Анотація до роботи:

Прохоренко С.В. Теплофізичні засади стабілізації процесів топлення-кристалізації евтектичних стопів для створення реперних точок температури. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук
за спеціальністю 05.11.04 – прилади та методи вимірювання теплових величин
- Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2005.

Дисертація присвячена розвиткові теоретичних засад та принципів побудови нового класу реперних точок температури, - з використанням металевих стопів евтектичної концентрації як робочої речовини. Проаналізовано причини нестабільності відтворення температури фазових переходів топлення-кристалізація. Встановлено, що базовими джерелами нестабільності відтворюваності температури і неєдиності металевих реперних точок МТШ-90 є неоднозначність визначення концентрації та природи домішок, а також відсутність належних уніфікованих, індивідуальних для кожної робочої речовини, технологій реалізації фазових переходів кристалізації. На підставі ентропійно-кластерного аналізу, а також рентгенографічних та віскозиметричних досліджень показано, що евтектичні розтопи у певному температурному інтервалі після топлення зберігають мікронеоднорідну структуру. Теоретично доведено та експериментально підтверджено, що завдяки кластерній будові структура евтектичних розтопів особливо чутлива до накладення фізичних полів. Розроблено методологію оцінки значень енергетичного впливу на розтоп робочої речовини з метою формоутворення дрібнодисперсної, рівнозернистої енергонасиченної структури, що забезпечує найбільш ізотермічне плато топлення. Контроль формування оптимального рівня однорідності та дисперсності кристалічної структури робочої речовини при її кристалізації здійснюється з використанням адаптованого методу акустичної емісії (AE). При топленні розроблений метод використовується для визначення початку та завершення фазового переходу. З застосуванням рентгенографічного, віскозиметричного, калориметричного, металографічного, диференціального термічного та AE методів аналізу досліджений прецизійний склад евтектики системи In-Ga-Sn, необхідний рівень перегріву розплаву, параметри його енергетичного оброблення та умови кристалізації, оптимальні для одержання наступного максимально ізотермічного плато топлення, а також рівня його тривалої стабільності. Ширина забезпечуваного температурного інтервалу плато топлення не перевищує 0,008C. Розроблено та досліджено мобільні реперні точки з використанням як робочої речовини евтектичних стопів систем In-Ga-Sn та In-Bi. Забезпечено реалізацію плато топлення з параметрами (досягнута стабільність температури тривалість реєстрування плато з відповідною температурою): (0,02C 5 годин 10,58C); (0,03C 1 година 72,73C). Розроблено, виготовлено та досліджено мобільний репер температури з використанням термоелектричного стабілізатора температури печі та AE-комплексу контролю необхідного рівня стабілізуючої енергетичного оброблення робочої речовини.

Ключові слова. шкала температурна, вимірювання, реперна точка температури, фазовий перехід, відтворюваність, евтектика, топлення, кристалізація, структура, рентгенографія, віскозиметрія, термічний аналіз, калориметрія.

Публікації автора:

1. Стадник Б., Прохоренко С. Розтопи евтектичної концентрації як робочий елемент допоміжних температурних реперів //Вимірювальна техніка та метрологія. - 2000. - №57. - С. 125-126.

2. Прохоренко С. Оцінка параметрів евтектичних реперів температури. // Вимірювальна техніка та метрологія. - 2003. - №64. - C.2022.

3. Прохоренко С.В., Стаднык Б.И., Панас А.Й. Предварительный анализ состава эвтектик, используемых при построении температурных реперов. //Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika. - Z.27. - 2004. - P. 121-124.

4. Prokhorenko S. Constitution of a melt and structure of an entropy of mixing and crystallization of eutectic alloys //Archives of Foundry. - 2003. - Vol.3, №7. - P. 25-32.

5. Прохоренко C. Методика комплексних досліджень теплових та акустичних ефектів при змінах структури. // Journal Solidification of Metals and Alloys. - 2000. - 2. - №43. - P.473-478.

6. Прохоренко С.В. Термодинамічний стан та в‘язкість Ga, In, Sn у околі кристалізації //Фізико-Хімічна Механіка Матеріалів. –2005. - №2. - С. 114-116.

7. Мудрый С.И., Прохоренко С.В., Рощупкин В.В. Ближний порядок и атомная динамика в жидких металлах // Расплавы. - 1997. - №1. - С. 12-19.

8. Прохоренко С.В. Фізична модель формування структури, що забезпечуватиме ізотермічність процесу топлення евтектики. //Вісник НУЛП ' Автоматика, вимірювання та керування '. - 2004. – 500. - C.76-80.

9. Прохоренко С., Панас А., Стадник Б. Вплив перегріву над плавленням на параметри фазового переходу для евтектичного температурного репера. // Вимірювальна техніка та метрологія. –62, -2003, -С.39-41.

