrosive measuring that involves the use of physical and mathematical models for calculating and analyzing energy characteristics of the surface layers of metals in hostile environments. Models focused on processing large amounts of input data and making decisions on corrosion protection of structural elements. Systems generating programs with operations theory sequential algorithms created models for operation sequention – generation system operation, elimination of programs, systems generating programs with the transaction cycle. System generation programs with operations theory sequential algorithms first used to determine the energy characteristics of the surface layers of metals. Improved functional structure of information technology corrosion protection using data on the energy characteristics of surface and interfacial layers and activation processes that characterize metal and aggressive environment and necessary for corrosion protection. In order to solve scientific problems were used appropriate physical and mathematical models, and the model of information technology diagnostic corrosion condition using algebra algorithms. Information technology is implemented as a distributed modular software system that results from the developed model and allows to solve the problem of corrosion diagnosis.

Термін «інженерія поверхні металів» охоплює науково-технічні аспекти утворення зносостійких поверхневих шарів деталей в тому числі захисних покриттів. Однак в умовах харчових виробництв до названих вище вимог до антифрикційних і зносостійких матеріалів додається здатність матеріалів задовільно працювати в умовах контакту з технологічними середовищами при неможливості змащування мастилами.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2019. У роботі розвинуто науковий напрям керованого електрохімічного осадження наноструктурованих осадів металів (Ag, Au, Pd) на поверхню кремнію електролізом та методом гальванічного заміщення у середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено, що поєднання імпульсного режиму електролізу та неводного середовища сприяє формуванню наночастинок металів. Досліджено вплив концентрації іонів відновлювальних металів на геометрію наночастинок та їх розподіл по поверхні підкладки. Вивчено залежність розмірів наночастинок металів від тривалості процесу гальванічного заміщення. Вияснено закономірності впливу температури процесу, типу поверхні кремнію, природи органічних розчинників на формування наноструктурованих осадів металів (Ag, Au, Pd) та їх морфологію. Обґрунтовано доцільність осадження наночастинок металів (Ag, Au, Pd) на поверхні кремнію, що базується на високому значенні їх стандартних електродних потенціалів й ефективності систем Si/МNPs у формуванні функціональних наноструктур і плазмонно-активних поверхонь. Експериментально встановлено такі раціональні умови електроосадження наноструктурованих металів (Ag, Au, Pd): склад електроліту, параметри імпульсного електролізу (значення катодного потенціалу, тривалість імпульсу та паузи) та тривалість процесу (кількість циклів). За Е = -1,6...-2,2 В з розчинів (0,002…0,008)М H[AuCl₄] + 0,05М Bu₄NClO₄ у DMSO; (0,001…0,006)М Pd(NO₃)₂ + 0.05M Bu₄NClO₄ у DMSO та PC; (0,025…0,1)М (NH₄)[Ag(CN)₂] у DMF, τім.:τп. = 6:300 мс, 25…800 циклів, за температури 25 °С срібло, золото та паладій осаджуються на поверхню кремнію з утворенням наночастинок та їх агломератів. Досліджено залежність геометрії наночастинок металів (Ag, Au, Pd) і морфології осадів від умов електроосадження (значення катодного потенціалу, концентрації іонів металів і тривалості процесу). Встановлено, що зі збільшенням значень цих величин спостерігається тенденція до формування осадів від дискретних частинок (від 30 нм до 70 нм) до агломератів (від 120 нм до 200 нм) і нанопоруватих плівок. Запропоновано умови контрольованого осадження наночастинок металів на кремнієву поверхню за їх геометрією. Показано, що у межах катодних потенціалів -0,2…-2,5 В із розчинів відновлювальних іонів широкого діапазону концентрацій срібло, золото та паладій осаджуються на поверхню кремнію у вигляді дискретних