ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2021, №12

Коэффициент Пуассона TiNi


С. А. Муслов, А. И. Лотков, В. Н. Тимкин


Выполнен обзор литературных данных и методов расчета коэффициента Пуассона интерметаллида TiNi в поли- и монокристаллическом состоянии. Также представлены результаты собственных исследований. Отмечается значительная вариабельность представленных данных, обусловленная различиями в термомеханической обработке сплавов и использованных методах измерения и расчета. Путем усреднения матриц упругих постоянных и коэффициентов податливости кристаллов с помощью приближений Фойгта, Ройсса и Хилла получены значения параметров эффективных упругих свойств поликристаллов TiNi и вычислена величина коэффициента Пуассона. С использованием аналитических выражений для расчета величин экстремальных значений определены экстремумы коэффициента Пуассона кубических кристаллов TiNi при стандартных ориентациях. На основании ряда данных кристаллы TiNi являются ауксетиками (материалами, имеющими отрицательные значения коэффициента Пуассона), на основании других — нет. В итоге установлено, что кристаллы TiNi относятся к так называемым частичным ауксетикам (знаки неравенств s12< 0, s = s11 + s12 − s44/2 > 0 или s12 > 0, s = s11 + s12− s44/2 < 0 в этом случае противоположны). Проанализированы значения коэффициента Пуассона TiNi, усредненного по поперечным направлениям деформации. Построены изоповерхности коэффициента Пуассона и их сечения с помощью расчетно-графического пакета ELATE и программы компьютерной алгебры MATHCAD. Рассмотрены аспекты упругой анизотропии TiNi, её параметры и их связь с мартенситными превращениями в TiNi и сплавах на его основе.


Ключевые слова: коэффициент Пуассона, TiNi, упругая анизотропия.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-5-20

Муслов Сергей Александрович — ФГБОУ ВО Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова (МГМСУ, 127473, Россия, Москва, ул. Делегатская, 20/1), доктор биологических наук, кандидат физико-математических наук, профессор, специалист в области физики конденсированного состояния. Е-mail: muslov@mail.ru.

Лотков Александр Иванович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН, 634055, Томск, просп. Академический, 2/4), профессор, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией, специалист в области физики конденсированного состояния. Е-mail: lotkov@ispms.ru.

Тимкин Виктор Николаевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН, 634055, г. Томск, просп. Академический, 2/4), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области физического материаловедения. Е-mail: timk@ispms.tsc.ru.

Ссылка на статью:

Муслов С.А., Лотков А.И., Тимкин В.Н. Коэффициент Пуассона TiNi. Перспективные материалы, 2021, № 12, с. 5 – 20. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-5-20

 

Особенности возврата после старения
в сплаве магния с иттрием
при легировании его самарием


Л. Л. Рохлин, Т. В. Добаткина, И. Е. Тарытина,
 Е. А. Лукьянова, Д. Р. Темралиева


Исследовано явление возврата, состоящего в разупрочнении после упрочняющего старения при 200 °C длительностью от 0,5 до 128 ч в случае кратковременных (от 0,25 до 64 ч) последующих отжигов при несколько более высокой температуре – 250 °С, в сплавах магния с иттрием, дополнительно легированных самарием. Оба легирующих элемента являются редкоземельными металлами (РЗМ), но принадлежат к разным группам: иттриевой — Y и цериевой — Sm. Установлено, что как в двойном сплаве Mg – Y, так и в сплаве тройной системы Mg – Y – Sm, имеет место явление возврата. Добавление самария к двойному сплаву Mg – Y и увеличение его содержания в исследованных пределах от 0,6 до 1,8 % приводит к повышению величины возврата, но при этом увеличивается также и в большей степени эффект упрочнения сплавов при предшествующем старении, который перекрывает по величине эффект разупрочнения при возврате.


Ключевые слова: магниевые сплавы, редкоземельные металлы, распад твердого раствора, возврат после старения.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-21-29

Рохлин Лазарь Леонович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (Москва, 119334, Ленинский проспект, 49), доктор технических наук, главный научный сотрудник, специалист в области металловедения. E-mail: rokhlin@imet.ac.ru.

Добаткина Татьяна Владимировна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (Москва, 119334, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области металловедения.E-mail: dobat@imet.ac.ru.

Тарытина Ирина Евгеньевна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (Москва, 119334, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области металловедения. E-mail: tarytina@yandex.ru.

Лукьянова Елена Александровна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (Москва, 119334, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области металловедения. E-mail: helenelukyanova@gmail.com.

Темралиева Диана Ривовна — Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС” (Москва, 119049, Ленинский проспект, 4), аспирант, специалист в области металловедения. E-mail: diana-64@mail.ru.

