ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2021, №07

Сольватохромные эффекты
 в спектрах поглощения и люминесценции и стабильность квантового выхода эмиссии углеродных наночастиц (часть I)


С. А. Казарян, В. Н. Неволин, С. Х. Пилосян


Исследованы особенности сольватохромных эффектов спектров поглощения и фотолюминесценции, а также величины квантового выхода эмиссии углеродных наночастиц, синтезированных различными методами из смеси лимонной кислоты и азотосодержащих прекурсоров, в протонных и апротонных растворителях. Показано, что параметры спектров поглощения, фотолюминесценции и величина квантового выхода эмиссии растворов частиц в значительной степени зависят от способа, условий и режимов синтеза, метода модификации и сепарации углеродных наночастиц, типов и состава прекурсоров, а также фундаментальных свойств и pH растворителей. В растворителях с диэлектрической проницаемостью 4,5 – 109,5 величина квантового выхода эмиссии частиц меняется в широком интервале от 10,8 до 100,0 %, а пик полосы фотолюминесценции смещается от 466,4 до 536,8 нм. Показано наличие сильных сольватохромных эффектов спектров поглощения и фотолюминесценции частиц и установлена важная роль процессов протонирования и депротонирования поверхностных групп углеродных наночастиц. Исследовано влияние универсальных и специфических взаимодействий на спектроскопические параметры углеродных наночастиц и продемонстрирован существенный вклад в сольватохромные эффекты специфических взаимодействий.


Ключевые слова: люминесценция наночастиц, флуоресценция наночастиц, углеродные наночастицы, квантовый выход эмиссии наночастиц, синтез углеродных наночастиц, сольватохромный эффект наночастиц, дипольные моменты наночастиц.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-5-24

Казарян Самвел Авакович — Физический институт имени П.Н. Лебедева Российской академии наук (119991, Москва, Ленинский проспект, 53), кандидат физико-математических наук, начальник Отдела, специалист в области люминесценции полупроводников, алмазов, наноразмерных углеродов, а также технологии синтеза нанопористых материалов и электрохимических суперконденсаторов. E-mail: skazaryan.fian@gmail.com.

Неволин Владимир Николаевич — Физический институт имени
П.Н. Лебедева Российской академии наук (119991, Москва, Ленинский проспект, 53), доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, специалист в области физики тонкопленочных структур. E-mail: nevolin@sci.lebedev.ru.

Пилосян Сергей Хачикович — Физический институт имени П.Н. Лебедева Российской академии наук (119991, Москва, Ленинский проспект, 53), старший научный сотрудник, специалист в области физики тонких пленок, технологий полупроводниковых и высокотемпературных керамических материалов. E-mail: pilosyans@lebedev.ru.

Ссылка на статью: 

Казарян С.А., Неволин В.Н., Пилосян С.Х. Сольватохромные эффекты в спектрах поглощения и люминесценции и стабильность квантового выхода эмиссии углеродных наночастиц (часть I). Перспективные материалы, 2021, № 7, с. 5 – 24. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-5-24

 

Стабильность неразъемного соединения жаропрочных деформируемого
никелевого и литейного интерметаллидного
сплавов, полученного в условиях сверхпластичности.
Часть 1


О. А. Базылева, В. А. Валитов, Э. Г. Аргинбаева,
Б. С. Ломберг, А. Н. Раевских


Исследованы сварные соединения литейного интерметаллидного монокристаллического ренийсодержащего сплава ВКНА-25 с кристаллографической ориентацией [001] и деформируемого дискового жаропрочного никелевого сплава марки ЭП975 в зависимости от параметров (температуры и степени деформации) сварки давлением в условиях сверхпластичности. Приведено сравнение образцов до и после проведения термической обработки (отжиг при 1210 °С в течение 5 ч). Представлены результаты микрорентгеноспектрального анализа твёрдофазного соединения в зоне сварки и на расстояниях до 140 мкм в сравнении с исходным химическим составом сплавов, указывающие на интенсивное протекание процессов диффузии. Полученные результаты проанализированы с точки зрения сохранения баланса легирования, рассчитанного по методу Г.И. Морозовой (подсчёта числа валентных электронов на единицу атомной массы композиции), рассчитано изменение атомной массы и средней электронной концентрации твёрдофазных соединений до и после термической обработки в зоне сварного соединения и на расстояниях до 140 мкм. Показано, что рассчитанные с учётом баланса легирования составы сплавов позволяют получить качественное неразъёмное соединение диска и лопатки для конструкций типа “блиск”, выполняемое в условиях сверхпластичности на установке для высокотемпературной сварки давлением.


