На правах рукописи

Фахрутдинова Ирина Тагировна
КАПЕЛЬНО-СТРУИНЫЕ РАЗРЯДЫ МЕЖДУ МЕТАЛЛИЧЕСКИМ КАТОДОМ И ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ АНОДОМ
Специальность: 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Казань 2018

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном
образовательном учреждении высшего образования «Казанский
национальный исследовательский технический университет»

Научный руководитель:
Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, Гайсин Азат Фивзатович
Исрафилов Ирек Хуснемарданович,
доктор технических наук, профессор, Набережночелнинский институт (филиал) Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет», заведующий кафедрой высокоэнергетических процессов и агрегатов
Силкин Сергей Владимирович,
кандидат химических наук, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (государственный университет)», старший преподаватель департамента молекулярной и биологической физики

Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Забайкальский государственный университет», г. Чита Защита   состоится   «25»   мая   2018   г.   в    16:15       часов   на   заседании диссертационного  совета Д 212.080.11   на  базе  ФГБОУ ВО  «Казанский национальный исследовательский технологический университет» по адресу: 420015, г.Казань, ул. К.Маркса, д. 68, зал заседаний Ученого совета, каб. 330.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет» и на сайте http://www.kstu.ru/servlet/contentblob?id=l 86042

Автореферат разослан «	»

2018 г.

^
Ученый секретарь
диссертационного совета Д 212.080.11.
доктор технических наук, доцент

J?C

./

А.В. Герасимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования.
Электролитная плазма, генерируемая разрядами между двумя твердыми электродами, погруженными в жидкость, изучена достаточно хорошо. Такие разряды используют для нагрева деталей в целях их термической обработки и закалки, приводящей к повышению твердости и износостойкости поверхности изделий.
В настоящее время физические процессы взаимодействия разряда с капельно-струйным течением при Р=105 Па с металлами и разрядов пониженного давления в процессах получения мелкодисперсного порошка практически не исследованы. Характеристики разряда между твердым катодом и жидкостью (анод) изучены слабо.
В связи с этим определение основных свойств и параметров разряда с
капельно-струйным течением между жидкостью (анод) и металлом (катод), а
также разряда между твердым электродом (катод) и жидкостью (анод) в
процессах воздействия и обработки материалов и изделий является
актуальной задачей. Разряды с капельно-струйным течением поддерживают
увеличение	эффективности	технических	процессов.	Например,
газонасыщение, активация поверхности твердых тел, простой метод получения металлического порошка, нанесение покрытий и синтез органических элементов.
Диссертационная работа направлена на решение актуальной задачи
получения	микропорошков.	Изменение	фундаментальных	свойств
традиционных материалов в мелкодисперсном состоянии (понижаются температура плавления, теплота испарения, энергия ионизации, работа выхода электронов и др.) открывает широкий диапазон применения микропорошков в области создания новых материалов и технологий.
Целью работы является исследование процессов взаимодействия разрядов капельно-струйного течения атмосферного давления между жидкостью (анод) и твердым электродом (катод) при направленном формировании покрытий с металлами, а также разрядов пониженного давления с твердым катодом, погруженным в жидкость (анод) и разрядов между жидкостью (анод) и твердым электродом (катод) при формировании мелкодисперсного порошка из металлов.
Для достижения поставленной цели, в ходе работы решались следующие задачи:
1.	Анализ	известных	экспериментальных	и	теоретических
исследований разрядов между твердым и жидким электродами.
2.	Разработать и создать устройства для зажигания разряда с капельно-
струйным течением между жидкостью (анод) и твердым электродом (катод)
при давлении Р=105 Па, а также разрядов с твердым катодом, погруженным в
з

