UDC 669. 13,62
L.V. Palatkina
FUNKTIONER AV STRUKTURFORMATION I GRÅT GJUTJÄRN
staten Volgograd Tekniskt universitet
En analys av den primära strukturen hos gjutjärn har genomförts och en möjlig variant av dess omvandling, som påverkar hållfastheten i gjutjärnsgjutgods, har övervägts.
Nyckelord: grått gjutjärn, sammansättningsstärkande, dendrit, eutektisk, kol (ac) aktivitet, styrka.
Introduktion
Ett stort antal studier under en lång period av produktion av olika produkter visar att grått gjutjärn med flinggrafit, samtidigt som det förblir ett av de billigaste och mest tillgängliga materialen, säkerställer tillförlitligheten och hållbarheten hos olika maskiner och mekanismer. Men gjutjärn använder i stort sett inte sina potentiella kapaciteter och reserver, som är så nödvändiga för att förbättra kvalitetsegenskaperna hos produkter tillverkade av det och utöka användningsområdet.
Otillräcklig framgång för produktion vid tillverkning av högkvalitativa maskindelar och mekanismer är till stor del en konsekvens av det ofullkomliga tillvägagångssättet för processerna för strukturbildning av grått gjutjärn. Samtidigt är användningen av en fundamentalt ny sammansättningsmetod för strukturen av en av de äldsta gjuterilegeringarna den mest lovande av de befintliga riktningarna. Sammansättningsmetoden är baserad på det faktum att, till en första approximation, den primära strukturen hos grått gjutjärn liknar strukturen hos fibrösa kompositmaterial (FCM) förstärkta med diskettfibrer. De morfologiska egenskaperna hos kristallisationsstrukturen av grått gjutjärn är sådana att under dess bildning under det första steget av kristallisationen, som bildar en rumslig ram, mycket perfekta formationer: grenade dendritiska enkristaller av primär austenit helt i metall, som bibehåller sin individuella form under efterföljande fastfastransformationer. Efter att interdenritvätskan når den eutektiska sammansättningen kristalliserar eutektiken i form av celler och bildar därigenom en kontinuerlig matris. Varje cell har en extern metallgräns som består av lågsmältande vätskor, och de inre volymerna av den eutektiska austeniten som finns i den mjukas upp, beroende på graden av förgrening av grafitenkristallen.
Förutsättningarna för det kompositionella tillvägagångssättet lades i verk av utländska och inhemska forskare N. G. Girshovich, G. A. Kosnikov, I. A. Ioffe, V. Patterson och G. N. Troitsky; utvecklades i studier av V. A. Ilyinsky, L. V. Kostyleva, A. A. Zhukov och fann erkännande i verk av B. N. Arzamasov och R. Elliot. I detta avseende är det en angelägen uppgift som har både vetenskaplig och tillämpad betydelse att studera strukturen hos grått gjutjärn och utifrån denna sökning efter nya tekniska lösningar för att förbättra kvaliteten på gjutjärnsgjutgods.
Syftet med detta arbete var att studera egenskaperna hos bildandet av den primära strukturen av gjutjärn och analysera möjligheten att ändra den för att öka styrkan hos gjutjärnsgjutgods.
Forskningsmetodik
Ämnet för studien var grått tekniskt gjutjärn med flinggrafit, grader SCh 15 - SCh 30, enligt GOST 1412-85 (ST SEV 4560-84). Graden av eutekticitet för de studerade gjutjärnskompositionerna varierade från 0,82 till 1,0. Metall
© Palatkina L.V., 2012.
Grafisk analys av den primära strukturen av grått gjutjärn utfördes på tunna sektioner gjorda av materialet från standarddragprover (0 30 mm).
Dendriter av primär austenit i grått gjutjärn, när de studerades med optiska metallografimetoder, avslöjades genom upprepad etsning i en blandning av borsyra och svavelsyra: borsyra i en mängd av 10 - 30 g; svavelsyra- i en volym av 100 ml. Etsningen var kortvarig i 6 - 10 s, varefter sektionen tvättades med rinnande vatten och efterpolerades något.
Strukturen av eutektisk kristallisation för att bestämma dispersionen av eutektiska celler avslöjades genom etsning av prover med ett reagens bestående av 3 g CuSO4, 4 g picri-
ny syra, 20 cm koncentrerad av saltsyra och 100 cm - etylalkohol. Eutektiska celler avslöjades tydligast efter två- och trefaldig etsning och ompolering.
Kvantitativa metallografiska studier för att bestämma volymfraktionen av dendritiska kristaller av primär austenit (/dk) utfördes med sekantmetoden på ett Neophot-21-mikroskop vid förstoringar från 10 till 100. Dendriternas längd uppskattades med den längsta i en givet avsnitt. Vidare från uttrycket
där X är dendritiska parametern - avståndet mellan mitten av andra ordningens axlar, diametern på de dendritiska kristallerna hittades.
Studien av dendriternas morfologi utfördes på tunna sektioner vid förstoring från 3 till 100 gånger med användning av en MBS-7 optisk binokulär förstoringsapparat och Neophot-21 och Olimpus BX61 optiska mikroskop. Med hänsyn till den förstärkande rollen för dendriter av primär austenit, ägnades särskild uppmärksamhet åt deras placering i förhållande till destruktiva belastningar och de eutektiska cellerna som stärktes av dem.
För att bedöma spridningen av eutektiska celler avgränsade av ett nätverk av fosfid eutektiska, mättes medeldiametern linjär metod, räknar antalet korn per 1 cm av en godtycklig sekant på minst fem ställen på en tunn sektion med en förstoring på tre till fem gånger.
För att identifiera arten av anomala dendritiska kristaller utfördes en kvalitativ analys av kiselmikrosegregering baserat på färgen på SiO2-filmen som bildades på ytan av tunna sektioner när de etsades i en kokande vattenlösning av natriumpikrat. När Si-halten i de strukturella komponenterna i gjutjärn minskade, ändrades filmens färg i följande ordning: gulgrön, blå, lila, halmgul. Baserat på förändringar i färgningsintensiteten för individuella mikrolikvationszoner, konstruerades varianter av ungefärliga profiler av segregationskurvor, vilket återspeglade genomsnittliga grafiska representationer av fördelningen av Si över tvärsnittet av dendritiska grenarna och i mellangrenarna. Karaktären av kiselmikrolikvation, färglikformighet inom varje mikrostrukturell zon, omfattningen av övergångszoner för färgförändring, förekomsten av abrupta färgförändringar, etc. utvärderades.