10. Прохоренко С.В. Автоматична система контролю та забезпечення стабільності роботи мобільного евтектичного температурного репера //Вісник Національного університету Львівська політехніка ' Комп’ютерні системи та мережі '. -2004. -№ 523. –C.124-127.

11. Прохоренко С., Панас А., Стадник Б. Попередні результати апробації температурного репера на базі In-Bi евтектики //Вимірювальна техніка та метрологія. . - 2004. - 65. - С.59-62.

12. Прохоренко С.В., Гальчак В.П. Вимірювання в'язкості розплавлених металів: критичний аналіз методів. // Вимірювальна техніка та метрологія. - 1999. - №55. - С.84-87.

13. Prokhorenko V., Mudry S., Prokhorenko S. Temperature Transformation of structural deformation and physical properties of liquid Zn and Al., new technological properties. //Journal Solidification of Metals and Alloys. - 2000. - Vol.2, №42. - P. 43-49.

15. Prokhorenko S.V., Mudry S.I. Metal Melts at the Clusters and Fractals Representation //Acta Metalurgika Slovaca. - 2001. - №7. - P. 422-426.

16. Прохоренко В., Паздрій І., Кондир А., Прохоренко С., Борисюк А. Високотемпературна корозія аустенітних хромонікелевих сталей у розтопах на основі галію //Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2004. - Т.4, Спец.випуск 1. - C. 267-269.

17. Прохоренко С., Мудрий С. Комп'ютерна симуляція структури домішок в рідких металах // J.Solidification of Metals and Alloys. - 1996. - №27. - P.135-140.

18. Мудрий С., Клим М., Прохоренко С. Оцінка динамічних властивостей рідин за допомогою розсіяних x-променів // Фізичний збірник Наукового товариства ім.Т.Шевченка. - Львів, 1998. - 3. - C.234-239.

19. Борисюк А.К., Прохоренко В.Я., Прохоренко С.В., Філоненко С.Ф. Феромагнітні колоїди на рідкометалевій основі: магнітні та акустичні вимірювання // Вимірювальна техніка та метрологія. - 1998. - №53. - C.59-61.

20. Bylica A., Prokhorenko V.Ja., Prokhorenko S.V. Theoretical and Experimental Study Methods of Phase Transformations // Acta Metallurgica Slovaca. - 1999. - №1. - P. 132-134.

21. Бабак В., Филоненко С., Прохоренко С. Аппаратно-компьютерная система для дифференциального термического анализа легкоплавких металлов и сплавов с регистрацией акустической эмиссии //Вісник Київського університету цивільної авіації. - 2000. - №1-2(6). - С. 75-78.

22. Прохоренко В.Я., Рощупкин В.В., Покрасин М.А., Прохоренко С.В., Котов В.В. Жидкий галлий: перспективы использования в качестве теплоносителя (обзор) // Теплофизика высоких температур. - 2000. – T. 6, - №6. - C. 991-1005.

23. Prokhorenko V., Prokhorenko S., Duchnicz T. Melts treatment preceding their crystallization. // Sci.Bull.Rzesуw Univ. of Technology -2000. -54, -№179, - P.311-315.

24. Prokhorenko V., Bylica A., Mudry S., Prokhorenko S. Effect of magnetic field and cooling speed on crystallization processes of Sn-Bi alloys //Acta Metalurgika Slovaca. - 2001. - №7. - P. 412-415.

25. Прохоренко С., Стаднык Б., Бояр З. Контроль Гравитационной Седиментации Рабочего Элемента Температурного Репера с Использованием Методики AE //Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Electrotechnika. - Z.22. - 2002. - P. 161-164.

26. Прохоренко С., Стадник Б., Бояр З. Контроль Гравітаційної Седиментації Робочого Елементу Температурного Репера з Використанням Методики Акустичної Емісії //Вимірювальна техніка та метрологія. - 2002. - №59. - С. 76-80.

27. Прохоренко С., Стадник Б. Гомогенізація евтектичного розтопу температурного репера шляхом віброобробки //Вимірювальна техніка та метрологія. - 2002. - №61. - С. 44-46.

28. Prokhorenko S., Bylica A., Prokhorenko V., Bojar Z. Influence of components magnetic susceptibility changes on crystallization processes of eutectics //Acta Metalurgika Slovaca. - 2002. - №8. - P. 187-193.

29. Prokhorenko V., Prokhorenko S. Entropy of Melting and Structural Condition of an Melt // Archives of Foundry. - 2002. - v2. - N6. - P.195-200.

30. Prokhorenko S., Stadnyk B., Bylica A. Determination of structural and thermal-physics requirements of stabilization of an equilibrium crystallization of a eutectic alloys // Archives of Foundry. -2002. -V2. -№6. - P.189–194.