жидкость (анод) и разрядов между жидкостью (анод) и твердым электродом (катод) при Р=2·10÷2·104 Па.
3.	На базе созданной опытной установки провести экспериментальные
исследования разрядов с капельно-струйным течением между жидкостью
(анод) (20% раствор NaCl в обычной воде, техническая вода) и твердым
катодом (медь М1) в диапазоне U = 0,1ч-1,5 кВ, I = 0,01-2 А, G = 0,07-3,8 г/с,
v = 0,01-0,45 м/с, dc = 3 мм, lс = 5-30 мм и Р=105 Па; разряда с твердым
катодом (сталь 45), погруженным (глубина погружения hп=5 мм) в жидкость
(анод) (3% в раствор поваренной соли в обычной воде) в диапазоне
U = 300-500 В и I = 10-100А при пониженном давлении, а также разряда
между твердым катодом (сталь 45, никель, медь) и жидкостью (анод)
(раствор соли хлорида натрия от 2% до насыщения) в диапазоне
U = 120-1000 В, I = 50-900 мА, l=2-40 мм и при Р=2·103-2·104 Па.
4.	На основе проведенных экспериментальных исследований
установить развитие разряда с капельно-струйным течением между
жидкостью (анод) и медным катодом при Р=105 Па; разряда между твердым
катодом и жидкостью (анод), а также разряда с твердым катодом,
погруженным в жидкость (анод) при Р=2 103÷2 104 Па, выявить основные
типы разрядов, определить ВАХ, провести расчет вероятностных
характеристик значений U и I разряда со струйным течением между
жидкостью (анод) и медным катодом в широком диапазоне параметров G, v и
lс. Исследовать пульсации I и U разрядов с капельно-струйным течением
между жидкостью (анод) и медным катодом в широком диапазоне
параметров G, v и lс. Произвести быстрое преобразование Фурье (БПФ)
значений I и U разряда с капельно-струйным течением, полученных из
осциллограммы колебаний, с целью выявления частотного спектра
пульсаций тока и напряжения в широком диапазоне параметров G, v и lс.
5.	Разработать методику получения микропорошков оксида железа,
никеля и углерода и вывести уравнение регрессии для нахождения
оптимального режима.
6.	Разработать методику нанесения покрытий за счет распыления меди.
Методология   и   методы   исследования.   Исследования   газо-    и
плазмодинамических параметров разрядов с капельно-струйным течением при Р=105 Па и разрядов при низких давлениях между жидкостью (анод) и твердым электродом (катод) проводились с помощью цифровой видеокамеры «Sony HDR-SR72E»; цифрового осциллографа типа GDS-806S; мультиметра MY68 класса точности 0,5; инфракрасного пирометра марки TemPro 300 с точностью ±1,5°С; вакуумметра модели 1227 класса точности 0,25 (-1 кгс/см2) и персонального компьютера (ПК), поддерживающего пакеты программ Free View и UV Screen Camera.
В качестве объектов исследований для изучения разряда с капельно-струйным течением между жидкостью (анод) и поверхностью твердого электрода (катод) при Р=105 Па выбраны следующие металлы и составы
4

электролитов: медь марки М1 и 20% раствор NaCl, обычная вода; разряда низкого давления между твердым электродом (катод) и жидкостью (анод) выбраны: сталь 45, никель Н-0, медь М1 и раствор поваренной соли от 2% до насыщения.
Для анализа и формы частиц полученных порошков использовался микроскоп металлографический инвертированный марки «Микромед Мет».
Научная новизна работы.
1.	Установлены характеры пульсаций тока и напряжения разряда с
капельно-струйным течением между жидкостью (анод) и медным катодом
для различных режимов источника питания в широком диапазоне развертки
по времени.
2.	Установлен частотный спектр пульсаций тока и напряжения разряда с капельно-струйным течением за счет быстрого преобразования Фурье (БПФ) значений U и I, полученных из осциллограммы колебаний.
3.	Установлены вероятностные характеристики значений напряжения и тока разряда между струей (анод) и медным катодом.
4.	Показаны неоднородные формы объемного разряда с твердым
катодом, погруженным в жидкость (анод) при низких давлениях, которые
могут гореть вне электродов.
Практическая значимость работы.
1.	На основе проведенных исследований плазмодинамических характеристик потока плазмы разряда с капельно-струйным течением при Р=105 Па установлен диапазон входных параметров установки для получения микропорошка углерода в струе анода и для нанесения металлических покрытий, а также разряда низкого давления в процессах получения мелкодисперсного порошка из металлов.
2.	Разработаны камеры для зажигания разряда с течением жидкого электрода (анод) для различных давлений.
3.	Разработаны	методики	нанесения	покрытий	благодаря распылению меди между жидкостью (анод) и твердым электродом (катод) и образования порошка (сажи) углерода при Р=105 Па.
4.	Разработана методика образования микропорошков металлов (медь, никель, сталь) с помощью устройства с твердым катодом и жидкостью (анод) при низких давлениях.
Основные положения, выносимые на защиту.
1.	Формы и типы разряда с капельно-струйным течением между
жидкостью (анoд) и твердым катoдoм при атмoсфернoм давлении.
2.	Характеристики oбъемнoгo разряда между твердым (металл) катoдoм
и жидкостью (анoд), а также с твердым катoдoм, погруженным в жидкость
(анoд) при низких давлениях.
3.	Особенности кoлебаний тoка и напряжения разряда с капельно-
струйным течением между жидкостью (анoд) и медным катoдoм для
различных  режимов источника  питания и  расчета Фурье-спектра  пульсаций
5

