ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2022, №12
Диаграммы Эвери, Блэкмана,
давление Коши и анализ упругих
свойств кристаллической решетки
сплавов Ti49Ni51 (ат. %) и TiNi – TiFe
с мартенситными превращениями и без них
С. А. Муслов, А. И. Лотков, П. Ю. Сухочев
Для анализа упругих свойств монокристаллов Ti49Ni51 (ат. %) и TiNi – TiFe, в которых B2 фаза может быть, как неустойчивой, так и устойчивой по отношению к мартенситным превращениям, применены диаграммы Эвери и Блэкмана, которые известны как два способа характеризации упругих свойств кубических кристаллов. Рассчитаны парные корреляционные связи между параметрами (s2, s3), (s3, s1) и (F44, F12). Рассмотрена эволюция величины давления Коши pCв зависимости от содержания атомов железа в кристаллической решетке B2 фазы сплавов. Установлено, что независимо от состава сплавов давление Коши больше нуля и почти монотонно уменьшается от 100,5 до 35,0 ГПа с увеличением содержания атомов Fe в кристаллической решетке B2 фазы TiNi – TiFe и повышении её устойчивости по отношению к мартенситным превращениям (вплоть до полной стабилизации). Такая эволюция pC соответствует данным, согласно которым значительная составляющая часть сил связи в TiNi является металлической связью, а при увеличении концентрации атомов Fe в сплавах вместо атомов Ni и приближении к составу TiFe возрастает доля ковалентной составляющей сил связи.
Ключевые слова: TiNi – TiFe, упругие постоянные, диаграммы Эвери и Блэкмана, давление Коши, мартенситные превращения.
DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-5-11
Муслов Сергей Александрович — ГБОУ ВПО Московский Государственный Медико-Стоматологический Университет им. А.И. Евдокимова Минздрава РФ (127473, Москва, ул. Делегатская, 20, стр. 1), доктор биологических наук, профессор, специалист в области материаловедения сплавов с памятью формы. E-mail: muslov@mail.ru.
Лотков Александр Иванович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (634055, Томск, пр. Академический, 2/4), доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией, специалист в области физики металлов.
Сухочев Павел Юрьевич — МГУ имени М.В. Ломоносова, механико-математического факультет (119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, 1), научный сотрудник, специалист в области материаловедения.
Муслов С.А., Лотков А.И., Сухочев П.Ю. Диаграммы Эвери, Блэкмана, давление Коши и анализ упругих свойств кристаллической решетки сплавов Ti49Ni51(ат. %) и TiNi – TiFe с мартенситными превращениями и без них. Перспективные материалы, 2022, № 12, с. 5 – 11. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-5-11
Катализатор на основе бентонитовой
глины, модифицированной метасиликатом
натрия для гетерогенного процесса
типа Фентона – Раффа
Т. В. Конькова, А. П. Рысев
Изучена каталитическая активность природной бентонитовой глины с содержанием монтмориллонита 98 масс. %, подвергнутой модифицированию раствором метасиликата натрия, в реакции окислительной деструкции органических азокрасителей пероксидом водорода по механизму Фентона – Раффа в нейтральной среде. Показано, что высокая каталитическая активность природной бентонитовой глины обусловлена наличием катионов железа, содержащихся в структуре монтмориллонита, а также протонированных силанольных и алюминольных групп на поверхности ребер алюмосиликатных слоев, являющихся кислотными центрами Брёнстеда. Степень превращения азокрасителя синозола голубого с начальной концентрацией в растворе 20 мг/л составляла 99 % за 4 – 6 мин контакта, при комнатной температуре. Полученный материал хорошо фильтруется и может быть рекомендован для очистки сточных вод от органических веществ.
Ключевые слова: бентонитовая глина, монтмориллонита, гетерогенный процесс типа Фентона-Раффа, очистка сточных вод.
DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-12-19
Конькова Татьяна Владимирова — Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, 20), доктор технических наук, профессор, специалист в области гетерогенного катализа и жидкофазной адсорбции. E-mail: kontat@list.ru.
