СОДЕРЖАНИЕ

Функциональные покрытия и обработка поверхности

Т.Г. Карнавская, П.Ю. Кикин, В.Н. Перевезенцев, Е.Н. Разов, Е.Е. Русин

Изменение морфологии поверхности тантал-вольфрамового покрытия после воздействия

циклических лазерных импульсов...............................................................................................................................................5

Рассмотрены процессы, происходящие на поверхности Ta-10% W покрытия при

воздействии низкоэнергетических лазерных импульсов. Показано, что после

многоциклового лазерного облучения (200 импульсов) на поверхности покрытия

возникают многочисленные округлые выступы диаметром от 25 до 225 мкм.

Максимальная высота выступов достигает 30 мкм. Установлено, что в зоне облучения

происходит пространственное перераспределение атомов вольфрама и в области

выступов его концентрация существенно снижается, а в промежутках между выступами

возрастает.

Ключевые слова: Ta-W покрытие, лазерное многоцикловое импульсное воздействие,

морфология покрытия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-5-10

Г.А. Прибытков, М.Г. Криницын, В.В. Коржова, И.А. Фирсина, А.В. Барановский, В.Г. Дураков

Формирование структуры при электронно-лучевой наплавке покрытий

композиционными порошками “карбид титана–титановая связка”................................................................................ 11

Методами рентгенофазового анализа, оптической и растровой электронной микроскопии

исследована эволюция структуры металоматричных композиционных порошков “карбид

титана–титановая связка” в процессе электронно-лучевой наплавки покрытий. Показано,

что при наплавке происходит частичное растворение гранул композиционного порошка

в расплаве наплавочной ванны и последующая кристаллизация дисперсной карбидной

фазы в виде дендритов из жидкометаллического раствора, содержащего титан и углерод.

Ключевые слова: самораспространяющийся высокотемпературный синтез,

металоматричные композиты, карбид титана, титан, наплавка, растворение в

наплавочной ванне, микроструктура.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-11-19

Д.А. Романов, Е.Н. Гончарова, Е.А. Будовских, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, А.Д. Тересов

Исследование структуры и трибологических свойств электроэрозионного покрытия Mo-Ni-Cu,

сформированного на меди комбинированным методом.......................................................................................................20

Комбинированным методом, сочетающим электровзрывное напыление и последующее

облучение высокоинтенсивным импульсным электронным пучком субмиллисекундной

длительности, на поверхности медного электрического контакта сформировано

многослойное Mo-Ni-Cu покрытие. Исследованы структура, фазовый состав,

механические и трибологические свойства полученных покрытий. Показано, что после

электронно-пучковой обработки формируется поверхностный слой с островковой

структурой. В объеме островков выявляется субмикрокристаллическая структура.

Сформированное покрытие имеет многослойную структуру, в которой выделяются

поверхностный слой, сформированный в результате оплавления покрытия электронным

пучком, переходный слой с большим количеством микропор и примыкающий к подложке

слой со слоистой субмикрокристаллической структурой. Концентрация легирующих

элементов Mo и Ni возрастает в более глубоких слоях покрытия. Дефектная субструктура

покрытия представлена сетчатой, ячеисто-сетчатой, полосовой и фрагментированной

дислокационными структурой. Прочностные свойства покрытия оценивали по

результатам измерения твердости и модуля Юнга. При малых нагрузках на индентор

(5-25 мН) твердость и модуль Юнга достигают 22 и 28 ГПа соответственно, при высоких

нагрузках (>30-40 мН) твердость и модуль Юнга покрытия практически не изменяются.

Микротвердость покрытия в 1,7 раза выше, чем медной подложки, и составляет ~1,0 ГПа,

модуль Юнга покрытия (110-120 ГПа) сопоставим с модулем Юнга технически чистой меди.

Износостойкость покрытия выше износостойкости технически чистой меди в 2,3 раза, а

значения коэффициента трения покрытия и меди близки (0,408 и 0,332 соответственно).