Mikroröntgenspektralanalys användes för att studera heterogeniteten hos den förstärkande dendritiska ramen av gjutjärn i termer av innehållet av Si, Mn och S med kontinuerlig rörelse av sonden och genom en lång (60 s) uppsättning pulser vid individuella karakteristiska punkter på banan som korsar de dendritiska grenarna. Studier av den mikrokemiska heterogeniteten i fördelningen av element över tvärsnittet av de förstärkande dendritiska grenarna av grått gjutjärn utfördes på en Super Prob-733 mikroröntgenspektralanalysator.
Durametriska studier av förändringar i egenskaperna hos dendritiska grenarna utfördes före och efter termisk exponering.
Ett elektronsvepmikroskop SEM-250 användes för att analysera förstörelsen av grått gjutjärn från synpunkten att betrakta dess analogi med en fiberkomposit.
De termokinetiska betingelserna för kristallisation, som en möjlig orsak till bildandet av anomala dendriter, bedömdes metallografiskt, genom att jämföra spridningen av den primära strukturen i gjutjärnsprover med normal och anomal struktur. I det här fallet bestämdes:
Volymfraktion av dendriter (/Dk);
Avstånd mellan grenar av andra ordningen (X), µm;
Tjockleken på dendritiska grenarna, inklusive bården, µm;
Spridning av eutektiska celler (0), mikron;
Grafitfasens morfologi.
Alla ovanstående mätningar utfördes med hjälp av kända metoder för kvantitativ metallografi, vars tillförlitlighet säkerställdes genom en tillräcklig bas av mätningar (> 30) och statistisk bearbetning forskningsresultat.
Endast för att mäta dendrittjocklek tvärsnitt dendritiska grenar belägna i synfältet i form av cirklar eller ellipser. Dendritiska tjocklekar är de minst lämpliga parametrarna att mäta och för att erhålla acceptabel noggrannhet krävs en betydligt större bas, som i dessa studier ökades till 100 - 150 mätningar. Man trodde att skillnaden i tjockleken på dendriter i anomalt och standardgjutjärn kunde bli en informativ parameter för att analysera egenskaperna för kristallisation av externa och interna mikrostrukturella zoner i anomala grenar.
Ur överkylningssynpunkt var det också planerat att identifiera grafit i gjutjärn med anomala strukturer för att utesluta eller bekräfta möjligheten av dess bildning på grund av nedbrytning av karbider. För dessa studier var det planerat att använda transmissionsröntgenmikroskopi av tunna gjutjärnsfolier på ett MIR-2 röntgenmikroskop med ett högfokusrör (volframanod); strålning med ett kontinuerligt spektrum användes för att belysa folierna med en maximal intensitet vid en våglängd av 0,2 nm (2 A). Beredningen av proverna innebar att man skär ut gjutjärnsplåtar med en tjocklek av 1 - 0,5 mm och efterföljande förtunning till folie med en tjocklek av > 0,08 mm genom manuell slipning på finkornigt papper. Tjockleken på folien valdes i enlighet med parametrarna för de strukturella elementen som studeras.
Informationsinnehållet i volymetriska bilder av grafitinneslutningar bestämdes av deras form. Små isolerade inneslutningar, som åtminstone vagt påminner om glödgad grafit, skulle således kunna indikera nedbrytning av karbider, medan tunna kronbladsrosetter som växer från ett centrum skulle vara karakteristiska för deras frisättning från vätskefasen.
Således gjorde en jämförande analys av parametrarna för den primära strukturen i gjutjärn med en anomal och normal struktur av dendriter det möjligt att erhålla tillförlitlig information om kristallisationstermokinetikens roll vid bildandet av en anomali.
Mångfalden av former av termodynamisk påverkan på gjutjärnets struktur krävde en preliminär analys inom ramen för en specifik arbetshypotes, vilket begränsade omfattningen av möjliga forskningsalternativ. I detta avseende, som ett test av arbetshypotesen som förklarar effekten av kristallisationstermodynamiken på uppkomsten av en högvinkelgräns i dendriter, analyserades endast möjligheten att blockera dendritisk tillväxt, till exempel av ytaktiva föroreningar.
För att bestämma innehållet av föroreningar var det planerat att använda en fotoelektrisk kvantmätare ARL 3400. I jämförande studier av standard- och anomala gjutjärnsprover hoppades man kunna upptäcka skillnader i innehållet av föroreningar med positiv Gibbs-adsorption. Närvaron av sådana föroreningar kan radikalt förändra den normala dendritiska kristallisationen.
Forskningsresultat
Analysen av överensstämmelsen av den primära strukturen av grått gjutjärn med de grundläggande principerna för att förstärka kompositer med icke-orienterade diskreta fibrer visade att den första principen för kompositförstärkning av VCM, vilket är att volymandelen av armeringsfibrer i kompositen bör vara i intervallet från 20 till 80 %, uppfylls i gjutjärn.
Det har visat sig att volymandelen av förstärkande dendritiska kristaller (/Dc) i industriellt gjutjärn varierar avsevärt: från 15 till 65 % (Fig. 1).
/dk< 15 /дк Ä 25 /дк Ä 35 /дк « 45 /дк > 55
Ris. 1. Dendritisk struktur av gjutjärn med en eutekticitetsgrad på 0,82< Sc <1,0, приведенная толщина стенки отливки 15 мм, х 70
Det bör också noteras att modern gjutteknik gör att volymfraktionen av dendriter (/Dk), som fungerar som förstärkningsfibrer i gjutjärn, kan justeras över hela intervallet i industriellt gjutjärn.
Som ett resultat av forskning fann man att, allt annat lika, med en ökning av antalet dendriter i metallvolymen, ökar styrkan hos gjutjärnskompositioner, men bara till en viss gräns (~ 45%), där en kvalitativ förändring i beroendet inträffar, och ökningen av antalet förstärkande dendriter återspeglas inte i att öka styrkan hos gjutjärn (Fig. 2).
"Vi* ♦. till ♦ ♦♦G "1 ♦♦ ♦ f< * * ■
9zh* t ♦ X* ♦ ♦ « « ♦< » 1
Ris. 2. Beroende av draghållfasthet(erna) för grått gjutjärn på volymfraktionen av dendriter (/VF)
För att klargöra orsakerna till detta studerade vi fördelningen av dendriter i förhållande till den applicerade belastningen i tvär- och längdsektionerna av dragjärnsprover, som har signifikant olika hållfasthetsvärden för samma volymfraktion.
