Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ФИЗИКА И ХИМИЯ
ОБРАБОТКИ
МАТЕРИАЛОВ

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2025, № 1, СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2025, № 1, аннотации статей

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 541.136/.136.88(045), 537.9(045)

Электроёмкость и структурно-фазовый состав нанокомпозитов, полученных механоактивацией и короткоимпульсной лазерной обработкой порошковых материалов системы Al – C

Т. А. Писарева, Е. В. Харанжевский, С. М. Решетников

Удмуртский государственный университет,
426034 Ижевск, Удмуртская Республика, ул. Университетская, 1, корп. 1
E-mail: tatianaapisareva@gmail.com; eh@udsu.ru; smr41@mail.ru
Поступила в редакцию 30 июля 2024 г., окончательный вариант — 7 ноября 2024 г., принята к публикации 26 ноября 2024 г.

Методами механоактивации и короткоимпульсной лазерной обработки исследована возможность получения нанокомпозитов системы Al – C, входящих в конструкцию суперконденсаторов. Электроды на основе композита состава Al – C имеют однородную пористую структуру со средним размером частиц 20 мкм и удельной поверхностью 31 м2/г. Исследования структурно-фазового состава полученных материалов показали, что механоактивация и короткоимпульсная лазерная обработка приводят к формированию оксида алюминия и карбида алюминия, а основная часть углерода на поверхности находится в разупорядоченном состоянии. Максимальная ёмкость электродов суперконденсаторов из полученного материала соответствует составу Al – 47 % C – 12 % Si и составила 23 Ф/г.

Ключевые слова: суперконденсатор, нанокомпозит, механоактивация, короткоимпульсная лазерная обработка.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-5-17

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 620.182.253

Исследование влияния электролитно-плазменной обработки на качество поверхности, структуру и механические свойства перспективных биомедицинских титановых сплавов

С. А. Михлик^1, 2, С. В. Конушкин², М. А. Волчихина^1, 2, М. А. Каплан²,
А. Д. Горбенко², К. В. Сергиенко², Е. О. Насакина², М. А. Сударчикова²,
А. Г. Колмаков^1, 2, Д. С. Артюгина¹, М. А. Севостьянов<sup>2

1</sup> Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет),
105005 Москва, ул. 2-я Бауманская, 5, с. 1
E-mail: mikhlik.sofia@yandex.ru; mashavolchihina2706@gmail.com; artyuginad03@bk.ru
² Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН),
119334 Москва, Ленинский пр-т, 49
E-mail: venev.55@mail.ru; misha279@yandex.ru; shulf@yandex.ru; nacakina@mail.ru; mariahsudar@yandex.ru;
imetranlab10@mail.ru; cmakp@mail.ru
Поступила в редакцию 9 апреля 2024 г., окончательный вариант — 2 июля 2024 г., принята к публикации 5 августа 2024 г.

Представлены результаты исследования влияния электролитно-плазменной полировки (ЭПП) на структуру и химический состав поверхностных слоев, а также механические свойства проволочных образцов сплавов ВТ1-00, ВТ6, Нб 1, Ti – 26 ат. % Nb и Ti – 23 ат. % Nb – 5 ат. % Zr диаметром 1,6 – 0,6 мм. Удаление дефектного поверхностного слоя значительной толщины при ЭПП приводит к снижению шероховатости и показателей прочности и росту пластичности. Показано, что ЭПП может рассматриваться как перспективный метод финишной обработки поверхности титановых сплавов, особенно новых сплавов биомедицинского назначения Ti – 26 ат. % Nb и Ti – 23 ат. % Nb – 5 ат. % Zr.

Ключевые слова: биомедицинский сплав, микроструктура, электролитно-плазменная полировка, поверхность, ниобий, титан, электролит.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-18-32

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 669.35.5:621.793

Структурно-фазовые превращения в медно-цинковом покрытии типа “латуни”, нанесённом методом холодного газодинамического напыления

В. Е. Архипов, Г. В. Москвитин, М. С. Пугачев

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН),
101000 Москва, Малый Харитоньевский пер., 4
E-mail: vearkhipov@mail.ru; gvmoskvitin@yandex.ru; pugachevmax@mail.ru
Поступила в редакцию 7 мая 2024 г., окончательный вариант — 13 августа 2024 г., принята к публикации 26 ноября 2024 г.

Рассмотрено влияние длительности и температуры газодинамического напыления механической смеси частиц Cu, Zn и Al2O3 на фазовый состав медно-цинкового покрытия типа “латуни”. Показано, что увеличение продолжительности напыления при 450 °C сопровождается значительным снижением массовой доли твёрдого раствора электронного типа на базе Cu5Zn8 (γ-фазы) с 33,0 до 5,6 %, что обусловлено существенным ростом размера субструктуры (областей когерентного рассеяния — ОКР) с 63,7 нм и 89,8 нм до ˃ 200 нм у цинка и меди соответственно. Повышение температуры напыления до 540 °C приводит к незначительному увеличению массовой доли твёрдого раствора электронного типа на базе CuZn3 (ε-фаза) от 10,8 до 12,9 % и формированию новой фазы — твёрдого раствора электронного типа на базе CuZn (β′-фазы) с массовой долей ≈ 1 %. Величина микродеформаций меди и цинка значительно возрастает с ростом количества циклов напыления при температуре потока воздуха 450 °C с 0,119 до 0,166 % и с 0,004 до 0,056 % соответственно. Формирование фаз, присущих латуням, сопровождается незначительным изменением размера ОКР у ε-фазы (86,5 нм и 71,1 нм) и его ростом у γ-фазы — с 62,0 нм до ˃ 200 нм, а также существенными по величине микродеформациями (до 0,24 %).

