Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ФИЗИКА И ХИМИЯ
ОБРАБОТКИ
МАТЕРИАЛОВ

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2024, № 3, СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2024, № 3, аннотации статей

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 678.072:678.01

Воздействие СВЧ электромагнитного поля на структуру и свойства наполненного
углеродными нанотрубками полиэфирного композита

А. С. Щербаков¹, А. З. Бекешев², А. С. Мостовой¹, С. В. Арзамасцев¹,
Б. О. Сарсенбаев², М. С. Досекенов<sup>2

1</sup> Энгельсский технологический институт (филиал)
Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
413100 Энгельс, Саратовская область, пл. Свободы, 17
E-mail: gassmed7@gmail.com; Mostovoy19@rambler.ru; bort740@mail.ru
² Актюбинский региональный университет имени К. Жубанова
030000 Актобе, Республика Казахстан, пр. А. Молдагуловой, 34
E-mail: Amirbek2401@gmail.com; Berikbajs@mail.ru; dossekenov.ms@mail.ru
Поступила в редакцию 6 июня 2023 г., окончательный вариант — 12 июля 2023 г., принята к публикации 17 января 2024 г.

Изучено влияние сверхвысокочастотного (СВЧ) электромагнитного поля на свойства полиэфирного композита, наполненного углеродными нанотрубками (УНТ). Определено количество УНТ, при котором достигаются наилучшие показатели физико-механических характеристик. Рассмотрены процессы структурообразования, структура полученных композитов и их термическая стабильность.

Ключевые слова: полиэфирная смола, углеродные нанотрубки, физическая модификация, гомогенизация, СВЧ обработка.

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-5-12

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.791.92

Формирование структуры покрытий из быстрорежущей стали при плазменной
наплавке, последующем отпуске и электронно-пучковой обработке

Е. А. Будовских, Л. П. Бащенко, В. Е. Громов, Г. И. Черепанова,
В. В. Почетуха, Н. Н. Малушин

Сибирский государственный индустриальный университет,
654007 Новокузнецк, ул. Кирова, 42
E-mail: budovskikh@mail.ru
Поступила в редакцию 22 марта 2023 г., окончательный вариант — 30 ноября 2023 г., принята к публикации 17 января 2024 г.

Методами световой и сканирующей электронной микроскопии на поперечных шлифах проведены исследования структуры многослойных покрытий быстрорежущей стали Р18Ю, сформированных на подложке из стали 30ХГСА, при плазменной наплавке порошковой проволокой марки ПП-Р18Ю в смеси аргона и азота. Показано, что покрытия имеют разориентированную дендритную структуру с характерным размером осей первого порядка 100 мкм, которая мало изменяется с глубиной. С помощью сканирующей электронной микроскопии детально изучена карбидная сетка эвтектических карбидов типа Ме6С по границам зёрен твердого раствора с размерами в пределах 5 – 100 мкм. Мелкие зёрна с характерными размерами до 10 мкм имеют однородную структуру, в более крупных формируется внутренняя область с феррито-мартенситной структурой и включениями равноосных изолированных карбидов. Типичный размер мартенситных игл в ней составляет 1 – 3 мкм. Обнаружен рост средней микротвердости от 472 до 528 HV0,1 после четырехкратного высокотемпературного отпуска при 580 °С в результате образования мартенсита и выделения дисперсных карбидов. Наблюдается рост мартенситных игл в пределах от 2 до 6 мкм. После электронно-пучковой обработки карбидная сетка сохраняется, в маленьких зернах образуются транскристаллитные трещины, в более крупных зернах происходит распад мартенсита, изолированные карбиды увеличиваются в размерах, средняя микротвердость возрастает до 628 HV0,1.

Ключевые слова: быстрорежущая сталь, плазменная наплавка, легирование, азот, высокотемпературный отпуск, растрескивание, электронно-пучковая обработка, микроструктура, карбидная фаза, мартенсит, микротвердость.

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-13-20

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.793.79

Исследование причин разрушения материалов, полученных методом холодного газодинамического напыления, при их эксплуатации в вакууме

К. А. Фролов¹, А. А. Степнов², И. В. Беляев¹, В. Е.Баженов³, П. С. Могильников<sup>3

1</sup> Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых,
600000 Владимир, ул. Горького, 87
E-mail: golegoga33rus@gmail.com; Belyaev-iv54@yandex.ru
² ООО “Центр плазменного напыления”, 600037 Владимир, ул. Нижняя Дуброва, 35
E-mail: stepnov86@mail.ru
³ Национальный исследовательский технологический университет МИСИС, 119049 Москва, Ленинский проспект, 4
E-mail: v.e.bagenov@gmail.com
Поступила в редакцию 15 июня 2023 г., окончательный вариант — 7 июля 2023 г., принята к публикации 17 января 2024 г.

