ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2020, №10
Влияние режимов ионной обработки
на физико-механические свойства
циркониевой керамики
С. А. Гынгазов, В. А. Костенко, А. К. Хасенов
Рассмотрено влияние импульсного и непрерывного режимов обработки пучками газовых ионов на физико-механические свойства циркониевой керамики. Импульсный режим обработки ионами N2+ реализован при ускоряющем напряжении 250 – 300 кВ, плотности тока j = 150–200 А/см2 и плотности энергии W= (3,5 и 5) ± 5 % Дж/см2; непрерывный режим обработки ионами Аr+— при ускоряющем напряжении 30 кВ, плотности ионного тока j 300 и 500 мкА/см2 при флюенсе от 1016 до 1018 см–2. Установлено, что импульсный режим ионной обработки приводит к оплавлению и рекристаллизации поверхности керамики. Показано, что такая обработка создает нарушения стехиометрии по кислороду в керамике и в результате наблюдается появление электропроводности в приповерхностных слоях. Показано, что непрерывный режим ионной обработки не приводит к оплавлению и рекристаллизации поверхности керамики, но сопровождается ее незначительным травлением, при этом происходит увеличение микротвердости (на 14 %). Упрочнение поверхностных слоев керамики наблюдается на глубине, которая превышает средний проецированный пробег ионов в 103 раз.
Ключевые слова: циркониевая керамика, ионная обработка, микротвердость, электропроводимость.
DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-5-18
Гынгазов Сергей Анатольевич — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский Томский политехнический университет” (634050, Томск, пр. Ленина, 30), доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области получения и обработки керамических материалов методами радиационных воздействий.
E-mail: ghyngazov@tpu.ru.
Костенко Валерия Александровна — Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов (ИШФВП) Томского политехнического университета (634050, Томск, пр. Ленина, 30), аспирант, специализируется в области радиационного материаловедения. E-mail: kostenkova@tpu.ru.
Хасенов Аянберген Каирбекович — Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова (100026, Казахстан, г. Караганда, ул. Университетская, 28), доктор наук, доцент физико-технического факультета. E-mail: ayanbergen@mail.ru.
Ссылка на статью:
Гынгазов С.А., Костенко В.А., Хасенов А.К. Влияние режимов ионной обработки на физико-механические свойства циркониевой керамики. Перспективные материалы, 2020, № 10, с. 5 – 18. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-5-18
Композиционный материал на основе интерметаллидного сплава типа ВКНА, армированного оксидами
О. А. Базылева, И. Ю. Ефимочкин, Э. Г. Аргинбаева,
Р. С. Купцов, М. М. Карашаев
Представлена технология получения экспериментальных образцов композиционного материала на основе интерметаллидного сплава типа ВКНА системы Ni – Al – Cr – Ti – Mo – W, армированного оксидными частицами с объемной долей наполнителя 2 – 5 об. %. За прототип матрицы был взят отечественный интерметаллидный сплав ВКНА-1В, содержащий 80 – 90 маcс. % гамма'-фазы. В качестве армирующих частиц были использованы частицы Al2O3, а также сложные оксидные соединения Al2O3·Y2O3, Al2O3·Y2O3·HfO2. Порошки сплава ВКНА-1В были получены методом газовой атомизации на установке Hermiga (ФГУП “ВИАМ”). Порошки ВКНА-1В с оксидами исследуемых составов подвергали механическому легированию для формирования композиционной смеси, по своему составу отвечающему конечному композиционному материалу. Из порошковых смесей методом искрового плазменного спекания (ИПС) с дальнейшим горячим изостатическим прессованием (ГИП) были получены экспериментальные образцы композита с различным наполнением армирующими частицами. Методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) изучена микроструктура экспериментальных образцов. Определено время до разрушения при температуре 900 °С и напряжениях 50, 45 и 35 МПа экспериментальных образцов после ИПС и ИПС совмещенного с ГИП.
Ключевые слова: интерметаллиды, ВКНА, механическое легирование, горячее изостатическое прессование, композиционный материал, армирующие частицы, оксиды.
DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-19-27
Базылева Ольга Анатольевна — Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП “ВИАМ” ГНЦ РФ, 105005, Москва, ул. Радио, 17), кандидат технических наук, заместитель начальника лаборатории по науке, специалист в области интерметаллидных сплавов на основе Ni3Al. E-mail: intermetallidbaz@gmail.com.
Аргинбаева Эльвира Гайсаевна — Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП “ВИАМ” ГНЦ РФ, 105005, Москва, ул. Радио, 17), кандидат технических наук, начальник сектора, специалист в области интерметаллидных сплавов на основе Ni3Al. E-mail: elargin@mail.ru.
Ефимочкин Иван Юрьевич — Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП “ВИАМ” ГНЦ РФ, 105005, Москва, ул. Радио, 17), заместитель начальника лаборатории, специалист в области высокотемпературных композиционных материалов с металлической матрицей.
Купцов Роман Сергеевич — Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП “ВИАМ” ГНЦ РФ, 105005, Москва, ул. Радио, 17), инженер 2 категории, специалист в области высокотемпературных композиционных материалов с металлической матрицей.
Карашаев Мухамед Муаедович — Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП “ВИАМ” ГНЦ РФ, 105005, Москва, ул. Радио, 17), кандидат технических наук, ведущий инженер, специалист в области высокотемпературных композиционных материалов с металлической матрицей. E-mail: lab3@viam.ru.
Ссылка на статью:
Базылева О.А., Ефимочкин И.Ю., Аргинбаева Э.Г., Купцов Р.С., Карашаев М.М. Композиционный материал на основе интерметаллидного сплава типа ВКНА, армированного оксидами. Перспективные материалы, 2020, № 10, с. 19 – 27. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-19-27
Особенности интерпретации
спектров люминесценции пленок
оксида цинка на сапфире
А. М. Исмаилов, А. Э. Муслимов
Приведены особенности интерпретации спектральной зависимости люминесцентных свойств пленок ZnO на сапфире. Для комплексного анализа рассмотрены пленки ZnO различной толщины, полученные в кислородной среде при различных температурах подложки, с использованием стадии рекристаллизационного отжига. Показано, что в спектре катодолюминесценции тонких пленок ZnO полученных при низкой температуре подложки наблюдается только красная (650 – 1000 нм) полоса сапфировой подложки, а люминесценция пленки ZnO подавлена избыточной дефектностью. Длительный рекристаллизационный отжиг приводит к повышению качества тонких пленок ZnO и появлению широкой (430 – 740 нм) полосы в ZnO. C повышением температуры подложки и толщины пленок в спектрах катодолюминесценции проявляются только полосы связанные с ZnO: полоса краевого свечения (максимум 390 нм) и красная полоса (500 – 950 нм с максимумом в области 710 нм), связанные с заряженными вакансиями цинка. Фокусировка пучка приводит к локальному нагреванию образца и увеличению концентрации междоузельного цинка. С этим связано смещение полосы краевого свечения в область 410 нм, а также синее смешение полосы дефектной люминесценции.
Ключевые слова: сапфир, оксид цинка, пленки, люминесценция.
DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-28-33
Исмаилов Абубакар Магомедович — Дагестанский государственный университет (367000, Махачкала, Республика Дагестан, ул. Гаджиева, 43-а), доцент, кандидат физико-математических наук, специалист в области роста тонких пленок и их характеризации. E-mail: egdada@mail.ru.
Муслимов Арсен Эмирбегович — Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН (119333, Москва, Ленинский пр., 59), доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области роста тонких пленок и их характеризации. E-mail: amuslimov@mail.ru.
