2025_6_аннотации

ФХОМ

Tilda Publishing

ЖУРНАЛ

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ФИЗИКА И ХИМИЯ
ОБРАБОТКИ
МАТЕРИАЛОВ

ISSN 0015-3214

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2025, № 6, аннотации статей

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.791.92:621.727:620.178

Структура и свойства переходного слоя системы “плазменное покрытие
из молибденовой быстрорежущей стали – стальная подложка”,
облученного импульсным электронным пучком

В. Е. Громов¹, И. В. Баклушина¹, Ю. Ф. Иванов², Р. Е. Крюков¹,
И. Ю. Литовченко³, А. С. Чапайкин¹

¹Сибирский государственный индустриальный университет,
654007 Новокузнецк, ул. Кирова, 42
E-mail: gromov@physics.sibsiu.ru; baklushina_iv@sibsiu.ru; rek_nzrmk@mail.ru;
thapajkin.s@yandex.ru
²Институт сильноточной электроники СО РАН, 634055 Томск, пр. Академический, 2/3
E-mail: yufi55@mail.ru
³Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, 634055 Томск, пр. Академический,2/4
E-mail: litovchenko@spti.tsu.ru
Поступила в редакцию 19 июня 2025 г., окончательный вариант — 10 июля 2025 г.,
принята к публикации 20 октября 2025 г.

Исследованы структурно-фазовый и элементный составы, твердость и модуль Юнга переходного слоя системы “плазменное покрытие из молибденовой быстрорежущей стали – стальная подложка”, подвергнутого облучению импульсным электронным пучком. Установлено, что формирование покрытия сопровождается созданием протяженного переходного слоя, содержащего α- и γ- фазы, а также карбиды сложного состава. В объеме переходного слоя после облучения выявлена пластинчатая структура с частицами цементита и карбида типа M6C. Зона контакта подложки, непосредственно примыкающая к покрытию, содержит зерна остаточного аустенита, упрочненные наноразмерными карбидами типа M6C. Выявлено, что электронно-пучковая обработка системы “плазменное покрытие из молибденовой быстрорежущей стали – стальная подложка” приводит к снижению твердости и модуля Юнга переходного слоя. Высказаны физически обоснованные представления о причинах снижения твердости и модуля Юнга переходного слоя.

Ключевые слова: быстрорежущая молибденовая сталь, плазменный метод, импульсный
электронный пучок, облучение, система “плазменное покрытие из молибденовой
быстрорежущей стали – стальная подложка”, переходный слой, структура, фазовый
состав, свойства.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-6-5-17

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 546.281.261

Воздействие мощного импульсного пучка ионов углерода на морфологию и элементный состав поверхностного слоя магниевого сплава

Н. Г. Валько¹, Н. А. Павлова¹, А. Е. Лигачев², Б. Л. Бобрышев³,
Д. Б. Бобрышев³, Д. В. Попков⁴, И. А. Кормс⁴, О. Н. Никитушкина⁵,
Г. В. Потемкин⁶, В. А. Тарбоков⁶, Г. Е. Ремнев⁶

¹Гродненский государственный университет имени Янки Купалы,
230023 Гродно, Республика Беларусь, ул. Ожешко, 22
E-mail: N.Valko@grsu.by; pavlova_na_19@mail.ru
²ФИЦ Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН),
119991 Москва, ГСП 1, ул. Вавилова, 38
E-mail: carbin@yandex.ru
³ООО “АВАНГАРД-ЛИТ”, 125130 Москва, ул. К. Цеткин, 33
⁴ММЗ “АВАНГАРД”, 125130 Москва, ул. К. Цеткин, 33
⁵Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук,
119334 Москва, Ленинский пр-т, 49
E-mail: olik-n@yandex.ru
6 Томский политехнический университет, 630050 Томск, ул. Ленина, 1а
Поступила в редакцию 27 августа 2025 г., окончательный вариант — 4 декабря 2025 г., принята к публикации 10 декабря 2025 г.