тока и напряжения разрядов со струйно-капельным течением между жидкостью (анод) и медным катодом за счет быстрого преобразования Фурье (БПФ).
4.	Вероятностные характеристики значений напряжения и тока разряда
со струйным течением между жидкостью (анод) и медным катодом.
5.	Методика получения микропорошков оксида железа, никеля и
углерода.
6.	Методика нанесения покрытий за счет распыления медного катода.
Личный    вклад    автора    является    определяющим.    Автором    созданы
опытные установки в соответствии с целями исследования; проведены эксперименты, выполнена обработка и анализ опытных результатов.
Апробация результатов работы и публикации. Основные результаты
данной диссертации докладывались и обсуждались на XXXVII, XLI, XLIV
Международной (Звенигородской) конференциях по физике плазмы и УТС
(Звенигород, 2011, 2014, 2017 гг.); на Международной конференции «Физика
высокочастотных разрядов», посвященной 100-летию со дня рождения Г.И.
Бабата (Казань, 2011 г.); на научно-практической конференции студентов и
аспирантов «Наука и инновации в решении актуальных проблем города»
(Казань, 2010 г.); на Всероссийском конкурсе научно-исследовательских
работ студентов вузов в области нанотехнологий и наноматериалов (Казань,
2011	г.);	на	IV	Всероссийском	конференции	«Взаимодействие
высококонцентрированных потоков энергии с материалами в перспективных
технологиях и медицине» (Институт теоретической и прикладной механики
им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (Россия, Новосибирск,
2011 г)); на III Всероссийской молодежной конференции «Функциональные
наноматериалы и высокочистые вещества (ФНиВВ)» (Москва, 2012 г.); на
VII International Conference «Plasma Physics and Plasma Technology (PPPT-7)»
(Minsk, Belarus, 2012); на VIII Всероссийской (с межународ.участием)
научно-технич.конф. «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения
функциональных	покрытий»	(Казань,	2017);	на	ХХ	Юбилейной
Международной конференции по Вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2017) (Алушта, Крым, 2017).
Работы проведены в рамках выполнения государственного контракта по 220 постановлению Министерства образования и науки РФ, проект № 14.Z.50.31.0023 от 04.03.2014 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ (2 статьи в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 1 статья с индексом цитирования Web of Science, 1 патент на изобретение, 14 работ в материалах конференций).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы. Работа изложена на 112 страницах машинописного текста, содержит 55 рисунков, 1
6

таблицу   и   список   литературы   из    140   источников   отечественных   и зарубежных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, изложены основные цели, поставлены задачи и пути их достижения, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведена структура диссертации.
В первой главе приведен обзор теоретических и опытных исследований разрядов, которые зажигают между твердым и жидким электродами. Здесь же рассмотрены возможные области практических применений разрядов с жидкими электродами.
Во второй главе описываются опытные установки для получения и исследования разряда с капельно-струйным течением между жидкостью (анод) и твердым катодом для различных l при атмосферном давлении; разряда между твердым катодом и жидкостью (анод), а также разряда с твердым катодом, погруженным в жидкость (анод) при низких давлениях. Система понижения давления включает в себя камеру, арматуру и насос. Во второй главе дано описание измерительной аппаратуры и методики проведения опытов.