Under analysen fann man att gjutjärn vid dendritisk tillväxt härdar i enlighet med den klassiska teorin om strukturbildning. Om man bortser från frågan om
bildning av en zon av frusna kristaller, kan man hävda att två zoner bildas. Den första zonen av kolonnkristallisation, observerad från den yttre ytan av provet och bestående av dendriter med parallella axlar av första ordningen, och den andra zonen av likaxliga kristaller med slumpmässigt orienterade dendriter i dess centrala sektioner, vars längd varierade från 0,1 - 0,5 till 1,5 mm.
Således är fördelningen av dendriter i förhållande till den applicerade belastningen annorlunda och kan vara stokastisk, transkristallin och blandad (fig. 3).
"STOCHASTISK" "BLANDAD, ZONAL" "TRANSKRISTALLISERING"
LONGITUDINAL E I sh shsh
TRANSVERS. INcheckning
SCHEMA еШь, ♦
Ris. 3. Fördelning av dendritiska kristaller i volymen av standarddragprover, x 15
Den transgranulära strukturen hos dendritiska kristaller, som har en utvecklad axel av första ordningen och en kort längd av axlarna av andra ordningen, observeras endast vid deras höga volymfraktion och, som regel, riktningen för axlarna för första ordningen är vinkelrät mot den applicerade spänningen, vilket orsakar en minskning av motståndet hos gjutjärn mot utbredningen av huvudsprickan, vars bana lätt böjer sig runt grenarna av den dendritiska ramverket utan att korsa dem. Detta leder till det faktum att en ökning av volymfraktionen av dendritiska grenar inte ökar styrkan hos kompositionen som helhet.
I frånvaro av en zon med kolumnär kristallisation observerades i cirka 45% av fallen en fullständigt stokastisk fördelning av förstärkande dendriter, respektive 35% hade en blandad struktur. I resten av volymen av de studerade proverna upptäcktes fenomenet transkristallisation (även om det inte hade en kontinuerlig front, utan upptog endast en del av volymen i provet).
Studier har visat att i industriellt gjutjärn är längden av dendritiska kristaller många gånger större än deras diameter 1dk = (3 ^ 16) ± 0,94 mm, ^dk = (20 ^ 28) ± 0,85 μm, därför är förhållandet mellan längden av dendriter till deras diameter (/dk/^dk) överstiger minimivärdet som krävs för fibrösa kompositmaterial, vilket bör vara mer än 10.
Samtidigt, vid en hög volymfraktion av dendriter, observeras deras paketstruktur (fig. 4). Dendritiska kristaller upptar en ganska stor volym, eftersom de under stelning växer i alla riktningar.
Med avseende på den applicerade belastningen har dendritiska kristaller en paketstruktur och stokastisk orientering, och huvudsprickan, när den sprider sig, orsakar antingen deras förstörelse eller ändrar dess riktning, böjer sig runt dem, vilket utan tvekan ökar materialets motståndskraft mot förstörelse. Gjutjärn med sådana strukturer är som regel belägna i den övre delen av beroendet (fig. 2), vilket ger en styrka på ~ 300 MPa.
Ris. 4. Paketstruktur av dendritiska kristaller i gjutjärn, x 7
Det har visat sig att i grått gjutjärn med olika antal dendriter är graden av påverkan av den eutektiska cellstorleken på styrkan inte densamma. En ökning av styrkan under påverkan av en ökning av dispersionen av matrisceller observeras i gjutjärn med en volymfraktion av dendriter på högst 25%, såväl som i gjutjärn med hög halt av dendriter (> 45% ), d.v.s. när dendriternas stärkande effekt är försvagad eller otillräcklig (fig. 5).
Ris. 5. Beroende av styrkan/styrkorna hos gjutjärn på diametern på cellerna i den eutektiska matrisen (-OCC)
Nästa princip för sammansättningsförstärkning av ECM kräver att styrkan hos fibrerna i kompositen är större än matrisens styrka (FIBER >> MATRIX).
I grått gjutjärn, under kristallisation, anrikas dendriterna av primär austenit med grafitiserande element, som ökar aktiviteten av kol (ac), medan karbidstabiliserande element (som minskar ac) berikar den eutektiska komponenten. Sådana egenskaper hos mikrolikvationen av komponenter orsakar en skillnad i aktiviteten av kol Das mellan mikrolikvationszonerna "dendrit - eutektisk". Gjutjärn tenderar att utjämna aktiviteten av kol, men på grund av den låga diffusionsrörligheten
Ш v j ¿¿г tri /ДК = 35,4 5
\ 1 fei J ■ v" iN« ■■ ■ >■15 G. "N /DK = 15.25 i-
/dk = 5- 5...6 /dk = 45,5- sch ■ ■ sch ■ ■ l ■
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
Mellan komponenterna utförs inriktningen av ac endast på grund av massöverföringen av själva kolet från dendriterna till eutektiken. Den resulterande vätskepolariseringen av element har ökat motståndet och kvarstår under kylning både till det eutektoida omvandlingsområdet och till rumstemperatur, och bevaras och förvärras även under efterföljande upprepad teknisk eller operationell subkritisk uppvärmning av gjutjärnsgjutgods.
Detta särdrag med mikrolikvationsfördelning av element minskar inte bara förstärkningsförmågan hos det dendritiska ramverket, utan också styrkan hos gjutjärn som helhet. Eftersom den eutektoida omvandlingen bildas i dendriter, istället för sorbitliknande perlit med en styrka på 800 MPa, mindre dispergerad, och därför mindre stark, perlit eller fri ferrit med en styrka på mindre än 400 MPa. Arbetet fastställde att den mjukgörande effekten av ferrit som finns i de primära dendriterna är 15–20 gånger starkare än den för ferrit som finns i den eutektiska matrisen.
Implementering av villkoren
A) möjligt, till exempel på grund av användningen
gjutjärn med låg manganhalt med en balanserad reducerad Si-halt, vilket minskar tendensen till ferritisering och uppmjukning av dendritiska grenarna. Metallografiska studier av industriellt grått gjutjärn avslöjade dock dendritiska grenar med sorbitol i kärnan (NU 269 - 316), som är omgiven av ett ferritiskt (NU 128 - 98) eller perlitiskt (NU 239) skal (Fig. 6 a, b) ).
Ris. 6. Struktur av dendritiska kristaller med sorbitolliknande perlit (a), x 100, och fragment av grenar (b) i ferrit (överst) och perlit (botten) skal, x 500. Omfördelning av kol i tvärsnittet av anomala dendriter under termisk påverkan, x 500:
c - gjuten struktur; d - avkolning av gränsen. (Betning 4 % HNO3)
Det termiska motståndet för sorbitol i de centrala zonerna av dendriter med en anomal struktur visade sig vara mycket högre än perlit i standarddendriter. Och även med fullständig ferritisering av skalen av grov lamellär perlit (fig. 6, c, d), åtföljd av en kraftig minskning av mikrohårdhetsvärdena i dessa zoner, och följaktligen deras styrka, styrkan hos de inre zonerna på grund av stabil sorbitliknande struktur förblev praktiskt taget oförändrad.