Изучено воздействие мощного импульсного ионного пучка состава 70 % Сn+ + 30 % Н+ и длительностью импульса ~ 100 нс на топографию поверхности и элементный состав литейного магниевого сплава МЛ5. Показано, что воздействие одного импульса потока ионов приводит к формированию на поверхности сплава практически параллельных друг другу полос различной формы. Воздействие двух импульсов приводит к сглаживанию поверхности сплава и почти полному исчезновению полос. Исследование элементного состава приповерхностного слоя магниевого сплава после воздействия потока ионов существенных изменений не выявило.

Ключевые слова: магний, мощный импульсный ионный пучок, ионы углерода, морфология поверхности, элементный состав.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-6-18-22

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.365.9:669.179

Особенности электролитно-плазменной нитроцементации стали с рельефной поверхностью

Д. Е. Капуткин¹, Н. Е. Капуткина²

¹Московский государственный технический университет гражданской авиации,
125993 Москва, Кронштадтский бульвар, 20
E-mail: kaputkin@mail.ru
²Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”,
119049 Москва, Ленинский пр., 4, стр. 1
E-mail: kaputkina.ne@misis.ru
Поступила в редакцию 22 июля 2025 г., окончательный вариант — 31 августа 2025 г., принята к публикации 20 октября 2025 г.

Исследована анодная электролитно-плазменная нитроцементация коррозионностойкой
стали Х18Н8М, протекающая многократно быстрее, чем аналогичный процесс без
газовых разрядов. Выявлена особенность такой обработки образцов с негладкой
поверхностью, существенно зависящая от толщины слоя, насыщенного азотом и
углеродом, и области рельефа. Рельеф на поверхности был создан нанесением резьбы
типа М8. Определено, что во впадинах и на склонах упрочняющий слой быстро нарастает
на начальной стадии обработки, а затем его рост сильно замедляется. На выступах в
зонах с максимальной кривизной поверхности (8000 м–1) на начальной стадии процесса
нитроцементации возможно образование трещин и “вырывание” как насыщенного слоя,
так и обрабатываемого металла, после чего прирост толщины нитроцементованного слоя
возрастает до скорости ~ 1,5 мкм/мин.

Ключевые слова: электролитно-плазменная обработка, насыщение поверхности стали,
нитроцементация, рельефная поверхность, толщина слоя.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-6-23-31

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 621.923

Современные методы обработки керамических деталей

И. Ю. Тимохин^{1, 2}, Д. В. Ерошин¹, Е. В. Маслова¹

¹АО “Обнинское научно-производственное предприятие “Технология” им. А.Г. Ромашина”,
249031 Обнинск, Калужская обл., Киевское шоссе, 15
E-mail: ilyatim1990@yandex.ru; info@technologiya.ru
²Обнинский институт атомной энергетики — филиал ФГАОУ ВО “Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (ИАТЭ НИЯУ МИФИ),
249039 Обнинск, Калужская область, тер. Студгородок, 1
Поступила в редакцию 3 марта 2025 г., окончательный вариант — 4 сентября 2025 г., принята к публикации 20 октября 2025 г.

Представлен аналитический обзор современных методов механической и бесконтактной обработки керамических материалов с учётом физико-химических закономерностей, проявляющихся при высокоэнергетических воздействиях на твёрдые тела в рабочей зоне. Систематизированы методы абразивной обработки алмазными кругами с модифицированной геометрией режущей зоны — фрактальной, бионической, сегментной и комбинированной (1А1 + 1V1). Показано, что данные конструкции позволяют снижать силу резания, локальную температуру в зоне контакта и нагрузку на абразив, увеличивая долговечность инструмента. Проанализированы особенности прерывистого шлифования, при котором съём материала осуществляется разными участками режущей поверхности, что способствует увеличению количества теплоты, уносимой стружкой, и снижению тепловой нагрузки на заготовку за счёт ограниченного прогрева подповерхностных слоёв. Рассмотрены особенности лазерной обработки керамики, включая типы используемых генераторов и их параметры (длина волны, мощность, частота импульсов), а также влияние теплофизических факторов на качество получаемой поверхности. Отдельное внимание уделено снижению термического повреждения при использовании фемтосекундных импульсов и водяного охлаждения. Описаны лазерные, ультразвуковые и гибридные лазерно-механические методы, включая фрезерование с предварительным нагревом зоны обработки, обеспечивающим локальное
снижение прочности и повышение производительности. Рассмотрены ограничения, связанные с синхронизацией движения источника излучения и инструмента при обработке поверхностей сложных профилей. Показана целесообразность использования нейросетевых моделей для интеллектуального управления параметрами обработки в реальном времени.