наночастинок, які рівномірно розподілені по поверхні підкладки. Отже, зважаючи на природу напівпровідникової підкладки, 3D ріст відновлюваного металу відбувається за механізмом Вольмера-Вебера. Показано, що у неводних розчинах сольватованих і комплексних іонів в широкому діапазоні концентрацій і температур на поверхні кремнію відбуваються процеси нанорозмірного гальванічного заміщення. Формування осаду здійснюється за механізмом Вольмера-Вебера з утворенням дискретних (острівкових) наночастинок на напівпровідниковій підкладці аналогічно до їх осадження електролізом. Високодонорні молекули органічного апротонного розчинника (L) за рахунок донорно-акцепторної взаємодії L:→M утворюють поверхневі комплекси з фіксованими MNPs. Останні зазнають своєрідного "блокування", ускладнюючи їх ріст. Це сприяє формуванню сфероподібних MNPs за рахунок "згладжуючого" ефекту. Встановлено, що природа іона металу, його концентрація, температура та тривалість процесу гальванічного заміщення є основними факторами впливу на розміри осаджених наночастинок і параметрами керованого формування наноструктур Si/МNPs. Нанорозмірне гальванічне заміщення срібла, паладію та золота у середовищі органічних апротонних розчинників забезпечує формування на кремнієвій поверхні наноструктурованих осадів металів без перебігу побічних процесів. Це дає змогу отримувати системи Si/МNPs з розмірами наночастинок до 100 нм з відносно невеликим діапазоном їх розмірів. Запропоновано принципову технологічну схему осадження наночастинок металів (Ag, Au, Pd) на кремній гальванічним заміщенням у середовищі органічних апротонних розчинників, що дало змогу одержати наноматеріали кремній/нанометал з функціональними властивостями. Наведено результати дослідженнь, використання електрохімічно осаджених наночастинок металів (Ag, Au, Pd) на поверхню кремнію для створення плазмонно-активних поверхонь і наноструктур кремнію. Встановлено залежність морфології останніх від геометрії нанесених наночастинок, як активаторів метал-активного хімічного травлення. Показано, що природа металу є головним фактором формування наноструктур кремнію – поруватої поверхні чи кремнієвих нанодротів (SiNWs). Тенденція до утворення останніх проявляється в міру збільшення значення стандартного електродного потенціалу металу. Тому, в результаті МАХТ системи Si/Au з наночастинками найбільш електрододатного металу ( 0 / 3 Au Au E  = 1,49 В) характерно утворення SiNWs, тоді як для системи Si/Ag ( 0 Ag / Ag E  = 0,78 В) – нанопоруватого кремнію. Це пояснюється електрохімічним механізмом травлення кремнію в контакті з фіксованими на його поверхні наночастинками металу. Швидкість процесів, що спричиняють травлення кремнію тим більша, чим більша різниця потенціалів між катодними та анодними ділянками. В такому ж напрямі локалізується травлення, що є однією з умов формування нанодротів і нанопор з великим відношенням довжина/діаметр. Встановлено, що на морфологію утворених під час метал активованого травлення наноструктур кремнію суттєво впливають розміри осаджених MNPs. Зокрема, форма пори, переважно, відтворює форму наночастинки металу- активатора. Так, нанопори, одержані МАХТ поверхні Si/AgNPs і Si/PdNPs за діаметром близькі до діаметру осаджених відповідно AgNPs і PdNPs та рівномірно розподілені по поверхні підкладки. Вияснено, що наночастинки паладію та золота є ефективними для одержання масивів нанодротів кремнію методом МАХТ. При тому SiNWs вертикально напрямлені до площини підкладки та характеризуються надвеликим відношенням довжини до діаметра. Таке зумовлено острівковою природою осадів PdNPs і AuNPs та рівномірним їх розподілом на поверхні підкладки. Нанорозмірний ефект металевих наночастинок на процес МАХТ проявляється у формуванні структур кремнію. Встановлено, що наночастинки паладію з розмірами менше ніж 50 нм сприяють утворенню цілісних нанодротів кремнію, а більші ніж 50 нм, що переважно є агломератами – наноструктур неправильної форми. Водночас AuNPs широкого діапазону розмірів золота й осади з різною морфологією сприяють утворенню нанодротів кремнію, які зберігають вертикальну орієнтацію відносно площини