Приведена схема установки для изучения разрядов с твердым электродом (катод), погруженным в жидкость (анод) в интервале U = 300-500В и I = Юч-100А при низких давлениях приведена на рис.1.
Опытная установка при высоких
напряжениях (фотография рис.2) служит для
изучения разряда с жидкостью (анод) и
твердым электродом (катод) при низких
давлениях. Система понижения давления
состоит из вакуумного насоса типа 2НВР-0,1Д
Рисунок 1 Схема	вакуумной арматуры.
опытной низковольтной установки

Рисунок 2. Общий вид высоковольтной установки для изучения разряда с жидкостью (анод) при пониженном давлении

7

Схема опытной установки для получения разряда со струйно-капельным течением атмосферного давления между жидкостью (анод) и твердым катодом показана на рис.3.

Рисунок 3. Схема установки для изучения разрядов с капельно-струйным течением между жидкостью (анод) и твердым электродом (катод) при Р=105 Па

ВАХ разрядов с капельно-струйным течением между жидкостью (анод) и твердым катодом измерялись с помощью мультиметров MY68 класса точности 0,5. Температура разряда с капельно-струйным течением фиксируется инфракрасным пирометром «TemPro 300» с точностью ±1,50С. Колебания U и I разряда с капельно-струйным течением наблюдались на экране цифрового осциллографа типа GDS-806S и запоминались с экрана компьютера с помощью пакетов программ Free View и UV Screen Camera.
Для анализа формы и размера частиц микропорошков оксида железа Fe₂O₃, никеля и углерода использовался металлографический микроскоп «Микромед-МЕТ». Для статистической обработки экспериментальных данных разработан алгоритм, реализация которого осуществлена в пакете прикладных математических программ MathCAD14.
В третьей главе представлены опытные результаты изучения основных характеристик, типов и форм, особенностей и закономерностей зажигания и горения разряда с капельно-струйным течением между твердым катодом и жидкостью (анод), разряда пониженного давления между твердым катодом и жидкостью (анод), а также процесса протекания электрического тока с твердым катодом, погруженным в жидкость (анод).

а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к	л	м
Рисунок 4. Фотографии разряда с капельным течением (анод) и медным катодом при Р = 105 Па, lк= 5 мм, dc=3 мм, v= 0,01 м/с и G=0,07 г/с
8
Формы разряда с капельным течением между жидкостью (анод) и медным катодом марки М1 для lк= 5 мм, dc=3 мм, G=0,07 г/с и v= 0,01 м/с приведены на рис.4, а-м.

Фотографии   струйного   разряда   между   жидкостью   (анод)   и   медным катодом при lс = 30 мм, dc=3 мм и G=3,8 г/с представлены на рис. 5а-е.
а	б	в	г	д	е
Рисунок 5. Фотографии разрядов со струйным течением постоянного тока между жидкостью (анод) и медным катодом при Р= 105 Па, lc= 30 мм, dc=3 мм и G=1,13 г/с: а - первый режим источника питания (U^450 В); б - второй режим источника
питания (1Р=600 В); в, г - третий режим источника питания (1Р=850 В); д, е - четвертый
режим источника питания (U=1000 В)
В данном случае разряд со струйным течением между жидкостью (анод) и твердым (металл) катодом провоцирует электрический пробой вдоль струи жидкости.
Развитие разряда с твердым катодом (сталь 45), погруженным в жидкость (анод) при U=320 В и I=50 А при пониженных давлениях показаны на рис.6. В качестве жидкости используют 3% раствор поваренной соли в очищенной воде. Анализ опытных данных показал, что объемный разряд может гореть вне электродов (рис. 6б).

