ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2024, №2
Сферические субмикронные порошки
с нано-поликристаллической субструктурой — перспективное сырь¸ для получения мелкозернистой высокоплотной керамики
(обзор)
Л. В. Виноградов, В. И. Антипов, А. Г. Колмаков,
Ю. Э. Мухина, Е. Е. Баранов
Рассмотрены уникальные свойства и возможные области применения субмикронных порошков из тугоплавких оксидов, получаемых методом аэрозольно-распылительного пиролиза. Анализ экспериментальных результатов, полученных исследователями в разное время, убедительно доказывает перспективность использования неагломерирующихся аэрозольных субмикронных сферических порошков для получения керамических материалов с высокоплотной, однородной мелкозернистой структурой, не содержащей пор. Уникальность аэрозольных порошков обусловлена наличием в частицах нано-поликристаллической субструктуры с развитой сеткой межзёренных границ, что в процессе спекания оказывает существенное влияние на эффективность диффузионного массопереноса и способствует повышению скорости и полноты зарастания пор. Указанные свойства аэрозольные порошки приобретают благодаря применению метода ультразвукового распылительного пиролиза, где в сверхмалых локальных объемах аэрозольных капель протекают равновесные физико-химические процессы, обеспечивая высокую степень однородности получаемого порошка. Формируемая ультратонкая субструктура аэрозольных порошков обеспечивает полноценное их спекание при пониженных температурах, позволяя формировать высокоплотный, безпористый керамический материалы с экстремальными физико-механических характеристиками. Практическое использование наноструктурированных аэрозольных порошков не требует применения операций, связанных с их предварительной подготовкой (помол-измельчение, классификация, очистка от примесей и т.д.) и, в отличие от ультрадисперсных порошков, такие порошки легко формуются с помощью традиционных методов порошковой технологии (одноосное прессование, горячее литье и т.д.).
Ключевые слова: керамика, распылительный пиролиз, аэрозольные порошки, агломераты, спекание, наноструктура.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-5-14
Виноградов Леонид Викторович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии покрытий и композиционных материалов. Е-mail: ltdvin@yandex.ru.
Антипов Валерий Иванович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии, покрытий и композиционных материалов. Е-mail: viantipov@imet.ac.ru.
Колмаков Алексей Георгиевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49),
член-корреспондент РАН, доктор технических наук, заведующий лабораторией, специалист в области композиционных и наноматериалов, мультифрактального анализа, синергетики. Е-mail: akolmakov@imet.ac.ru.
Мухина Юлия Эдуардовна — Институт металлургии и материаловедения
им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области структурного анализа и физикохимии неорганических материалов. Е-mail: mukhina.j.e.imet@yandex.ru.
Баранов Евгений Евгеньевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области материаловедения и физики металлов. Е-mail: arefiy@mail.ru.
