Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ФИЗИКА И ХИМИЯ
ОБРАБОТКИ
МАТЕРИАЛОВ

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2026, № 1, аннотации статей

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.365.9:669.179

Факторы, определяющие повышение скорости диффузионного насыщения поверхности металлов при воздействии электрических разрядов

Д. Е. Капуткин

Московский государственный технический университет гражданской авиации,
125493 Москва, Кронштадтский бульвар, 20
E-mail: kaputkin@mail.ru
Поступила в редакцию 22 мая 2025 г., окончательный вариант — 23 июля 2025 г., принята к публикации 20 октября 2025 г.

Процессы химико-термической обработки поверхности металлов и сплавов в газовой среде могут быть многократно ускорены за счёт электрических разрядов. Анализ движения ионов в образующейся плазме, распределения температуры и механических напряжений в обрабатываемом металле, а также изменения структуры подповерхностного слоя позволил определить и ранжировать основные факторы по степени их влияния на ускорение процесса насыщения поверхности металла легирующими элементами. Показано, что изменение структуры материала может сократить время диффузии насыщающих элементов на заданную глубину до нескольких десятков раз, термические напряжения — до 2 – 5 раз, а повышение температуры вблизи контакта канала разряда и поверхности металла ускоряет диффузию до 2 раз.

Ключевые слова: электро-химико-термическая обработка, разряд, диффузия, покрытие.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-1-5-14

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 537.528

Струйная обработка поверхности стали высокочастотным индукционным разрядом пониженного давления в жидкой плазмообразующей среде

Р. Р. Каюмов¹, И. Ш. Абдуллин², Ал. Ф. Гайсин<sup>1

1</sup> Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева — КАИ,
420111 Казань, ул. К. Маркса, 10
² ООО “Плазма-ВСТ”, 420081 Казань, ул. Курская, 27
E-mail: almaz87@mail.ru
Поступила в редакцию 6 октября 2025 г., окончательный вариант — 20 ноября 2025 г., принята к публикации 15 декабря 2025 г.

Представлены результаты исследования струйной обработки поверхности стали марки Ст20 высокочастотным индукционным разрядом (ВЧИ) при пониженном давлении с использованием жидкой плазмообразующей среды. Показано, что воздействие ВЧИ-разряда приводит к существенному изменению морфологии поверхности, уменьшению шероховатости, формированию микротекстуры и вскрытию микрократеров. Проведено измерение краевого угла смачивания для определения энергетического состояния поверхности после воздействия ВЧИ-разряда в жидкой плазмообразующей среде, что позволило оценить изменение гидрофильности поверхности — краевой угол смачивания увеличился с 65,6° до 89,0°, что свидетельствует о снижении ее гидрофильности и приближении к гидрофобному состоянию. Поверхностная модификация материала также оценена по измерению микротвердости поверхностного слоя после обработки. Полученные результаты демонстрируют эффективность струйной ВЧИ-обработки для улучшения эксплуатационных характеристик стали, включая износостойкость, адгезию покрытий и сопротивление коррозии, и могут быть использованы для разработки и оптимизации режимов поверхностной обработки.

Ключевые слова: высокочастотный индукционный разряд, струйная плазма, электролитно-плазменная обработка, шероховатость поверхности, микротвердость, краевой угол смачивания, модификация стали, жидкая плазмообразующая среда.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-1-15-24

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 669:533,9

Энергетический баланс дуги под слоем силикатного расплава

А. А. Николаев, Д. Е. Кирпичёв, Н. А. Андреева, Т. Н. Пенкина

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, 119334, Москва Ленинский проспект, 49
E-mail: nikolav.andrei@yandex.ru; dym2004@bk.ru; nandreeva@imet.ac.ru; t-penka-01@yandex.ru
Поступила в редакцию 23 июня 2025 г., окончательный вариант — 21 октября 2025 г., принята к публикации 15 декабря 2025 г.