Рисунок 6. Фотографии разряда с твердым катодом, погруженным в жидкость (анод)
а	б
Экспериментально	исследованы	и	теоретически	рассчитаны
вероятностные характеристики значений U и I разряда со струйным течением (анод) и медным катодом между жидкостью (анод) и твердым электродом (катод) в диапазоне I=0,01-1,1 А, U=560-1000 В, lc=10 мм, dс = 3 мм, G = 1,13 г/с и v= 0,16 м/с при Р=105 Па. В качестве жидкости служит 20% раствор соли NaCl в очищенной воде и твердого катода (медь М1).
При заданных параметрах распределение значений тока разряда со струйным течением не противоречит нормальному распределению по критерию моментов (рис. 7а), а гипотеза о нормальности распределения значений напряжения разряда со струйным течением отклоняется (рис. 7б).

9

а

б

Рисунок 7. Гистограмма и
нормальное распределение
для тока (а) и напряжения (б)

На рис. 8а-г представлены осциллограммы U и I разряда со струйным течением между жидкостью (анод) и медным катодом для различных режимов источника питания в миллисекундной развертке времени.

а	б	в	г
Рисунок 8. Развитие разряда со струйным течением постоянного тока между
жидкостью (анод) и медным катодом при Р=105 Па для различных напряжений источника
питания: а – время развертки 25 мс для первого режима источника питания; б – время
развертки 10 мс для второго режима источника питания; в – время развертки 10 мс для
третьего режима источника питания; г – время развертки 25 мс для четвертого режима
источника питания
Из анализа осциллограмм рис. 8а-г следует, что существенное влияние на величину напряжения пробоя оказывают различные режимы источника питания.
Осциллограммы колебания I и U для случая, когда разряд горит между каплей анодом и твердым катодом показаны на рис. 9.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

Рисунок 9. Развитие разряда с капельным течением постоянного тока между жидкостью (анод) и медным катодом при Р=105 Па для различных напряжений источника питания:   а, б, в – время развертки 25 мс для различных режимов источника питания; г, д, е – время развертки 10 нс для различных режимов источника питания
10

Анализ осциллограмм I и U разряда с капельным течением показывает, что с ростом напряжения источника питания в наносекундном диапазоне развертки от 300 до 900 В величина тока растет от 1 до 2 А. Появление таких коротких импульсов объясняется наличием микроразрядов между каплей (анод) и металлическим катодом.
Для выявления частотного спектра пульсаций I и U разряда со струйным течением было произведено быстрое преобразование Фурье (БПФ), полученных из осциллограмм колебаний I и U при lc=10 мм и G = 1,13 г/с.

а

б

Рисунок 10. Фурье-спектр пульсаций тока (а) и напряжения (б)

Из анализа Фурье-спектров (рис.10) осциллограммы тока и напряжения следует, что наиболее преобладающими частотами спектра для тока являются частоты 96, 210, 730 МГц; а для напряжения 10, 20 и 30 МГц.
На рис. 11 представлены зависимости U=f(I) разряда со струйным течением между жидкостью (анод) и твердым катодом (медь марки М1) для различных длин струй при Р=105 Па и dc=3 мм.

Рисунок 11.
ВАХ разряда со струйным течением между
жидкостью (анод) и медным катодом для
различных длин струй при Р=105 Па, dc=3
мм, v= 0,16 м/с и
G=1,13 г/с:
1- lc =0 мм, 2- lc =5 мм, 3- lc=10 мм,   4
- lc=30 мм
ВАХ разряда с капельным течением между жидкостью (анод) и
медным	катодом	показывает,	что	с	увеличением	расстояния
межэлектродного промежутка ток разряда увеличивается и достигает до 12 А.
В четвертой главе представлены устройства для получения разряда между жидкостью (анод) и твердым катодом для различных давлений и методики      распыления      твердого      (металлического)      электрода,      а      также
11

нанесения   покрытий   за   счет   распыления   материала   отрицательного электрода.
На рис. 12 приведена фотография сажи (порошка) углерода, которая получена с использованием разряда со струйным течением между жидкостью (анод) и твердым (металл) катодом. Как видно из рис. 12, микропорошок выделяется в виде сажи на поверхности медной пластины.