Виноградов Л.В., Антипов В.И., Колмаков А.Г., Мухина Ю.Э., Баранов Е.Е. Сферические субмикронные порошки с нано-поликристаллической субструктурой — перспективное сырье для получения мелкозернистой высокоплотной керамики (обзор). Перспективные материалы, 2024, № 2, с. 5 – 14. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-5-14
Модификация наноструктурированного
диоксида титана методом гидротермальной обработки для улучшения электрических
параметров бета-вольтаических элементов
А. В. Брацук, Д. С. Киселев, С. Ю. Ковтун, Д. А. Зайцев,
Е. Н. Федоров, А. А. Игонина, Д. М. Варданян, А. А. Урусов
В области микроэлектроники появляются новые технологии, с помощью которых можно уменьшить размеры микроэлектронных приборов и объединить их в более компактные устройства, требующие ультранизкого энергопотребления. Генераторами мощности такого порядка могут служить бета-вольтаические источники питания (БВИП), состоящие из совокупности бета-вольтаических элементов (БВЭ) на основе долгоживущих радиоизотопов бета-излучения и полупроводниковых преобразователей (ПП). Одна из ключевых задач по повышению мощности — это выбор ПП, способных эффективно преобразовывать энергию бета-частиц в электричество. Перспективными ПП считаются структуры, имеющие развитую поверхность и высокое значение ширины запрещенной зоны. В качестве такого ПП, выбран нанопористый диоксид титана (TiO2 НП), синтезированный анодированием титановой подложки. Полученные ПП исследовали в составе БВЭ на основе никеля-63 активностью ~ 10 Ки/г. TiO2 НП, обладающие аморфной структурой, в составе БВЭ продемонстрировали невысокие электрические параметры. Для их повышения применяли модификацию TiO2 НП методом гидротермальной обработки в растворе Sr(OH)2 для превращения TiO2 в SrTiO3, обладающего структурным сходством с анатазом TiO2. C продолжительностью времени модификации электрические параметры ПП увеличивались, и, в лучшем случае, при 3 ч модификации БВЭ сгенерировал ток короткого замыкания 2,9 нА, напряжение холостого хода 0,8 В, имея максимальную мощность 0,8 нВт при 0,45 – 0,5 В. Полученные электрические параметры в сочетании с миниатюрными размерами БВЭ открывают потенциальную возможность создания БВИП с повышенной удельной (на объем) мощностью.
Ключевые слова: ядерная батарея, бета-вольтаический элемент, никель-63, нанопоры и нанотрубки, титанат стронция, диоксид титана, модификация, бета-вольтаические свойства.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-15-27
Брацук Андрей Владимирович — Акционерное общество “Научно-исследовательский институт научно-производственное объединение “ЛУЧ” (142103, Московская область, Подольск, ул. Железнодорожная, 24), научный сотрудник, специалист в области синтеза наноматериалов и разработки электронных устройств на их основе. E-mail: AVBratsuk@mail.ru.
Киселев Дмитрий Сергеевич — Акционерное общество “Научно-исследовательский институт научно-производственное объединение “ЛУЧ” (142103, Московская область, Подольск, ул. Железнодорожная, 24), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области исследования свойств материалов. E-mail: KiselevDS@sialuch.ru.
Ковтун Семён Юрьевич — Акционерное общество “Научно-исследовательский институт научно-производственное объединение “ЛУЧ” (142103, Московская область, Подольск, ул. Железнодорожная, 24), инженер-технолог, специалист в области химической технологии неорганических материалов. E-mail: KovtunSU@sialuch.ru.
Зайцев Дмитрий Александрович — Акционерное общество “Научно-исследовательский институт научно-производственное объединение “ЛУЧ” (142103, Московская область, Подольск, ул. Железнодорожная, 24), ведущий инженер, специалист в области радиационного материаловедения. E-mail: dmrzaytsev@gmail.com.
Фёдоров Евгений Николаевич — Акционерное общество “Научно-исследовательский институт научно-производственное объединение “ЛУЧ” (142103, Московская область, Подольск, ул. Железнодорожная, 24), главный научный сотрудник, специалист в области разработки устройств преобразования энергии. E-mail: FedorovEN@sialuch.ru.
Игонина Александра Александровна — Акционерное общество “Научно-исследовательский институт научно-производственное объединение “ЛУЧ” (142103, Московская область, Подольск, ул. Железнодорожная, 24), инженер, специалист в области химической технологии неорганических материалов. E-mail: IgoninaAA@sialuch.ru.
Варданян Дмитрий Мушегович — Акционерное общество “Научно-исследовательский институт научно-производственное объединение “ЛУЧ” (142103, Московская область, Подольск, ул. Железнодорожная, 24), стажер, специалист в области синтеза наноматериалов. E-mail: VardanyanDM@sialuch.ru.
Урусов Александр Александрович — Акционерное общество “Научно-исследовательский институт научно-производственное объединение “ЛУЧ” (142103, Московская область, Подольск, ул. Железнодорожная, 24), начальник лаборатории, специалист в области радиационного материаловедения. E-mail: UrusovAA@sialuch.ru.