Ключевые слова: медно-цинковые покрытия, фазовый состав, параметры газодинамического напыления, диффузия, структура, микродеформации, параметры решётки, превращения.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-33-43

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 661.183.2:54−165.2

Влияние температуры предварительной обработки и концентрации
активирующего агента на структурные характеристики пористых металл-углеродных нанокомпозитов с биметаллическими наночастицами Fe-Co

А. А. Васильев¹, Э. Л. Дзидзигури², Д. В. Биндюг²,
Д. Г. Муратов¹, Г. П. Карпачева<sup>1

1</sup> Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук,
119 991 Москва, Ленинский пр., 29
² Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»,
119 049 Москва, Ленинский пр., 4
E-mail: raver. vasiljev@mail.ru; avrore@gmail.com; muratov@ips.ac.ru; gpk@ips.ac.ru
Поступила в редакцию 1 июля 2024 г., окончательный вариант — 23 августа 2024 г., принята к публикации 26 ноября 2024 г.

Предложены способы получения металл-углеродных нанокомпозитов на основе пористого углеродного носителя и диспергированных биметаллических наночастиц Fe-Co. Исследованы особенности формирования металлических наночастиц в зависимости от температуры предварительной обработки (150 и 600 °С) и количества используемой щелочи в качестве активирующего агента. Показано, что щелочная активация прекарбонизированных при 150 °С прекурсоров приводит к формированию материалов с удельной площадью поверхности 973 — 1236 м²/г и сильно агрегированными наночастицами металлов в углеродной матрице. В то время как композиты, полученные путем щелочной активации уже сформированных при 600 °С материалов, обладают равномерным распределением наночастиц и удельной площадью поверхности 456 — 648 м²/г.

Ключевые слова: металл-углеродный нанокомпозит, наночастицы Fe-Co, химическая активация, хитозан, ИК-нагрев.

DOI: 10.30 791/0015−3214−2025−1-44−60

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 548.735:669.71

Термическая стабильность микроструктуры быстрозатвердевшего
эвтектического сплава Al – Si, легированного металлами

В. Г. Шепелевич¹, О. В. Гусакова², С. В. Гусакова<sup>1

1</sup> Белорусский государственный университет (БГУ), 220030 Минск, Беларусь, пр. Независимости, 4
E-mail: Shepelevich@bsu.by; husakova@bsu.by
² УО Международный государственный экологический институт имени А.Д. Сахарова БГУ, 220070 Минск, Беларусь, ул. Долгобродская, 23/1
E-mail: ol.gusakova@gmail.com
Поступила в редакцию 19 февраля 2024 г., окончательный вариант — 19 февраля 2024 г., принята к публикации 5 августа 2024 г.

Представлены результаты исследования микроструктуры, элементного и фазового составов эвтектического сплава Al – 12,5 масс. % Si – 0,8 масс. % Mg – 0,4 масс. % Mn – 0,7 масс. % Fe – 0,9 масс. % Ni – 1,8 масс. % Cu при изохронном отжиге в течение 1 ч при температурах 300, 400 и 500 °С. Показано, что отжиг при температуре 300 °С не приводит к существенным изменения микроструктуры и фазового состава фольги. Повышение температуры отжига до 400 и 500 °С вызывает укрупнение наноразмерных глобулярных включений Si, а также фрагментацию тонких пластин кремния и их сфероидизацию. С помощью рентгеноспектрального микроанализа и ренгеноструктурного анализа установлен распад соединения Al3(NiCu)2 и образование интерметаллических включений Mg5Si6, Al17(NiFeMn)Si2, Al3Cu2 при 500 °С. Рассмотрен механизм диффузионных процессов, приводящий к изменению фазового состава.

Ключевые слова: силумин, магний, железо, марганец, никель, медь, микроструктура, фазовый состав, высокоскоростное затвердевание, изохронный отжиг.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-61-72

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 544.478.3

Создание фотокаталитических мембран с повышенной антибактериальной активностью модификацией сверхвысокомолекулярного полиэтилена наночастицами ZnO/Ag

В. Р. Чжоу, О. В. Бакина, М. И. Лернер

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ СО РАН),
634055 Томск, пр. Академический, 2/4
E-mail: chzhou.vr@ispms.ru; ovbakina@ispms.ru; lerner@ispms.ru
Поступила в редакцию 27 мая 2024 г., окончательный вариант — 22 июля 2024 г., принята к публикации 5 августа 2024 г.

Проведено модифицирование наночастицами ZnO/Ag гранул сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Получены компактные образцы СВМПЭ@ZnO/Ag с различным содержанием наночастиц, которые протестированы в реакции фоторазложения модельного красителя метиленового синего. Проведена оценка антибактериальной активности в отношении культуры Staphylococcus aureus, штамм ATCC 6538-P, образцов, продемонстрировавших наилучший результат в процессе фоторазложения. Показано, что оптимальное содержание наночастиц в компактном образце, при котором наблюдается наибольшая эффективность фоторазложения и полное подавление роста бактериальной культуры, составляет 5 масс. %.

Ключевые слова: фотокатализаторы, антибактериальные материалы, полимерные мембраны.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-73-83