\"Гашение сильноточной дуги и сверхбыстрая коммутация больших токов взрывом\". Исторически это направление закрепилось за одной из лабораторий НИИ ВН.
В своё время здесь были разработаны:
Начало исследованиям, связанным с гашением сильноточной дуги и сверхбыстрой коммутацией, было положено в лаборатории №19 около трёх десятилетий назад (заведующий - Валерий Леонидович Корольков). Позднее (c 1985 года) в арсенале лаборатории появилось второе направление, которое стало следствием одной \"закрытой\" работы. Впоследствии эта тема определилась как \"Электромагнитное ускорение электроразрядной плазмы, микро- и макротел\".
Тогда же была разработана концепция высокоэффективной гибридной электромагнитной ускорительной системы (автор - старший научный сотрудник, кандидат технических наук А.А. Сивков). Гибридной в том смысле, что в одном устройстве для ускорения одновременно использовались все основные механизмы преобразования электромагнитной энергии в кинетическую энергию метаемой массы. Имеются ввиду следующие механизмы: взрывной и электровзрывной, электротермический и электротермохимический, газовой динамики, кондукционной и индукционной электродинамики.
Концепция нашла реализацию в экспериментальных конструкциях коаксиального магнитоплазменного ускорителя (КМПУ). Весь экспериментальный материал, полученный в процессе работ, был обобщен, проанализирован А.А. Сивковым и нашёл реализацию в докторской диссертации. На конструкцию ускорителя автор получил 9 патентов. Диссертация состояла из двух равнозначных частей: одна была посвящена взрывной коммутации; другая, соответственно, электромагнитному ускорению масс. Защита проходила в Институте сильноточной электроники Томского научного центра СО РАН.
КПД установки - в пределах 25-30 процентов, а это – мировой уровень. На Международном симпозиуме по гиперскоростному удару (Hypervelocity impact Symposium HVIS - 2000, Galveston, USA) в ноябре 2000 года цикл работ, выполненных коллегами из России, получил самую высокую оценку, а направление - целый ряд приложений.
Во-первых, возможность получения порошков практически всех тугоплавких металлов, включая Тi(титан), W(вольфрам) и т.д. Во-вторых, динамический синтез сверхтвёрдых материалов на основе названных и других металлов: карбиды, нитриды, оксиды, карбонитриды и прочие. Было экспериментально доказано, что в гиперзвуковой плазменной струе обеспечиваются условия для нанесения любого сверхтвёрдого композиционного материала на подложку. Толщина нанесённого слоя - от нескольких сот микрон до единиц миллиметров.
Микротвёрдость покрытий превышает аналогичный показатель стандартных твёрдосплавных элементов, которые традиционно используются для напайки на резцы. Нанесение возможно на любые подложки и в любой комбинации. С одной стороны, можно наносить сверхтвёрдые покрытия на рабочие поверхности лезвийного инструмента. С другой, усиливать поверхностную прочность (металла, например) с тем, чтобы противостоять мощным динамическим воздействиям.
В частности, именно так усиливается противопульная стойкость пластин лёгких бронежилетов. В этом направлении сейчас идёт совместная работа с ОАО \"НИИ Стали\" (Москва). Достигнуты положительные результаты. При проведении экспериментов наблюдалось явление сверхглубокого проникания материала гиперскоростной струи (материала покрытия) в твёрдую преграду (тело подложки). Само явление обнаружено более 20 лет назад в НИИ Механики МГУ, но механизм до сих пор оставался не выясненным.
Объяснение, как ни странно, было найдено не в МГУ, а в Томском политехническом университете. Профессор кафедры ЭСПП и заведующий лабораторией НИИ высоких напряжений А.А. Сивков показал возможности нанесения с помощью \"ускорителя\" любых металлических и композиционных покрытий на металлические поверхности. Исключений нет, что связано с неадгезионным гидродинамическим механизмом сцепления покрытий с подложкой. При этом образуется граничный слой взаимного перемешивания материалов с плавно меняющимся составом.
Явление - уникально(!), в том смысле, что даёт решение проблемы переходного сопротивления на границе медных и алюминиевых электросетевых контактов, например. Известно, что иными способами (гальваника, сварка, …) Al на Сu или наоборот нанести невозможно. Между тем, КМПУ за кратковременный импульс обрабатывает минимальную поверхность в 100 квадратных сантиметров. Толщина сверхтвёрдого покрытия - от единиц микрон до единиц миллиметров.
Наносятся: медные покрытия на алюминиевую подложку; алюминий - на медь; медь – на сталь; нержавеющие покрытия - на обычную сталь; нитрид, карбид, карбонитрид титана на сталь или поверхности из алюминиевых сплавов и т.д., и т.п. Некоторые результаты, в связи с их чрезвычайной актуальностью, были опубликованы (с целью закрепить приоритеты за российской наукой) в таком известном издании, как \"Письма в журнал технической физики\".
Впрочем, это ещё не всё. В лаборатории Сивкова наблюдается ещё один эффект: сюда с удовольствием идут молодые исследователи. В декабре 2005 защитился аспирант - Дмитрий Герасимов. Тема - \"Электроэрозионный износ канала коаксиального магнитоплазменного ускорителя\" (научный руководитель - А.А. Сивков): 38 публикаций, три из которых - в центральных журналах, получен патент на изобретение. Лауреат именной стипендии Правительства Российской Федерации.
В том же 2005 году на кафедре ТЭВН отлично прошла защита магистерской диссертации А.С.Сайгаш: 34 публикации, в том числе 4 – в центральных рецензируемых журналах. Под руководством Александра Анатольевича работают два магистранта кафедры электроснабжения ЭЛТИ - Р.Р. Шарипов и С.И. Привезенцев. И надо заметить, у \"молодой научной поросли\" - свои достижения. Причём, все награды - на виду: в лаборатории, в багетных рамках…
В декабре 2005 года коллективный проект - \"Нанесение сверхтвёрдых покрытий на броневые пластины из алюминиевых сплавов\", представленный группой подопечных профессора Сивкова, победил в конкурсе \"Инновационных проектов аспирантов и студентов…\". Результат - грант на 50 тысяч рублей. Тогда же на Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов, молодых учёных \"Наука. Технологии. Инновации - НТИ-2005\" (Новосибирск) этот коллектив за цикл докладов получил Диплом II степени.
Одним словом, и ускорение - так сказать, налицо; и результаты - качественные; и ребята - \"твёрдосплавные\". Впрочем, в том – вполне определённая логика исследовательского процесса. К тому же, есть с кого пример брать… Как в электромагнитном ускорении электроразрядной плазмы, микро- и макротел или получении ультрадисперсных порошков сверхтвёрдых материалов, так и в нанесении сверхтвёрдых покрытий и магнитоимпульсном компактировании нанодисперсных порошков.
Записал О.Н. ПЛОТНИКОВ