Ключевые слова: электровзрывное напыление, электронно-пучковая обработка,

молибден, медь, никель, псевдосплав.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-20-27

Г.В. Смирнов, Д.Г. Смирнов

Электроосаждение диэлектрических покрытий на металлы из электрофоретического состава

на основе лака ПЭ-939..............................................................................................................................................................28

Показано, что добавки к эмалировочному лаку ПЭ-939 поверхностно активного вещества

(нашатырного спирта) и растворителя (диоксана) придают ему электрофоретические

свойства. Определены оптимальные концентрации компонентов, режимы

электроосаждения и термообработки полученных электрофоретических пленок.

Исследованы характеристики полученных диэлектрических пленок. Рассмотрены

возможности применения предложенного состава в ресурсосберегающих технологиях

эмалирования проводов, ремонта изоляции, изоляции пазов статоров и якорей

электродвигателей и продемонстрированы преимущества предлагаемой технологии по

сравнению с традиционными методами ремонта электротехнических изделий.

Ключевые слова: электроосаждение, анафорез, пленки, эмалирование, плотность тока,

пробивное напряжение.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-28-32

Композиционные материалы

И.Е. Калашников, А.Г. Колмаков, Л.К. Болотова, П.А. Быков,

Л.И. Кобелева, Р.С. Михеев, М.Л. Хейфец

Технологические режимы получения и свойства наплавочных прутков и антифрикционных покрытий

из композиционного материала на основе сплава системы SnSbCu................................................................................... 33

Методом экструзии смеси порошка баббита и наполнителей изготовлены наплавочные

прутки на основе сплава Б83, содержащие армирующие частицы карбида бора и карбида

кремния. Полученные прутки характеризовались отсутствием пор и несплошностей в

объеме и имели бездефектную поверхность. Плотность и твердость композиционного

материала были сопоставимы с плотностью и твердостью литого баббита. Методом

дуговой наплавки неплавящимся вольфрамовым электродом (напряжение дуги

Uд=16-18 В, ток I=160-170 А, скорость наплавки Vн=4,2 м/ч, расход защитного газа

(аргона) 12-14 л/мин) на стальные подложки наносились антифрикционные покрытия.

Структурные исследования методами оптической и электронной микроскопии показали,

что, что размер интерметаллидных фаз при введении частиц SiC и B4C в сплав баббита

уменьшается в два раза. Коэффициент трения покрытия, содержащего высокопрочные

частицы карбида кремния и карбида бора, снижается до 0,4, а коэффициент стабильности

процесса трения возрастает до 0,8 во всем интервале трибонагружения.

Ключевые слова: сплав баббита Б83, карбид бора, карбид кремния, дуговая наплавка,

структура, коэффициент трения, износостойкость.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-33-41

В.В. Кудинов, И.К. Крылов, В.И. Мамонов, Н.В. Корнеева

Влияние компонентов на свойства гибридных композиционных материалов при ударе..................................................42

Методом “Разрыв Ударом” исследовано влияние компонентов на характер разрушения

и свойства гибридных композиционных материалов (ГКМ) на основе пластичных и

хрупких матриц при ударном нагружении. Показано, что наиболее высокую прочность

имеют ГКМ, в которых на всех этапах нагружения, вплоть до разрушения, происходит

совместная деформация матрицы и упрочняющих волокон. Регулируя состав матрицы,

можно управлять основными свойствами и механизмами разрушения ГКМ. Механизм

деформации ГМК при ударе носит ступенчатый характер с образованием участков

разрыва волокон и выделением упругой энергии, вызывающей колебания нагрузки на

кривой деформации до 150 Н при использовании жёсткой матрицы. Для углепластиков

на основе пластичной матрицы удельная работа разрушения и прочность выше в

2,6 и 1,2 раза, соответственно, по сравнению с углепластиками с жесткой матрицей.