Ссылка на статью:

Рохлин Л.Л., Добаткина Т.В., Тарытина И.Е., Лукьянова Е.А., Темралиева Д.Р. Особенности возврата после старения в сплаве магния с иттрием при легировании его самарием. Перспективные материалы, 2021, № 12, с. 21 – 29. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-21-29

 

Влияние искусственного старения
на трещиностойкость листов высокопрочного алюминий-литиевого сплава B-1469


Ю. Ю. Клочкова, Е. А. Лукина, В. А. Романенко


Исследовано влияние режимов искусственного старения на структуру, механические свойства и трещиностойкость листов из высокопрочного алюминий-литиевого сплава В-1469. Построены кинетические кривые изменения механических свойств при искусственном старении при различных температурах и длительных выдержках. Для установления возможности повышения трещиностойкости для исследования были выбраны одноступенчатые и многоступенчатый режимы искусственного старения. В результате был выбран режим, позволяющий повысить трещиностойкость при небольшом снижении прочности и сохранении высокой коррозионной стойкости и усталостной долговечности. Проведено сравнение структурно-фазового состояния и комплекса свойств листов, обработанных по выбранному режиму, с листами, обработанными по режиму, обеспечивающему максимальную прочность. Трещиностойкость, определенная на крупногабаритных (шириной 750 мм) образцах из листов сплава В-1469Т1, обработанных по выбранному режиму старения, находится на уровне обшивочных листов из сплава 1163АТ. В отличие от высокопрочных алюминиевых сплавов, у которых прочность и трещиностойкость достигаются за счет перестаривания, те же свойства в алюминий-литиевом сплаве B-1469 могут быть достигнуты путем старения с короткими выдержками.


Ключевые слова: алюминиевый деформируемый сплав, сплав В-1469, Al-Cu-Li, листы, обшивка, легирование, серебро, скандий, цирконий, термическая обработка, искусственное старение, недостаривание, структура, механические свойства, прочность, трещиностойкость, вязкость разрушения.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-30-39

Клочкова Юлия Юрьевна — Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Национального исследовательского центра “Курчатовский институт” (НИЦ “Курчатовский институт” – ВИАМ) (105005, Москва, ул. Радио, 17), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области материаловедения алюминиевых деформируемых сплавов. E-mail: yulia.y.poyarkova@gmail.com.

Лукина Ева Александровна — Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Национального исследовательского центра “Курчатовский институт” (НИЦ “Курчатовский институт” – ВИАМ) (105005, Москва, ул. Радио, 17), кандидат технических наук, начальник лаборатории металлофизических исследований, специалист в области материаловедения алюминиевых деформируемых сплавов. E-mail: lukinaea@viam.ru.

Романенко Валерия Андреевна — Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Национального исследовательского центра “Курчатовский институт” (НИЦ “Курчатовский институт” – ВИАМ) (105005, Москва, ул. Радио, 17), инженер 1 категории, специалист в области материаловедения алюминиевых деформируемых сплавов. E-mail: lera.galaktionova@gmail.com.

Ссылка на статью:

Клочкова Ю.Ю., Лукина Е.А., Романенко В.А. Влияние искусственного старения на трещиностойкость листов высокопрочного алюминий-литиевого сплава B-1469. Перспективные материалы, 2021, № 12, с. 30 – 39. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-30-39

 

Синтез и характеризация наноразмерных
апконвертирующих фосфоров
NaYF4:Yb3+:Er3+/NaYF4


Е. М. Трифанова, М. Е. Николаева, В. К. Попов


Проведены сольвотермальный синтез наноразмерных апконвертирующих фосфоров (НАФ), содержащих ионы редкоземельных элементов, со структурой “ядро/оболочка” NaYF4:Yb3+:Er3+/NaYF4и анализ их фотолюминесцентных свойств в зависимости от размеров наночастиц и препаративных условий синтеза. Показано, что интенсивность и время жизни фотолюминесценции апконвертирующих наночастиц зависят от интенсивности лазерного возбуждения, размеров наночастиц и наличия у них инертной оболочки. При формировании инертной оболочки на поверхности наночастиц NaYF4:Yb3+:Er3+коэффициент конверсии излучения видимого и ближнего ИК диапазонов в различные области спектра может увеличиваться на порядок за счет защиты люминесцентных центров от безызлучательных потерь на поверхностных дефектах.


Ключевые слова: наноразмерные апконвертирующие фосфоры, фотолюминесценция, коэффициент конверсии излучения, оптическая люминесцентная визуализация.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-40-50

Трифанова Екатерина Максимовна — Институт фотонных технологий Федерального научно-исследовательского центра “Кристаллография и фотоника” РАН (108840, Москва, Троицк, ул. Пионерская, 2), младший научный сотрудник, специалист в области квантовой физики и спектроскопии. E-mail: katikin@mail.ru.