Рисунок 12. Фотография процесса образования
сажи углерода с использованием разряда со
струйным течением между жидкостью (анод)
(обычная вода) и твердым катодом (медь М1)
при: G = 3,8 г/с, и =0,45 м/с, dc = 3 мм,
/с = 30 мм и Р=105 Па
На рисунке 13 представлена фотография изделия до и после нанесения медного покрытия. Медное покрытие наносится на поверхности образца, который служит подачей положительного потенциала на струю.

Рисунок 13. Фотография образца до и после нанесения медного покрытия в струе анода
Для получения металлических микрочастиц
экспериментальные	исследования
проводились на установке, предназначенной
Lдля    изучения    разряда    между    твердым До нанесения электродом (катод) и жидкостью (анод) при
низких давлениях.
Для нахождения оптимальных режимов образования микропорошка оксида железа (Fe203) при низких давлениях проведен полный факторный эксперимент (ПФЭ). Основными факторами, влияющими на образование микропорошков оксида железа (Fe203)являются: t - время обработки, / - межэлектродное расстояние, U - напряжение разряда.
В качестве выходного параметра была выбрана масса образовавшегося порошка Мв г.
Уравнение регрессии для ПФЭ 23 имеет вид:
М=Ь0 + Ъххх + Ъ2х2 + Ь3х3 + Ь4хгх2 + Ь5хгх3 + Ъ^2хъ + Ь7хгх2х3 .        (1)
Коэффициенты регрессии находятся по формулам (N = 8)
2>
ихщ
N

h

n	где/ = 0, 1, … Д.
Zfe)2
и=\

12

Произведя вычисления, получим
b0 = 0,496 г, b1 = 0,021 г, b2 = 0,260 г, b3 = 0,3335 г, b4 = 0,0065 г, b5 = 0,014 г,
b6 = 0,185 г, b7 = 0,0035 г.
Ввиду   относительной   малости   коэффициентов   b4,   b7   можно   записать приближенное уравнение регрессии
M ≈ b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b5x1x3 + b6x2x3 .	(2)
Рассчитанные   по   данной   формуле   значения   Mрас   приведены   в   таблице   1. Видно, что формула   (2) обеспечивает достаточную точность.
Таблица 1
№	Xq	X\	x2	Xt,	X4=XiX2	Х5=Х\Хт,	Х6=Х2Хт,	JC7=JC1JC2JC3	Mэксп,
г	Mэрас,
г	
1	1	-1	-1	-1	+1	+1	+1	-1	0,064	0,061	
2	1	+1	-1	-1	-1	-1	+1	+1	0,072	0,075	
3	1	-1	+1	-1	-1	+1	-1	+1	0,208	0,211	
4	1	+1	+1	-1	+1	-1	-1	-1	0,228	0,225	
5	1	-1	-1	+1	+1	-1	-1	+1	0,380	0,370	
6	1	+1	-1	+1	-1	+1	-1	-1	0,430	0,440	
7	1	-1	+1	+1	-1	-1	+1	-1	1,250	1,260	
8	1	+1	+1	+1	+1	+1	+1	+1	1,350	1,330	
Z	8	0	0	0	0	0	0	0	3,972	3,972	
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Разработана и создана опытная установка для исследования разрядов между твердым (Ст.45, никель Н-0, медь М1) и струйно-капельным электродами с автоматической записью на памяти компьютера при атмосферном и пониженном давлениях для технической воды и раствора NaCl в очищенной воде в широком диапазоне параметров: U=300-1500 B, I=0,5-8 A, P=2·103 - 105 Па, G=1,13-3,8 г/с, v= 0,01-0,47 м/с, dc=3 мм, lc=5-30 мм. Концентрации жидкости менялись от 5% до насыщения. Экспериментальные исследования структуры и формы разрядов при низких давлениях и разрядов атмосферного давления между твердым электродом (катод) и жидкостью (анод), ВАХ и температурные параметры, колебания напряжения и тока разряда со струйно-капельным течением.
13