Onormala dendritiska strukturer hittades i både kupolgjutjärn (1 gjutjärn per 148 undersökta) och elektriska ugnsgjutjärn (3 gjutningar per 106 undersökta) eller 0,67% respektive 2,83%.
I gjutjärn är det också nödvändigt att uppfylla ytterligare en princip för sammansättningsförstärkning: villkoren för genomförandet av en stark bindning mellan förstärkningsfibrerna och matrisen.
Studier utförda med svepelektronmikroskopi har visat att förstärkande dendriter är den mest hållbara strukturella element, uppfattar inte destruktiva påfrestningar fullt ut och verkar "skalas av" från den låghållfasta eutektiska matrisen (fig. 7). På sprickytan exponeras en väsentligen obruten dendritisk ram, utskjutande dendritiska grenar och regelbundet åtskilda håligheter observeras, från vilka de dendritiska grenarna har "dragits ut", dvs gjutjärnet uppvisar brottegenskaper som är karakteristiska för fiberkompositer.
Ris. 7. Brottyta av gjutjärn:
a - förstärkande dendritisk struktur på frakturytan, ljusmikroskopi, x10; b - utskjutande förstärkande dendriter, x 50; c - hålrum från "utdragna" dendriter, svepelektronmikroskopi - SEM 250, x 100
Uppfyllelse av kravet - att stärka kopplingen mellan dendriter och den eutektiska matrisen - kan också uppnås genom bildandet av en anomal dendritisk struktur i gjutjärn i form av sorbitliknande dendritiska grenar omgivna av ett kontinuerligt "buffert" ferrit- eller perlitskal .
Det är fundamentalt viktigt att alla gjutjärnsämnen med en anomal dendritstruktur hade exakt samma ferrit-grafit-eutektikum med en degenererad form av interdendritisk grafit (fig. 6).
Grafitens morfologi i ferritmatrisen, som är extremt oönskad med tanke på dess inverkan på gjutjärnshållfastheten, manifesterade sig ändå inte negativt i de analyserade kompositionerna. Dessutom, relativt höga hållfasthetsvärden i intervallet 245-290 MPa med en relativt låg hårdhet HB 184-217 MPa försåg dessa gjutjärn med bra kvalitetsindikatorer K = St/HB.
Studiet av den sanna formen av grafit med hjälp av metoden för transmissionsmikroradiografi av tunna gjutjärnsfolier visade dess enkristallstruktur i volymen av varje eutektisk cell och "icke-tillväxt" över gränsen till närliggande celler (Fig. 8) ).
Ris. 8. Karaktär av grafit i gjutjärn med onormal sekundär struktur av dendriter, x 100:
a - optisk mikroskopi; b - transmissionsmikroskopi Även om detta inte kan upptäckas när man studerar med optisk mikroskopi, som endast bestämmer deras storlek, som i anomalt gjutjärn var ganska stor.
Det visade sig att spridningen av anomala dendritiska strukturer är ganska låg, eftersom avståndet mellan andra ordningens grenar av X anomala dendriter är 34 mikron och avståndet för gjutjärn med standardkristallisation är 25. Tjockleken på dendritiska grenar med skal överstiger storleken på grenarna i standardgjutjärnsprover med cirka 1,4 - 1,8 gånger.
De genomförda studierna gjorde det möjligt att fastställa att termokinetiska förhållanden för kristallisation som en möjlig orsak till bildandet av anomala dendriter inte är en avgörande faktor.
Homogena ferritskal (fig. 9, a) av anomala dendriter under färgetsning (fig. 9, c) får en ojämn färg, vilket kännetecknar att den inre delen av det anomala dendritskalet innehåller mindre kisel än centrum av dendriten. , och den yttre delen överskrider den.
Ris. 9. Mikrolikvationsheterogenitet av onormala dendritiska grenar av gjutjärn,
ferritskal:
a - etsad med nital, x 100; b - etsning i kokande natriumpikrat x 100; c - inre gräns för den onormala dendriten x 2500
Den inre högvinkelgränsen (fig. 9, c), som skiljer de yttre skalen från centrum i den dendritiska kristallen, har tillräcklig tjocklek, även om den endast uppträder i vissa grenar med både ferrit- och perlitskal. Analysen identifierade också grenar utan inre högvinkelgränser. Det har konstaterats att i detta fall förblir en tunn yttre ferritkant visuellt urskiljbar, den är färgad på samma sätt som eutektisk austenit, men bildar inte en synlig gräns inuti dendriten. Den smälter samman med bakgrunden under normal etsning och saknas i dendriter med standardkristallisation.
Varianter av ungefärliga profiler av segregationskurvor konstruerade på basis av visuella bedömningar av förändringar i färg och färgningsintensitet visade den kvalitativa karaktären av Si-segregation längs tvärsnittet av grenar i onormala dendriter (fig. 10). En plötslig förändring i Si-koncentrationen indikerar en flerskiktsstruktur av anomala grenar, inklusive sekventiellt stelnade element av tre mikrolikationszoner: dendriter av primär austenit, överskott av austenit i det inre skalet och utfälld austenit i det yttre skalet.
I slutet av dendritisk tillväxt når den kvarvarande interdendritiska vätskan av gjutjärn fortfarande inte den eutektiska koncentrationen, och överskottsaustenit frigörs från den, avsatt på de primära dendriterna. Och även om i början av den eutektiska transformationen skiktningen av överskottsaustenit från den interdendritiska vätskan fullbordar bildandet av strukturen,
De erhållna resultaten bekräftades ytterligare av mikroröntgenspektralanalysdata. Scanogram av fördelningen av kisel, mangan och svavel presenteras i fig. 10.
Ris. 10. Kvalitativ karaktär av segregering av element längs tvärsnittet av grenar
vid onormala dendriter:
a - kvalitativt diagram av förändringen i Si-segregation längs radien av en anomal dendritisk kristall med en sekventiell förändring i tillväxtmekanismerna för den fasta fasen: 1 - primär austenit (kontinuerlig tillväxt); 2 - överskott av austenit (tillväxt lager för lager); 3" - utfälld austenit; 3 - eutektisk blandning; b - förändring i intensiteten av den karakteristiska strålningen av element (Mn, Si och S) i dendriter av en anomal struktur. Till höger är ett förstorat fragment av ett skangram av en sektion av banan med medelvärdesberäkning av kiselsegregeringskurvan
Sålunda, baserat på profilen för segregationskurvor, var det möjligt att identifiera olika tillväxtmekanismer för den fasta fasen, som ersatte varandra under förhållanden med verklig härdning av industriellt gjutjärn.
