Решеточных дислокаций

топках системы Померанцева, каменных и бурых углей в топках с ленточными цепными решетками обратного хода и ПМЗ, а также с камерными топками для сжигания газообразного или жидкого топлива.

Котлы комплектуются слоевыми механическими топками с пневмомеханическими забрасывателями и решетками обратного хода, предназначенными для сжигания каменных и бурых углей с содержанием мелочи 0—6 мм до 60%.

Транспортабельные котлы на твердом топливе. Водогрейные котлы теплопроизводительностью 4,0; 6,5; 10; 20 и 30 Гкал/ч для слоевого сжигания твердого топлива снабжаются решетками обратного хода с пневмомеханическим забрасывателем.

Водогрейные котлы теплопроиз-водительностью 10, 20 и 30 Гкал/ч для слоевого сжигания имеют одинаковую ширину и снабжаются 'Слоевыми решетками обратного хода шириной 2700 мм. Котлы этой

В настоящее время большинство отопительных и производственных котельных центральной части СССР работают на природном газе или жидком топливе. В восточной части страны многие котельные работают на твердом топливе. При слоевом сжигании твердого топлива котлы в основном снабжаются цепными решетками обратного хода с пневмомеханическими забрасывателями. Камерное сжигание твердого топлива в более мощных котлах осуществляется с установкой шахтных мельниц или мелющих вентиляторов. Основная масса котлов, работающих на мазуте, снабжается го-релочными устройствами с форсунками механического распыливания. Такие горелочные устройства обеспечивают возможность экономичного сжигания мазута с достаточно высокими тепловыми напряжениями объема (350-103-+-500)Х ХЮ3 ккал/(м3-ч). При использовании высокосернистого мазута целесообразно обеспечить сжигание топлива с малыми избытками воздуха (ат=1,02-5-1,03), что позволяет избежать наличия в газоходах котла значительного количества свобод-

В отдельных случаях топки с пневмомеханическими забрасывателями и цепными решетками обратного хода могут работать с более высокими тепловыми напряжениями зеркала горения, до jBQpH/^=l600—1800 тыс.

В таких топках осуществляется механизированная верхняя подача топлива на горизонтальную колосниковую решетку при помощи одного или нескольких забрасывателей, которые устанавливаются на фронтовой стене топочной камеры. По принципу действия забрасывающие устройства могут быть механическими, паровыми, пневматическими и комбинированными. Для порцио-нирования подаваемого топлива они снабжаются питателями. Колосниковые решетки применяются как неподвижные с поворотными колосниками для периодического удаления шлака (см. рис. 5-3), так и механические той или иной конструкции (чаще всего цепные), обеспечивающие движение слоя и непрерывный сход шлака. При механических забрасывателях слой обычно движется в обратную сторону по сравнению с другими топочными устройствами — от задней стены топки к фронту (рис. 2-17). В дальнейшем будем называть решетки, осуществляющие такое движение, решетками обратного хода.

По данным 1955 г. количество вводимых в США в эксплуатацию топок с забрасывателями составило 66% от всех топочных устройств для твердого топлива, в том числе с цепными решетками обратного хода под котлами средней паропроизводительности 14% [Л. 76].

2 Конструкция забрасывателя разработана Государственным исследовательским институтом котлов в Градце Кралове применительно к котлоагре-гату энергопоезда. Сейчас такие забрасыватели используются заводом ЧКД Дукла-Прага для топок с цепными решетками обратного хода, которыми оборудуются котлы паропроизводительностью от 4 до 25 т/ч. У нас ранее цепной скребковый питатель был предусмотрен в конструкции забрасывателя с нижним выбросом к топкам ПМРВ завода «Комега».

и цепными решетками обратного хода

56. Е. В. Н е ч а е в и С. А. М а р г у л и с, Топки с пневмомеханическими забрасывателями и цепными решетками обратного хода, «Энергетик», 1964, № 11.

После деформации при комнатной температуре в структуре наблюдаются также дислокационные петли, спрямленные вин-товые компоненты дислокаций, что является характерным для низкотемпературной структуры ОЦК-металлов [9, 289]. Следует отметить и появление на границах зерен сложного «диффузно-го» контраста, обусловленного накоплением границами в процессе деформации дислокаций несоответствия или приграничных решеточных дислокаций [289].

Представления о неравновесных границах были введены в научную литературу в 70-80-х годах [110, 111], базируясь на исследованиях взаимодействия решеточных дислокаций и границ зерен. Следуя [111, 172], образование неравновесного состояния границ зерен характеризуется двумя основными особенностями — избыточной энергией границ зерен (при заданных кристаллографических параметрах границ) и наличием дальнодействующих упругих напряжений. Полагая, что границы зерен имеют кристаллографически упорядоченное строение, в качестве источников

Общими для всех наноматериалов, полученных ИПД, являются высокие внутренние напряжения и искажения кристаллической решетки. Данные рентгеноструктурного анализа дают для исследованных материалов величину среднеквадратичных деформаций равную 10~3-1СГ4, хотя, согласно электронно-микроскопическим исследованиям, локальные упругие деформации, особенно у границ зерен на порядок и более выше. Тот факт, что уровень внутренних напряжений высок, хотя плотность решеточных дислокаций в теле зерен зачастую незначительна, подтверждает, что источниками напряжений являются неравновесные границы зерен.