Исследована эффективность нагрева силикатного расплава дугой постоянного тока, горящей между расплавом и электродом-катодом, погруженным в расплав. Режим часто реализуется в руднотермических печах при экстракции ценных элементов из ископаемого и техногенного оксидного сырья. В стальном тигле, помещённом в муфельную электропечь, расплавляли 300 – 350 г оксидного материала на основе SiO2 и Na2O. В расплав был погружен вольфрамовый электрод диаметром 6 мм, подключённый к отрицательному полюсу источника электропитания. При подаче напряжения через расплав протекал ток и происходил его резистивный нагрев. При токе более 20 А под слоем расплава в окрестности электрода возникала дуга, и в дополнение к резистивному осуществлялся дуговой нагрев. Экспериментально определена суммарная мощность нагревов, которая оказалась примерно вдвое меньше подводимой электрической мощности, поскольку последняя тратилась как на нагрев, так и на кипение расплава в области дуги. Мощность дуги в бóльшей степени расходовалась на газификацию материала, чем на его нагрев, вследствие низкой теплопроводности материала, что подтверждено расчётом. Предложен безразмерный критерий, позволяющий определить условия закипания расплава и возникновения дуги в окрестности электрода.

Ключевые слова: расплав, оксид, дуга, нагрев, испарение.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-1-25-31

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 678

Влияние прокатки на диффузионно-транспортные свойства нетканых волокнистых матриц
на основе полигидроксибутирата

Е. П. Додина^1, 2, А. А. Ольхов^2, 3, Р. Ю. Косенко³, В. С. Маркин³, Е. Л. Кучеренко³, Ю. Н. Зернова³, А. Г. Филатова³, З. Р. Абушахманова², А. Л. Иорданский<sup>3

1</sup> Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4
E-mail: ekaterina_dodina@mail.ru
² Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, 117997 Москва, Стремянный пер., 36
³ Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4
Поступила в редакцию 30 июля 2025 г., окончательный вариант — 5 ноября 2025 г., принята к публикации 15 декабря 2025 г.

Проведено исследование влияния холодной прокатки на морфологию нетканых волокнистых материалов на основе поли-3-гидроксибутирата (ПГБ) с модельным лекарственным веществом дипиридамолом (ДПД). Волокнистые материалы получены методом электроформования 7 % растворов ПГБ – ДПД в хлороформе. Концентрацию ДПД варьировали в диапазоне 1 – 5 масс. %. Холодную прокатку нетканых волокнистых материалов осуществляли с помощью бесфрикционных микровальцов при комнатной температуре и давлениях 5 и 10 МПа. Показано, что при холодной прокатке нетканых волокнистых материалов на первом этапе происходит уплотнение структуры и снижение свободного межволоконного пространства, которое практически исчезает при повышении степени прокатки, волокна плотно примыкают друг к другу, под действием сжимающих напряжений их геометрическая форма переходит от цилиндрической к плоской. При этом меняется надмолекулярная структура волокон. Холодная прокатка приводит к стимуляции процесса дополнительной кристаллизации за счет разрывов перенапряженных участков макромолекул в узлах механических зацеплений и переплетений макромолекул в волокнах. Установлено, что в результате прокатки (особенно при высоких степенях) наблюдается выравнивание скоростей высвобождения ДПД из волокон, независимо от его начальной концентрации. Причем, чем выше концентрация ДПД, тем меньше зависит стационарный коэффициент диффузии от степени прокатки. Показана возможность создания более плотных волокнистых матриц без существенной потери их диффузионно-транспортных свойств.

Ключевые слова: поли-3-гидроксибутират, дипиридамол, волокна, электроформование, холодная прокатка, структура, высвобождение, диффузия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-1-32-43

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 666.3/7

Влияние комплексных добавок на формование изделий из композитов на основе диоксида циркония и оксида алюминия методом цифровой светодиодной проекции

Т. О. Оболкина, Д. А. Уткин, М. А. Гольдберг, Д. Р. Хайрутдинова,
С. В. Смирнов, О. С. Антонова, А. А. Егоров,
А. И. Огарков, А. Н. Мосолов, С. О. Сафонов, В. С. Комлев

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, 119334, Москва Ленинский проспект, 49
E-mail: obolkina11@gmail.com; komlev@mail.ru
Поступила в редакцию 3 декабря 2025 г., окончательный вариант — 22 декабря 2025 г., принята к публикации 15 января 2026 г.