Разрушение углепластиков происходит или путем разрыва волокон, или за счет сдвига

волокна в матрице и его последующего вытягивания из матрицы. Изменяя соотношение

углеродных волокон и волокон из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) в

гибридном волокне, можно управлять свойствами ГКМ. Введение в гибридное волокно

20% СВМПЭ повышает прочность и удельную работу разрушения углепластиков на

основе пластичной матрицы в ~1,3 раза. При 50% СВМПЭ-волокон прочность ГКМ

возрастает в ~ 1,4 раза, а удельная работа разрушения — в ~2,1 раза.

Ключевые слова: гибридные композиционные материалы (ГКМ), метод “Разрыв Ударом”

(РУ), удельная работа разрушения, предел прочности при растяжении, сдвиговая

прочность, гибридное волокно, сверхвысокомолекулярное полиэтиленовое волокно

(СВМПЭ-волокно), углеродное волокно, углепластик, пластичная матрица (ПМ), жесткая

матрица (ЖМ).

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-42-49

Г.В. Козлов, И.В. Долбин

Влияние одноосной вытяжки на степень усиления нанокомпозитов поливинилхлорид/нитрид бора............................50

Исследовано влияние одноосной вытяжки на структуру, молекулярные характеристики

и свойства нанокомпозитов полимер/2D-нанонаполнитель на примере нанокомпозитов

поливинилхлорид/нитрид бора. Обнаружено, что такая вытяжка приводит к

существенному (в 2,5 раза) повышению статистической жесткости полимерных цепей

матрицы нанокомпозитов, характеризуемой их характеристическим отношением. Для

неориентированных образцов величина характеристического отношения меньше, чем

для исходного матричного полимера, а для ориентированных — больше. Частицы

(агрегаты частиц) нанонаполнителя формируют в полимерной матрице фрактальный

каркас (“скелет”), размерность которого повышается при одноосной вытяжке. Этот

эффект приводит к линейному спаду перколяционного индекса в перколяционной

модели усиления нанокомпозитов, что, в свою очередь, существенно влияет на степень

их усиления. При достижении критического значения размерности 2,8 происходит

переход величины перколяционного индекса от положительных к отрицательным

значениям, что означает переход от предела “муравья” к пределу “термита” и приводит

к резкому (до ~150) росту степени усиления полимерных нанокомпозитов при малых

содержаниях нанонаполнителя. Характеристическое отношение полимерных цепей

матрицы нанокомпозита тесно связано с уровнем агрегации 2D-нанонаполнителя,

которую можно охарактеризовать числом пластин нитрида бора в “пачке” (тактоиде).

Относительная доля межфазных областей, которые являются таким же армирующим

(усиливающим) элементом структуры нанокомпозита, как и сам нанонаполнитель,

также зависит от статистической жесткости полимерных цепей матрицы нанокомпозита

и повышается с ростом характеристического отношения. Теоретические оценки в

рамках перколяционной модели усиления показали большой ресурс улучшения свойств

нанокомпозитов полимер/2D-нанонаполнитель.

Ключевые слова: нанокомпозиты, нитрид бора, вытяжка, степень усиления, каркас

частиц, молекулярные характеристики, межфазные области.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-50-56

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

А.В. Первиков, М.И. Лернер, О.В. Бакина, А.С. Ложкомоев, Е.А. Глазкова

Синтез биметаллических янус-наночастиц Fe-Pb электрическим взрывом проводников

из железа и свинца....................................................................................................................................................................57

Показана возможность синтеза методом электрического взрыва двух проводников

биметаллических янус-наночастиц из несмешивающихся металлов железа и свинца.

Изучены электрические характеристики взрыва проводников из Fe и Pb, исследован

дисперсный и фазовый состав наночастиц и распределение элементов в наночастицах.

Предложен механизм формирования янус-наночастиц Fe-Pb в условиях электрического

взрыва проводников.