підкладки. Отже, високі значення ΔЕ0 систем Si/МNPs, дають змогу отримувати методом МАХТ нанопоруватий кремній (із Si/AgNPs, Si/PdNPs) і масив нанодротів (із Si/PdNPs, Si/AuNPs). Ширші можливості наночастинок паладію та золота порівняно з наночастинками срібла у формуванні наноструктур кремнію можна пояснити природою металу та нанорозмірним ефектом. Встановлено, що одержані на поверхні кремнію дендритні наночастинки золота підсилюють раманівський сигнал. Результати МАХТ і лабораторного випробування показали, що нанопоруваті структури кремнію, одержані на поверхні кремнію з осадженими наночастинками срібла та паладію, можна використовувати як чутливі елементи газових сенсорів (CO, NH3, CO2 та ін.); нанодроти, одержані на поверхні кремнію з осадженими наночастинками золота та паладію – як датчики у фотоелектроніці та як аноди літій-іонних акумуляторів; підкладки кремнію з дендритними наночастинки золота на поверхні – як маркери та сенсори у біомедицині. Комплекс отриманих експериментальних даних дав змогу модифікувати поверхню кремнію наночастинками металів для одержання наноструктур кремнію та плазмонно-активних поверхонь на їх основі. Реалізовані в роботі методи імпульсного електролізу дають можливість одержати фіксовані на поверхні підкладки наноструктуровані осади металів заданої форми та розмірів для виготовлення високочутливих сенсорів та сонячних елементів. Встановлено, що системи Si/PdNPs, Si/AuNPs ефективніші у формуванні кремнієвих наноструктур порівняно з системою Si/AgNPs. Це зумовлено відмінністю металів за значеннями стандартних електродних потенціалів. Результати науково-дослідних випробувань у “Науково-дослідному центрі комітету судових експертиз Республіки Білорусь” показали ефективність одержаних матеріалів для високочутливих сенсорів. Впроваджено результати роботи у навчальний процес кафедри хімії і технології неорганічних речовин НУ "Львівська політехніка" для підготовки студентів за спеціальністю 161 "Хімічні технології та інженерія" спеціалізація "Технічна електрохімія" в теоретичних та лабораторних заняттях з дисципліни "Електрохімія наноматеріалів".
Thesis for the degree of candidate of chemical sciences (PhD) in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – Lviv Polytechnic National University, Lviv. – Kharkiv Polytechnic Institute National Technical University, Ministry of education and science of Ukraine, Kharkiv, 2019. The scientific direction of the controlled electrochemical deposition of nanostructured metals (Ag, Au, Pd) on the silicon surface by electrolysis and the method of galvanic substitution in the medium of organic aprotic solvents is developed. It is established that the combination of the pulsed mode of electrolysis and non-aqueous medium promotes the formation of metal nanoparticles. The effect of the concentration of reducing metal ions on the geometry of the nanoparticles and their distribution on the surface of the substrate were investigated. The dependence of the size of metal nanoparticles on the duration of the process of galvanic substitution was studied. The regularities of the influence of the process temperature, the type of silicon surface, the nature of organic solvents on the formation of nanostructured metal sediments (Ag, Au, Pd) and their morphology are revealed. Herefore, the value of cathode potentials, the duration of electrodeposition and the concentration of metal ions are the main factors influencing the morphology of the metal precipitate and the geometry of its structural particles, which is crucial for the controlled formation of nanostructures based on them. The complex of experimental data allowed to modify the silicon surface with metal nanoparticles to produce silicon nanostructures and plasmonically active surfaces based on them. The methods of pulsed electrolysis implemented in the work allow to obtain nanostructured sediments of metals of a given shape and size fixed on the substrate surface for the production of highly sensitive sensors with the subsequent conversion of sunlight into electrical energy. The dependence of geometry of nanoparticles of