Экспериментальные данные о необычной дефектной структуре границ зерен в наноструктурных материалах, полученных интенсивной пластической деформацией, наблюдение искажений кристаллической решетки вблизи границ зерен легли в основу развиваемых модельных представлений об атомной структуре и свойствах этих материалов [12]. Данные представления базируются на концепции неравновесных границ зерен, которая была введена в научную литературу в 70-80-х годах [110, 111] и позднее стала широко использоваться при описаниях взаимодействий решеточных дислокаций и границ зерен, для анализа рекристаллизационных и деформационных процессов в поликристаллах [3, 172]. Ниже будут кратко рассмотрены основные положения физики неравновесных границ, дано описание структурной модели нанокристаллов и ее развитие для понимания их необычных свойств.

С помощью набора структурных единиц может быть представлен непрерывный переход зернограничных структур через весь интервал разориентировок как для границ наклона (симметричных и несимметричных), так и для границ кручения. Все границы по этой модели имеют упорядоченное строение: структура границы повторяется через определенный период, который можно назвать сегментом повторяемости. Очень важно, что теория структурных единиц прямо соответствует дислокационным моделям болынеугловых границ. Еще Брэндон с соавторами (1966г.) предположили, что отклонение разориентировки границы от специальной создается сеткой ЗГД аналогично тому, как сетка решеточных дислокаций создает малоугловую разориентировку в кристаллической решетке. Затем выяснилось, что эти ЗГД могут быть собственными, структурными и вторичными ЗГД. Ядра этих ЗГД достаточно узкие — локализованные и, что очень важно, сохраняют свою индивидуальность при очень малых расстояниях между дислокациями [156]. К настоящему времени установлено, что описание с помощью структурных единиц позволяет выявить дислокационную структуру любой границы.

Внесенные ЗГД не являются кристаллогеометрически необходимыми структурными особенностями границ. Они могут зарождаться непосредственно в границе путем действия какого-либо зернограничного источника. Наиболее достоверно экспериментально установленный путь образования внесенных ЗГД — это взаимодействие решеточных дислокаций с границами [172]. Захваченная границей решеточная дислокация имеет решеточный вектор Бюргер са одного из зерен и представляет собой частный случай внесенных ЗГД. Чисто геометрически решеточный вектор Бюргерса может быть представлен суммой базисных трансляций ПРН [160], поэтому решеточная дислокация может распадаться в границе на ЗГД с ПРН-векторами Бюргерса [181-184]. Эти ЗГД являются внесенными. Такие ЗГД имеют нескомпенсированные упругие поля, следовательно, границы, их содержащие, могут быть определены как неравновесные [146, 173]. Поэтому внесенные ЗГД принято называть неравновесными дефектами в отличие от собственных ЗГД.

К настоящему времени накоплен обширный экспериментальный материал, касающийся образования неравновесных границ зерен при их взаимодействии с решеточными дислокациями [172]. Под взаимодействием границ зерен с дислокациями понимают действие большеугловых границ как источников и стоков для дислокаций решетки. Достижением недавних исследований, включая компьютерное моделирование, явилось доказательство того, что решеточные дислокации, попадая в границу, остаются дискретными дефектами кристаллического строения и взаимодействие дислокаций с границами должно заключаться в достаточно сложных перестройках. Решеточная дислокация не может просто оборваться на границе, она должна продолжаться в границе зерно-граничной дислокацией (одной или несколькими). Поэтому в поликристалле решеточные дислокации вместе с зернограничными должны образовывать единую замкнутую систему (рис. 2.19) [172]. Следовательно, взаимодействие решеточных дислокаций с больше-угловыми границами сводится, по существу, к взаимным превращениям внутризеренных и зернограничных дислокаций. Как и

Таким образом, приведенные данные ясно демонстрируют, что в результате взаимодействия решеточных дислокаций с границами зерен обычно образуются внесенные зернограничные дислокации. Границы зерен при этом становятся неравновесными.

три разновидности неравновесных ансамблей внесенных дислокаций: 1) диполи стыковых дисклинаций, обусловленные накоплением сидячих ЗГД; 2) ансамбли скользящих ЗГД и 3) неупорядоченные сетки ЗГД, являющиеся результатом неоднородного попадания решеточных дислокаций в границы. Все эти системы дефектов создают дальнодействующие поля напряжений, радиус экранировки которых намного превышает ширину границ зерен. Каждый из этих неравновесных ансамблей дислокаций в границах зерен дает независимый вклад в упругие деформации, избыточную энергию и объемное расширение наноструктурных материалов.

лученных ИПД, существенно упрощают реальную структуру нано-кристаллов. Например, известно, что фактически вектор Бюргерса решеточных дислокаций в границах зерен обычно не соответствует вектору Бюргерса дислокаций в кристаллической решетке. Это связано с диссоциацией решеточных дислокаций в зерногранич-ные дислокации с меньшими векторами Бюргерса. Принимая во внимание эти упрощения, рассмотрим теперь некоторые качественные сравнения и численные оценки, сделанные на основе развиваемого структурного подхода, базирующегося на представлениях о неравновесных границах зерен.

Чистые металлы. Структура чистого Ni, подвергнутого ИПД кручением (5 оборотов при комнатной температуре, Р = = 7ГПа) [103], характеризовалась очень мелкими зернами равноосной формы со средним размером около 100 нм, содержащими высокую плотность решеточных дислокаций (рис. 3.1) (см. также п. 1.2.1). Сложный дифракционный контраст свидетельствовал о наличии внутренних упругих напряжений. Зерна имели преимущественно большеугловые границы, что подтверждается видом дифракционных картин, содержащих большое количество рефлексов, расположенных по окружностям. Эти данные находятся в согласии с результатами других структурных исследований Ni после интенсивной деформации кручением [23, 55].