Проведены исследования влияния состава материалов системы ZrO2 — Y2O3 — Al2O3, содержащих комплексные добавки дисиликата натрия (Na2Si2O5) и оксидов металлов (MnO, Fe2O3 и CoO), на поглощающую способность и формирование отвержденного слоя суспензий на их основе, а также микроструктуру и микротвердость изделий, полученных с помощью метода цифровой светодиодной проекции. Показано, что фотополимеризация суспензий с комплексными добавками оксидов металлов при воздействии ультрафиолетового излучения с длиной волны 405 нм приводит к уменьшению толщины отвержденного слоя по сравнению с составом без добавок. Полученные изделия характеризуются высокой точностью передачи геометрических характеристик, их микротвердость составила до 11 ГПа.

Ключевые слова: аддитивное производство, диоксид циркония, дисиликат натрия, железо, керамика, кобальт, марганец, цифровая светодиодная проекция.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-1-44-51

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 538.9:544.015

Исследование эволюции структурно-фазового состояния сплава Fe – Cr – Ni(X),
в том числе с модифицированной поверхностью, при работе в качестве проволочного материала матрицы в процессе высокотемпературной конверсии углеводородных газов

С. С. Манохин^1, 2, Ю. Р. Колобов^1, 2, В. Н. Максименко¹, А. Ю. Токмачева-Колобова¹, И. Г. Фокин¹, В. В. Отнельченко¹, И. В. Седов<sup>1

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; maksimenkovn@icp.ac.ru; anastasiia.misis@gmail.com;
ilia@icp.ac.ru; otnelchenko.vv@phystech.edu; isedov@icp.ac.ru;
² Тольяттинский государственный университет, 445020 Тольятти, Белорусская ул., 14
Поступила в редакцию 10 июля 2025 г., окончательный вариант — 5 сентября 2025 г., принята к публикации 20 октября 2025 г.

Проведено комплексное исследование деградации структуры проволочного материала матричного конвертора, изготовленного из жаростойкого сплава системы Fe – Cr – Ni(X), работающего в условиях технологического процесса высокотемпературной конверсии углеводородов в установке для получения синтез-газа методом некаталитической конверсии.

Ключевые слова: жаростойкий сплав, система Fe – Cr – Ni, высокотемпературное окисление, защитный оксидный слой, карбид кремния, лазерная модификация поверхности, микроструктура, фазовые превращения, электронная микроскопия, коррозионная стойкость, синтез-газ, матричный конвертор.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-1-52-60

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 541.183

Гибридный адсорбент на основе полимерных микроволокон и наноструктур AlOOH/Ag для очистки воды от микроорганизмов

О. В. Бакина¹, С. О. Казанцев¹, А. С. Ложкомоев¹, Е. А. Глазкова¹,
Е. И. Сенькина¹, Х. К. Нгуен², М. И. Лернер<sup>1

1</sup> Институт физики прочности и материаловедения СО РАН,
634055 Томск, пр. Академический, 2/4
E-mail: asl@ispms.ru
² Совместный Российско-Вьетнамский Тропический исследовательский и технологический центр,
122000, Нгуен Ван Хуен, Нгиа До, Ханой, Вьетнам
Поступила в редакцию 27 мая 2025 г., окончательный вариант — 8 декабря 2025 г., принята к публикации 15 декабря 2025 г.