Ytterligare studier genomfördes inom ramen för hypotesens antaganden om den termodynamiska naturen hos de upptäckta anomalierna i den dendritiska strukturen. Det antogs att den mest troliga förekomsten av en anomal struktur av dendritiska kristaller i gjutjärn är associerad med blockering av dendritisk tillväxt av ytaktiva föroreningar.
Analys kemisk sammansättning vart och ett av gjutjärnen med en sådan struktur (fig. 6) avslöjade närvaron av föroreningar med positiv Gibbs-adsorption, vars totala mängd mycket väl skulle kunna orsaka för tidig blockering av dendritisk tillväxt (tabell 1).
bord 1
Som 8p Pb 2p B1 8e B
0,006 - 0,008 0,006 -0,009 0,001 0,001 -0,004 0,005 - 0,008 0,001 0,001 -0,005 0,001
De erhållna data (tabell 1) gjorde det möjligt att välja sammansättningen av den komplexa tillsatsen som infördes i gjutjärnssmältan och att erhålla dendriter med en anomal struktur (fig. 6). Samtidigt låg styrkan hos det resulterande gjutjärnet inom intervallet för kvaliteterna SCh 30 - SCh 35, och standardgjutjärnskvaliteterna SCh 20 - SCh 25.
Baserat på den genomförda forskningen har betydelsen av parametrarna för den primära strukturen av grått gjutjärn, som är ansvariga för att öka styrkan i gjutjärnsgjutgods, fastställts. Det har visat sig att volymfraktionen av dendriter i industriellt gjutjärn varierar från 15 till 65 %. Dessutom, allt annat lika, med en ökning av antalet dendritiska kristaller i materialets volym ökar styrkan hos gjutjärn, men bara till en viss gräns (~ 45%), som bestäms av fördelningen av dendriter i materialets volym i förhållande till den applicerade belastningen och deras struktur. En ytterligare ökning av antalet dendriter i materialet påverkar inte förändringen i styrka mot en minskning eller ökning av dess värde.
Det har visat sig att i industriella gjutjärnskompositioner med olika antal dendriter är graden av påverkan av cellstorleken hos den eutektiska matrisen på styrkan inte densamma. En ökning av styrkan under påverkan av en ökning av spridningen av eutektiska celler observeras i gjutjärn med en volymfraktion av dendriter på högst 25%, såväl som i gjutjärn med hög halt av dendriter (> 45% ), d.v.s. när dendriternas stärkande effekt är försvagad eller otillräcklig.
De genomförda studierna avslöjade tidigare okända sätt att omvandla dendritiska strukturen hos gjutjärn, baserat på förhållandet mellan dess sammansättning och mönstren för strukturbildning, vilket gjorde det möjligt att utveckla på denna basis ny metod reglering av hållfasthetsegenskaperna hos gjutjärnsgjutgods.
1. Girshovich, N. G. Primär struktur som ett kriterium för att bedöma de mekaniska egenskaperna hos grått gjutjärn / N. G. Girshovich, A. Ya. Ioffe, G. A. Kosnikov // Progressiv formning, metallvetenskap och värmebehandling. Leningr. hus för vetenskap och teknik propaganda. 1968. - 30 sid.
2. Patterson, V. Mikrostruktur av gjutjärn och dess egenskaper // 29th International Foundry Congress. - M.: Maskinteknik, 1967. S. 55-63.
3. Troitsky, G. N. Egenskaper av gjutjärn / G. N. Troitsky; redigerad av M. G. Oknova. - Leningrad-Moskva: State Scientific and Technical Publishing House of Literature on Ferrous and Non-ferrous Metallurgy 1941. - 290 s.
4. Ilyinsky, V. A. Om den sammansatta karaktären av kristallisationsstrukturen hos gjutjärn med olika grader av eutekticitet / V. A. Ilyinsky, L. V. Kostyleva // Izv. USSR:s vetenskapsakademi. Metaller.
1986. Nr 5.C. 116-118.
5. Litvinenko, M.N. Utsikter för bildandet av strukturen och egenskaperna hos kompositmaterial i gjutjärnsgjutgods / M.N. Litvinenko [m.fl.] // Gjuteriproduktion. 1994. Nr 12. S. 7-9.
6. Ilyinsky, V.A. Beroende av styrkan hos grått gjutjärn på dess primära struktur / V.A. Ilyinsky, L.V. Kostyleva // Gjuteriproduktion. 1997. Nr 5. S. 25-26.
7. Ilyinsky, V. A. Mönster för mikrolikvation i järn-kollegeringar och nya möjligheter för gjuteriteknik / V. A. Ilyinsky, A. A. Zhukov, L. V. Kostyleva // 55th International Congress of Foundry Workers. - M., 1988. S. 1-11.
8. Strukturmaterial: referensbok / B. N. Arzamasov [etc.]; redigerad av B. N. Arzamasova. - M.: Maskinteknik, 1990. - 688 sid.
9. Elliott, R. Kontroll av eutektisk stelning / R. Elliott // Moskva: Metallurgi.
10. Palatkina, L. V. Studie av anomalier i dendritiska strukturen av gjutjärn / L. V. Palatkina, L. V. Kostyleva, V. A. Ilyinsky // Metaller. 2010. Nr 03. s. 35-41.
11. Ilyinsky, V. A. Studie av mikrolikvationsheterogenitet hos dendritiska grenar av grått gjutjärn / V. A. Ilyinsky, L. V. Kostyleva, L. V. Palatkina // Metallurgy of mechanical engineering. 2009. Nr 06. P. 9-15.
Datum för mottagande 2012-04-13
STRUKTURISERINGSFUNKTIONER I GRÅT PÅGJÄRN
Volgograd State Technical University
Analysen av den primära strukturen hos tackjärn görs och den möjliga varianten av dess omvandling som påverkar hållbarhetstillväxten i tackjärnsgjutgods övervägs.
Nyckelord: grått tackjärn, komposithärdning, dendrit, eutektisk, aktivitet av kol (ac), hållbarhet.
Nervvävnad, bestående av neuroner och neuroglia, utför ett komplex av de mest komplexa och ansvarsfulla funktionerna: svaga elektriska impulser uppstår i den, som sedan överförs till muskler och organ hos människor eller ryggradsdjur. Cellerna i denna vävnad har en speciell struktur. Det säkerställer både uppkomsten av excitations- och inhiberingsprocesser och deras implementering. Inom neurobiologi finns en sådan definition: dendriter är processer i en nervcell som uppfattar och överför information till neuronkroppen. I detta arbete kommer vi att bekanta oss med moderna idéer om överföringsmekanismer i nervsystemets huvuddelar: hjärnan och ryggmärgen, samt studera dendritens struktur som en av komponenter neurocyter.