Николаева Мария Евгеньевна — ООО “НПФ Синтол” (127434, г. Москва, ул. Тимирязевская д.42), научный сотрудник, специалист в области химии и химической технологии. E-mail: mesarycheva@gmail.com.

Попов Владимир Карпович — Институт фотонных технологий Федерального научно-исследовательского центра “Кристаллография и фотоника” РАН (108840, Москва, Троицк, ул. Пионерская, 2), доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией, ведущий научный сотрудник, специалист в области физической химии, лазерных технологий. E-mail: popov@laser.ru.

Ссылка на статью:

Трифанова Е.М., Николаева М.Е., Попов В.К. Синтез и характеризация наноразмерных апконвертирующих фосфоров NaYF4:Yb3+:Er3+/NaYF4. Перспективные материалы, 2021, № 12, с. 40 – 50. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-40-50

 

Исследование свойств композиционных
электродных материалов
на основе фторуглерода


И. А. Пуцылов, М. В. Негородов, П. Д. Иванов,
В. А. Жорин, С. Е. Смирнов


Исследовано влияние состава композиционного электрода (фторуглерод – ванадат серебра) на его электрохимические характеристики. Установлено оптимальное соотношение между компонентами твердофазного катода: (86 % CFx:Ag2V4O11) : 7 % электропроводящая добавка (ЭД) : 7 % твердополимерный электролит (ТПЭ). Проведен сопоставительный анализ характеристик твердофазных электродов на основе фторуглерода и композиционных составов. Показано, что у композиционного электрода увеличение среднего разрядного потенциала по сравнению с обычным фторуглеродным электродом составляет примерно 0,1 В, удельная энергия возрастает на 11,2 %, прирост удельной емкости — 7,6 %. Макеты источников тока с полимерным электролитом имеют более пологую и продолжительную разрядную кривую, а также меньший саморазряд в процессе хранения по сравнению с макетами с жидким электролитом. Так при хранении в течение четырех месяцев при температуре 90 °С падение емкости макетов элементов с полимерным электролитом находилось на уровне погрешности измерений, в то время как падение емкости макетов с жидким электролитом составило около 15 %. Проведены испытания макетов видеокапсулы системы видеокапсульной эндоскопии с энергоприводом от твердофазных элементов и традиционных литий-фторуглеродных элементов с жидким электролитом. Установлено, что твердофазные элементы по емкости и стабильности превосходят известные аналоги с жидким электролитом.


Ключевые слова: литий, фтористый углерод, ванадат серебра, катод, элемент.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-51-58

Пуцылов Иван Александрович — Национальный исследовательский университет “МЭИ” (Москва 111250, Красноказарменная ул., 14), кандидат технических наук, доцент, специалист в области электрохимии. E-mail: Putsylov@yandex.ru.

Негородов Михаил Викторович — Национальный исследовательский университет “МЭИ” (Москва 111250, Красноказарменная ул., 14), аспирант, специалист в области химических источников тока. E-mail: mnegorodov@mail.ru.

Иванов Павел Дмитриевич — Национальный исследовательский университет “МЭИ” (Москва 111250, Красноказарменная ул., 14), аспирант, специалист в области химических источников тока. E-mail: pa1995@mail.ru.

Жорин Владимир Александрович — Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (Москва, 119991, ул. Косыгина 4), доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, сециалист в области обработки материалов. E-mail: vzhorin@mail.ru.

Смирнов Сергей Евгеньевич — Национальный исследовательский университет “МЭИ” (Москва 111250, Красноказарменная ул., 14), доктор технических наук, профессор, cпециалист в области химических источников тока. E-mail: sesmirnov53@mail.ru.

Ссылка на статью:

Пуцылов И.А., Негородов М.В., Иванов П.Д., Жорин В.А., Смирнов С.Е. Исследование свойств композиционных электродных материалов на основе фторуглерода. Перспективные материалы, 2021, № 12, с. 51 – 58. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-51-58

 