Брацук А.В., Киселев Д.С., Ковтун С.Ю., Зайцев Д.А., Федоров Е.Н., Игонина А.А., Варданян Д.М., Урусов А.А. Модификация наноструктурированного диоксида титана методом гидротермальной обработки для улучшения электрических параметров бета-вольтаических элементов. Перспективные материалы, 2024, № 2, с. 15 – 27. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-15-27
Структура и свойства покрытий
SiO2 – Cr2O3, полученных методом
импульсного магнетронного распыления
на керамической основе ZrO2
Р. С. Небогатиков, С. Я. Пичхидзе
Предложена технология получения покрытий SiO2 – Cr2O3 на керамической циркониевой основе Y-TZP (ZrO2, стабилизированный Y2O3). Покрытие получали в три этапа: 1) формирование адгезионного слоя SiO2 посредством нанесения 5 % спиртового раствора 3-аминопропилтриэтоксисилана на поверхность керамической основы с последующей термической обработкой при 450 ± 5 °С в течение 30 мин; 2) нанесение Cr чистотой 99,9 % методом импульсного магнетронного распыления подготовленную керамическую подложку со сформированным слоем SiO2; 3) диффузионное окисление Cr, нанесенного на керамическую основу, до Cr2O3 в муфельной печи при температуре 450 ± 5 °С в течение 30 мин. Исследованы физико-механические характеристики покрытия в зависимости от подготовительных и финишных операций (абразивно-струйная обработка, полировка). Получены образцы с субмикронным покрытием толщиной 150 ± 20 нм, имеющим наноструктурированную пластинчатую структуру, обладающим величиной открытой пористости 1,3 %, микротвердостью 2000 HV, шероховатостью Ra 0,32 – 0,63, коэффициентом трения 0,175 и повышенной на 184 % износостойкостью к истирающим нагрузкам в сравнении с чистой циркониевой керамикой.
Ключевые слова: покрытие SiO2– Cr2O3, диоксид циркония ZrO2, износостойкость, физико-механические характеристики, протез клапана сердца.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-28-40
Небогатиков Роман Сергеевич — Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А. (Саратов, 410054, ул. Политехническая, 77), аспирант, специалист в области PVD-покрытий и исследования физико-механических характеристик материалов. E-mail: nebogatikov.r@gmail.com.
Пичхидзе Сергей Яковлевич — Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А. (Саратов, 410054, ул. Политехническая, 77), доктор технических наук, профессор, старший научный сотрудник, специалист в области плазменного напыления и рентгеноспектрального (энергодисперсионного) и рентгенофазового анализа веществ. E-mail: serg5761@yandex.ru.
Небогатиков Р.С., Пичхидзе С.Я. Структура и свойства покрытий SiO2 – Cr2O3, полученных методом импульсного магнетронного распыления на керамической основе ZrO2. Перспективные материалы, 2024, № 2, с. 28 – 40. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-28-40
Влияние алюмосиликатных ценосфер
на структуру и свойства эластомерных
композиционных материалов на основе
этилен-пропилен-диеновых эластомеров
К. В. Сухарева, И. А. Михайлов, Н. О. Беляева,
А. Д. Булучевская, М. Е. Михайлова, Т. И. Чалых,
Л. Р. Люсова, А. А. Попов
Изучено влияние различной концентрации алюмосиликатных ценосфер зол-уноса на структуру и свойства эластомерных композитов. С помощью лабораторных вальцев были получены композиционные материалы на основе этилен-пропилен-диенового каучука (СКЭПТ-40) с различными массовыми долями золы-уноса (10, 20 и 30 %). Методом оптической микроскопии изучена микроструктура смесей СКЭПТ и алюмосиликатных ценосфер. Показано, что содержание наполнителя более 30 масс. % увеличивает содержание в структуре более крупных агломератов ценосфер, что свидетельствует о межфазном разделении в смесях, вероятно, связанном с тем, что механическое смешение на смесительном оборудовании не позволяет добиться равномерного распределения наполнителя по всей эластомерной матрице. На ИК-спектрах зафиксировано появление новых полос поглощения в области 1400 – 800 см–1, соответствующих валентным колебания Si – O – Si, присутствующим в алюмосиликатных ценосферах. Согласно данным термогравиметрии исследуемых композиций, введение алюмосиликатных ценосфер способствовало незначительному повышению термостойкости исследуемой композиции с содержанием ценосфер более 30 %. Было проанализировано влияние концентрации алюмосиликатных ценосфер на стойкость композитов к агрессивным средам и установлено, что введение ценосферного наполнителя в количестве от 10 до 30 масс. % в смеси на основе СКЭПТ может повышать маслобензостойкость материалов.