metals (Ag, Au, Pd) and sediment morphology on electrodeposition conditions (values of cathode potential, concentration of metal ions and process duration) are investigated. It is established that with increasing values of these values there is a tendency to form sediments from discrete particles (from 30 nm to 70 nm) to agglomerates (from 120 nm to 200 nm) and nanoporous films. It is established that the nature of the metal ion, its concentration, temperature and duration of the process of galvanic substitution are the main factors influencing the size of the deposited nanoparticles and the parameters of the controlled formation of Si/MNPs nanostructures. Nanoscale galvanic substitution of silver, palladium, and gold in organic aprotic solvents ensures the formation of nanostructured metal deposits on the silicon surface without the occurrence of side processes. This makes it possible to obtain Si/MNPs systems with nanoparticle sizes up to 100 nm with a relatively small size range. A schematic technological scheme of deposition of metal nanoparticles (Ag, Au, Pd) on silicon electroplating substitution in the environment of organic aprotic solvents was proposed, which allowed to obtain silicon/nanomaterial nanomaterials with functional properties. It has been found that Si/PdNPs, Si/AuNPs systems are more effective in forming silicon nanostructures than Si/AgNPs, due to the difference in metals by the values of standard electrode potentials. The scientific direction of the controlled electrochemical deposition of nanostructured metals (Ag, Au, Pd) on the silicon surface by electrolysis and the method of galvanic substitution in the medium of organic aprotic solvents is developed. It is established that the combination of the pulsed mode of electrolysis and non-aqueous medium promotes the formation of metal nanoparticles. The effect of the concentration of reducing metal ions on the geometry of nanoparticles and their distribution on the surface of the substrate were investigated. The dependence of the size of metal nanoparticles on the duration of the process of galvanic substitution was studied. The regularities of the influence of the process temperature, the type of silicon surface, the nature of organic solvents on the formation of nanostructured metals (Ag, Au, Pd) and their morphology are revealed. The feasibility of deposition of metal nanoparticles (Ag, Au, Pd) on the silicon surface is grounded, based on the high value of their standard electrode potentials and the efficiency of Si/MNPs systems in the formation of functional nanostructures and plasmonically active surfaces. The efficiency of combining the pulsed electrolysis regime and the environment of organic aprotic solvents for the controlled deposition of MNPs of a given geometry on a semiconductor surface is proved. The rational conditions for electrodeposition of nanostructured metals (Ag, Au, Pd) were experimentally established: the composition of the electrolyte, the pulse electrolysis parameters (cathode potential value, pulse duration and pauses) and the process duration (number of cycles). For E = -1,6 ...- 2,2 V from solutions (0,002 ... 0,008)M H[AuCl₄] + 0,05M Bu₄NClO₄ in DMSO; (0,001… 0,006)M Pd(NO₃)₂ + 0,05M Bu₄NClO₄ in DMSO and PC; (0,025… 0,1)M (NH₄)[Ag(CN)₂] in DMF, τon.:τoff. = 6: 300 ms, 25… 800 cycles, at a temperature of 25 °C silver, gold and palladium are deposited on the silicon surface to form nanoparticles. The dependence of geometry of nanoparticles of metals (Ag, Au, Pd) and sediment morphology on electrodeposition conditions (values of cathode potential, concentration of metal ions and process duration) are investigated. It is established that with increasing values of these values, there is a tendency to form sediments from discrete particles (from 30 nm to 70 nm) to agglomerates (from 120 nm to 200 nm) and nanoporous films. The conditions of controlled deposition of metal nanoparticles on a silicon surface according to their geometry are proposed. It is shown that within the cathodic potentials of -0,2 ... -2,5 V, solutions of reducing ions