СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

А.С. Диков, И.И. Чернов, С.Б. Кислицин

Влияние температуры испытаний на скорость ползучести конструкционной

стали 12Х18Н10Т, облученной в реакторе БН-350................................................................................................................. 5

Для оценки долговечности конструкционных материалов применительно к длительному

хранению отработавшего ядерного топлива исследовано влияние облучения в реакторе

на быстрых нейтронах БН-350 на механические свойства и термическую ползучесть

аустенитной стали 12Х18Н10Т. Механические испытания проводили при температурах

350 и 450°C. Установлено, что при температуре 450°C наблюдается повышение

прочностных характеристик и снижение относительного удлинения до разрушения, что

объясняется обратным a′→g превращением, интенсивно протекающем в облученной

стали при 450°С. При повышении температуры с 350 до 450°С скорость установившейся

ползучести облученной стали возрастает в ~3,7 раза. Количество и размеры карбидных

включений, образующихся при длительной выдержке при 450°С, уменьшается, что

может ускорить процесс ползучести и привести к сокращению срока “сухого” хранения

отработавших тепловыделяющих сборок.

Ключевые слова: аустенитная хромоникелевая сталь 12Х18Н10Т, нейтронное облучение,

механические свойства, термическая ползучесть.

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

Н.В. Холодкова, И.В. Холодков, С.А. Смирнов

Рекомбинация атомов О(³Р) на поверхности пленки нержавеющей стали в плазме кислорода..................................... 12

Исследован процесс рекомбинации атомов кислорода на поверхности пленки

нержавеющей стали в положительном столбе тлеющего разряда постоянного тока в

кислороде при давлениях газа 50-400 Па и токе разряда 20 и 50 мА. Определена вероятность

гетерогенной рекомбинации атомов О(³Р) на поверхности пленки нержавеющей стали

марки 12Х18Н10Т. Среднее значение вероятности гетерогенной рекомбинации в

диапазоне давлений 50 – 400 Па составило 0,015. Исследование поверхности пленки

нержавеющей стали методом атомно-силовой микроскопии показало отсутствие

существенных изменений в средней шероховатости поверхности пленки при временах

обработки в плазме кислорода вплоть до 30 минут.

Ключевые слова: гетерогенная рекомбинация, кислород, нержавеющая сталь, пленка,

поверхность.

Г.Р. Рахматуллина

Плазменная модификация полимеров.....................................................................................................................................18

Методами ИК спектроскопии, рентгеноструктурного и термического анализа исследовано

влияние неравновесной низкотемпературной плазмы на структуру акриловых и

полиуретановых полимеров, применяемых в качестве покрытия натуральной кожи.

Жидкие полимеры в виде водных дисперсных растворов высушивались для получения

твердых пленок. Плазменной обработке подвергались жидкие суспензии до их

высушивания и затвердевания или уже затвердевшие твердые пленки. Установлено, что

кратковременная (3 мин) обработка в ВЧ плазме твердых полимеров приводит к улучшению

механических свойств пленок. Определены оптимальные режимы плазменной обработки.

Показано, что максимальный эффект обработки для акрилового полимера RodaKrulK 577

достигается при мощности емкостного разряда 0,7 кВт (повышение прочности на 65% и

относительного удлинения на 35%), а для полиуретана RodaPurK 8727 — при мощности

разряда 0,1 кВт (повышение прочности на 170% и относительного удлинения на 72%).

Улучшение механических характеристик связывается с происходящими в твердых

полимерах конформационными изменениями в структуре полимеров, приводящими к

их дополнительной полимеризации. Изменений химического состава полимеров после

плазменной обработки не обнаружено.

Ключевые слова: плазма, полимеры, структурирование, термический анализ,

механические свойства.

А.В. Коломейченко, В.Н. Логачев, Н.В. Титов

Повышение ресурса деталей методами плазменного электролитического оксидирования............................................ 25

Исследованы физико-механических свойств оксидно-керамических покрытий,

сформированных плазменным электролитическим оксидированием на различных

алюминиевых сплавах. Установлено, что наполнение пор оксидно-керамического

покрытия маслом или нанесение на его поверхность фрикционно-механическим

способом медного слоя увеличивает износостойкость подвижных соединений деталей

в 1,7 раза и 4,5 раза соответственно. Предложены комбинированные методы обработки,

значительно повышающие эксплуатации оный ресурс упрочненных деталей.

Ключевые слова: восстановление, упрочнение, покрытие, подвижное соединение,

плазменное электролитическое оксидирование, толщина, твердость, износостойкость,

ресурс.

Функциональные покрытия и обработка поверхности

А.А. Сивков, Д.Ю. Герасимов

Нанесение плазменных Ti-C-N покрытий на воздухе............................................................................................................ 33

Показана возможность получения сверхтвердого покрытия на основе титана, азота

и углерода на металлической подложке методом плазменного осаждения на воздухе.