Ключевые слова: литейный интерметаллидный монокристаллический, деформируемый дисковый, жаропрочный, электронная концентрация, твердофазное соединение, баланс легирования.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-25-36

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.

Валитов Венер Анварович — ФГБУН Институт проблем сверхпластичности металлов РАН (450001, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Ст. Халтурина, 39), доктор технических наук, специалист в области материаловедения и технологий деформационной обработки жаропрочных никелевых сплавов E-mail: valitov_va@imsp.ru.

Ломберг Борис Самуилович — Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП “ВИАМ” ГНЦ РФ) (105005, Москва, ул. Радио, 17), доктор технических наук, главный научный сотрудник, специалист в области дисковых сплавов. E-mail: gammaprim@yandex.ru.

Раевских Антон Николаевич — Всероссийский институт авиационных материалов (ФГУП “ВИАМ” ГНЦ РФ) (105005, Москва, ул. Радио, 17), инженер 2 категории, специалист в области металлофизических исследований жаропрочных никелевых и интерметаллидных сплавов. E-mail: Raevskih_anton@me.com.

Ссылка на статью: 

Базылева О.А., Валитов В.А., Аргинбаева Э.Г., Ломберг Б.С., Раевских А.Н. Стабильность неразъемного соединения жаропрочных деформируемого никелевого и литейного интерметаллидного сплавов, полученного в условиях сверхпластичности. Часть 1. Перспективные материалы, 2021, № 7, с. 25 – 36. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-25-36

 

Исследование процессов усталостного
 и коррозионно-усталостного разрушения
псевдо-a титанового сплава


А. А. Мурашов, Н. Н. Берендеев, Е. А. Галаева,
А. В. Нохрин, В. Н. Чувильдеев


Исследованы усталостные и коррозионно-усталостные свойства псевдо-α титанового сплава ПТ-3В (Ti – 5 масс. % Al – 2 масс. % V) применяемого в атомном машиностроении. Сплав ПТ-3В имеет неоднородную крупнокристаллическую структуру с выделениями частиц β-фазы по границам зерен α-фазы пластинчатой формы. Показано, что в гладких образцах, испытанных по схеме нагружения “изгиб с вращением”, не обнаружено заметного снижения циклической долговечности при воздействии коррозионной среды (3 %-го водного раствора NaCl). Установлено, что образцы с надрезом (концентратором напряжений), испытанные по схеме нагружения “консольный изгиб” демонстрируют чувствительность к воздействию коррозионной среды на стадиях зарождения и роста усталостных трещин, о чем свидетельствует значительное снижение числа циклов до зарождения трещины, а также числа циклов до разрушения образца по сравнению с испытаниями на воздухе. Проведен фрактографический анализ изломов гладких образцов и образцов с концентратором после усталостных и коррозионно-усталостных испытаний. Выявлены основные стадии зарождения и роста усталостных трещин. Установлено, что снижение стойкости к зарождению и распространению коррозионно-усталостных трещин при испытаниях образцов с надрезами может быть обусловлено эффектом водородного охрупчивания, ускоренного концентрацией напряжений.


Ключевые слова: титан, коррозионная усталость, трещина, водородное охрупчивание.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-37-48

Мурашов Артём Александрович — Научно-исследовательский физико-технический институт Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (НИФТИ ННГУ), (603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), инженер, специалист в области усталостных испытаний. E-mail: aamurashov@nifti.unn.ru.

Берендеев Николай Николаевич — Научно-исследовательский физико-технический институт Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (НИФТИ ННГУ), (603950, г. Нижний Новгород,пр. Гагарина, 23, корп. 3), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области усталости. E-mail: berendeyev@nifti.unn.ru.