Ссылка на статью:
Исмаилов А.М., Муслимов А.Э. Особенности интерпретации спектров люминесценции пленок оксида цинка на сапфире. Перспективные материалы, 2020, № 10, с. 28 – 33. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-28-33
Особенности разрушения металлов
при импульсном лазерном
и пучково-плазменном воздействии
В. А. Грибков, С. В. Латышев, В. Н. Пименов, С. А. Масляев,
Е. В. Демина, А. С. Демин, Е. В. Морозов, Н. А. Епифанов,
Е. Е. Казилин, И. П. Сасиновская
Исследованы особенности разрушающего воздействия на металлические материалы высоких давлений, генерируемых в сопоставляемых условиях — при облучении образцов-мишеней импульсным лазерным излучением и пучково-плазменными потоками, создаваемыми в установках Плазменный фокус (ПФ). В обоих случаях были заданы близкие параметры радиационно-термической обработки — плотность потока энергии q ~ 1010 – 1011 Вт/см2 и длительность импульса ~ 10 – 100 нс. Показано, что двукратное воздействие лазерного излучения на тонкие образцы ванадия и молибдена толщиной соответственно 0,3 и 0,1 мм приводит к образованию в материалах расплавленных зон, внутри которых имеются глубокие кратеры. Глубина кратеров простирается на всю толщину образцов, на обратной стороне которых углубления заканчиваются отверстиями размером ~ 0,1 мм для V и 0,2 мм для Mo. В образце вольфрама толщиной 0,2 мм глубина кратеров в расплавленной зоне меньше его толщины, а на обратной стороне образца имеются микротрещины. На основе численных оценок исследуемого процесса сделано предположение, что наблюдаемые эффекты связаны с созданием в облучаемых мишенях зон высокого давления величиной ~ 1 – 10 ГПа, локализованных в микрообластях радиусом r ~ 0,1 мм. В этих зонах поведение твердой фазы материалов мишеней, для которых предел прочности σB ≤ 1 ГПа (V, Mo, W), под действием высокого давления становится близким к поведению жидкости. Псевдожидкая фаза материала вытесняется из центра кратера, где давление максимальное, к его периферии в область пониженного давления с последующим выбросом вещества из мишени через облучаемую поверхность со скоростью ~ 103м/с. В экспериментах с использованием ПФ механизм, отвечающий за образование кратеров при воздействии на мишень мощного импульсного лазерного излучения, не реализуется вследствие иного характера распределения плотности поглощенной энергии в поверхностном слое облучаемого образца. Область, в которой сосредоточена энергия, поглощенная в момент импульсной имплантации частиц в материал, определяется, главным образом, средней энергией и диаметром ионного пучка (Еi ≈ 100 кэВ, d~ 2 – 10 мм) и на один-два порядка величины превышает соответствующий объем при лазерном облучении.
Ключевые слова: импульсное лазерное излучение, плазменный фокус, импульсные потоки ионов и плазмы, образование кратеров
DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-34-47
Грибков Владимир Алексеевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), главный научный сотрудник, профессор, доктор физико-математических наук, специалист в области экспериментальной физики плотной плазмы.
Латышев Сергей Владимирович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, специалист в области физики плазмы и численного моделирования; Московский технический университет связи и информатики (111024, Москва, ул. Авиамоторная, 8а), доцент. E-mail: latyshevsv@rambler.ru.
Пименов Валерий Николаевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), заведующий лабораторией, доктор физико-математических наук, специалист в области радиационного и космического материаловедения. E-mail: pimval@mail.ru.
Масляев Сергей Алексеевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, специалист в области радиационного и космического материаловедения. E-mail: maslyaev@mail.ru.
Демина Елена Викторовна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им.А.А.Байкова РАН (Москва, 119334, Москва, Ленинский пр., 49), ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук, специалист в области радиационного и космического материаловедения. E-mail: elenadyom@mail.ru.
Дёмин Александр Сергеевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области радиационного материаловедения. E-mail:casha@bk.ru.
Морозов Евгений Вадимович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области наноматериалов. E-mail: lieutenant@list.ru.
Епифанов Никита Андреевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), младший научный сотрудник; Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики” (101000 Москва, Россия, ул. Мясницкая, 20), аспирант. E-mail: mophix94@gmail.com.
Казилин Евгений Евгеньевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения
им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, специалист в области радиационного материаловедения. E-mail:casha@bk.ru.