Исследованы причины разрушения материалов, нанесенных методом холодного газодинамического напыления (ХГДН) на поверхность изделий, работающих в вакууме. Для экспериментов был выбран материал марки А-20-11, представляющий собой механическую смесь порошков алюминия, цинка и корунда. В работе использованы методы рентгеновской компьютерной томографии, растровой электронной микроскопии, термогравиметрии, а также метод определения газов в металлах. Показано, что материалы, полученные методом ХГДН, не имеют открытой пористости. Нагрев газа-носителя до 400 °С не приводит к сплавлению материала покрытия. Обнаружено, что в его составе присутствуют водород и кислород, которые, по-видимому, находятся на поверхности частиц напыляемого материала (порошков алюминия, цинка и корунда) в виде адсорбированной влаги. Нагрев материала покрытия приводит к её испарению. Расширение образующегося пара является наиболее вероятной причиной разрушения покрытия. Полученные результаты использованы для усовершенствования технологии нанесения ХГДН-покрытий на поверхность изделий, работающих в вакууме.

Ключевые слова: холодное газодинамическое напыление, пористость, влага, испарение, разрушение.

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-21-27

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.791.92: 669.018.25

Горячее уплотнение титановых порошков при деформации со сдвиговой компонентой

Г. А. Прибытков¹, И. А. Фирсина¹, А. В. Барановский¹,
В. П. Кривопалов¹, Д. В. Ершов², З. Ю. Горлышкина<sup>2

1</sup> Институт физики прочности и материаловедения СО РАН,
634021 Томск, Академический пр., 2/4
E-mail: gapribyt@mail.ru; iris1983@yandex.ru; nigalisha@gmail.com; krivopalov@ispms.tsc.ru
² Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
634050 Tомск, пр. Ленина, 30
E-mail: dve12@tpu.ru; zyg1@tpu.ru
Поступила в редакцию 31 января 2023 г., окончательный вариант — 29 марта 2023 г., принята к публикации 17 января 2024 г.

Исследована микроструктура, твердость и прочность при испытаниях на изгиб пластинчатых образцов, полученных горячим уплотнением титановых порошков, отличающихся дисперсностью и содержанием водорода. Порошки помещали в герметичные контейнеры и деформировали после кратковременного нагрева в печи до 900 °С. Схема деформирования обеспечивала преимущественно сдвиговую деформацию с боковым подпором, предотвращающим растрескивание. Наибольшие значения твердости и прочности на изгиб получены для мелкого порошка марки ПТОМ-1, содержащего 0,32 масс. % водорода. Дополнительный вакуумный отжиг прессовок из порошка ПТОМ-1 увеличивает прочность на изгиб на 60 %.

Ключевые слова: порошки титана, дисперсность, содержание водорода, горячее уплотнение, остаточная пористость, твердость, прочность на изгиб.

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-28-38

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 544.032.2+544.032.7+54-116

Структурно-химические превращения в жидкой фазе при высокоэнергетическом измельчении порошков Al и Mg с гептаном

В. В. Аксенова¹, О. М. Канунникова², В. И. Ладьянов<sup>1

1</sup> Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН,
426067 Ижевск, ул. им. Татьяны Барамзиной, 34
E-mail: aksenova@udman.ru
² Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,
426069 Ижевск, ул. Студенческая, 7
Поступила в редакцию 19 апреля 2023 г., окончательный вариант — 28 августа 2023 г., принята к публикации 17 января 2024 г.

Получены образцы смесей Al + гептан и Mg + гептан, механоактивированные в шаровой планетарной мельнице. Рассмотрено влияние металла, и скорости вращения водила мельницы на превращения в жидкой органической фазе. Методами ИК- и УФ-спектроскопии исследован структурно-химический состав жидкой фазы на последовательных этапах механоактивации (МА). Установлено, что деформационно-индуцированное разложение гептана при МА сопровождается изомеризацией нормальных алканов, реакциями циклизации, дегидрирования и гидрирования. Показано, что интенсивность механокрекинга и скорость химических превращений зависят от природы металла, измельчаемого в органической среде. При МА происходит селективное поглощение продуктов разложения углеводородов металлическим порошком с образованием карбидов и гидридов. Методом термодесорбции водорода из измельченных порошков показано, что в условиях МА порошок магния абсорбирует в два раза больше водорода, чем порошок алюминия. Интенсивная абсорбция водорода порошком магния замедляет реакции в органической фазе, в то время как в присутствии алюминия химические превращения в жидкой фазе продолжаются на протяжении всего процесса механообработки. Увеличение скорости вращения водила мельницы существенно ускоряет структурно-химические превращения в органической фазе, при этом в продуктах разложения гептана увеличивается доля алифатических соединений изостроения и алкилбензолов.

Ключевые слова: гептан, алюминий, магний, высокоэнергетическое измельчение, разложение, ИК-спектроскопия, УФ-спектроскопия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-39-48

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК:661.961+546.62

Получение водорода при взаимодействии быстрозатвердевших фольг сплава из алюминиевого лома и висмута с водой

В. Г. Шепелевич

Белорусский государственный университет,
220030 Минск, Белоруссия, пр. Независимости, 4
E-mail: shepelevich@bsu.by
Поступила в редакцию 28 февраля 2023 г., окончательный вариант — 4 мая 2023 г., принята к публикации 22 июня 2023 г.