2.	Изучены пульсации напряжения и тока разряда с капельным
течением между жидкостью (анод) и твердым (медь марки М1) катодом для
различных напряжений источника питания в милли-, микро- и
наносекундном диапазонах развертки времени.
3.	Исследованы колебания напряжения и тока разряда со струйным течением между жидкостью (анод) и медным катодом для различных режимов источника питания в милли-, микро- и наносекундном диапазонах развертки времени.
4.	Проведены расчеты Фурье-спектров колебаний тока и напряжения разрядов со струйно-капельным течением между жидкостью (анод) и медным катодом за счет быстрого преобразования Фурье (БПФ).
5.	Экспериментально	исследованы	и	представлены	расчеты
вероятностных характеристик значений напряжения и тока разряда со
струйным между жидкостью (анод) и медным катодом в интервале
U=500-1000 B, I=0,1-1,01 A, v= 0,16-0,47 м/с, dc=3 мм, lc=5 мм при Р=105 Па.
Выявлено, что вероятностные характеристики тока разряда имеет вид
распределения Гаусса, а для напряжения разряда отличается от нормального
распределения.
6.	Созданы разрядные камеры для зажигания объемного разряда и
разряда с микроканалами между твердым электродом (катод) и жидкостью
(анод).
7.	Разработаны новые методики:
-	образования микропорошка оксида железа,
-	образования микропорошков углерода и никеля,
-	распыления меди,
-	нанесение покрытий.
8.	Выведено уравнение регрессии для нахождения оптимальных
режимов образования микропорошка оксида железа (Fe₂O₃) при пониженном
давлении.
Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:
Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК:
1.	Фахрутдинова И.Т. Об особенностях электрического разряда между струйным анодом и металлическим катодом / И.Т. Фахрутдинова, Аз.Ф. Гайсин, Ф.М. Гайсин, И.И. Галимзянов, Э.Е. Сон, Д.Н. Мирханов // Теплофизика высоких температур. – 2017 –Т. 55 № 6 . – С.775-777.
2.	Гайсин Ал.Ф. Об особенностях получения наночастиц с использованием электрического разряда с жидкими электродами / И.Т. Фахрутдинова, И.Ш. Абдуллин, Аз.Ф. Гайсин, Ал.Ф. Гайсин, Ф.М. Гайсин // Вестник Казан.технологич.ун-та. – 2012 - №22 – С.64-65.
14

3.	Гайсин	Ал.Ф.	Особенности	электрического	разряда	с металлическим катодом, погруженным в электролитический анод / И.Т. Фахрутдинова, И.Ш. Абдуллин, Ал.Ф. Гайсин, Ф.М. Гайсин, Аз.Ф. Гайсин, П.А. Шацких // Вестник Казан.технологич.ун-та. – 2012 - №21 – С.53-54.
4.	Патент № 2486032 Российская Федерация. (51) МПК B22F9/14. Способ получения металлического порошка / Гайсин А.Ф., Насибуллин Р.Т., Саримов Л.Р., Фахрутдинова И.Т. – 2012119/09; заявка 10.05.2012; опубл. 27.06.2013.
Материалы конференций, статьи:
5.	Фахрутдинова	И.Т.	Некоторые	особенности	получения наночастиц металлов с помощью электрического разряда в жидкости / И.Т. Гаусеева, Ал.Ф. Гайсин // XXXVIII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС. – Звенигород, 2011. – С.206.
6.	Фахрутдинова И.Т. Особенности аномального тлеющего разряда между электролитическим катодом (CuSO4 в технической воде) и медным анодом / И.Т. Гаусеева, Ал.Ф. Гайсин // Международная конференция «Физика высокочастотных разрядов», посвященной 100-летию со дня рождения Г.И. Бабата. – Казань, 2011. – С.220-221.
7.	Фахрутдинова	И.Т.	Некоторые	особенности	получения наночастиц металлов с помощью электрического разряда в жидкости / И.Т. Гаусеева, Ал.Ф. Гайсин, Т.Б. Мустафин // IV Всерос. конф. «Взаимодействие высококонцентрированных потоков энергии с материалами в перспективных технологиях и медицине» / Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН. Россия. – Новосибирск, 2011. – С.47-49.
8.	Фахрутдинова	И.Т.	Разработка	технологии	получения наночастиц из неочищенной жидкости / И.Т. Гаусеева // Научно-практическая конференция студентов и аспирантов «Наука и инновации в решении актуальных проблем города». – Казань, 2010. – С.32-33.
9.	Фахрутдинова И.Т. Образование наночастиц с использованием электрического разряда в жидкости / И.Т. Гаусеева, Ал.Ф. Гайсин // Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов вузов в области нанотехнологий и наноматериалов. –Казань, 2011. – С.353-356.
10.	Насибуллин Р.Т. Многоканальный разряд в процессе получения
металлических нанопорошков при пониженных давлениях / И.Т.
Фахрутдинова, Ал.Ф. Гайсин, Т.Б. Мустафин, Л.Р. Саримов, Р.Т.
Насибуллин	//	III	Всерос.	молодежная	конф.	«Функциональные
наноматериалы и высокочистые вещества (ФНиВВ)» / Институт металлургии
и материаловедения им. А.А. Байкова. – Москва, 2012. – С.588-589.
11.	Фахрутдинова	И.Т.	Некоторые	особенности	получения
наночастиц с использованием электрического разряда между струйным
электролитическим анодом и металлическим катодом / И.Т. Фахрутдинова,
15