of a wide range of concentrations of silver, gold and palladium are deposited on the silicon surface in the form of discrete nanoparticles, which are uniformly distributed over the surface of the substrate. Therefore, due to the nature of the 3D semiconductor substrate, the growth of the recovered metal occurs by the Volmer-Weber mechanism. It is shown that in non-aqueous solutions of solvated and complex ions in the wide range of concentrations and temperatures on the silicon surface processes of nanosized galvanic substitution occur. The formation of the precipitate is carried out by the Volmer-Weber mechanism with the formation of discrete (islet) nanoparticles on a semiconductor substrate similarly to their deposition by electrolysis. High-donor molecules of organic aprotic solvent (L) due to donor-acceptor interaction L:→form surface complexes with fixed MNPs. The latter undergo a kind of "blocking", complicating their growth. This contributes to the formation of spherical MNPs due to the "smoothing" effect. It is established that the nature of the metal ion, its concentration, temperature and duration of the process of galvanic substitution are the main factors influencing the size of deposited nanoparticles and the parameters of the controlled formation of Si/MNPs nanostructures. Nanoscale galvanic substitution of silver, palladium, and gold in organic aprotic solvents ensures the formation of nanostructured metal deposits on the silicon surface without the occurrence of side processes. This makes it possible to obtain Si/MNPs systems with nanoparticle sizes up to 100 nm with a relatively small size range. The results of investigations, the use of electrochemically deposited metal nanoparticles (Ag, Au, Pd) on the silicon surface to create plasmonically active surfaces and silicon nanostructures are presented. The dependence of the morphology of the latter on the geometry of the nanoparticles deposited as activators of metal-active chemical etching. Si/PdNPs, Si/AuNPs systems have been found to be more effective in the formation of silicon nanostructures than Si/AgNPs. This is due to the difference of metals in the values of standard electrode potentials. The results of the research trials at the Research Center of the Committee of Forensic Expertise of the Republic of Belarus have shown the effectiveness of the materials obtained for highly sensitive sensors. Results of work in the educational process of the Department of Chemistry and Technology of Inorganic Substances of Lviv Polytechnic National University were introduced for specialized work 161 "Chemical technologies and engineering" specialization "Technical electrochemistry" in theoretical and laboratory classes in the discipline "Electrochemistry of nanomaterials".

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Міністерство освіти і науки України, Харків, 2019. У роботі розвинуто науковий напрям керованого електрохімічного осадження наноструктурованих осадів металів (Ag, Au, Pd) на поверхню кремнію електролізом та методом гальванічного заміщення у середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено, що поєднання імпульсного режиму електролізу та неводного середовища сприяє формуванню наночастинок металів. Досліджено вплив концентрації іонів відновлювальних металів на геометрію наночастинок та їх розподіл по поверхні підкладки. Вивчено залежність розмірів наночастинок металів від тривалості процесу гальванічного заміщення. Вияснено закономірності впливу температури процесу, типу поверхні кремнію, природи органічних розчинників на формування наноструктурованих осадів металів (Ag, Au, Pd) та їх морфологію. Комплекс отриманих експериментальних даних дозволив модифікувати поверхню кремнію наночастинками металів для одержання наноструктур кремнію та плазмонно-активних поверхонь на їх основі. Реалізований у роботі методи імпульсного електролізу дозволяє одержати фіксовані на поверхні підкладки наноструктуровані осади металів заданої форми та розмірів для виготовлення високочутливих сенсорів з подальшим перетворенням сонячного світла в електричну енергію.