Взаимодействие карбидов
WС и Cr3С2 при термообработке
сплавов WС – Cr3С2 – Сu


Л. Е. Бодрова, Э. Ю. Гойда, С. Ю. Мельчаков,
А. Б. Шубин, О. М. Федорова


Композиционные сплавы WС – Cr3С2 – Cu получены инфильтрацией расплава меди в некомпактированные порошки WС и Cr3С2 (сплавы сравнения) и их смеси с отношением по массе WС:Cr3С2 = 1:1. Пропитку некомпактированных порошков карбидов расплавом меди проводили при низкочастотной (~ 80 Гц) вертикальной вибрации (НЧВ) тигля с компонентами сплава в течение 10 мин в печи сопротивления в атмосфере проточного аргона. Изучено влияние термообработки полученных модельных композитов на взаимодействие карбидов WС и Cr3С2 при изотермическом и динамическом воздействии температуры, а также при высокоскоростном циклическом нагреве поверхности сплавов электрической дугой (120 А, 45 В, 2 Гц, 10000 циклов прерывания дуги). Исследована эволюция структуры сплавов методами электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, рентгенофазового и дифференциального термического анализа. Показано, что воздействие на поверхность образца температурного поля, создаваемого электрической дугой, приводит к интенсивному взаимодействию карбидов. При этом матричная медь, периодически превращаясь в расплав, играет роль среды переноса (диффузионной среды). В результате такой термообработки в верхних слоях сплавов образовались тонкодисперсные композиции сложных карбидных фаз, имеющих размеры не более 1 – 2 мкм на 1 – 2 порядка меньше, чем размеры исходных карбидов.


Ключевые слова: композит WС – Cr3С2 – Сu, термообработка, высокоскоростной циклический нагрев, взаимодействие карбидов, диспергирование структуры.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-59-70

Бодрова Людмила Ефимовна — Институт металлургии УрО РАН (620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области разработки и исследования структуры и свойств композиционных материалов. E-mail: bоdrova-le@mail.ru.

Гойда Эдуард Юрьевич — Институт металлургии УрО РАН (620016,
г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101), кандидат химических наук, научный сотрудник, специалист в области разработки и исследования структуры и свойств композиционных материалов. E-mail: eddy-g0d@yandex.ru.

Мельчаков Станислав Юрьевич — Институт металлургии УрО РАН (620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области термохимии и физической химии металлических и солевых расплавов, оператор сканирующего электронного микроскопа. E-mail: s.yu.melchakov@gmail.com.

Шубин Алексей Борисович — Институт металлургии УрО РАН (620016,
г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101), доктор химических наук, зав. лаборатории металлургических расплавов, специалист в области физической химии металлических и ионных расплавов. E-mail: fortran@list.ru.

Федорова Ольга Михайловна — Институт металлургии Уральского отделения РАН (620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101), кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории статики и кинетики процессов, специалист в области физической химии оксидных систем. E-mail: fom55@mail.ru.

Ссылка на статью:

Бодрова Л.Е., Гойда Э.Ю., Мельчаков С.Ю., Шубин А.Б., Федорова О.М. Взаимодействие карбидов WС и Cr3С2 при термообработке сплавов WС – Cr3С2 – Сu. Перспективные материалы, 2021, № 12, с. 59 – 70. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-59-70

 

Синтез высокопористого материала
на основе механически легированных
порошков Cu и Zn методом
химического травления


В. С. Шустов, В. А. Зеленский, А. Г. Гнедовец, М. И. Алымов


Получены пористые материалы на основе сплава Cu – Zn, обладающие высокой проницаемостью и развитой поверхностью, за счёт создания в материале многоуровневой пористости комбинированным методом, сочетающим использование удаляемого порообразователя и химического травления. Исследовано влияние условий синтеза на структуру и свойства получаемых материалов. Структура материала представляет собой систему сообщающихся пор размером 300 – 400 мкм, а также пор размером менее 15 мкм. На образцах, подвергнутых химическому травлению, наблюдали увеличение удельной поверхности с 0,11 до 4,12 м2/г в случае использования в качестве порообразователя бикарбоната аммония, и с 0,88 до 1,60 м2/г карбоната калия. Многоуровневый пористый материал имел проницаемость более 12·10–12м2 и пористость 83 – 87 %. Установлено, что спекание материала сопровождается испарением и конденсацией цинка на поверхности пор.


Ключевые слова: порошки, медь, цинк, механическое легирование, спекание, химическое травление, многоуровневая пористость, проницаемость, удельная поверхность.


DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-71-78

Шустов Вадим Сергеевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения
им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН, 119334 Москва, Ленинский пр., 49), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии и синтеза пористых материалов. E-mail:
vshscience@mail.ru.

Зеленский Виктор Александрович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН, 119334 Москва, Ленинский пр., 49), кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии и синтеза пористых материалов. E-mail: zelensky55@bk.ru.

Гнедовец Алексей Григорьевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения
им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН, 119334 Москва, Ленинский пр., 49), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии и синтеза пористых материалов. E-mail: a.gnedovets@hotmail.com.

Алымов Михаил Иванович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН, 119334 Москва, Ленинский пр., 49), доктор технических наук, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией, специалист в области порошковой металлургии и синтеза пористых материалов. E-mail: alymov@ism.ac.ru.

Ссылка на статью:

Шустов В.С., Зеленский В.А., Гнедовец А.Г., Алымов М.И. Синтез высокопористого материала на основе механически легированных порошков Cu и Zn методом химического травления. Перспективные материалы, 2021, № 12, с. 71 – 78. DOI: 10.30791/1028-978X-2021-12-71-78