Рысев Антон Петрович — Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, 20), кандидат химических наук, ассистент кафедры, специализируется в области жидкофазной адсорбции. E-mail: zuril@inbox.ru.
Конькова Т.В., Рысев А.П. Катализатор на основе бентонитовой глины, модифицированной метасиликатом натрия для гетерогенного процесса типа Фентона – Раффа. Перспективные материалы, 2022, № 12, с. 12 – 19. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-12-19
Дугостойкость на воздухе
сплавов WС – Cr3С2 – Сu
с бескаркасной упаковкой карбидов
Э. Ю. Гойда, И. О. Гилев, Л. Е. Бодрова,
А. Б. Шубин
Исследована дугостойкость электроконтактов составов WC – Cu, Cr3C2 – Cu и WC – Cr3C2 – Cu (с отношением по массе WC:Cr3C2= 1:1) в сравнении с промышленным контактом Д30В70, а также проведен анализ зависимости функциональных свойств от состава и структуры контактов. Опытные образцы электроконтактов получены жидкофазной пропиткой медью некомпактированных порошков карбидов при низкочастотной (~ 80 Гц) вибрации тигля с компонентами сплава в течение 10 мин в печи сопротивления в атмосфере проточного аргона и испытаны на установке, имитирующей работу контактора переменного тока (170 А, 50 В, 1000 – 10000 циклов горения дуги). Изучены их функциональные свойства (твердость, дуговой износ, переходное сопротивление). Исследована эволюция структуры методами оптической и электронной микроскопии. Показано, что стабильные значения переходного сопротивления (до 10000 циклов горения дуги) имеют сплавы, содержащие WС или WС + Cr3С2. Сплав WС57Сu43 (масс. %) имеет наиболее высокую дугостойкость, не только сопоставимую с промышленным сплавом, но и превосходящую его при длительных испытаниях, несмотря на более низкое содержание дугостойкой фазы. В контактах состава Cr3C2 – Cu переходное сопротивление возрастает, наиболее резко после 4000 циклов горения дуги. В контактах из бикарбидного сплава WC – Cr3C2 – Cu степень нарастания переходного сопротивления аналогична промышленному сплаву, однако их средние значения выше. Слои наработки монокарбидных сплавов сильно окислены. В бикарбидном сплаве в составе такого слоя кислород отсутствует, состав представлен твердыми растворами металлов и их карбидов, структура тонкодисперсна. Рассмотрены механизмы дугостойкости в электроконтактах различного состава.
Ключевые слова: дугостойкость, карбиды вольфрама и хрома, медь, бескаркасная упаковка, структура, переходное сопротивление, дуговой износ.
DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-20-31
Гойда Эдуард Юрьевич — Институт металлургии УрО РАН (620016, 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.
Гилев Иван Олегович — Институт металлургии УрО РАН (620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101), младший научный сотрудник, специалист в области физического материаловедения и физико-химии процессов и металлических материалов. E-mail: i.o.gilev@yandex.ru.
Бодрова Людмила Ефимовна — Институт металлургии УрО РАН (620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области разработки и исследования. E-mail: bоdrova-le@mail.ru.
Шубин Алексей Борисович — Институт металлургии УрО РАН (620016, 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.