För att göra detta, låt oss överväga mer i detalj de strukturella egenskaperna hos en neuron, som är en elementär enhet av nervvävnad.
Hur strukturen hos en neurocyt är relaterad till dess funktioner
De bekräftade faktumet av hög specialisering och komplex struktur av ett öppet biologiskt system som kallas en nervcell. Den innehåller en kropp (soma), en lång gren - axonet och många korta processer. Var och en av dem är ansluten till neuronkroppens cytoplasma. Detta är en dendrit. Struktur och utseende en samling korta skott liknar kronan på ett träd. Genom dem anländer bioelektriska potentialer från andra neuroner till neuronkroppen genom synapser. nervceller.
Morfologi och typer
Enligt moderna histologiska studier är dendriter de förgrenade ändarna av en neurocyt, som inte bara tar emot, utan också överför information kodad i form av elektriska impulser genom ett flerkanalssystem av anatomiskt och funktionellt sammankopplade nervceller. De innehåller ett stort antal proteinsyntetiserande organeller - ribosomer. Vissa typer av korta processer, till exempel i pyramidala neurocyter, är täckta med speciella strukturer - ryggar.
Enligt den klassificering som föreslagits av den spanske neurohistologen S. Ramon y Cajal kan två dendriter sträcka sig från nervcellskroppen i motsatta sidor(bipolära neurocyter). Om det finns många dendriter, avviker de radiellt från soma. Denna struktur är karakteristisk för interneuroner. I de cerebellära Purkinje-cellerna sträcker sig processer från neurocytens kropp i form av en solfjäder. Varje dendrit, vars struktur är tredimensionell, skiljer sig från närliggande grenar i mängden elektriska laddningar som ackumuleras på den.
Vad påverkas av förgrening av nervprocesser?
Neuronkroppen är ett universellt sändande och samtidigt mottagande biologiskt objekt. Volymen (främst av inkommande information) är direkt proportionell mot antalet inkommande nervimpulser. De bestäms av graden av förgrening av det dendritiska trädet. Därför är dendriter strukturer av en neurocyt som spelar en integrerande funktion.
Dessutom utökar processerna kontaktområdet mellan nervceller. Den ytterligare bildningen av synapser ökar avsevärt effektiviteten av alla delar, både hjärnan och ryggmärgen, och nervsystemet som helhet.
Dendritstruktur
Baserat på studiet av mikroskopiska preparat av nervceller, konstaterades att de flesta av processerna är cylindriska till formen. Deras diameter är i genomsnitt 0,9 mikron. Längden på dendriter varierar kraftigt. Till exempel har stjärnneuroner av den grå substansen i hjärnbarken korta (högst 200 μm) grenar av det dendritiska trädet, medan processerna för motorneuronen som kommer in i det främre hornet på ryggmärgen är cirka 2 mm.
Särskilda formationer - ryggar som bildas på grenarna av neurocyter, leder till utseendet stort antal synapser - slitsliknande platser för kontakt med axon, dendrit eller soma av en annan neuron. Synapser kan finnas på dendritens kropp och kallas stamsynapser eller direkt på dess ryggar. Som vi redan vet är dendriter grenade processer av neurocyter som kan ta emot excitation. Överföringen av biopotentialer sker i dem med hjälp av molekyler av kemiska föreningar - mediatorer, till exempel GABA eller acetylkolin. I membranet som täcker dendriten fann man jonkanaler som selektivt överför kalcium-, natrium- och kaliumkatjoner, som är involverade i passagen av nervimpulser genom neuronen.
Hur information kommer in i en nervcell
I processen för överföring av elektriska laddningar, som ligger bakom excitation och hämning, tillsammans med axonet, deltar också dendriter. Dessa är de som bildar synapser med grenarna av det dendritiska trädet hos andra neurocyter. Erfaret sätt Det har fastställts att dendriter är utväxter av cellcytoplasman täckt med ett membran. Den producerar svaga elektriska impulser - aktionspotentialer.
Tack vare systemet med korta processer tar en nervcell emot och överför flera tusen sådana impulser som genereras av synapser. Detta är inte dendriternas enda funktion. De bearbetar och integrerar också information som kommer in i nervcellerna, vilket säkerställer den reglering och kontroll som utövas av nervsystemet över alla organ och vävnader i människokroppen.
Ett artificiellt neuralt nätverk är en modell som imiterar nervcellernas arbete i en levande organism, och är ett system av sammankopplade och interagerande artificiella neuroner. En artificiell neuron förenklar driften av en biologisk neuron. Varje artificiell neuron har en uppsättning ingångar som sänder insignaler med olika intensitet, en kropp som består av en adderare och en aktiveringsfunktion, och en enda utgång, vars signalintensitet är resultatet av bearbetningen av insignalerna.
Vanligtvis modelleras artificiella neurala nätverk lager för lager: det första lagret av neuroner tar emot indata, sedan används ett eller flera dolda lager, och slutligen visar utdatalagret resultatet. För att återgå till exemplet med sifferigenkänning: om vi tar antalet funktioner i storleksordningen 100, kommer ingångsskiktet att bestå av 100 neuroner, sedan kommer flera dolda skikt av det neurala nätverket att följa, och utgångsskiktet kan innehålla 10 neuroner . Detta enkla och eleganta layoutschema med ganska primitiva beräkningsenheter tillsammans med speciella metoder lärande öppnar stora möjligheter för databehandling.
Hur tränas de?
Träning med lärare. I detta fall matas nätverket med data från en viss träningsuppsättning som indata. I vårt exempel är dessa egenskaper hos objekt som omvandlas till signalintensiteten för ingångsneuroner. Signalerna summeras sedan och aktiverar dolda neuroner. Denna process upprepas lager för lager tills det neurala nätverkets utgångslager nås. Neuronsignaler kan tolkas som ett svar på en viss fråga, till exempel om en bild tillhör en viss klass. Om det här svaret är korrekt, gå vidare till nästa prov, annars inträffar processen för tillbakaförökning av felet. Detta kan tolkas på följande sätt: läraren gav sitt betyg för det här svaret, och du måste lära dig en ny regel. Om parametrarna för det neurala nätverket väljs korrekt, blir det neurala nätverket kapabelt att klassificera okända objekt efter att ha bearbetat ett tillräckligt antal träningsprov som indata. I vårt exempel kan vi samla bilder av siffror från 0 till 9, skrivna många gånger och olika människor. Detta kommer att vara ett träningsset. Den är uppdelad i två delar: en används för att träna klassificeraren och den andra - kontrolluppsättningen - för att kontrollera kvaliteten på klassificerarens arbete och för att beräkna fel.