Thesis for the degree of candidate of chemical sciences (PhD) in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – Lviv Polytechnic National University, Lviv. – Kharkiv Polytechnic Institute National Technical University, Ministry of education and science of Ukraine, Kharkiv, 2019. The scientific direction of the controlled electrochemical deposition of nanostructured metals (Ag, Au, Pd) on the silicon surface by electrolysis and the method of galvanic replacement in the medium of organic aprotic solvents is developed. It is established that the combination of the pulsed mode of electrolysis and non-aqueous medium promotes the formation of metal nanoparticles. The effect of the concentration of reducing metal ions on the geometry of the nanoparticles and their distribution on the surface of the substrate were investigated. The dependence of the size of metal nanoparticles on the duration of the process of galvanic replacement was studied. The regularities of the influence of the process temperature, the type of silicon surface, the nature of organic solvents on the formation of nanostructured metal sediments (Ag, Au, Pd) and their morphology are revealed. Herefore, the value of cathode potentials, the duration of electrodeposition and the concentration of metal ions are the main factors influencing the morphology of the metal precipitate and the geometry of its structural particles, which is crucial for the controlled formation of nanostructures based on them. The dependence of geometry of nanoparticles of metals (Ag, Au, Pd) and sediment morphology on electrodeposition conditions (values of cathode potential, concentration of metal ions and process duration) are investigated. It is established that with increasing values of these values there is a tendency to form sediments from discrete particles (from 30 nm to 70 nm) to agglomerates (from 120 nm to 200 nm) and nanoporous films. It is established that the nature of the metal ion, its concentration, temperature and duration of the process of galvanic replacement are the main factors influencing the size of the deposited nanoparticles and the parameters of the controlled formation of Si/MNPs nanostructures. Nanoscale galvanic replacement of silver, palladium, and gold in organic aprotic solvents ensures the formation of nanostructured metal deposits on the silicon surface without the occurrence of side processes. This makes it possible to obtain Si/MNPs systems with nanoparticle sizes up to 100 nm with a relatively small size range. A schematic technological scheme of deposition of metal nanoparticles (Ag, Au, Pd) on silicon electroplating substitution in the environment of organic aprotic solvents was proposed, which allowed to obtain silicon/nanomaterial nanomaterials with functional properties. It has been found that Si/PdNPs, Si/AuNPs systems are more effective in forming silicon nanostructures than Si/AgNPs, due to the difference in metals by the values of standard electrode potentials. The results of the research trials at the “Research Center of the Committee of Forensic Expertise of the Republic of Belarus” proved the effectiveness of the materials obtained for the highly sensitive sensors. The results of work in the educational process of the Department of Chemistry and Technology of Inorganic Substances of NU “Lviv Polytechnic” in teaching the disciplines on the specialty 05.17.03 – “Technical Electrochemistry” were introduced.

Дисертація присвячена дослідженню двох типів металевих пористих матеріалів, що можуть застосовуватися у якості капілярних структур теплових труб, – моноволокнистих та композиційних волокнисто-порошкових структур. У результаті досліджень процесів теплопровідності металевих пористих матеріалів отримано залежності для інженерних розрахунків теплопровідності каркасу моноволокнистих і композиційних матеріалів. На основі експериментальних досліджень впливу характеристик металевих волокнистих матеріалів на процеси кипіння в умовах вільного руху води запропоновано формулу для інженерних розрахунків температурних напорів початку кипіння води на металопористих поверхнях. Експериментальні дані дозволили порівняти реальні значення коефіцієнтів тепловіддачі α з даними, отриманими за уточненою в даній роботі моделлю кипіння на пористих поверхнях. У результаті уточнення вдалося значно наблизити розраховані за моделлю величини α до експериментально отриманих даних і підтвердити адекватність моделі. Із застосуванням моделі було уточнено методику визначення внутрішнього термічного опору теплових труб з металевими пористими структурами. Виконаний цикл експериментальних досліджень теплових труб з металоволокнистими і теплових труб з композиційними капілярними структурами показав, що при роботі в горизонтальному положенні останні не поступаються за основними характеристиками тепловим трубам з волокнистими капілярними структурами, до того ж перевершують їх за максимальною теплопередавальною здатністю при роботі проти сил гравітації.
The dissertation is devoted to the investigation of two types of metal porous materials, which can be used as capillary structures of heat pipes – monofibrous and composite fibrous-powder structures. The dependences for engineering calculations of frame thermal conductivity for monofibrous and composite materials were obtained after the experiments of heat conduction processes in metallic porous materials. Multi-factor dependence for calculations of temperature difference of the water boiling beginning on metallic porous surfaces was proposed on the basis of the experimental studies of boiling in free water flow. The obtained experimental data allowed to compare the real values of heat transfer coefficients α with the data obtained by the model of boiling on porous surfaces (the KPI model) specified in the dissertation. As a result of model elaboration, It became possible to bring the calculated  values obtained by the experiments to the model calculated α values and to confirm the adequacy of the model. It was refined the method of internal thermal resistance determining in heat pipes with metal porous structures by the application of the KPI model. The cycle of experimental studies of heat pipes with monofibrous and composite capillary structures showed, that in horizontal position heat pipes with composite structures do not concede with the main characteristics (maximum heat transfer capacity and thermal resistance) to the heat pipes with monofibrous capillary structures. In addition, maximum heat transfer capacity of composite heat pipes has higher values, than the same one of mono-fibrous pipes, when working against the forces of gravity.