Гойда Э.Ю., Гилев И.О., Бодрова Л.Е., Шубин А.Б. Дугостойкость на воздухе сплавов WС – Cr3С2 – Сu с бескаркасной упаковкой карбидов. Перспективные материалы, 2022, № 12, с. 20 – 31. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-20-31
Влияние добавки Al2O3 в анодный
материал WC – 8 Co на формирование
покрытий, полученных электроискровым легированием
А. А. Бурков, М. И. Дворник, Л. А. Коневцов,
Н. М. Власова
Приготовлены анодные материалы на основе WC – 8 масс. % Co с добавкой 1, 3 и 6 масс. % Al2O3для нанесения электроискровых покрытий на сталь 35. В процессе осаждения покрытий были исследованы эрозия анода, привес катода и коэффициент массопереноса. Методом рентгенофазового анализа покрытий показано преобладание субкарбида вольфрама в их составе. По данным растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа в структуре покрытий обнаружен оксид алюминия в виде микронных и мелкодисперсных включений. Причем его количество в покрытиях возрастало с ростом содержания Al2O3 в анодах. Потенциодинамические испытания образцов показали повышение потенциала коррозии и снижение плотности тока коррозии с ростом содержания Al2O3в покрытиях. Жаростойкость покрытий при температуре 700 °С монотонно увеличивалась с ростом концентрации оксида алюминия. За 100 ч испытаний прирост массы образцов с покрытиями был от 4 до 11 раз меньше, чем у стали 35 без покрытия. Микротвердость легированных слоев находилась в диапазоне от 13 до 15,6 ГПа, что выше по сравнению со сталью 35 от 4,6 до 5,4 раз. Наибольшей твердостью обладало покрытие с самой высокой концентрацией оксида алюминия. Интенсивность изнашивания покрытий была от 3,9 до 12,5 раз ниже, по сравнению со сталью 35. С ростом концентрации Al2O3 в анодном материале износ электроискровых покрытий монотонно снижался с 1,45·10–5до 0,45·10–5 мм3·Н–1·м–1.
Ключевые слова: электроискровое легирование, WC – 8 % Co, Al2O3, твёрдость, коррозия, коэффициент трения, износостойкость, жаростойкость.
DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-32-42
Бурков Александр Анатольевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Институт Материаловедения Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФИЦ ИМ ДВО РАН) (680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области физики конденсированного состояния. E-mail: burkovalex@mail.ru
Дворник Максим Иванович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Институт Материаловедения Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФИЦ ИМ ДВО РАН) (680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области материаловедения (машиностроение). E-mail: maxxxx80@mail.ru.
Коневцов Леонид Алексеевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Институт Материаловедения Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФИЦ ИМ ДВО РАН) (680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области материаловедения (машиностроение). E-mail: konevts@narod.ru.
Власова Нурия Мунавировна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Институт Материаловедения Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФИЦ ИМ ДВО РАН) (680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области композиционных керамических материалов. E-mail:vlasova64@yandex.ru.
Бурков А.А., Дворник М.И., Коневцов Л.А., Власова Н.М. Влияние добавки Al2O3в анодный материал WC – 8 Co на формирование покрытий, полученных электроискровым легированием. Перспективные материалы, 2022, № 12, с. 32 – 42. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-32-42
Влияние электронно-пучковых
обработок на уровень остаточных
напряжений в системе “поверхностный
Ti – Ni – Ta – Si сплав/TiNi-подложка”
М. Г. Остапенко, В. О. Семин, А. А. Нейман,
Ф. А. Дьяченко, Л. Л. Мейснер
Получены образцы из TiNi, на поверхности которых методом аддитивного тонкопленочного электронно-пучкового (АТП-ЭП) синтеза были сформированы поверхностные сплавы (ПС) на основе Ti – Ni – Ta – Si. Исследовано влияние электронно-пучковых обработок системы “[Ti – Ni – Ta – Si]ПС/подложка TiNi” при плотности энергии в пучке (ES = 1,7 Дж/см2) и числе импульсов n = 10 на упруго-напряженное состояние В2 фазы в TiNi подложке. Детальный анализ, проведенный методами рентгеноструктурного анализа (РСА) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), показал образование двух изоструктурных фаз B2 с различными параметрами решетки, химическим составом и микроструктурой. Установлено, что изменения параметров решетки B2 тесно связаны с изменением химического состава и остаточными упругими напряжениями первого рода. Исследование остаточных напряжений в образцах с ПС показало, что напряжения сжатия в направлении, перпендикулярном облученной поверхности, достигают значения –350 МПа. После дополнительной электронно-лучевой обработки значение напряжения сжатия снижается до –270 МПа.