Ключевые слова: керамические материалы, абразивная обработка, лазерная обработка,
ультразвуковая обработка, гибридные технологии.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-6-32-42

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 538.9:544.015

Изменения микроструктуры и элементного состава титановых волноводов в процессе ультразвуковой сварки изделий из пластика

Ю. Р. Колобов^{1, 2}, С. С. Манохин^{1, 2}, В. Н. Максименко¹, И. В. Неласов^{1, 2},
Н. Г. Спиридонов², А. С. Селиванов²

¹ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН,
142432 Черноголовка, пр. Академика Семенова, 1
E-mail: kolobov@icp.ac.ru; manohin@icp.ac.ru; maksimenkovn@icp.ac.ru; nelasov@icp.ac.ru
²Тольяттинский государственный университет, 445020 Тольятти, Белорусская ул., 14
E-mail: spiridonov.nikol@yandex.ru; selivas@inbox.ru
Поступила в редакцию 10 июля 2025 г., окончательный вариант — 20 августа 2025 г., принята к публикации 20 октября 2025 г.

Представлены результаты исследования изменений микроструктуры и элементного состава титановых волноводов из сплава ВТ3-1, применяемых для ультразвуковой сварки пластиковых изделий. С использованием комплекса методов, включающих оптическую, конфокальную сканирующую лазерную микроскопию, растровую и просвечивающую электронную микроскопию, а также энергодисперсионный рентгеновский микроанализ, исследованы морфология поверхности и структура приповерхностных слоев волноводов. Выявлены процессы кавитационной эрозии, приводящие к формированию пор и упорядоченного рельефа на контактной поверхности. В приповерхностном слое обнаружено развитие процесса измельчения зеренной структуры с образованием наноразмерных кристаллитов (диаметром ~ 50 нм) и формированием поверхностного аморфного слоя (толщиной ~ 4 мкм), обогащенного углеродом, кислородом и
кремнием. Установлено, что эти изменения обусловлены одновременным воздействием механической нагрузки, высокочастотных ультразвуковых колебаний, локального нагрева и химического взаимодействия с материалом свариваемых деталей, включая перенос компонентов пластика (например, SiO2) в материал волновода.

Ключевые слова: ультразвуковая сварка, титановые волноводы, сплав ВТ3-1,
микроструктура, элементный состав, деградация, наноструктурирование, приповерхностный
слой, химический состав, фазовый состав, дефекты, аморфизация, кавитация,
эрозия, углерод, кислород, кремний.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-6-43-53

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 541.13+11

Термодинамическое моделирование поведения радионуклидов бериллия при высокотемпературном сжигании реакторного графита в атмосфере воздуха

Н. М. Барбин, С. А. Титов

Уральский институт Государственной противопожарной службы МЧС России, 620062 Екатеринбург, ул. Мира, 22
E-mail: NMBarbin@mail.ru; tsa-nhl@mail.ru
Поступила в редакцию 21 сентября 2025 г., окончательный вариант — 22 октября 2025 г., принята к публикации 24 октября 2025 г.

Представлены результаты термодинамического моделирования поведения радионуклидов бериллия при нагреве реакторного графита в атмосфере воздуха, выполненное с использованием программного комплекса ТЕРРА. Определены константы равновесия радионуклидов и их температурные зависимости. Приведены балансы радионуклидов бериллия в рассматриваемой системе в температурном интервале 300 – 3600 К.

Ключевые слова: реакторный графит, радионуклиды, бериллий, кислород,
термодинамическое моделирование, воздух, реакция, константа равновесия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-6-54-58

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 669.295.24:539.374

Исследование влияния холодной деформации на структурно-фазовое состояние и свойства никелида титана в различных исходных состояниях

В. С. Комаров^{1, 2}, В. В. Черкасов^{1, 2}, Р. Д. Карелин^{1, 2}, А. А. Осокин^{1, 2}, В. А. Андреев¹,
И. Ю. Хмелевская^{1, 2}, В. С. Юсупов¹, С. Д. Прокошкин²

¹Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук,
119334 Москва, Ленинский пр-т, 49
E-mail: vickomarov@gmail.com
²Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”,
119049 Москва, Ленинский пр., 4, стр. 1
E-mail: prokoshkin@tmo.misis.ru
Поступила в редакцию 27 октября 2025 г., окончательный вариант — 15 декабря 2025 г., принята к публикации 16 декабря 2025 г.