Сасиновская Ирина Порфирьевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области металлографии. E-mail: porfirievna@mail.ru.
Ссылка на статью:
Грибков В.А., Латышев С.В., Пименов В.Н., Масляев С.А., Демина Е.В., Демин А.С., Морозов Е.В., Епифанов Н.А., Казилин Е.Е., Сасиновская И.П. Особенности разрушения металлов при импульсном лазерном и пучково-плазменном воздействии. Перспективные материалы, 2020, № 10, с. 34 – 47. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-34-47
Физико-механические свойства
композитов на основе полиэтилена
различных типов и алюминия
Х. В. Аллахвердиева, Н. Т. Кахраманов, И. А. Исмайлов
Исследовано влияние добавок алюминия (массовой доли) на физико-механические свойства композитов на основе полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) и полиэтилена низкой плотности (ПЭНП). Рассмотрены такие свойства металлонаполненных композитов, как разрушающее напряжение, относительное удлинение, модуль упругости на изгиб, показатель текучести расплава и теплостойкость. Введение алюминия в состав ПЭНП способствует монотонному возрастанию разрушающего напряжения и модуля упругости на изгиб. При введении алюминия в состав ПЭВП, наоборот, наблюдается закономерное снижение разрушающего напряжения и относительного удлинения композитов. Показано, что при использовании компатибилизатора, представляющего собой модифицированный малеиновым ангидридом полиэтилен, наблюдается значительное повышение величины разрушающего напряжения композитов на основе ПЭВП и ПЭНП. Приведено схематическое изображение структуры композитов с интерпретацией вероятного механизма упрочнения материала в присутствии компатибилизатора. Показано, что степень кристалличности исходного полиэтилена оказывает существенное влияние на эффект упрочнения композитов. Проведен электронно-микроскопический анализ структуры наполненного композита с компатибилизатором и без него. Показано, что в присутствии компатибилизатора частицы алюминия находятся в объеме полимерной матрицы, то есть не находятся в изолированном состоянии. Предполагается, что свободные от малеинового ангидрида макроцепи ПЭВП принимают участие в формировании кристаллических образований, а небольшие участки макросегментов, содержащих полярные группы, концентрируются преимущественно в аморфных областях и в дефектах кристаллических структур в виде проходных цепей. Концентрирование макросегментов ПЭМА в узком аморфном пространстве ПЭВП, благоприятно сказывается на увеличении адгезионных сил взаимодействия на поверхности частиц алюминия, что сказывается на сохранении разрушающего напряжения на сравнительно высоком уровне в широком интервале концентраций алюминия.
Ключевые слова: алюминий, малеиновый ангидрид, разрушающее напряжение, компатибилизатор, относительное удлинение.
DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-48-55
Аллахвердиева Хаяла Вагиф гызы — Институт полимерных материалов Национальной Академии Наук Азербайджана (AZ5004, Азербайджан,
г. Сумгаит, ул. С. Вургуна 124), кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, специалист в области разработки и исследования структуры и свойств композитных материалов на основе полиолефинов, металлов и природных минералов.
Кахраманов Наджаф Тофик оглы — Институт полимерных материалов Национальной Академии Наук Азербайджана (AZ5004, Азербайджан, Сумгаит, ул. С. Вургуна 124), доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией, специалист в области химической, механо-химической модификации полимеров, разработки и исследования структуры и физико-механических свойств композитных материалов на основе полиолефинов и минеральных наполнителей, аппретирования наполнителей, переработки полимеров. E-mail: najaf1946@rambler.ru.
Исмайлов Исмаил Алиш оглы — Институт полимерных материалов Национальной Академии Наук Азербайджана (AZ5004, Азербайджан, Сумгаит, ул. С. Вургуна 124), кандидат химических наук, доцент, специалист в области исследования физико-механических свойств полимерных материалов.