Ал.Ф. Гайсин, Т.Б. Мустафин // III Всерос. молодежная конф. «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества (ФНиВВ)» / Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова. – Москва, 2012. – С.430-431.
12.	Фахрутдинова И.Т. The experimental equipment for investigation of electric discharges with liquid electrodes at lower than atmospheric pressures / I.T. Fakhrutdinova, I.Sh. Abdullin, L.N. Bagautdinova, R.Sh. Basyrov, Al.F. Gaysin., F.M. Gaysin, T.B. Mustafin. // VII International Conference «Plasma Physics and Plasma Technology (PPPT-7)», – Minsk, Belarus, 2012. – P.69-71.
13.	Мустафин Т.Б. The development of the discharge between a jet electrolyte anode and cathode / I.T. Fakhrutdinova, I.Sh. Abdullin, L.N. Bagautdinova, R.Sh. Basyrov, Al.F. Gaysin, F.M. Gaysin, M.B. Kasatkin, T.B. Mustafin // VII International Conference «Plasma Physics and Plasma Technology (PPPT-7)», – Minsk, Belarus, 2012. – P.187-189.
14.	Фахрутдинова И.Т. Электрические разряды между пористыми электродами при атмосферном давлении / И.Т. Фахрутдинова, Ал.Ф. Гайсин, Л.Ш. Гасимова, М.А. Леушка, Н.А. Логинов // XLI Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС. – Звенигород, 2014. – С. 225.
15.	Ахатов М.Ф. Пульсации напряжения и тока электрического разряда между капельно-струйным анодом и электролитическим катодом / И.Т. Фахрутдинова, М.Ф. Ахатов, Р.Р. Каюмов, А.Ф. Гайсин, И.И. Галимзянов // XLIV Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС. – Звенигород, 2017. – С.215.
16.	Фахрутдинова И.Т. Некоторые особенности колебания тока разряда между струйным электролитическим анодом и твердым катодом / И.Т. Фахрутдинова, М.Ф. Ахатов, Р.Р. Каюмов, Аз.Ф. Гайсин, И.И. Галимзянов // XLIV Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС. – Звенигород, 2017. – С.231.
17.	Фахрутдинова И.Т. Электрические разряды между капельно-струйным анодом и медным катодом / И.Т. Фахрутдинова, Аз.Ф. Гайсин, Ф.М. Гайсин, Н.И. Шакиров // XX Юбилейная Международная конференция по Вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС’2017). – Алушта, Крым, 2017. –С. 564-565.
18.	Фахрутдинова И.Т. Особенности колебания тока разряда между струйным электролитическим анодом и пористым катодом / И.Т. Фахрутдинова, Аз.Ф. Гайсин, М.Ф. Ахатов, Р.Р. Каюмов // VIII Всероссийская	(с	международным	участием)	научно-техническая конференция «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий». – Казань, 20-23 февраля 2017.- С.44-45.
Соискатель	И.Т. Фахрутдинова
16