Нохрин Алексей Владимирович — Научно-исследовательский физико-технический институт Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (НИФТИ ННГУ), (603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией, специалист в области диффузионных процессов. E-mail: nokhrin@nifti.unn.ru.

Галаева Екатерина Александровна — ННГУ им. Н.И. Лобачевского, (603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), студентка, , специалист в области усталостных испытаний. E-mail: galaeva_e@mail.ru.

Чувильдеев Владимир Николаевич — Научно-исследовательский физико-технический институт Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (НИФТИ ННГУ), (603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 3), доктор физико-математических наук, профессор, директор, специалист в области диффузионных процессов. E-mail: chuvildeev@nifti.unn.ru.

Ссылка на статью: 

Мурашов А.А., Берендеев Н.Н., Галаева Е.А., Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н. Исследование процессов усталостного и коррозионно-усталостного разрушения псевдо-a титанового сплава. Перспективные материалы, 2021, № 7, с. 37 – 48. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-37-48

 

Термодеформационные свойства динамически
вулканизованных термоэластопластов
на основе рандом полипропилена
и бутадиен-нитрильного каучука


Н. Т. Кахраманов, А. Д. Гулиев, М. И. Абдуллин, Х. В. Аллахвердиева


Исследованы термодефомационные характеристики динамически вулканизованных термоэластопластов на основе рандом полипропилена и бутадиен-нитрильного каучука (СКН). С целью улучшения совместимости полимерных смесей в качестве компатибилизатора использовали Exхelor PO1200 — привитой сополимер полипропилена с малеиновым ангидридом. Концентрация малеинового ангидрида в составе привитого сополимера составляла 3,0 масс. %. Показано, что в результате введения компатибилизатора возможно улучшение совместимости разнополярных смесей, при котором отсутствовует расслоение между компонентами смеси. Установлено, что при введении 30 масс. % СКН-18, а также 40 масс. % СКН-26 или СКН-40 в состав рандом полипропилена полимерная композиция проявляет свойства термоэластопластов, в результате чего пластическая деформация изменяется на высокоэластичную, характерную для резин. Определены температурные области твердого, высокоэластического и вязкотекучего состояний. Для придания полимерным смесям свойств резины была проведена их вулканизация с использованием таких агентов сшивки, как пероксид дикумила и сера. Показано, как в процессе увеличения концентрации перекиси дикумила от 0,25 до 1,0 масс. % существенным образом изменяются термомеханические свойства динамически вулканизованных термоэластопластов. При введении пероксида дикумила в количестве 1,0 масс. % вулканизованные материалы практически полностью теряют способность к течению, и переходят из высокоэластического состояния в стеклообразное. При введении серы в количестве от 1,0 до 10 масс. % показатель текучести расплава (ПТР) вулканизованных термоэластопластов сохраняется.


Ключевые слова: термоэластопласты, компатибилизатор, пероксид дикумила, сера, высокоэластическая деформация, стеклообразное состояние.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-49-55

Кахраманов Наджаф Тофик оглы — Институт полимерных материалов Национальной Академии Наук Азербайджана (AZ5004, г. Сумгайыт,
ул. С.Вургуна 124), доктор химических наук, профессор, заведующий лабора­торией, специалист в области химической и механо-химической модификации полимеров, переработки полимеров, получению и исследованию нанокомпозитных материалов на основе полимеров и минеральных наполнителей. E-mail: najaf1946@rambler.ru.

Гулиев Агиль Джамиль оглы — Институт полимерных материалов Национальной Академии Наук Азербайджана (AZ5004, г. Сумгайыт,
ул. С.Вургуна 124), инженер, соискатель, специалист в области переработки и механо-химической модификации полимеров. E-mail: 4115533@gmail.ru.

Абдуллин Марат Ибрагимович — Башкирский Государственный Университет, (450076, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Заки Валиди, д. 32), доктор химических наук, профессор, специалист в области исследования структуры и свойств, модификации и переработки полимеров и композитов на их основе. E-mail: profAMI@yandex.ru.