Рассмотрено применение гибридного сорбционного материала на основе диацетатцеллюлозных микроволокон и наноструктур мелкокристаллического бемита с включениями кластеров Ag для очистки воды от микроорганизмов. Показано, что после пропитки волокон суспензией биметаллических наночастиц Al/Ag, содержащих 9 ат. % Ag, и последующего окисления водой, на их поверхности формируется сплошное пористое покрытие из нанолистового бемита и кластеров Ag. Такая модификация позволила существенно повысить удельную поверхность волокон до 164 м2/г и придать материалу антимикробные свойства. Материал продемонстрировал 100 % эффективность при очистке воды из источников г. Ханой с высоким бактериальным загрязнением, при этом нагрузка на фильтр площадью 3 см2 составляла более 1010 КОЕ.

Ключевые слова: полимерные микроволокна, биметаллические наночастицы, окисление, наноструктуры, модификация, гибридный адсорбент, антимикробная активность.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-1-61-71

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 624.138; 544.77.022; 532.614; 532.612.3

Использование энергетических параметров при исследовании структурных особенностей грунтобетона на основе органоминерального реактивного связующего

Ю. В. Пономарева, М. А. Фролова, А. М. Айзенштадт, А. А. Тарасенко

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова,
163002 Архангельск, наб. Северной Двины, 17
E-mail: yu.sokolova@narfu.ru; m.aizenstadt@narfu.ru; isenshtadt@narfu.ru; anastasia-tarasenko1@yandex.ru
Поступила в редакцию 21 августа 2025 г., окончательный вариант — 3 сентября 2025 г., принята к публикации 20 октября 2025 г.

Проведен сравнительный анализ структурных особенностей модели глинистого грунта и грунтобетона на основе органоминерального реактивного связующего с использованием энергетического подхода. В качестве энергетических характеристик были выбраны поверхностная энергия, постоянная Гамакера, фрактальная размерность и полная энергия взаимодействия компонентов, определяющая прочность образованной структуры. Установлено, что при введении в глинистый грунт органоминерального связующего поверхностная энергия снижается примерно в 70 раз, а полная энергия структуры увеличивается в среднем в 1,1 раза. Это обусловлено уменьшением удельной площади поверхности и пористости композита и усилением дисперсионного взаимодействия между частицами грунта. Фрактальная размерность после модификации грунта уменьшилась от 2 до 1,69, что связано со снижением интенсивности процессов формирования новой поверхности и границы раздела фаз. Показано, что используемые энергетические показатели микроструктуры материалов позволили оценить характер взаимодействия составляющих компонентов исследуемой органоминеральной композиции и подтвердили формирование устойчивой к внешним воздействиям грунтобетонной структуры кристаллизационного или цементационного типа.

Ключевые слова: энергетические характеристики, энергия структуры, поверхностное натяжение, постоянная Гамакера, поверхностная энергия, фрактальная размерность.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-1-72-78

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 546.281.261

Опыт использования стружки литейного сплава МЛ5 для получения прессованных прутков

Б. Л. Бобрышев¹, Д. Б. Бобрышев¹, А. Е. Лигачёв^1, 2, Д. В. Попков³, И. А. Кормс³, А. В. Фомин<sup>4

1</sup> ООО “АВАНГАРД-ЛИТ”, 125130 Москва, ул. К. Цеткин, 33
² ФИЦ Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН),
119991 Москва, ГСП 1, ул. Вавилова, 38
E-mail: carbin@yandex.ru
³ ММЗ “АВАНГАРД”, 125130 Москва, ул. К. Цеткин, 33
⁴ Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”,
119049 Москва, Ленинский пр., 4, стр. 1
Поступила в редакцию 19 декабря 2025 г., окончательный вариант — 14 января 2026 г., принята к публикации 3 февраля 2026 г.

Выполнено прессование в контейнерах диаметром 70 мм брикетированной стружки литейного сплава МЛ5 в прутки диаметром 8 – 20 мм на прессе с номинальным усилием 450 тонн. При комнатной температуре определены прочностные свойства (σВ, σ0,2, δ) материала прутков. Показано, что они не уступают по свойствам прессованным пруткам из аналогичных деформируемых сплавов МА5 и МА 2-1.

Ключевые слова: стружка, магний, пластическая деформация, структура, прочность.

DOI: 10.30791/0015-3214-2026-1-79-82