Представлены результаты исследования структуры быстрозатвердевших фольг сплава, изготовленного из алюминиевого лома (алюминиевой трубки, содержащей до 0,3 масс. % железа и кремния) и легированного висмутом до 7,5 масс. %. Скорость охлаждения расплава составила ~105 – 106 К/с. Установлена неоднородная микроструктура фольг, формирующаяся в процессе кристаллизации. Показано, что взаимодействие фольг с водой при комнатной температуре и атмосферном давлении сопровождается выделением водорода и белого порошка, состоящего из соединений Al2O3·3H2O + Al2O3·5H2O, и дисперсных частиц висмута.

Ключевые слова: получение водорода, быстрозатвердевшие фольги, алюминиевый лом, сплав алюминий – висмут.

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-49-55

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 669.018.4:539.56:544.015

Исследование особенностей структуры и фазового состава сплава системы Cr – Ta – W

С. С. Манохин¹, Ю. Р. Колобов^1, 2, М. С.Гусаков³, А. Г. Береснев³,
В. Н. Бутрим³, Д.М. Кондратьев<sup>3

1</sup> ФИЦ Проблем химической физики и медицинской химии РАН, 142432 Черноголовка, пр. Академика Семенова, 1
E-mail: manohin@icp.ac.ru; kolobov@icp.ac.ru
² Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991 Москва, Ленинские горы, 1
³ АО “Композит”, 141070 Королев, Московская область, ул. Пионерская, 4
E-mail: info@kompozit-mv.ru
Поступила в редакцию 4 июля 2023 г., окончательный вариант — 4 июля 2023 г., принята к публикации 17 января 2024 г.

Исследован сплав системы Cr – Ta – W, содержащий легированную вольфрамом интерметаллическую фазу Лавеса Cr2Ta (С15) и ОЦК фазы хрома и тантала. Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии в сочетании с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией изучено структурно-фазовое состояние сплава. Определены концентрации легирующих элементов в указанных выше фазах сплава.

Ключевые слова: система Сr – Ta – W, фаза Лавеса, интерметаллид, дефекты структуры.

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-56-60

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 669:539

Структура и прочность оксидных эвтектических волокон, полученных методом Степанова

В. М. Кийко, Д. О. Стрюков

Институт физики твердого тела Российской академии наук,
142432 Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 2
E-mail: kiiko@issp.ac.ru
Поступила в редакцию 15 мая 2023 г., окончательный вариант — 17 июля 2023 г., принята к публикации 17 января 2024 г.

Модифицированным методом Степанова получены волокна составов: сапфир – иттрий – алюминиевый гранат (Al2O3 – Y3Al5O12), сапфир – эрбий – алюминиевый гранат (Al2O3 – Er3Al5O12) и сапфир – алюмогадолиниевый перовскит (Al2O3 – AlGdO3). Исследовано влияние скорости кристаллизации на структуру получаемых волокон. Установлено, что характерные размеры компонентов структуры уменьшаются с ростом скорости, что соответствует модели кристаллизации эвтектик Ханта — Джексона. Проведены испытания волокон на прочность в условиях изгиба. Представлены убывающие зависимости прочности волокон от их длины.

Ключевые слова: оксидные эвтектические волокна, испытания, разрушение, прочность, структура.

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-61-69

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 669.14 + 541.13

Влияние провоцирующего нагрева на коррозионно-электрохимические свойства
сталей ВНС53 и ВНС53-М

О. О. Гавриленко¹, Д. С. Кушнерева^2, 3, Е. В. Коробейникова¹,
Е. М. Борисова¹, С. М. Решетников^1, 2, М. Д. Кривилев<sup>1, 2

1</sup> Удмуртский государственный университет, 426034 Ижевск, ул. Университетская, 1
E-mail: gavrilenko@udsu.ru
² Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН, 426067 Ижевск, ул. Т. Барамзиной, 34
³ ОАО “Научно-исследовательский институт металлургической технологии”,
426010 Ижевск, ул. Азина, 2
Поступила в редакцию 17 марта 2023 г., окончательный вариант — 12 декабря 2023 г., принята к публикации 1 марта 2024 г.

Приведены результаты изучения коррозионно-электрохимического поведения высоколе­гированных сталей ВНС53 и ВНС53-М в сравнении со сталью 08Х18Н10Т. Коррозионно-электрохимическое поведение сталей исследовали методом потенциодинамической поляризации в водном боратном буферном растворе при pH = 7,4 и при добавлении к нему сульфата натрия при концентрации 0,01 моль/л. Изучаемые стали подвергали провоцирующей термической обработке при различных температурах, направленной на выделение карбидных частиц. Показано, что в испытанных электролитах после термообработки не наблюдается существенного изменения коррозионной стойкости сталей. Небольшое снижение скорости анодного растворения наблюдается для образцов ВНС53-М после провоцирующего нагрева при 600 °С. Полученный результат особенно важен для стали ВНС53-М, имеющей сложное легирование, которое может приводить к формированию включений карбидных и нитридных фаз, как в объеме, так и на поверхности стали.

Ключевые слова: термическая обработка, высокоазотистые стали, коррозионно-электрохимические свойства, микроструктура, включения.

DOI: 10.30791/0015-3214-2024-3-70-82