Аллахвердиева Хаяла Вагиф гызы — Институт полимерных материалов Национальной Академии Наук Азербайджана (AZ5004, г. Сумгайыт, ул. С.Вургуна 124), кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, специалист в области модификации, исследования структуры и свойств полимеров и композитов на их основе. E-mail: xayalaka4@gmail.com.

Ссылка на статью: 

Кахраманов Н.Т., Гулиев А.Д., Абдуллин М.И., Аллахвердиева Х.В. Термодеформационные свойства динамически вулканизованных термоэластопластов на основе рандом полипропилена и бутадиен-нитрильного каучука. Перспективные материалы, 2021, № 7, с. 49 – 55. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-49-55

 

Кинетические закономерности синтеза
литий-цинкового феррита в условиях нагрева пучком электронов


Е. Н. Лысенко, В. А. Власов, А. П. Суржиков, А. И. Купчишин


Рассматриваются кинетические закономерности синтеза литий-цинкового феррита в условиях нагрева высокоэнергетическим пучком электронов смесей исходных реагентов Fe2O3 - Li2CO3 – ZnO насыпной плотности и спрессованных в гидравлическом прессе. Радиационно-термический синтез образцов проведен на импульсном ускорителе электронов ИЛУ-6 путем их нагрева пучком высокоэнергетических электронов с энергией 2,4 МэВ. Образцы нагревали до 600, 700, 750 °С и выдерживали при данных температурах до 120 минут. Для сравнения с радиационно-термическим синтезом были проведены аналогичные исследования при традиционном термическом обжиге при тех же режимах. Проведен рентгенофазовый анализ синтезированных образцов. Установлено, что скорость образования феррита зависит как от способа нагрева, так и от плотности смеси. Показано, что нагрев электронным пучком смеси существенно ускоряет процесс получения феррита, что проявляется в снижении значений кинетических параметров синтеза феррита. Возрастание скорости образования феррита в условиях воздействия электронов обусловлено существенным снижением энергии активации процесса синтеза и уменьшением предэкспоненциального множителя в температурной зависимости.


Ключевые слова: ферриты, кинетики, рентгенофазовый анализ, радиационно-термический синтез.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-56-65

Лысенко Елена Николаевна — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634050, Томск, Томская обл., пр. Ленина, 30), доктор технических наук, заведующий лабораторией, специалист в области физики конденсированного состояния, ферримагнетиков. E-mail:
lysenkoen@tpu.ru.

Власов Виталий Анатольевич — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634050, Томск, Томская обл., пр. Ленина, 30), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области физики конденсированного состояния, ферримагнетиков. E-mail: vlvitan@tpu.ru.

Суржиков Анатолий Петрович — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634050, Томск, Томская обл., пр. Ленина, 30), доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой — руководитель отделения на правах кафедры, специалист в области физики конденсированного состояния, физики взаимодействия пучков ускоренных частиц с веществом. E-mail: surzhikov@tpu.ru.

Купчишин Анатолий Иванович — Казахский национальный педагогический университет им. Абая (050010, Республика Казахстан, г.Алматы, пр. Достык, д. 13), доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области радиационной физики. E-mail: ankupchishin@mail.ru.

Ссылка на статью:

Лысенко Е.Н., Власов В.А., Суржиков А.П., Купчишин А.И. Кинетические закономерности синтеза литий-цинкового феррита в условиях нагрева пучком электронов. Перспективные материалы, 2021, № 7, с. 56 – 65. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-56-65 

 

Влияние методов жидкофазного синтеза
нанопорошков на микроструктуру
и физико-химические свойства керамики
в системе CeO2 – Sm2O3