Покрытие наносилось на подложку в кратковременном цикле работы магнитоплазменном

ускорителя при воздействии гиперскоростной струи электроэрозионной

титаносодержащей плазмы. Методами сканирующей электронной микроскопии и

рентгенофазового анализа установлено, что высокая твердость полученных покрытий

обусловлена формированием наноструктурных слоев нитрида и карбонитрида титана.

Ключевые слова: коаксиальный магнитоплазменный ускоритель, нитрид титана,

карбонитрид титана, сверхтвердые покрытия.

Ю.Ф. Иванов, О.Л. Хасанов, М.С. Петюкевич, Г.В. Смирнов, В.В. Полисадова,

З.Г. Бикбаева, А.Д. Тересов, М.П. Калашников, О.С. Толкачёв

Структура и свойства поверхностного слоя керамики В₄С, обработанной интенсивным

электронным пучком................................................................................................................................................................ 38

Методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии показано, что

импульсное облучение спеченной керамики на основе карбида бора интенсивным

электронным пучком приводит к формированию модифицированного поверхностного

слоя с беспористой поликристаллической структурой и инициирует процесс

микродвойникования и образования протяженных субмикро- и нанокристаллических

прослоек по границам кристаллитов карбида бора. Обнаруженные структурные

изменения способствуют увеличению усталостной долговечности модифицированного

слоя.

Ключевые слова: карбид бора, керамика, интенсивный электронный пучок, облучение,

структура.

Г.А. Прибытков, В.И. Калита, Д.И. Комлев, В.В. Коржова, А.А. Радюк,

А.В. Барановский, А.Ю. Иванников, М.Г. Криницын, А.Б. Михайлова

Структура и износостойкость плазменных покрытий, напыленных композиционным порошком TiC+Р6М5............. 45

Проведены исследования элементного и фазового состава, макро- и микроструктуры,

твердости и абразивной износостойкости покрытий, полученных плазменным

напылением порошком быстрорежущей стали Р6М5 и СВС порошком TiC+50 об.%

Р6М5. Рассмотрено структурное состояние примесей кислорода и азота и их влияние

на свойства покрытий. Установлено, что металломатричная структура композиционного

порошка сохраняется в неизменном виде в напыленном покрытии, что обеспечивает

повышение твердости и износостойкости композиционного покрытия в 2,0 и 7,6 раз

соответственно по сравнению с покрытием, напыленным стальным порошком.

Ключевые слова: самораспространяющийся высокотемпературный синтез, плазменное

напыление, металломатричный композит, структура, твердость, износостойкость.

Композиционные материалы

А.Ф. Дресвянников, Е.В. Петрова, А.И. Хайруллина

Физико-химические закономерности SPS-компактирования алюмо-циркониевых

высокодисперсных оксидов, полученных электрохимическим способом............................................................................. 56

Исследован процесс искрового плазменного спекания (SPS) высокодисперсных порошков

Al₂O₃ и Al₂O₃-ZrO₂, полученных электрохимическим способом c заданной морфологией,

степенью агломерации, химическим и фазовым составом. Установлено, что соотношение

t/m-фаз ZrO₂ сохраняется в интервале температур 1250-1400°С, при этом размер зерен

увеличивается незначительно.

Ключевые слова: алюмоциркониевые оксидные системы, искровое плазменное спекание,

фазовый состав, морфология, электрохимический синтез.

А.А. Банишев, А.Ф. Банишев

Особенности фотолюминесценции и механизм механолюминесценции композиционных

материалов на основе фотополимеризующейся смолы и мелкодисперсных порошков

люминофоров SrAl₂O₄:(Eu²⁺,Dy³⁺) и Sr₄Al₁₄O₂₅:(Eu²⁺,Dy³⁺,B)..... ........... ........... ............................................................... 64

Исследованы спектры и кинетика фотолюминесценции мелкодисперсных порошков

люминофоров SrAl₂O₄:(Eu²⁺,Dy³⁺) и Sr₄Al₁₄O₂₅:(Eu²⁺,Dy³⁺,B). Для возбуждения

фотолюминесценции использовались лазеры с длиной волны излучения l=355,

404, 440 и 530 нм. Обнаружена фотолюминесценция материалов в длинноволновой

области спектра 550-750 мкм, что свидетельствует о наличии энергетических уровней,

излучательные переходы между которыми формируют спектр излучения. С помощью

сканирующего электронного микроскопа исследована микроструктура порошков.

Установлено, что порошок состоит из микрочастиц (гранул) размерами до 100 мкм

с размером зерна до 25 мкм. По результатам исследования механолюминесценции

порошков SrAl₂O₄:(Eu²⁺,Dy³⁺) и Sr₄Al₁₄O₂₅:(Eu²⁺,Dy³⁺,B) сделан вывод, что она

возбуждается вследствие активации ловушек при их взаимодействии с электрическими

полями движущихся зернограничных дислокаций при межзеренном проскальзывании в

процессе деформации микрочастиц при ударном нагружении.