Lärande utan lärare. När ett nytt dataprov anländer försöker det neurala nätverket hitta det mest "liknande" provet från de tidigare bearbetade och "förenar" sin idé om hela gruppen av prover. Om något verkligt unikt påträffas kan detta tolkas som att nätverket väljer ett nytt kluster. Ingen styr resultatet här. Detta används för att göra en grov uppskattning av datastrukturen. Det vill säga vi visade nätverket 10 000 bilder av handskrivna siffror, och det stod att det grovt sett kunde dela upp dem i 20-30 olika typer av objekt. Är detta sant? Kanske korrekt, hon fångade handstilens mönster och egenheterna med att skriva siffror. Kan vi använda detta i praktiken? Inte alltid, trots allt, för att känna igen siffror behöver vi begränsa klassificerarens fantasi till 10 klasser av siffror. Oövervakat lärande används för att hitta beroenden i stora volymer rå och osystematiserad data. Till exempel inom medicin. Det finns ett stort antal egenskaper hos varje patient: blodsockernivå, blodtryck, längd, vikt, ålder, dåliga vanor, ärftliga sjukdomar. Att manuellt identifiera mönster är mycket svårt och tidskrävande. Och så – dataanalys kommer att tyda på att hjärt-kärlsjukdomar kan associeras med att ta någon medicin och liknande.
Vår hjärna har 100 miljarder neuroner - det är fler än stjärnorna i vår galax! Varje cell kan i sin tur producera 200 tusen grenar.
Således har hjärnan enorma resurser för att lagra minnen i cirka 3 miljoner år. Forskare kallar dessa "sinnets magiska träd" eftersom nervcellerna i hjärnan ser ut som förgrenade träd.
Mentala elektriska impulser mellan neuroner överförs genom synapser - kontaktzoner mellan neuroner. Den genomsnittliga mänskliga hjärnneuronen har mellan 1 000 och 10 000 synapser, eller kontakter, med närliggande neuroner. Synapser har en liten lucka som impulsen måste passera.
När vi lär oss ändrar vi hur våra hjärnor fungerar och skapar nya vägar för mentala elektriska impulser. I det här fallet måste den elektriska signalen "hoppa" över synapsgapet för att bilda nya förbindelser mellan nervceller. Denna väg är den svåraste för honom att resa första gången, men när han lär sig, när signalen övervinner synapsen om och om igen, blir kopplingarna bredare och starkare, antalet synapser och kopplingar mellan neuroner ökar. Nya neurala mikronätverk bildas, i vilka ny kunskap ”bäddas in”: föreställningar, vanor, beteendemönster. Och så lärde vi oss äntligen något. Denna hjärnans förmåga kallas neuroplasticitet.
Det är antalet mikronätverk i hjärnan, och inte dess volym eller massa, som har ett avgörande inflytande på det vi kallar intelligens.
I förbigående skulle jag vilja notera att i tidig barndom Under den mest intensiva inlärningsperioden är en rik och varierad utvecklingsmiljö oerhört viktig för barnet.
Neuroplastik är en av de mest fantastiska upptäckterna senare år. Tidigare trodde man att nervceller inte regenereras. Men 1998 bevisade en grupp amerikanska forskare att neurogenes inte bara inträffar före 13-14 års ålder, utan under hela våra liv, och att nya nervceller även kan dyka upp hos vuxna.
De fann att orsaken till nedgången i våra mentala förmågor med åldern inte är nervcellers död, utan utarmningen av dendriter, nervcellers processer genom vilka impulser passerar från neuron till neuron. Om dendriter inte ständigt stimuleras, atrofierar de, förlorar sin förmåga att leda, som muskler utan fysisk aktivitet.
Samma dagliga handlingar skapar ett mönstrat beteende – våra vanor – samtidigt som samma neurala kopplingar används och stärks. Det är så vår ”autopilot” är inbyggd, men samtidigt blir flexibiliteten i vårt tänkande lidande.
Vår hjärna behöver motion. Det är nödvändigt varje dag att ändra rutinmässiga och mönstrade handlingar till nya, ovanliga som involverar flera sinnen.; utföra vanliga handlingar på ett ovanligt sätt, lösa nya projekt, försöka komma bort från "autopiloten" av välbekanta mönster. Vana försvagar hjärnans förmågor. För att arbeta produktivt behöver han nya intryck, nya uppgifter, ny information – med ett ord – förändring.
Fram till 1998 trodde man att dendritisk tillväxt endast skedde i tidig ålder, men studier har visat att hos vuxna kan neuroner också odla dendriter för att kompensera för förlorade gamla. Det har bevisats att neurala nätverk kan förändras under en persons liv och vår hjärna lagrar enorma resurser av neuroplasticitet - förmågan att förändra dess struktur.
Det är känt att vår hjärna består av embryonal vävnad, det vill säga den vävnad som embryot består av. Därför är han alltid öppen för utveckling, lärande och framtiden.
Hjärnan är kapabel att förändra strukturen och funktionen av grå materia med enkel tanke, fantasi och visualisering. Forskare är övertygade om att detta kan hända även utan yttre påverkan. Hjärnan kan förändras under kraften av de tankar som den är fylld med, sinnet har makten att påverka hjärnan. Våra hjärnor är designade av naturen med inlärning och liknande förändringar i åtanke.
Bibeln säger: "Bli förvandlad genom att förnya ditt sinne."
Allt ovanstående för oss till insikten att för att verkligen uppnå dina mål krävs en fundamental förändring i hur din hjärna fungerar - att övervinna det genetiska programmet och tidigare uppfostran med alla långsiktiga övertygelser. Du behöver inte bara vårda tankar i din fantasi som inte är närvarande längre än nyårsdagen "det är det, jag dricker inte längre", utan du måste träna om din hjärna och skapa nya neurala strukturer. Neurologer säger: "Neuroner som kommer tillsammans lever tillsammans." De nya neurala strukturerna i din hjärna kommer att skapa helt nya nätverk, "blockdiagram", anpassade för att lösa nya problem.
"Ditt jobb är att överbrygga klyftan mellan dig och dina önskade mål."
