Авторизация:
Логин:
Пароль:
  



АНОНС
ГОРМАШ-2018 в «Экспоцентре»
20 – 21 ноября 2018 года в  «Экспоцентре»  состоится Национальная научно-практическая конференция по вопросам развития горного машиностроения. 
ХVII Всероссийский Конгресс «Государственное регулирование недропользования 2018 Зима»
04-05 декабря 2018 года в отеле «Арарат Парк Хаятт» состоится ХVII Всероссийский Конгресс «Государственное регулирование недропользования 2018 Зима». ...
ОБЗОР
ЗАЯВИТЕЛЬНЫЙ ПРИНЦИП СЕГОДНЯ И ЗАВТРА
Издательство «Горная книга» обратилось к экспертам отрасли с вопросом о том, что, на их взгляд, мешает развитию заявительного принципа пользования недрами в России.
ГДЕ ПРОИЗВОДСТВО, ТАМ И НАУКА
На Ставровском карьере по добыче щебня, расположенном в Калужской области, планируется организовать работу научно-исследовательских коллективов. Руководство карьера стремится предложить им...

ПОДРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

 

ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ПРИ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ КАМЕННЫХ НИЗКОМЕТАМОРФИЗОВАННЫХ УГЛЕЙ НА НИЗКОРАЗМЕРНЫХ МАСШТАБНЫХ УРОВНЯХ



Исследованы особенности образования тонкодисперсных частиц при нагружении каменного низкометаморфизованного угля на микро- и наноуровнях. Для этого были использованы эксперименты по микро- и наноиндентированию. Исследование проводили на микрокомпоненте витрините, так как этот мацерал изменяет свои механические свойства в зависимости от вида и стадии метаморфизма углей. Величины модулей упругости, измеренные на микро- и наноразмерных уровнях, были сопоставимыми. Однако при измерении микро- и нанотвердости угля обнаружен размерный эффект, выражающийся в пропорциональном снижении величин твердости с увеличением приложенного нагружения. При экспериментах по циклическому наноиндентированию с увеличением максимальной нагрузки, приложенной к одной и той же области на поверхности угля, было обнаружено явление «деформационного упрочнения». Это явление заключается в быстром росте величин твердости и модулей упругости при циклическом индентировании с возрастающей максимальной нагрузкой. На основании ранее проведенных исследований механического поведения хрупких материалов, таких как керамика, и явлений разрушения углей при наноиндентировании, был сделан вывод о том, что вышеупомянутые эффекты (размерный эффект и «деформационное упрочнение») связаны с предрасположенностью структуры витринита к разрушению при нагружении на микро- и наноразмерных уровнях.

Номер: 2
Год: 2019
ISBN: 0236-1493
УДК: 531+620.17
DOI: 10.25018/0236-1493-2019-02-0-69-77
Авторы: Эпштейн С. А., Коссович Е. Л., Минин М. Г., Просина В. А.

Информация об авторах:
Эпштейн Светлана Абрамовна (1) — доктор технических наук,
старший научный сотрудник, зав. лабораторией,
e-mail: apshtein@yandex.ru,
Коссович Елена Леонидовна (1) — кандидат физико-математических наук,старший научный сотрудник, e-mail: e.kossovich@misis.ru,
Минин Максим Геннадьевич — младший научный сотрудник,
Физико-технологический институт, Уральский федеральный университет,
Просина Вера Алексеевна (1) — студент, лаборант,
НИТУ «МИСиС».

Ключевые слова:
Уголь, механические свойства, микротвердость, нанотвердость, модуль упругости, размерный эффект, разрушение.

Библиографический список:

1. Ganguli R., Bandopadhyay S. Relationship between particle size distribution of low-rank pulverized coal and power plant performance. Journal of Combustion, 2012. Vol. 2012, No di. DOI: 10.1155/2012/786920.


2. Liu Y., Lu H., Guo X., Gong X., Sun X., Zhao W. An investigation of the effect of particle size on discharge behavior of pulverized coal. Powder Technology, 2015. Vol. 284. Pp. 47—56. DOI: 10.1016/j.powtec.2015.06.041.


3. Li Q., Zhao C., Chen X., Wu W., Li Y. Comparison of pulverized coal combustion in air and in O2/CO2 mixtures by thermo-gravimetric analysis. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2009. Vol. 85, No 1—2. Pp. 521—528. DOI: 10.1016/j.jaap.2008.10.018.