Ключевые слова: фотолюминесценция, механолюминесценция, мелкодисперсные порошки

SrAl₂O₄:(Eu²⁺,Dy³⁺) и Sr₄Al₁₄O₂₅:(Eu²⁺,Dy³⁺,B), фотополимеры, композиционный материал.

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

А.В. Макунин, Н.Г. Чеченин, Е.А. Воробьева, Д.А. Панкратов

Образование аксиально ориентированных полидисперсных наноуглеродных структур

при газопиролитическом осаждении из циклогексана с ферроценом................................................................................. 72

Методом газопиролитического (CVD) осаждения циклогексана с ферроценом на

подложке из монокристаллического кремния осуществлен синтез вертикально

ориентированных массивов многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ). Проведена

многопараметрическая вариация технологических параметров процесса синтеза МУНТ.

Получены аксиальные полидисперсные углеродные микроструктуры, сложенные

из массивов вертикально ориентированных углеродных нанотрубок. Проведены

структурные исследования МУНТ с использованием РЭМ Tescan Lyra3 FEG и зондового

микроскопа Ntegra Spectra NT-MDT, а также методом КРС. Изучены возможности

очистки синтезированных углеродных структур от аморфного углерода путем окисления

атомарным кислородом и озоном с целью значительного увеличения их удельной

поверхности. Предложены способы применения синтезированных полидисперсных

структур в качестве носителей катализаторов, твердых электролитов, носителей

химических сенсоров, а также в абсорбционных методиках хранения газов и жидкостей.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, ориентированные массивы, синтез, подложка,

кремний, электронная микроскопия, зондовая микроскопия, комбинационное рассеяние

света, удельная поверхность, носитель фазы.

Д.А. Коротков, С.В. Коротков, Г.Л. Спичкин, Л.М. Федотова

Использование высоковольтного наносекундного разряда для управления пролиферацией клеток

фибробластов на поверхности имплантатов из фторуглеродных полимеров.................................................................79

Исследована возможность модифицирования поверхности пленочных имплантатов из

пористого фторопласта путем их обработки в низкотемпературной плазме высоковольтного

разряда наносекундной длительности. В качестве образцов использовались пленки для

восстановительной хирургии (ПВХ) и пленки для замещения дефектов костной ткани

(ПЗДКТ) из политетрафторэтилена (ПТФЭ). Время плазменной обработки образцов

варьировалось от 1 до 10 с. Качество поверхности пленок оценивалось с помощью

атомно-силового микроскопа по их шероховатости и гидрофильности. Установлено,

что плазменная обработка существенно увеличивает шероховатость поверхности,

что связывается с изменением ее структуры. Степень гидрофильности поверхности

пленок ПВХ и ПЗДКТ определялась по углу скатывания капли воды и зависела от

исходного состояния поверхности (гладкая или рифленая сторона образца), величины

газоразрядного промежутка и длительности плазменной обработки. Обнаружена

корреляция между углом скатывания капли воды и пролиферативной способностью

посеянных клеток: чем больше угол скатывания, тем более высокая плотность клеток

наблюдалась на поверхности. Установлено, что плазменная обработка практически

не влияет на механическую прочность пленок и обеспечивает стерильность пленок в

течение 28 суток после времени обработки 1 с.

Ключевые слова: имплантаты из фторуглеродных полимеров для восстановительной

хирургии и замещения дефектов костной ткани, высоковольтный наносекундный

объемный разряд, низкотемпературная плазма, модифицирование поверхности,

гидрофильность, клетки фибропластов, плазменная стерилизация.

В.Ю. Зуфман, С.В. Шевцов, А.И. Огарков, И.А. Ковалев, К.Б. Кузнецов, А.А. Ашмарин,

Н.А. Овсянников, Н.Н. Дергунова, С.К. Родионова, А.С. Чернявский, К.А. Солнцев

Высокотемпературное окисление меди в рамках подхода окислительного конструирования........................................ 86

Изучена кинетика окисления меди в температурном диапазоне 600-1000°С. Показано,

что в рамках подхода окислительного конструирования кинетика окисления описывается

параболическим законом, а образующаяся компактная оксидная керамика имеет

равномерную толщину. Приповерхностный слой оксида представлен фазой тенорита,

основной объем — фазой куприта. При 600 и 700°С приповерхностный слой имеет

поликристаллическую зеренную структуру игольчатой формы. Установлено, что при

700 и 800°С на плоской поверхности формируется оксид Cu₂O, обладающий высокой

адгезией к поверхности и оптически прозрачный в видимом части спектра излучения.

Ключевые слова: медь, тенорит, куприт, окислительное конструирование, окисление,

кинетика, структура.