СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

А.С. Демин, С.А. Масляев, В.Н. Пименов, В.А. Грибков, Е.В. Демина, С.В. Латышев,

М.М. Ляховицкий, И.П. Сасиновская, Г.Г. Бондаренко, А.И. Гайдар, М. Падух

Воздействие мощных импульсных потоков ионов дейтерия и дейтериевой плазмы

на молибденовую пластину........................................................................................................................................................5

Изучено влияние облучения в установке Плазменный фокус PF-1000 экстремальными

энергетическими потоками быстрых ионов дейтерия (E_i≈100 кэВ, плотность мощности

q_i≈10¹¹-10¹² Вт/см², длительность импульса t_i≈10-50 нс) и дейтериевой плазмы (q_pl≈10⁹-

10¹⁰ Вт/см², t_pl≈50-100 нс) на структуру поверхностного слоя молибденовой пластины

с учетом его плавления, частичного испарения и закалки расплава. На облученной

поверхности обнаружено образование капельных структур, пор, микротрещин, а также

пузырей и следов их разрушения. Методом численного моделирования c привлечением

данных оптической и электронной микроскопии показано, что воздействие ударных

волн, возникающих при жестком режиме облучения, на зоны с высокой концентрацией

“технологических” дефектов типа пор, раковин, несплошностей и т.п. приводит к

образованию микротрещин в поверхностном слое и способствует расслоению Mo

пластины в этой области. Обнаружено, что облучение мощными ионно-плазменными

пучками вызывает изменение исходной текстуры Mo на текстуру кристаллизации с

ориентировкой <200> в направлении градиента температуры и приводит к дополнительному

упрочнению поверхности за счет формирования дисперсной структуры, образующейся

в процессе закалки слоя расплава на поверхности облученной пластины, и термических

напряжений, возникающих на стадии охлаждения.

Ключевые слова: высокотемпературная плотная плазма, ионы, ударные волны,

повреждаемость, поверхностное упрочнение.

М.В. Жидков, А.Е. Лигачев, Г.В. Потемкин, С.С. Манохин, Г.Е. Ремнев, Ю.Р. Колобов

Структура кратера, образовавшегося на поверхности стали после воздействия мощного

импульсного потока ионов.......................................................................................................................................................18

Методами растровой и просвечивающей электронной микроскопии исследована

топография поверхностных слоев стали Х18Н10Т (AISI 321) после облучения мощными

импульсными потоками ионов Cⁿ⁺. Тонкая фольга для исследования была вырезана из

поперечного сечения кратера сфокусированным ионным пучком в колонне двухлучевого

электронно-ионного микроскопа, микроструктура и химический состав кратера

изучались с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Показано, что

приповерхностный слой кратера на глубину ~2 мкм сформирован столбчатыми зернами,

вытянутыми в направлении поверхности. Под слоем столбчатых зерен находится область

с равноосными субмикрокристаллическими зернами.

Ключевые слова: мощные импульсные ионные пучки, поверхность, кратер, структура.

К.И. Аршинов, В.В. Бобровский, О.Н. Крапивная, А.В. Линевич

Лазерный нагрев порошковых материалов............................................................................................................................22

Экспериментально установлено, что наиболее эффективный нагрев частиц графитового

порошка размером 1-10 мкм до температуры белого свечения происходит при их

размещении в зоне резонатора СО₂-лазера (l=10,6 мкм, P_вых=20 Вт). При прямом

лазерном воздействии частицы нагреваются лишь до температуры красного свечения.

Определена критическая концентрация частиц графитового порошка в воздушном

потоке, при превышении которой происходит срыв генерации лазера.

Ключевые слова: лазерное излучение, графитовый порошок, нагрев.