Ключевые слова: алюмосиликатные ценосферы зол-уноса, полимерный композит, этилен-пропилен-диеновый каучук, СКЭПТ, оптическая микроскопия, термические свойства, ИК-спектроскопия, стойкость к агрессивным средам.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-41-50
Сухарева Ксения Валерьевна — Лаборатория физико-химии синтетических и природных полимеров Федерального государственного бюджетного научного учреждения Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук (119334, Москва, ул. Косыгина, 4); Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова (1117997, Москва, ул. Зацепа, 43), кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области физико-химии композиционных полимерных материалов. E-mail: sukhareva.kv@rea.ru.
Михайлов Игорь Анатольевич — Лаборатория физико-химии синтетических и природных полимеров Федерального государственного бюджетного научного учреждения Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук (119334, Москва, ул. Косыгина, 4); Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова (1117997, Москва, ул. Зацепа, 43), кандидат химических наук, специалист в области физико-химии композиционных полимерных материалов. E-mail: mikhaylov.ia@rea.ru.
Беляева Наталья Олеговна — Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова (1117997, Москва, ул. Зацепа, 43), студент. E-mail: nataly12022004@gmail.com.
Булучевская Анастасия Дмитриевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова (1117997, Москва, ул. Зацепа, 43), студент. E-mail: buluchevskaya.a@edu.rea.ru.
Михайлова Мария Евгеньевна — Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования “Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова” (1117997, Москва, ул. Зацепа, 43), студент. E-mail: mihaylova.me@rea.ru.
Чалых Татьяна Ивановна — Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова (1117997, Москва, ул. Зацепа, 43), доктор химических наук, профессор, специалист в области физико-химии композиционных полимерных материалов. E-mail: tchalykh.ti@rea.ru
Люсова Людмила Ромуальдовна — Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова Федерального государственного бюджетного образовательного учреждени высшего образования “МИРЭА — Российский технологический университет” (119435, Москва, ул. Малая Пироговская, 1), доктор технических наук, профессор, специалист в области эластомерных материалов. E-mail: lyusova@mirea.ru.
Попов Анатолий Анатольевич — Лаборатория физико-химии синтетических и природных полимеров Федерального государственного бюджетного научного учреждения Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук (119334, Москва, ул. Косыгина, 4); Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова (1117997, Москва, ул. Зацепа, 43), доктор химических наук, профессор, специалист в области физико-химии композиционных полимерных материалов. E-mail: popov.ana@rea.ru.
Сухарева К.В., Михайлов И.А., Беляева Н.О., Булучевская А.Д., Михайлова М.Е., Чалых Т.И., Люсова Л.Р., Попов А.А. Влияние алюмосиликатных ценосфер на структуру и свойства эластомерных композиционных материалов на основе этилен-пропилен-диеновых эластомеров. Перспективные материалы, 2024, № 2, с. 41 – 50. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-41-50
Никельсодержащие нанокомпозиты
на основе изотактического полипропилена
и полиэтилена высокого давления
Н. И. Курбанова, С. К. Рагимова, Т. М. Гулиева
Исследовано влияние добавок нанонаполнителей (НН), содержащих наночастицы (НЧ) оксидов никеля, стабилизированные полимерной матрицей полиэтилена высокого давления (ПЭ), полученные механохимическим методом, на особенности структуры и свойств металлсодержащих нанокомпозитов на основе изотактического полипропилена (ПП) и полиэтилена высокого давления (ПЭ). Использованы методы дифференциально-термического (ДТА) и рентгенофазового (РФА) анализов и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Выявлено улучшение прочностных, деформационных и реологических показателей, а также термоокислительной стабильности полученных нанокомпозитов. Это, по-видимому, связано с синергетическим эффектом межфазного взаимодействия никельсодержащих наночастиц в матрице ПЭ с компонентами полимерной композиции ПП/ПЭ. Показано, что нанокомпозиты на основе ПП/ПЭ/НН могут быть переработаны как методом прессования, так и методами литья под давлением и экструзией, что расширяет сферы их применения.