Earl Nightingale
Denna process kan illustreras metaforiskt med följande exempel. Tänk på din hjärna och dess begränsande övertygelser som ett glas grumligt vatten. Om du omedelbart kastade ut det smutsiga vattnet, tvättade glaset och fyllde det med rent vatten skulle det vara en chock för hela din kropp. Men genom att placera glaset under en ström av rent vatten kommer du gradvis att ersätta det grumliga vattnet.
På samma sätt, för att lära hjärnan ett nytt sätt att tänka, finns det ingen anledning att plötsligt "radera" det gamla. Det är nödvändigt att gradvis "fylla" det undermedvetna med nya positiva övertygelser, vanor och egenskaper, vilket i sin tur kommer att generera effektiva lösningar som leder dig till önskade resultat.
För att upprätthålla hög prestanda behöver vår hjärna, liksom vår kropp, "fysisk träning". Professorn i neurobiologi Lawrence Katz (USA) har utvecklat en uppsättning övningar för hjärnan - neurobics, som gör att vi kan ha en bra "mental" form.
Neurobicsövningar använder nödvändigtvis alla fem mänskliga sinnena - dessutom på ett ovanligt sätt och i olika kombinationer. Detta hjälper till att skapa nya neurala anslutningar i hjärnan. Samtidigt börjar vår hjärna producera neurotropin, ett ämne som främjar tillväxten av nya nervceller och kopplingar mellan dem. Din uppgift är att ändra vanliga och mönstrade handlingar till nya, ovanliga varje dag.
Syftet med neurobicsövningar är att stimulera hjärnan. Att göra neurobics är enkelt - du måste se till att dina sinnen är involverade på ett nytt sätt under dina vanliga aktiviteter.
Till exempel:
- När du vaknar på morgonen, ta en dusch med slutna ögon,
- borsta tänderna med andra handen,
- försök att klä dig genom beröring,
- ta en ny väg till jobbet,
- gör dina vanliga shopping på ett nytt ställe och mycket mer.
Detta är ett roligt och användbart spel.
Neurobics är användbart för absolut alla. Det kommer att hjälpa barn att koncentrera sig bättre och ta till sig ny kunskap, och vuxna hjälper till att hålla sin hjärna i utmärkt form och undvika minnesförsämring.
Huvudprincipen för neurobics är att ständigt ändra enkla mönstrade handlingar.
Ge din hjärna en uppgift att lösa välbekanta problem på ett ovanligt sätt, och gradvis kommer den att tacka dig med utmärkt prestation.
Så, vi kan träna våra hjärnor i nya sätt att tänka. När du börjar förändra dina mönster och övertygelser kommer du att se att genom att förändra inifrån kommer du att börja förändra allt omkring dig, som om du skapar effekten av divergerande vågor.
Kom ihåg: extern framgång är alltid en derivata av inre framgång.
Jesus lärde: "Som du tror, så kommer det att vara för dig."
Så skapas en ny "matris" av ditt tänkande, som leder dig till förändring.
Neurala nätverk är ett av forskningsområdena inom området artificiell intelligens, baserat på försök att reproducera det mänskliga nervsystemet. Nämligen: nervsystemets förmåga att lära sig och rätta till fel, vilket borde göra det möjligt för oss att simulera, om än ganska grovt, den mänskliga hjärnans arbete.
eller nervsystem människan är ett komplext nätverk av mänskliga strukturer som säkerställer det sammankopplade beteendet hos alla kroppssystem.En biologisk neuron är en speciell cell som strukturellt består av en kärna, en cellkropp och processer. En av nyckeluppgifter neuron är överföringen av en elektrokemisk impuls genom det neurala nätverket genom tillgängliga förbindelser med andra neuroner. Dessutom kännetecknas varje anslutning av ett visst värde som kallas styrkan hos den synaptiska anslutningen. Detta värde bestämmer vad som kommer att hända med den elektrokemiska impulsen när den överförs till en annan neuron: antingen kommer den att stärkas eller försvagas eller förbli oförändrad.
Ett biologiskt neuralt nätverk har en hög grad av anslutning: en neuron kan ha flera tusen kopplingar med andra neuroner. Men detta är ett ungefärligt värde och i varje specifikt fall är det annorlunda. Överföringen av impulser från en neuron till en annan genererar en viss excitation av hela det neurala nätverket. Storleken på denna excitation bestämmer svaret hos det neurala nätverket på vissa insignaler. Till exempel kan en persons möte med en gammal bekant leda till stark stimulering av det neurala nätverket om några levande och trevliga livsminnen är förknippade med denna bekantskap. Stark stimulering av det neurala nätverket kan i sin tur leda till ökad hjärtfrekvens, oftare ögonblinkningar och andra reaktioner. Ett möte med en främling kommer att gå nästan obemärkt för det neurala nätverket, och kommer därför inte att orsaka några starka reaktioner.
Följande mycket förenklade modell av ett biologiskt neuralt nätverk kan ges:
Varje neuron består av en cellkropp, som innehåller en kärna. Många korta fibrer som kallas dendriter förgrenar sig från cellkroppen. Långa dendriter kallas axoner. Axonerna sträcker sig över långa avstånd, långt bortom vad som visas i skalan på denna figur. Vanligtvis är axoner 1 cm långa (vilket är 100 gånger cellkroppens diameter), men kan nå 1 meter.
På 60-80-talet av 1900-talet var den prioriterade inriktningen av forskning inom området artificiell intelligens. Expertsystem har bevisat sig själva, men bara inom högt specialiserade områden. Ett annat tillvägagångssätt krävdes för att skapa mer universella intelligenta system. Detta kan ha fått forskare inom artificiell intelligens att rikta sin uppmärksamhet mot de biologiska neurala nätverk som ligger bakom den mänskliga hjärnan.
Neurala nätverk i artificiell intelligensär förenklade modeller av biologiska neurala nätverk.
Det är där likheterna slutar. Den mänskliga hjärnans struktur är mycket mer komplex än den som beskrivs ovan, och därför är det inte möjligt att återge den ännu mer eller mindre exakt.
Neurala nätverk har många viktiga egenskaper, men nyckeln är förmågan att lära. Att träna ett neuralt nätverk innebär i första hand att förändra "styrkan" hos synaptiska kopplingar mellan neuroner. Följande exempel visar tydligt detta. I Pavlovs klassiska experiment ringde en klocka varje gång precis innan hunden matades. Hunden lärde sig snabbt att associera klockringningen med att äta. Detta berodde på det faktum att synaptiska förbindelser mellan de områden i hjärnan som ansvarar för hörseln och spottkörtlarna stärktes. Och därefter började stimulering av det neurala nätverket genom ljudet av klockan leda till starkare salivutsöndring hos hunden.
Idag är neurala nätverk ett av de prioriterade områden forskning inom området artificiell intelligens.