4. Hower J.C., Graese A.M., Klapheke J.G. Influence of microlithotype composition on hardgrove grindability for selected eastern Kentucky coals. International Journal of Coal Geology, 1987. Vol. 7, No 3. Pp. 227—244. DOI: 10.1016/0166—5162(87)90038-3.


5. Tichánek F. Contribution To Determination of Coal Grindability Using Hardgrove Method Příspěvek Ke Stanovení Melitelnosti Uhlí Metodou. 2008. Vol. LIV, No 1. Pp. 27—32.


6. Amdur A.M., Zagainov S.A., Raznitsina A.L. Strength characteristics of coals - substitutes of coke in metallurgical aggregates. News of the Higher Institutions. Mining Journal, 2012. No. 2. Pp. 192—196.


7. GOST 21206-75 Coals and anthracite. Determination method for microhardness and microbrittleness. 1977. Russian p.


8. Zhao Z., Wang W., Dai C., Yan J. Failure characteristics of three-body model composed of rock and coal with different strength and stiffness. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2014. Vol. 24, No 5. Pp. 1538—1546. DOI: 10.1016/S1003-6326(14)63223-4.


9. Shkuratnik V.L., Nikolenko Pp. V., Koshelev A.E. Stress dependence of elastic P-wave velocity and amplitude in coal specimens under varied loading conditions. Journal of Mining Science, 2016. Vol. 52, No 5. Pp. 873—877. DOI: 10.1134/S1062739116041322.


10. Pan J., Meng Z., Hou Q., Ju Y., Cao Y. Coal strength and Young’s modulus related to coal rank, compressional velocity and maceral composition. Journal of Structural Geology, 2013. Vol. 54. Pp. 129—135. DOI: 10.1016/j.jsg.2013.07.008.


11. Shkuratnik V.L., Filimonov Y.L., Kuchurin S. V. Regularities of Acoustic Emission in Coal Samples under Triaxial Compression. Journal of Mining Science, 2005. Vol. 41, No 1. Pp. 44—52. DOI: 10.1007/s10913-005-0062-8.


12. Shkuratnik V.L., Filimonov Y.L., Kuchurin S. V. Acoustic-emissive memory effect in coal samples under triaxial axial-symmetric compression. Journal of Mining Science, 2006. Vol. 42, No 3. Pp. 203—209. DOI: 10.1007/s10913-006-0048-1.


13. Zhao Y., Liu S., Jiang Y., Wang K., Huang Y. Dynamic Tensile Strength of Coal under Dry and Saturated Conditions. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2016. Vol. 49, No 5. Pp. 1709—1720. DOI: 10.1007/s00603-015-0849-0.


14. Zhao Y., Zhao G.-F., Jiang Y., Elsworth D., Huang Y. Effects of bedding on the dynamic indirect tensile strength of coal: Laboratory experiments and numerical simulation. International Journal of Coal Geology, 2014. Vol. 132. Pp. 81—93. DOI: 10.1016/j.coal.2014.08.007.


15. West R.D., Markevicius G., Malhotra V.M., Hofer S. Variations in the mechanical behavior of Illinois bituminous coals. Fuel, 2012. Vol. 98. Pp. 213—217. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.03.042.


16. Korshunov A.N., Dergunov D.M., Logov A.B., Gerike B.L. Coal cutting with a disk. Soviet Mining Science, 1975. Vol. 11, No 5. Pp. 571—573. DOI: 10.1007/BF02499387.


17. Macmillan N.H., Rickerby D.G. On the measurement of hardness in coal. Journal of Materials Science, 1979. Vol. 14, No 1. Pp. 242—246. DOI: 10.1007/BF01028354.


18. Das B. The effect of load on Vicker’s indentation hardness of coal. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 1972. Vol. 9, No 6. Pp. 783—788. DOI: 10.1016/0148-9062(72)90036-8.


19. Borodich F.M., Bull S.J., Epshtein S.A. Nanoindentation in Studying Mechanical Properties of Heterogeneous Materials. Journal of Mining Science, 2015. Vol. 51, No 3. Pp. 1062—7391. DOI: 10.1134/S1062739115030072.


20. Kožušníková A. Determination of Microhardness and Elastic Modulus of Coal Components by Using Indentation Method. GeoLines, 2009. Vol. 22. Pp. 40—43.


21. Kossovich E.L., Dobryakova N.N., Epshtein S.A., Belov D.S. Mechanical properties of coal microcomponents under continuous indentation. Journal of Mining Science, 2016. Vol. 52, No 5. Pp. 906—912. DOI: 10.1134/S1062739116041382.