31. Prokhorenko S., Prokhorenko W., Mudry S., Bylica A., Navotska J. Structure of a melt, thermal and ultrasonic properties during gallium alloys crystallization //Archives of Foundry. - 2004. - Vol.4, №11. - P. 123-130.

32. Prokhorenko S.V. About predicting the temperature of eutectic crystallization. // Технічні вісті. -2002. - 1(14)-2(15) - C.105-106.

33. Прохоренко С.В. Формування дрібнозернистої структури сплавів Al-Ti, Sn-Cu під впливом низькочастотної вібраційної обробки. //Вібрації в техніці та технологіях. -№2(40). -2005. - С.28-42

34. Прохоренко С., Стадник Б., Войтурський Я. Попередні результати апробації температурного репера на базі In-Ga-Sn евтектики //Вимірювальна техніка та метрологія. - 2003. – №.63. - С. 28-30.

35. Прохоренко С.В. Фактор невідтворюваності реперів температури — вплив домішок наявних та набутих // 3б.наук.пр. < Метрологія та вимірювальна техніка >. Том.2. Харків-2004. - С. 12-14.

36. Прохоренко В., Былица А., Прохоренко С. Тепловая, звуковая и магнитная обработка расплавов с целью улучшения качества литья //Journal Solidification of Metals and Alloys. - 2000. - Vol.2, №43. - P. 479-486.

37. Prokhorenko V., Turczenko M., Prokhorenko S., Mudryj S. Laser melting-pressure in melt, structure and microhardness of carried out material //Archives of Foundry. - 2003. - Vol.3, №8. - P. 167-170.

38. Prokhorenko V., Bylica A., Rosczupkin V., Tietz H.-D., Prokhorenko S.. Influence of the plastic deformation on the mechanism of laser melting of metals // Metalurgija - 1997. - №1. - P. 29-32.

39. С.В.Прохоренко, С.І. Філоненко, П.М.Коваль, М.Бужанський. Особливості спектрів акустичної емісії у напружених елементах конструкцій. //3б.наук.пр. < Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів > - Львів. -1999. - C.45-46.

40. Прохоренко С. Використання евтектичного сплаву InGaSn у якості робочої речовини температурного репера. // Зб. тез міжнар. конф. < Фізика Невпорядкованих Систем > -Львів: ЛНУ ім. І.Франка. - 2003. - С.156-157.

41. Прохоренко С., Стаднык Б., Ковальчик А., Филоненко С. Акустическое излучение как информативный метод катастрофических изменений структуры. // Materiay VII Intern. Sem. Metrologуw < Metody i technika przetwarzania sygnaіуw w pomiarach fizycznych >. Rzeszуw. - 1999. - P.200-205.

42. Пат. 41138А UA, МКВ G 01 N 29/04. Пристрій для визначення координат джерела акустичної емісії / Ройзман В.П., Ковтун І.І., Горошко А.В., Прохоренко С.В. (Україна); Технологічний університет Поділля. - N 2001031425; Заявл. 01.03.2001; Опубл. 15.08.2001; Бюл.N7. - 12 с.

43. Прохоренко С.В. Особенности Кристаллизации Эвтектик Bi-Sn и Cd-Sn в Магнитном Поле //Зб. праць міжнар. конф. 'Евтектика-6'. - 2003. - С. 186-190.

44. Стадник Б., Прохоренко С. Евтектичні металеві розтопи як робочий матеріал відтворення стабільної термодинамічної температури//Матер. VIII міжнародного семінару метрологів . - Львів-Жешів. - 2000. - С. 109-114.

45. Прохоренко C. Симулювання послідовності формування направлених зв'язків у передкристалізаційний період // Матеріали Другої Міжнародної конференції < Конструкційні та Функціональні Матеріали >. - Львів, 1997. - С.73-74.

Особистий внесок здобувача був визначальним, зокрема серед публікацій зі співавторами авторові належить: 12, 14, 16, 18, 19, 41, 21, 42, 39. — розроблення комплексу засобів контролю оптимальних умов реалізації фазових переходів у реперних точках температури; 7, 13, 15, 18, 20, 22 — розроблено фізичні моделі металевих розплавів і доведено вплив структурно-термодинамічного стану на точність відтворення термодинамічної температури ФП у реперних металах на стопи евтектичної концентрації. 23, 24, 25, 28, 29, 30, 31, 44, 36, 37 — розроблено теоретичні засади та експериментальні підтвердження керування процесами кристалізації/топлення для стабілізації роботи температурних реперних точок. 1, 3, 42, 26, 27, 9, 34, 11 — теоретичне обгрунтування та практична реалізація температурних реперних точок на базі топлення евтектики. Автор був ініціатором та постановником задач грантових досліджень, проведених як у межах програми NATO Fellowship, так і програми Фундації ім. Каса Міановскего.