5.9.3. Квантово-вакуумная металлургия

Как отмечалось в предыдущей главе, торсионное излучение не несет энергетической компоненты, но в состоянии воздействовать на спиновую структуру вещества. Очевидно, наиболее легко упо­рядочение спиновой структуры может происходить, если вещест­во находится в жидкофазном состоянии. При затвердевании упо­рядоченная спиновая структура вещества сохраняется, что может привести к существенному изменению его физических и химичес­ких свойств. Можно ожидать, что в некоторых случаях этот про­цесс приведет к улучшению эксплуатационных характеристик ма­териалов.

Рассмотрим в качестве конкретных примеров две перспектив­ные торсионные технологии — квантово-вакуумную металлургию производства деталей из силумина и трубной стали. Стандартная технология литья силуминовых деталей в интересах авиакосми­ческой промышленности, автомобилестроения и т.д. требует вве­дения в материал легирующих присадок. Недостаток этой техно­логии состоит в высокой неоднородности распределения лигатуры в слитках, что приводит к высокому проценту брака в процессе производства.

Для гомогенизации структуры расплава силумина использует­ся его обработка торсионным излучением. Соответствующая мето­дология разработана А.А. Абрамовым, А.Е. Акимовым, Э.Н. Була­товым и прошла заводские испытания в Центральном научно-ис-

390

следовательском институте материалов (Санкт-Петербург) [1]. В процессе плавки на материал, находящийся в жидкофазном состо­янии, воздействуют торсионным излучением в диапазоне от сред­них до высоких частот.

Улучшение микроструктуры материала в результате торсион­ного воздействия позволяет отказаться от использования легиру­ющих присадок, значительно улучшить характеристики слитков и резко уменьшить их отбраковку. Исследование образцов, получен­ных по квантово-вакуумной технологии, показало, что существен­но улучшились их основные эксплуатационные характеристики: прочность возросла в 1,2 раза, сопротивление удару — в 1,3 раза.

Полупромышленные испытания квантово-вакуумной техноло­гии литья позволили установить два важных дополнительных пре­имущества. Во-первых, из-за возрастания в процессе торсионного облучения текучести расплава резко снижается процент брака при литье деталей сложной формы. Во-вторых, в среднем на 11% воз­растает электропроводность силумина, что делает привлекатель­ным его использование в электротехнике.

Вторая промышленная технология, на которой мы остановимся в качестве примера, — это производство трубной стали. Известно, что существующие технологии не позволяют устранить многие дефекты литья — микротрещины, низкую прочность, увеличить пластичность и коррозионную стойкость. Эти дефекты приводят к быстрому разрушению труб даже в благоприятных условиях эксплуатации.

Исследование воздействия на расплав металла торсионных из­лучений было проведено в 1989 г. в Институте проблем материа­ловедения (Киев) под руководством академика В.И. Трефилова. Генератор спин-торсионных излучений, использованный в этой серии опытов, был разработан и изготовлен в НИИ микроприбо­ров (Киев). В проведении работы приняли участие В.П. Майборода (Киев), А.Е. Акимов (Москва) и др. Путем переплава меди высокой степени чистоты в электронагревной печи в атмосфере аргона были получены слитки, обработанные в процессе плавле­ния торсионным излучением [79, 80].

Структура меди, обработанной торсионным излучением, отли­чается высокой микродисперсностью. Возросла также плотность внутренних границ, источников дислокации, что привело к увели­чению пластичности слитков в 2-3 раза. Прочность слитков воз­росла в 1,2-1,3 раза, а коррозионная стойкость — в 2-3 раза.

391

В работе В. П. Сабурова, У.П. Туренко и др. (Омский техничес­кий университет) и А.Е. Акимова (Москва) выполнено исследова­ние влияния торсионных полей на процессы полимеризации и кристаллизации жидких растворов [119]. На примере образования кристаллов NaCl из их водного раствора выявлены периодические структурные изменения этих процессов при воздействии торсион­ного излучения в диапазоне частот от 0,1 Гц до 1-2 МГц. После прекращения воздействия система сохраняет о нем «память» в течение длительных периодов — до 3 суток. Выявлен эффект пере­дачи возбуждения от обработанных растворов к контрольным.

Используя результаты этих экспериментов, можно говорить о разработке новых промышленных технологий, создании новых ма­териалов и об оптимизации технологических процессов, применя­емых в настоящее время.

М.В. Курик (Институт физики, Киев) исследовал влияние тор­сионных излучений на электронные свойства p-i-n структур на основе кремния и гетероструктур CdTe/YaSe, а также на оптичес­кие и электронные свойства жидких кристаллов, легированных комплексами фталоцианитов [6]. Получены следующие результа­ты:

1. При исследовании p-i-n структур, разработанных в Институ­те ядерных исследований Украины для регистрации нейтронного потока, обнаружена зависимость их проводимости от модулиро­ванного торсионного излучения. Полученные результаты можно использовать для разработки на этой основе детектора торсион­ных излучений.

2. Обнаружен эффект «памяти» гетероструктур о действии тор­сионного излучения.

3. Обнаружен эффект торможения процессов упорядочения структуры жидких кристаллов.

4. При исследовании влияния торсионного излучения на эта­нол-водные растворы трет-бутил-дифтаноцианинов обнаружен эффект увеличения скорости осаждения молекул диспрозия и гольмия.

Под руководством Н.В. Ткача (Черновицкий университет, Ук­раина) исследовано влияние торсионных излучений на релаксаци­онные процессы в твердых растворах свинец — селен — теллур и ртуть — марганец — селен. Показано, что образцы, обработанные торсионным излучением, обладают увеличенным коэффициентом оптического поглощения; обнаружен эффект исчезновения при-

392

месной фотопроводимости. Спектры оптических и фотоэлектри­ческих явлений для облученных образцов твердого раствора кад­мий — ртуть — теллур отмечено изменение температуры Кюри, коэффициента Холла и магнитной восприимчивости.

Исследование влияния спин-торсионного воздействия на пара­метры полупроводниковых приборов было продолжено в Черно­вицком университете А.А. Ащеуловым, Ю.Г. Добровольским и В.А. Безуликом [11]. Установлено, что наиболее значительные из­менения их параметров наблюдаются для тех кристаллических структур, которые отличаются нестабильностью энергетического состояния.

Исследовались серийные кремниевые фотодиоды, критерием воздействия служил обратный темновой ток. Уже в течение пер­вых 10-15 воздействий величина тока уменьшалась до 40%, при­чем эти изменения сохранялись в течение месяца. Сходные резуль­таты были получены для фотодиодов, на основе германия и анти-монида индия.

Анализ оптических свойств фильтров из CdSb и CdTe, облада­ющих высоким кристаллографическим совершенством, выявил отсутствие зависимости их свойств от спин-торсионного воздей­ствия. Однако для образцов CdSb, характеризуемых наличием уп­ругих локальных напряжений, установлено увеличение прозрач­ности на 35-40% и возрастание крутизны коротковолновой грани­цы поглощения. Можно, таким образом, рассчитывать на улучше­ние параметров приборов и увеличение их надежности.