Ссылка на статью:
Аллахвердиева Х.В., Кахраманов Н.Т., Исмайлов И.А. Физико-механические свойства композитов на основе полиэтилена различных типов и алюминия. Перспективные материалы, 2020, № 10, с. 48 – 55. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-48-55
Структура, фазовый состав
и физико-механические свойства композитов
на основе ZrO2 и многостенных
углеродных нанотрубок
А. А. Леонов, Е. В. Абдульменова, М. П. Калашников
Исследованы композиты на основе стабилизированного иттрием диоксида циркония (ZrO2) с добавками 1, 5 и 10 масс. % многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ). Образцы получали электроимпульсным плазменным спеканием (ЭИПС) (spark plasma sintering — SPS) при температуре 1500 °C. При исследовании микроструктуры композитов было обнаружено, что МУНТ сохраняют свою структуру после высокотемпературного спекания, они располагаются по границам зерен ZrO2, образуя сетчатую структуру. Установлено, что добавка 1 масс. % МУНТ способствует повышению относительной плотности композита с 98,3 % до 99,0 %. Отмечено, что нанотрубки могут существенно влиять на фазовый состав композитов. Добавка 5 масс. % МУНТ частично ограничивает моноклинно-тетрагональный фазовый переход ZrO2, а добавка 10 масс. % МУНТ приводит к образованию кубической фазы карбида циркония. Установлено, что трещиностойкость композита с 10 масс. % МУНТ возрастает с 4,0 до 5,7 МПа·м1/2.
Ключевые слова: композит, диоксид циркония, углеродные нанотрубки, физико-механические свойства.
DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-56-68
Леонов Андрей Андреевич — Национальный исследовательский Томский политехнический университет, инженерная школа новых производственных технологий (634050, г. Томск, пр. Ленина, 30), инженер; Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (634055, г. Томск, пр. Академический, 2/3), младший научный сотрудник; специализируется в области керамических и композиционных материалов. E-mail: laa91@tpu.ru.
Абдульменова Екатерина Владимировна — Национальный исследовательский Томский политехнический университет, инженерная школа новых производственных технологий (634050, г. Томск, пр. Ленина, 30), инженер; Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4), инженер; специализируется в области порошковой металлургии и рентгенофазового анализа. E-mail: ekaterina.v.abdulmenova@yandex.ru.
Калашников Марк Петрович — Национальный исследовательский Томский политехнический университет, инженерная школа новых производственных технологий (634050, г. Томск, пр. Ленина, 30), инженер; Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4), ведущий технолог; специализируется в области электронной микроскопии. E-mail: kmp1980@mail.ru.
Ссылка на статью:
Леонов А.А., Абдульменова Е.В., Калашников М.П. Структура, фазовый состав и физико-механические свойства композитов на основе ZrO2 и многостенных углеродных нанотрубок. Перспективные материалы, 2020, № 10, с. 56 – 68. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-56-68
Локальные дефекты в протяженных пластичных аморфных проводах, изготовленных методом Улитовского – Тейлора
В. В. Молоканов, А. В. Крутилин, Н. А. Палий, О. С. Антонова
Определены характерные виды локальных дефектов в протяженных пластичных аморфных проводах Со-сплава диаметром от 50 до 110 мкм, полученных методом Улитовского – Тейлора при непрерывном процессе вытяжки струи расплава в стеклянной оболочке. Показано, что такими дефектами являются газовые поры и шейки. Проведен анализ влияния растворенного в металлическом расплаве газа и состояния стеклянной оболочки на стабильность процесса вытяжки и геометрические параметры провода. Причиной образования скрытых пор является выделение и распределение растворенного газа внутри провода после затвердевания струи расплава. Отмечено, что наличие газовой пористости не приводит к самопроизвольным обрывам и изменению геометрии провода. Разрушение изгибом в области газовой пористости имеет характерный вид хрупкого излома аморфного провода. Установлено, что образование шейки в аморфном проводе обусловлено высокотемпературным поперечным кольцевым растрескиванием стеклянной оболочки при контакте с закалочной жидкостью. Пластическая деформации аморфного провода в области шейки протекает по механизму образования и скольжения поперечной полосы сдвига. Отмечено, что продольное разрушение стеклянной оболочки не оказывает влияния на геометрические параметры аморфного провода. Предложены способы устранения локальных дефектов при получении пластичных аморфных проводов и возможные перспективы практической реализации проводов с переменным диаметром.