И.В. Перинская, И.В. Родионов, Л.Е. Куц

Влияние ионно-лучевой обработки на механические, морфологические и биосовместимые

свойства медицинских изделий из титана............................................................................................................................26

Исследованы механические свойства и морфология медицинских имплантатов из

титана ВТ1-0, поверхность которых модифицирована последовательной ионно-лучевой

обработкой ионами Не⁺ и А^r+. Установлено, что ионно-лучевая обработка ионами гелия

(100-200 кВ, 6∙101⁷-6∙10¹⁸ см^–2) приводит к формированию квазипористой поверхности

титана за счет явления радиационного блистеринга. Последующая обработка ионами

аргона (40-130 кВ, (1,25-3,1)∙10¹⁶ см^–2) в среде углекислого газа приводит к образованию

на поверхности титана тонкой пленки углеродного алмазоподобного покрытия с высокими

механическими свойствами. Показано, что рассмотренный способ модифицирования

поверхности титана может применяться для обработки изделий медицинской техники,

в частности, внутрикостных имплантатов.

Ключевые слова: ионно-лучевая обработка, ионная имплантация, квазипористая

структура, углеродсодержащее беспористое покрытие, биосовместимость.

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

Е.Н. Воронина, Л.С. Новиков

Моделирование взаимодействия сверхтеплового атомарного кислорода с полиимидом.................................................34

Применительно к условиям эксплуатации материалов в околоземном космическом

пространстве рассчитаны параметры реакций взаимодействия сверхтепловых атомов

кислорода с полиимидом, сопровождающихся образованием летучих продуктов СО₂,

СО, ОН, О, Н. Показано, что вероятность образования летучих продуктов зависит от

места попадания сверхтепловых атомов кислорода в полимерное звено. Для реакций с

образованием молекул СО₂ и СО, дающих основной вклад в потерю массы полимеров,

вероятность наиболее высока при попадании налетающего атома кислорода в область

расположения имидной группы в мономере полиимида. Приведенные результаты

могут быть использованы для оценки стойкости полимеров к воздействию атомарного

кислорода в околоземном космическом пространстве.

Ключевые слова: полиимид, атомарный кислород, сверхтепловые атомы, взаимодействие,

компьютерное моделирование.

А.В. Самохин, А.Г. Асташов, Н.В. Алексеев, М.А. Синайский, Ю.В. Цветков

Синтез нанопорошков оксинитрида алюминия в плазменном реакторе с ограниченным струйным течением............43

Экспериментально исследован процесс синтеза нанопорошков оксинитрида алюминия

в реакторе с ограниченным струйным течением при взаимодействии дисперсного

алюминия с аммиаком и кислородом в потоке азотной плазмы, генерируемой в

электродуговом плазмотроне. Получены порошки со средним размером частиц

20-200 нм, имеющие кубическую структуру и состоящие из оксинитридных фаз

алюминия. Изменение параметров синтеза позволило получать нанопорошки

оксинитрида алюминия с удельной поверхностью в диапазоне 28-50 м²/г, содержащие

1-11 масс.% азота и 25-40 масс.% кислорода.

Ключевые слова: плазмохимический синтез, нанопорошок, оксинитрид алюминия.

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

О.Б. Перевалова, А.В. Панин

Фазовое превращение a-Ti→a″-мартенсит при наводороживании технического титана, предварительно

обработанного электронным пучком.....................................................................................................................................50

Методами рентгеноструктурного анализа, просвечивающей дифракционной и

сканирующей электронной микроскопии с применением дифракции обратно рассеянных

электронов исследованы фазовый состав и микроструктура наводороженного

технического титана, предварительно обработанного низкоэнергетическими

сильноточными пульсирующими электронными пучками. Предварительная обработка

поверхности технического титана пучком электронов приводит к более чем трехкратному

увеличению концентрации водорода при наводороживании. При концентрации водорода

600 ppm в техническом титане без предварительной обработки электронным пучком

образуются гидриды титана, при концентрации более 800 ppm — гидриды и области

с сильно искаженной кристаллической решеткой a-Ti. Насыщение водородом до

концентрации более 2300 ppm технического титана, предварительно обработанного

электронным пучком с плотностью энергии 12 Дж/см², приводит к образованию в

поверхностном модифицированном слое гидридов титана и областей с сильно искаженной

кристаллической решеткой α-Ti, а при плотности энергии 18 Дж/см² — гидридов титана

и двух основных фаз: твердого раствора на основе α-Ti с практически неискаженной

кристаллической решеткой и α″-мартенсита с орторомбической структурой (a=0,325 нм,

b=0,474 нм, c=0,448 нм). Фазовое превращение α-Ti→α″-Ti происходит в областях

поверхностного модифицированного слоя с повышенной концентрацией водорода,

вызывающей сильные искажения кристаллической решетки.