Диссертация посвящена исследованию двух типов металлических пористых материалов, которые могут быть использованы в качестве капиллярных структур тепловых труб – моноволокнистых и композиционных волокнисто-порошковых структур. В результате исследований процессов теплопроводности металлических пористых материалов получены зависимости для инженерных расчетов теплопроводности каркаса моноволокнистих и композиционных материлов. Многофакторные зависимости характеризуют взаимосвязь между теплопроводностью каркаса материалов и их структурными характеристиками. Однофакторные функции вида λ кс = f(П) позволили сравнить теплопроводность композиционных и моноволокнистих структур, в результате чего было установлено, что коэффициенты теплопроводности λ кс композиционных капиллярных структур несколько ниже, чем у моноволокнистых структур, для одинаковых диапазонов пористости. Однако это различие в значениях λ кс является незначительным. На основе экспериментальных исследований влияния характеристик металлических волокнистых материалов на процессы кипения в условиях свободного движения воды предложено формулу для инженерных расчетов температурных напоров начала кипения воды на металловолокнистых пористых поверхностях. Полученные в работе результаты удовлетворительно коррелируются с известными данными, однако существуют и определенные различия, которые влияют на уменьшение температурных напоров закипания при одинаковых значениях пористости капиллярных структур. Исследование температурного напора начала кипения на пористых поверхностях позволило определить, что для пористых медных образцов данный температурный напор составляет 0,5-2,0 ⁰С, в то время как температурный напор начала кипения на относительно «гладких» технических поверхностях – от 7 до 12 ⁰С. Экспериментальные данные позволили сравнить реальные значения коэффициентов теплоотдачи α с данными, полученными по уточненной в данной работе модели кипения на пористых поверхностях (модель КПИ). В результате уточнения удалось значительно приблизить рассчитаные по модели величины α к экспериментальным значениям и подтвердить адекватнисть модели. Анализ полученных экспериментальных данных кипения на металлических пористых поверхностях свидетельствует о том, что медные волокнистые структуры средней пористости (40-50 %) в диапазоне толщин от 0,5 до 1,0 мм позволяют обеспечить наибольшие значения коэффициентов теплоотдачи α, по сравнению с металлическими волокнистыми структурами других диапазонов пористостей и толщин, исследованными в данной работе. Также с применением модели кипения КПИ была уточнена методика определения внутреннего термического сопротивления тепловых труб с металлическими пористыми структурами. Выполненный цикл экспериментальных исследований тепловых труб с металло-волокнистыми и композиционными капиллярными структурами с использованием этанола в качестве теплоносителя показал, что в горизонтальном положении и в положении «режим термосифона» тепловые трубы с капиллярными структурами обоих типов обеспечивают стабильное функционирование в диапазоне тепловых потоков до 70 Вт. При этом термические сопротивления тепловых труб с «новым» типом капиллярных структур не превышают термические сопротивления труб, изготовленных на основе моноволокнистых структур. В положениях, когда зона нагрева трубы находится выше, чем зона охлаждения, композиционные капиллярные структуры нового типа обеспечивают стабильное функционирование для тепловых потоков до 25 Вт, что является более высоким показателем, чем у тепловых труб с моноволокнистыми структурами (10-15 Вт). Последний факт нужно учитывать при конструировании аппаратов и приборов с тепловыми трубами.

Восстановление изношенных поверхностей деталей тел вращения Как известно, основной причиной выхода из строя деталей машин является не поломка, а износ их поверхностного слоя. Иногда возникает необходимость восстановления наружных поверхностей из мягких антифрикционных металлов деталей тел вращения, например, опорных пальцев зубчатых колес после разрушения баббитового слоя (рис. 1, а).