М. В. Калинина, Д. А. Дюскина, Н. Ю. Федоренко,
 О. А. Шилова


Двумя методами химического жидкофазного синтеза: совместным осаждением гидроксидов с заморозкой и совместной кристаллизацией солей, синтезированы нанопорошки состава (СeO2)1 – x(Sm2O3)x (x = 0,02; 0,05; 0,10; 0,20) со средним размером областей когерентного рассеяния (ОКР) ~ 8 – 11 нм, и удельной площадью поверхности Sуд = 40 – 83 м2/г. На их основе получены керамические наноматериалы с кристаллической кубической структурой типа флюорита, ОКР ~ 65 – 81 нм (1300 °С). Выявлена зависимость фазового состава, микроструктуры и электротранспортных свойств полученных образцов от содержания Sm2O3 в твердом растворе на основе СeO2 и метода синтеза. Показано, что в ряду
(СeO2)1 – x(Sm2O3)x (x= 0,02; 0,05; 0,10; 0,20) твердый раствор состава (CeO2)0,80(Sm2O3)0,20обладает наибольшей ионной проводимостью σ700 °С = 2,7∙10–2 См/см. Полученная керамика по своим физико-химическим характеристикам может быть использована в качестве твердого электролита среднетемпературных топливных элементов.


Ключевые слова: совместное осаждение гидроксидов, оксиды, высокодисперсные порошки, электропроводность, топливные элементы, нанокерамика, электролитные материалы.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-66-75

Калинина Марина Владимировна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (199034, г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области химии твердого тела, синтеза и физико-химических свойств функциональных керамических наноматериалов. E-mail: tikhonov_p-a@mail.ru.

Дюскина Дарья Андреевна — Санкт-Петербургский Государственный Технологический институт (Технический университет) (190013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., 26), студентка, осуществляет синтез материалов. E-mail: tikhonov_p-a@mail.ru.

Федоренко Надежда Юрьевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (199034, г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2), младший научный сотрудник, специалист в области синтеза и анализа физико-химических свойств функциональных керамических наноматериалов. E-mail: kovalko.n.yu@gmail.com.

Шилова Ольга Алексеевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (199034, г. Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2), доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник, и. о. зав. лаб. неорганического синтеза, специалист в области физической химии и технологии нанокомпозиционных стеклокерамических материалов. E-mail: olgashilova@bk.ru.

Ссылка на статью: 

Калинина М.В., Дюскина Д.А., Федоренко Н.Ю., Шилова О.А. Влияние методов жидкофазного синтеза нанопорошков на микроструктуру и физико-химические свойства керамики в системе CeO2 – Sm2O3. Перспективные материалы, 2021, № 7, с. 66 – 75. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-66-75

 

Обработка газовой экструзией
термически упрочняемых сталей
и сплавов в режиме
деформационно-термического упрочнения


В. Д. Бербенцев


Термически упрочняемые сплавы на основе железа (сталь 50ХФА), титана (ВТ-14) и алюминия (Д16) подвергали деформации газовой экструзией с локальным нагревом в режиме деформационно-термического упрочнения со степенями деформации 90 % и более, с получением на выходе тонкой проволоки. Газоэкструзию проводили при различных сочетаниях параметров обработки — давление газа, температура деформации, скорость экструзии. Проволоку, деформированную при различных сочетаниях параметров обработки, охлаждали на воздухе, подвергали отпуску или старению и испытаниям на разрыв. Определены механические свойства исходных, недеформированных, а также термообработанных и нетермообработанных сплавов. На всех обработанных газоэкструзией сплавах механические свойства превышали исходные как по прочности, так и по пластичности. Определяющее влияние на сочетание прочности и пластичности сплавов, обработанных газоэкструзией, оказывает сочетание параметров газоэкструзии — давление газа, температура деформации, скорость экструзии.


Ключевые слова: газоэкструзия, деформация, давление, температура, скорость, прочность, пластичность, сплавы, обработка, проволока, закалка, отпуск, старение.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-76-84

Бербенцев Владимир Демьянович — Институт физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина РАН (142190, Москва, г. Троицк, Калужское шоссе, стр. 14) ведущий инженер-технолог, специалист в области обработки металлов давлением. E-mail: berbentsevv@mail.ru.

Ссылка на статью: 

Бербенцев В.Д. Обработка газовой экструзией термически упрочняемых сталей и сплавов в режиме деформационно-термического упрочнения. Перспективные материалы, 2021, № 7, с. 76 – 84. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-7-76-84