Ключевые слова: металлический расплав, аморфный провод, газовая пористость, метод Улитовского-Тейлора, дефекты, шейка провода.
DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-69-78
Молоканов Вячеслав Владимирович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский пр., 49), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области физико- химического анализа и получения аморфных и нанокристаллических сплавов. E-mail: molokano@imet.ac.ru.
Крутилин Андрей Владимирович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения
им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский пр., 49), инженер-исследователь, специалист в области разработки технологии получения микроспиралей.
Палий Наталия Алексеевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения
им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский пр., 49), старший научный сотрудник, специалист в области физико-химического анализа аморфных и нанокристаллических сплавов. E-mail: palii@imet.ac.ru.
Антонова Ольга Станиславовна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский пр., 49), младший научный сотрудник, специалист в области электронной микроскопии. E-mail: osantonova@yandex.ru.
Ссылка на статью:
Молоканов В.В., Крутилин А.В., Палий Н.А., Антонова О.С. Локальные дефекты в протяженных пластичных аморфных проводах, изготовленных методом Улитовского – Тейлора. Перспективные материалы, 2020, № 10, с. 69 – 78. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-69-78
Влияние энергии на фазовый состав
продукта электродугового синтеза
системы “вольфрам – углерод”,
полученного в самоэкранирующейся
автономной газовой среде
А. Я. Пак, А. И. Кокорина
Исследовано получение ультрадисперсных порошковых материалов системы “вольфрам – углерод” в плазме дугового разряда постоянного тока, инициированного в открытой воздушной среде. Согласно результатам рентгеновской дифрактометрии, просвечивающей электронной микроскопии, растровой электронной микроскопии и элементного анализа в составе продукта идентифицируются микроразмерные и наноразмерные кристаллические объекты, являющиеся углеродными графитоподобными материалами gC, карбидами вольфрама WC и W2C с гексагональной структурой, вольфрамом W с кубической структурой. В результате серии экспериментов установлена возможность влияния на фазовый состав продукта синтеза количеством подведенной энергии, которое находится в линейной зависимости от длительности поддержания дугового разряда. При этом в составе продуктов синтеза фазы оксида вольфрама в пределах применяемых аналитических методик не обнаружены. Процесс получения неоксидных материалов при генерации плазмы дугового разряда постоянного тока в присутствии углерода и вольфрама возможен благодаря интенсивной генерации газов оксида и диоксида углерода, экранирующих реакционный объем от кислорода воздуха. Впервые показана возможность управления фазовым составом продукта безвакуумного электродугового синтеза в системе “вольфрам – углерод” путем изменения длительности горения разряда при неизменной силе постоянного тока.
Ключевые слова: электродуговой синтез, безвакуумный метод, карбид вольфрама, энергия дуги, длительность синтеза.
DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-79-87
Пак Александр Яковлевич — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634034, Томск, проспект Ленина, 30), кандидат технических наук, доцент отделения автоматизации и робототехники, научный сотрудник научно-исследовательского центра “Экоэнергетика 4.0”, cпециалист в области электродуговых установок, коаксиальных ускорителей плазмы, сверхтвердых материалов, карбидов металлов и неметаллов. E-mail: ayapak@tpu.ru.
Кокорина Александра Ивановна — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634034, Томск, проспект Ленина, 30), студент. E-mail: aik48@tpu.ru.
Ссылка на статью:
Пак А.Я., Кокорина А.И. Влияние энергии на фазовый состав продукта электродугового синтеза системы “вольфрам – углерод”, полученного в самоэкранирующейся автономной газовой среде. Перспективные материалы, 2020, №10, с. 79 – 87. DOI: 10.30791/1028-978X-2020-10-79-87