Ключевые слова: изотактический полипропилен; полиэтилен высокого давления; металлсодержащие нанокомпозиты; наночастицы оксида никеля; физико-механические и термические свойства; ДТА, РФА, СЭМ анализы.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-51-57
Курбанова Нушаба Исмаил кызы — Институт полимерных материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (Сумгайыт, Азербайджан, Az5004, ул. С.Вургуна, 124), доктор химических наук, заведующая лабораторией, специалист в области разработки композиционных материалов, а также нанокомпозитов, на основе эластомеров и термопластов и их бинарных смесей. E-mail: ipoma@science.az; kurbanova.nushaba@mail.ru.
Рагимова Севиндж Кязим кызы — Институт полимерных материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (Сумгайыт, Азербайджан, Az5004, ул. С.Вургуна, 124), диссертант, специалист в области разработки композиционных материалов. E-mail: ipoma@science.az.
Гулиева Туркан Мушвиг кызы — Институт полимерных материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (Сумгайыт, Азербайджан, Az5004, ул. С.Вургуна, 124), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области разработки композиционных материалов. E-mail: ipoma@science.az.
Курбанова Н.И., Рагимова С.К., Гулиева Т.М. Никельсодержащие нанокомпозиты на основе изотактического полипропилена и полиэтилена высокого давления. Перспективные материалы, 2024, № 2, с. 51 – 57. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-51-57
Теплопроводность керамических композитов
YAG:Nd + Mo, полученных методом
электроимпульсного плазменного спекания
Л. С. Алексеева, А. В. Нохрин, А. И. Орлова, М. С. Болдин,
Е. А. Ланцев, А. А. Мурашов, В. Н. Чувильдеев,
Н. Ю. Табачкова, Н. В. Сахаров, А. А. Москвичев
Исследована микроструктура и теплофизические свойства (удельная теплоемкость, температуропроводность, теплопроводность) мелкозернистых керамических композитов на основе иттрий-алюминиевого граната Y2,5Nd0,5Al5O12(YAG:Nd) с различным содержанием молибдена (10, 20 и 40 об. %). Субмикронные порошки граната состава Y2,5Nd0,5Al5O12 получены методом соосаждения, порошковые композиции YAG:Nd + Mo со структурой “ядро YAG:Nd – оболочка Mo” — осаждением молибдена на поверхность частиц граната, образцы керамических композитов — методом электроимпульсного (“искрового”) плазменного спекания (ЭИПС). Для исследования микроструктуры и фазового состава композитов использовали методы электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Композиты YAG:Nd + Mo имеют высокую относительную плотность (98,1 – 99 %) и однородную мелкозернистую микроструктуру с размером зерна граната 2 – 3 мкм. Спеченные композиты YAG:Nd + Mo при комнатной и повышенной температурах (до 1100 °С) имеют высокий коэффициент теплопроводности, превышающий коэффициент теплопроводности диоксида урана UO2, что позволяет использовать данные материалы в качестве термостойких инертных топливных матриц. Показано, что повышенная теплопроводность композитов обеспечивается при содержании не менее 20 об. % Mo. В композитах с добавкой 20 % и 40 % Mo коэффициент теплопроводности при 1100 °С достигает 7,0 и 8,8 Вт·м–1·К–1, соответственно.