Ключевые слова: низкоэнергетические сильноточные пульсирующие электронные

пучки, наводороживание, просвечивающая дифракционная электронная микроскопия,

сканирующая электронная микроскопия с применением дифракции обратно рассеянных

электронов, твердый раствор, α″-мартенсит.

С.Я. Бецофен, В.Ю. Конкевич, О.Е. Осинцев, И.А. Грушин,

A.А. Петров, А.А. Авдюхина, И.И. Воскресенская

Текстура и параметры анизотропии прессованных труб из сплава МА14, полученных методами

гранульной металлургии ..........................................................................................................................................................63

Исследовано влияние гранульной технологии на формирование кристаллографической

текстуры в процессе экструзии труб из магниевого сплава МА14 диаметром 105 мм

(толщина стенок 5 мм). Трубы изготавливали из прессованных заготовок, полученных

горячим компактированием магниевых гранул, произведенных методом центробежного

распыления расплава в среде газообразного гелия (скорость охлаждения 10⁴-10⁵ град./с).

Текстура труб характеризовалась расположением полюсов призмы в осевом направлении,

при этом в результате значительно большего обжатия трубы по толщине, чем по диаметру,

в ее стенке формировалась базисная текстура, аналогичная текстуре магниевых листов.

Предложена процедура расчета контуров текучести на основе критерия Хилла для

анизотропных материалов, позволяющая оценивать напряжения течения при любом виде

напряженного состояния.

Ключевые слова: сплав МА14, трубы, текстура, фактор Закса, критерий текучести Хилла,

параметры анизотропии, контуры текучести.

В.И. Уваров, В.Э. Лорян, М.И. Алымов, В.С. Шустов, А.С. Федотов,

Д.О. Антонов, М.В. Цодиков, А.Г. Гнедовец, В.А. Зеленский

Пористый мембранно-каталитический конвертер на основе порошков оксида алюминия............................................72

Методом спекания порошковой смеси на основе оксида алюминия с добавками

эвтектического состава оксида магния и карбида кремния синтезированы каталитически

активные мембраны для дегидратации и дегидрирования бутилового спирта с получением

водорода и бутадиена. С целью активирования процесса дегидрирования бутанола

в открытые поры полученных пористых мембран методом золь-гель наносились

наночастицы оксидов меди и цинка. Размер пор в мембранах составлял 5,5-6,5 мкм,

а открытая пористость достигала ~42%. Фазовый анализ образцов показал наличие

MgSiO₃ и Al₂O₃. Исследованы процессы дегидратации бутилового спирта в бутилен

и дегидрирования бутилена в бутадиен.

Ключевые слова: пористые материалы, мембрана, порошковая металлургия, спекание,

дегидратация, дегидрирование, бутадиен.

Г.А. Мамедова

Гидротермальный синтез цеолита со структурой ZSM-25 на основе природного минерала Нахчывана.....................76

На основании природного минерала Нахчывана в гидротермальных условиях

синтезирован натрийсодержащий цеолит типа ZSM-25. Синтез осуществлялся при

температуре 160°С и концентрации термального раствора LiOH 3N при заполнении

автоклава на 80%, время обработки составляло 5 суток. Исходный материал и полученный

цеолит исследовали методами рентгенографического анализа, дериватографии,

ИК-спектроскопии и элементного анализа. Показано, что цеолит ZSM-25 состава

Na_{1,74Al2Si5,45O20,87} кристаллизуется в кубической сингонии с параметром решетки

а=12,04 Å. Исследованы катионообменные, дегидратационные и регидратационные

свойства цеолита. Установлено, что цеолит полностью регидратируется в течение 24 ч

и с легкостью подвергается катионному обмену, что делает перспективным его применение

в качестве катализатора и адсорбента.

Ключевые слова: гидротермальный синтез, цеолит ZSM-25, ИК-спектры, рентгенофазовый

анализ, элементный анализ, катионообменные свойства, дегидратация-регидратация.