Проведено комплексное исследование влияния холодной деформации сжатием на формирование структурно-фазового состояния и прочностных характеристик образцов никелида титана (TiNi) в различном исходном состоянии. Установлена возможность проведения холодной деформации сжатием объёмных образцов TiNi после контрольной обработки и различных режимов старения с достижением степени относительной деформации ε = 25 %. Показано, что исходное состояние оказывает значительное влияние на деформационное поведение, структурно-фазовое состояние и свойства TiNi. Проведение холодной деформации приводит к значительному повышению дефектности кристаллической решётки, а наиболее дефектная структура в образцах до и после деформации формируется после старения при 430 °С в течение 1 и 5 ч. Холодная деформация сжатием приводит к частичному подавлению протекания как прямого, так и обратного мартенситных превращений в независимости от исходного структурного состояния TiNi. Старение при 430 °С в течение 1 и 5 ч вызывает интенсивное выделение когерентных наночастиц фазы Ti3Ni4 и последующая холодная деформация с ε = 25 % формирует наиболее упрочненную структуру, что обеспечивает максимальные значения твёрдости (до 370 HV) и сопротивления деформации (σ25 % = 2185 – 2240 МПа).

Ключевые слова: никелид титана, деформация сжатием, прочностные характеристики,
старение, структура, мартенситные превращения.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-6-59-68

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 666.798.2; 669.018.95

Формирование нанокристаллов галлия на подложках сапфира

Г. Н. Кожемякин¹, Ю. С. Белов², В. В. Артемов³, И. С. Волчков³, К. А. Корсунов¹

¹Луганский государственный университет имени Владимира Даля,
291034 Луганск, Луганская Народная Республика, квартал Молодежный, 20А
E-mail: kozhemgena@gmail.com; korsunof@mail.ru
²МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005 Москва, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1
E-mail: ysbelov@bmstu.ru
³Отделение “Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова” Курчатовского комплекса
кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”,
119333 Москва, Ленинский проспект, 59
E-mail: artemov@ns.crys.ras.ru; volch2862@gmail.com
Поступила в редакцию 18 июня 2025 г., окончательный вариант — 8 октября 2025 г., принята к публикации 20 октября 2025 г.

Методом термического испарения в атмосфере Ar при времени осаждения 10 с, 15 с и 20 с получены нанокристаллы Ga на подложках сапфира (1 102) , размер, форму и количество которых определяли с использованием интеллектуального анализа СЭМ-изображений. Нанокристаллы и микрокристаллы Ga на подложках сапфира конденсировались в виде гексагональной и тетрагональной форм, близких к кристаллическим структурам сапфира и Ga. При времени осаждения 10 с большинство нанокристаллов Ga осаждались в виде прозрачных пластин гексагональной формы, подобной гексагональной структуре R(1 102) сапфировых подложек. Увеличение времени осаждения до 20 с обеспечило рост количества нанокристаллов Ga при повышении их плотности на поверхности подложек на 58 %, а также возрастание в три раза числа микрокристаллов и их размеров от 120 нм до 300 нм. Оксид галлия (Ga2O3), выявленный рентгенофазовым анализом, образовался вследствие взаимодействия поверхностных атомов нанокристаллов и микрокристаллов Ga с атомами кислорода на поверхности подложки сапфира (Al2O3), которые обладают сильной химической связью. Обнаружена двухслойная структура при
времени осаждения 15 с и 20 с, нижний слой которой состоит из микрокристаллов Ga, выросших на подложках сапфира, а второй слой нанокристаллов Ga сформирован на верхней поверхности микрокристаллов первого слоя.

Ключевые слова: галлий, сапфир, термическое испарение, нанокристаллы,
микрокристаллы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-6-69-76