Ключевые слова: керамические композиты, гранат, теплофизические свойства.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-58-68
Алексеева Людмила Сергеевна —Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), младший научный сотрудник, специалист в области синтеза. E-mail: golovkina_lyudmila@mail.ru.
Нохрин Алексей Владимирович —Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области диффузионных процессов. E-mail: nokhrin@nifti.unn.ru.
Орлова Альбина Ивановна — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), доктор химических наук, главный научный сотрудник, специалист в области синтеза новых материалов. E-mail: albina.orlova@gmail.com.
Болдин Максим Сергеевич — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, специалист в области электроимпульсного (искрового) плазменного спекания. E-mail: boldin@nifti.unn.ru.
Ланцев Евгений Андреевич —Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), б/с, младший научный сотрудник, специалист в области электроимпульсного (искрового) плазменного спекания. E-mail: elancev@nifti.unn.ru.
Мурашов Артем Александрович —Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), инженер, специалист в области электронной микроскопии. E-mail: aamurashov@nifti.unn.ru.
Чувильдеев Владимир Николаевич —Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, специалист в области диффузионных процессов. E-mail: chuvildeev@nifti.unn.ru.
Табачкова Наталия Юрьевна — НИТУ “МИСИС” (119049 Москва, Ленинский пр-т, 4), кандидат физико-математических наук, доцент, специалист в области просвечивающей электронной микроскопии. E-mail:
ntabachkova@misis.ru.
Сахаров Никита Владимирович — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), младший научный сотрудник, специалист в области растровой электронной микроскопии. E-mail: nvsaharov@nifti.unn.ru.
Москвичев Александр Александрович — Институт проблем машиностроения РАН – филиал ФИЦ Институт прикладной физики РАН (603024, Нижний Новгород, ул. Белинского, 85), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области дифференциальной сканирующей калориметрии. E-mail: triboman@mail.ru.
Алексеева Л.С., Нохрин А.В., Орлова А.И., Болдин М.С., Ланцев Е.А., Мурашов А.А., Чувильдеев В.Н., Табачкова Н.Ю., Сахаров Н.В., Москвичев А.А. Теплопроводность керамических композитов YAG:Nd + Mo, полученных методом электроимпульсного плазменного спекания. Перспективные материалы, 2024, № 2, с. 58 – 68. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-58-68
Синтез карбидов (Ti,Cr)xCy в сплаве ВТ6
методом прямого лазерного
нанесения материалов
А. И. Горунов
Показана возможность формирования карбидов типа (Ti,Cr)xCy в сплаве ВТ6 методом прямого лазерного нанесения материалов (ПЛНМ). Новый способ синтеза карбидов типа (Ti,Cr)xCy заключается в предварительном лазерном плакировании углеродных волокон (УВ) хромом, добавлении их в порошковую смесь ВТ6 и сплавлении полученной композиции ПЛНМ. Таким образом был получен новый сплав ВТ6/УВ/Cr. В покрытии на углеродных волокнах (УВ/Cr) было выявлено формирование карбидов типа CrxCy. Появление карбидов CrxCyв образцах УВ/Cr обусловлено взаимодействием углерода с хромом в результате лазерной обработки. Средняя микротвердость сплава ВТ6/УВ/Cr составила 700 ± 100 HV0,01. При этом твердость обнаруженных карбидов (Ti,Cr)xCyв сплаве ВТ6/УВ/Cr составила 1000 ± 40 HV0,01. В процессе ПЛНМ углеродное волокно может растворяться полностью или частично. В композиционном материале ВТ6/УВ/Cr формируются карбиды (Ti,Cr)xCy. Показано, что твердость обнаруженных карбидов в 2 раза выше твердости композиционного материала. Установлено, что коэффициент трения сплава ВТ6 при повышенной нагрузке снижается в 1,5 раза после 20 мин испытаний, при этом коэффициент трения сплава ВТ6/УВ/Cr равен 0,27.