Ключевые слова: поверхностные сплавы; электронно-пучковая обработка; сплавы с памятью формы; никелид титана; РСА; ПЭМ; остаточные напряжения.
DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-43-56
Остапенко Марина Геннадьевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) (634055, Томск, Академический 2/4), кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник, специалист в области рентгеноструктурного анализа. E-mail: artifakt@ispms.ru.
Семин Виктор Олегович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) (634055, Томск, Академический 2/4), кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, специалист в области просвечивающей электронной микроскопии. E-mail: viktor.semin.tsk@gmail.com.
Нейман Алексей Александрович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) (634055, Томск, Академический 2/4), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области растровой и просвечивающей электронной микроскопии. E-mail: nasa@ispms.ru.
Дьяченко Филипп Анатольевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) (634055, Томск, Академический 2/4), аспирант, младший научный сотрудник, специалист в области исследований физико-механических свойств материалов. E-mail: dfa@ispms.ru.
Мейснер Людмила Леонидовна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) (634055, Томск, Академический 2/4), доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, cпециалист в области материаловедения сплавов с памятью формы, модификации поверхности. E-mail: llm@ispms.ru.
Остапенко М.Г., Семин В.О., Нейман А.А., Дьяченко Ф.А., Мейснер Л.Л. Влияние электронно-пучковых обработок на уровень остаточных напряжений в системе “поверхностный Ti – Ni – Ta – Si сплав/TiNi-подложка”. Перспективные материалы, 2022, № 12, с. 43 – 56. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-43-56
Воздействие ионного облучения
на ресурсные характеристики
сплава В95 (Al – Zn – Mg – Cu)
Н. В. Гущина, В. В. Овчинников, К. В. Шаломов,
Д. И. Вичужанин
Изучено воздействие пучков ионов Ar+ (энергия Е = 20 кэВ, плотность ионного тока j = 200 мкА/см2) на сопротивление усталости образцов сплава В95 (Al – Zn – Mg – Cu) толщиной 6 мм, вырезанных из профилей в состоянии поставки: после горячего прессования и последующего искусственного старения. Установлено, что облучение ионами Ar+флюенсом 1×1016см–2 способствует увеличению сопротивления усталости сплава в 6,4 раза при уровне амплитуд нагрузки σ/σв = 0,3.
Ключевые слова: алюминиевый сплав; облучение ионами; сопротивление усталости.
DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-57-61
Гущина Наталья Викторовна — Институт электрофизики УрО РАН (620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области исследования металлических сплавов после воздействия ионного облучения. E-mail: guschina@iep.uran.ru, guscha@rambler.ru.
Овчинников Владимир Владимирович — Институт электрофизики УрО РАН (620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106), доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией, специалист в области физики металлов и сплавов и физики воздействия пучков заряженных частиц на вещество. E-mail: vladimir@iep.uran.ru; viae05@rambler.ru.
Шаломов Константин Владиславович — Институт электрофизики УрО РАН (620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 106), младший научный сотрудник, специалист в области ионно-лучевой обработки металлов и сплавов. E-mail: icsartf@gmail.com.
Вичужанин Дмитрий Иванович — Институт машиноведения УрО РАН (620016, Екатеринбург, ул. Комсомольская 34), старший научный сотрудник, специалист в области механики деформированного твердого тела, механики поврежденности, а также в области исследования механических свойств металлов и сплавов. E-mail: mmm@imach.uran.ru.