22. Epshtein S.A., Borodich F.M., Bull S.J. Evaluation of elastic modulus and hardness of highly inhomogeneous materials by nanoindentation. Applied Physics A: Materials Science and Processing, 2015. Vol. 119, No 1. Pp. 325—335. DOI: 10.1007/s00339-014-8971-5.


23. Kossovich E.L., Borodich F.M., Bull S.J., Epshtein S.A. Substrate effects and evaluation of elastic moduli of components of inhomogeneous films by nanoindentation. Thin Solid Films, 2016. Vol. 619. Pp. 112—119. DOI: 10.1016/j.tsf.2016.11.018.


24. Kossovich E.L., Epshtein S.A., Shkuratnik V.L., Minin M.G. Perspectives and problems of modern depth-sensing indentation techniques application for diagnostics of coals mechanical properties. Gornyy Zhurnal, 2017. No 12. Pp. 25—30. DOI: 10.17580/gzh.2017.12.05.


25. Argatov I.I., Borodich F.M., Epshtein S.A., Kossovich E.L. Contact stiffness depth-sensing indentation: Understanding of material properties of thin films attached to substrates. Mechanics of Materials, 2017. Vol. 114. Pp. 172—179. DOI: 10.1016/j.mechmat.2017.08.009.


26. Kossovich E., Epshtein S.A., Dobryakova N., Minin M., Gavrilova D. Mechanical Properties of Thin Films of Coals by Nanoindentation. Physical and Mathematical Modeling of Processes in Geomedia: 3d International Scientific School of Young Scientists; November 01—03, 2017, Moscow: IPMech RAS, 2018. Pp. 45—50. DOI: 10.1007/978-3-319-77788-7_6.


27. Kalei G.N. Some results of microhardness test using the depth of impression. Mashinovedenie, 1968. Vol. 4, No 3. Pp. 105—107.


28. Bulychev S.I., Alekhin V.P., Shorshorov M.K., Ternovskij A.P., Shnyrev G.D. Determination of Young modulus by the hardness indentation diagram. Zavodskaya Laboratoriya, 1975. Vol. 41, No 9. Pp. 1137—1140.


29. Oliver W.C., Pharr G.M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal of Materials Research, 1992. Vol. 7, No 06. Pp. 1564—1583. DOI: 10.1557/JMR.1992.1564.


30. Oliver W.C., Pharr G.M. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology. Journal of Materials Research, 2004. Vol. 19, No 01. Pp. 3—20. DOI: 10.1557/jmr.2004.19.1.3.


31. ASTM. ASTM E384: Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials. Annual Book of ASTM Standards 2016. 1—42 Pp. DOI: 10.1520/E0384-10.2.


32. Halgaš R., Dusza J., Kaiferová J., Kovácsová L., Markovská N. Nanoindentation testing of human enamel and dentin. Ceramics — Silikaty, 2013. Vol. 57, No 2. Pp. 92—99.


33. Dutta A.K., Narasaiah N., Chattopadhyaya A.B., Ray K.K. The load dependence of hardness in alumina-silver composites. Ceramics International, 2001. Vol. 27, No 4. Pp. 407—413. DOI: 10.1016/S0272-8842(00)00095-X.


34. Faisal N.H., Prathuru A.K., Goel S., Ahmed R., Droubi M.G., Beake B.D., Fu Y.Q. Cyclic Nanoindentation and Nano-Impact Fatigue Mechanisms of Functionally Graded TiN/TiNi Film. Shape Memory and Superelasticity, 2017. Vol. 3, No 2. Pp. 149—167. DOI: 10.1007/s40830-017-0099-y.


35. Menčík J., Elstner M. Indentation Size Effects in Ductile and Brittle Materials. Key Engineering Materials, 2013. Vol. 586. Pp. 51—54. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.586.51.


36. Voyiadjis G., Yaghoobi M. Review of Nanoindentation Size Effect: Experiments and Atomistic Simulation. Crystals, 2017. Vol. 7, No 10. Pp. 321. DOI: 10.3390/cryst7100321.


37. Samadi-Dooki A., Voyiadjis G.Z., Stout R.W. A combined experimental, modeling, and computational approach to interpret the viscoelastic response of the white matter brain tissue during indentation. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2017. Vol. 77. Pp. 24—33. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2017.08.037.


вернуться назад
Карта сайта