Ключевые слова: прямое лазерное нанесение материала, титан, сплав, углеродное волокно, композиционный материал.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-69-76
Горунов Андрей Игоревич — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ, КНИТУ-КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10), докт. техн. наук, профессор, специалист в области лазерных и аддитивных технологий E mail: gorunow.andrej@yandex.ru.
Горунов А.И. Синтез карбидов (Ti,Cr)xCy в сплаве ВТ6 методом прямого лазерного нанесения материалов. Перспективные материалы, 2024, № 2, с. 69 – 76. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-69-76
Фазовый состав и морфология
поверхности бронзы БрО10С10
после ее электроискровой обработки
анодным материалом аналогичного состава
Н. А. Панькин, С. А. Величко, В. П. Мишкин, С. В. Ильин
Методами растровой электронной микроскопии и рентгеновской дифрактометрии исследовано покрытие на поверхности бронзы БрО10С10, полученое электроискровой обработкой анодным материалом с составом аналогичным подложке-катоду. Рентгенографические исследования фазового состава выявили присутствие фаз системы “медь – олово” (Cu, α-(Cu; Sn), Cu3Sn, ε-Cu3Sn и Cu5,6Sn) и свинца. Внедрение элементов атмосферы и исходных компонентов бронзы в свинец приводит к формированию областей с искаженной кристаллической решеткой. Увеличение энергии одиночного импульса электроискрового разряда сопровождается уменьшением доли фазы α-(Cu; Sn) и ростом содержания ε-Cu3Sn и Cu5,6Sn. Соотношение интенсивностей дифракционных максимумов указывает на отсутствие преимущественной ориентации роста (текстуры) в электроискровом покрытии. Данные растровой электронной микроскопии указывают на присутствие в поверхностном слое оплавленных участков, пор, сферических и овальных включений, частиц неправильной формы, трещин, ямок округлой формы и т. д. Основной причиной наличия оплавленных участков являются высокие температуры в межэлектродной области при электроискровом разряде. Появление поверхностных трещин, прежде всего, связано с высокими термическими напряжениями и механическим контактом электродов. Наличие частиц со сферической/овальной формой является следствием взаимодействия жидких капель с поверхностью подложки-катода. Частицы неправильной формы появляются в результате взрывной эмиссии с краев эрозионного кратера материала анода.
Ключевые слова: электроискровая обработка, оловянная бронза, фазовый состав, морфология поверхности.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-77-84
Панькин Николай Александрович — Институт наукоемких технологий и новых материалов ФГБОУ ВО “Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева” (430005, Саранск, Большевистская ул., 68), кандидат физико-математических наук, доцент, специалист в области рентгенографических исследований материалов. E-mail: panjkinna@yandex.ru.
Величко Сергей Анатольевич — Институт механики и энергетики ФГБОУ ВО “Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева” (430005, Саранск, Большевистская ул., 68), доктор технических наук, профессор, специалист в области электроискровой обработки материалов. E-mail: velichko2005@yandex.ru.
Мишкин Владимир Петрович — Институт наукоемких технологий и новых материалов ФГБОУ ВО “Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева” (430005, Саранск, Большевистская ул., 68), ведущий инженер лаборатории электронной микроскопии и малоугловой рентгеновской дифрактометрии, специалист в области исследований материалов методом растровой электронной микроскопии. E-mail: vladimirm1978@mail.ru.
Ильин Сергей Владимирович — Институт наукоемких технологий и новых материалов ФГБОУ ВО “Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева” (430005, Саранск, Большевистская ул., 68), преподаватель, специалист в области оптических методов исследований. E-mail: is7563@yandex.ru.
Панькин Н.А., Величко С.А., Мишкин В.П., Ильин С.В. Фазовый состав и морфология поверхности бронзы БрО10С10 после ее электроискровой обработки анодным материалом аналогичного состава. Перспективные материалы, 2024, № 2, с. 77 – 84. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-2-77-84
Сведения об авторах статьи 9
Ссылка на статью 9