Гущина Н.В., Овчинников В.В., Шаломов К.В., Вичужанин Д.И. Воздействие ионного облучения на ресурсные характеристики сплава В95 (Al – Zn – Mg – Cu). Перспективные материалы, 2022, № 12, с. 57 – 61. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-57-61
Синтез оксиакрилатных комплексов
циркония (IV) с полипиридиновыми
лигандами и их использование
в качестве прекурсоров наноматериалов
с противоизносными свойствами
Г. И. Джардималиева, И. Е. Уфлянд, В. A. Жинжило,
Е. Г. Дроган, В. Э. Бурлакова
Впервые получены и охарактеризованы комплексы оксиакрилата циркония (IV) с полипиридиновыми лигандами 2,2’-бипиридином, 1,10-фенантролином и 4’-фенил-2,2’:6’,2’’-терпиридином методами элементного анализа, ИК-спектроскопии, термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии. Термолиз этих комплексов при 600 °С позволил получить наноразмерные оксиды циркония, которые были изучены методами рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и атомно-силовой микроскопии. Средний размер кристаллитов полученных наночастиц оксида циркония составляет 5,63 – 6,06 нм. Для наночастиц оксида циркония характерны сферическая и овальная формы. Продукты прошли испытания в качестве противоизносных присадок к смазочным маслам. Определены оптимальные концентрации наночастиц, при которых противоизносные свойства смазочного материала проявляются наилучшим образом.
Ключевые слова: оксиакрилаты, полипиридиновые лиганды, термолиз, наноматериалы, смазочные присадки.
DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-62-75
Джардималиева Гульжиан Искаковна — Институт проблем химической физики РАН (142432, Черноголовка, Московская область, пр. академика Семенова, 1), доктор химических наук, профессор, зав. лабораторией, специалист в области металлополимеров и наноматериалов. E-mail: dzhardim@icp.ac.ru.
Уфлянд Игорь Ефимович — Южный федеральный университет (344006, Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, 105), доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой, специалист в области координационной химии и наноматериалов. E-mail: ieuflyand@sfedu.ru.
Жинжило Владимир Анатольевич — Южный федеральный университет (344006, Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, 105), кандидат химических наук, старший преподаватель, специалист в области координационной химии и наноматериалов. E-mail: i06993@yandex.ru.
Дроган Екатерина Геннадьевна — Донской государственный технический университет (344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1), кандидат технических наук, старший преподаватель, специалист в области трибологии и наноматериалов. E-mail: ekaterina.drogan@gmail.com.
Бурлакова Виктория Эдуардовна — Донской государственный технический университет (344000, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1), доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, специалист в области трибологии и наноматериалов. E-mail: vburlakova@donstu.ru.
Джардималиева Г.И., Уфлянд И.Е., Жинжило В.A., Дроган Е.Г., Бурлакова В.Э. Синтез оксиакрилатных комплексов циркония (IV) с полипиридиновыми лигандами и их использование в качестве прекурсоров наноматериалов с противоизносными свойствами. Перспективные материалы, 2022, № 12, с. 62 – 75. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-62-75
Расчет внутреннего давления
в цилиндрической поре
М. И. Алымов, C. И. Аверин, А. Б. Анкудинов
Предложен способ расчета внутреннего давления в цилиндрической поре, возникшей в материале изделия, изготовленном по технологиям порошковой металлургии. Давление в поре определяют по перемещениям внешней поверхности при приложении к изделию внешней нагрузки. При этом использованы известные решения задачи теории упругости о деформации цилиндрической полости, расположенной в центре полой трубы и некоторые физические зависимости.
Ключевые слова: давление в поре, теория упругости, теоретический расчет, пористый материал, порошковая металлургия.
DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-76-81
Алымов Михаил Иванович — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН) (142432, Черноголовка, Московская область, ул. Академика Осипьяна, 8), член-корреспондент РАН, директор, специалист в области порошковой металлургии и композиционных материалов. E-mail: alymov@ism.ac.ru.
Аверин Сергей Иванович — Институт металлургии и материаловедения
им. А. А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области
порошковой металлургии. E-mail: qqzz@mail.ru.
Анкудинов Алексей Борисович — Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), старший научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии. E-mail: a-58@bk.ru.
Алымов М.И., Аверин C.И., Анкудинов А.Б. Расчет внутреннего давления в цилиндрической поре. Перспективные материалы, 2022, № 12, с. 76 – 81. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-12-76-81