Ключевые слова: электрический взрыв проводников, янус-наночастицы, железо, свинец,

биметаллические наночастицы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-57-65

Ю.В. Конюхов, В.М. Нгуен, Д.И. Рыжонков

Кинетические закономерности процессов водородного восстановления нанопорошка a-Fe2O3

при энерго-механической обработке в электромагнитном поле.........................................................................................66

Изучены кинетические закономерности процессов водородного восстановления

наноразмерного порошка a-Fe2O3 при наложении электромагнитного поля и энерго-

механической обработке в вихревом слое вращающихся под действием поля

ферромагнитных частиц. Расчет кинетических параметров в условиях линейного

нагрева и в изотермии проводили по моделям Фримена-Кэрола и Мак Кевана

соответственно. Установлено, что электромагнитное поле снижает скорость

восстановления нанопорошка a-Fe2O3 до 19% при 400°С, а энерго-механическая

обработка в вихревом слое интенсифицирует процесс восстановления в четыре раза.

Методами термогравиметрического, рентгенофазового, электронно-микроскопического

анализа и определения удельной поверхности по низкотемпературной адсорбции азота

исследованы свойства исходного материала и продуктов восстановления.

Ключевые слова: оксид железа (III), нанопорошок железа, электромагнитное поле,

вихревой слой, энерго-механическая обработка, степень восстановления, удельная

поверхность.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-66-74

В.Ф. Горюшкин, Ю.В. Бендре, С.В. Зенцова, Н.С. Зайцев, М.В. Кипервассер

Влияние электрического заряда металла на скорость газовой коррозии титана ВТ1-0

и сплава ВТ6 в тетрахлориде углерода..................................................................................................................................75

Предложена конструкция химического реактора с электрическим конденсатором

цилиндрического типа, в котором испытуемые образцы являются составной частью

внутренней обкладки. Гравиметрическим методом измерена скорость коррозии

технически чистого титана ВТ1-0 и титанового сплава ВТ6 в потоке паров тетрахлорида

углерода при температуре 673 K и напряжении на конденсаторе от 400 до 7680 В при

различной полярности электрического заряда внутренней обкладки. Установлен

эффект влияния электрического потенциала любой полярности, подаваемого на

окисляющийся металл в интервале напряжений на конденсаторе от 6000 до 7680 В,

на скорость газовой коррозии титана в тетрахлориде углерода. Показано, что скорость

реакции Tiтв+CCl4пар→Cтв+TiCl4пар возрастает в ~2 раза при повышении напряжения на

конденсаторе от 6000 до 7680 В. С увеличением напряжения проявляется тенденция к

усилению эффекта. Эффект увеличения скорости окисления титана хлорагентом может

быть полезным при переработке титанового лома.

Ключевые слова: химический реактор с электрическим конденсатором, титан ВТ1-0

и сплав ВТ6, тетрахлорид углерода, скорость газовой коррозии, массовый показатель

газовой коррозии, эффект увеличения скорости окисления титана за счет электрического

заряда поверхности.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-75-82

О.Е. Пухова

Исследование процесса пирометаллургической очистки платинородиевого сплава от примесей меди........................ 83

На примере пирометаллургической очистки со сменным флюсом сплава PtRh10 показано,

что кинетика удаления примеси меди описывается диффузионными законами. Измерения

атомно-эмиссионным методом показали, что содержание меди в образцах сплава после

очистки достигало 0,004 масс.%. Определены зависимости содержания меди от времени

и рассчитаны диффузионные характеристики меди в сплаве. Данные рентгенофазового

анализа флюса, содержащего примесные элементы, свидетельствуют, что примесь Cu

взаимодействует с флюсом с образованием соединений CuAlO2 и CuAl2O4. На основании

полученных результатов сделан вывод, что скорость процесса пирометаллургической

очистки сплава Pt-Rh можно контролировать изменением дисперсности флюса.

Ключевые слова: металлы платиновой группы, примеси, рафинирование.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-83-87

Г.Э. Фолманис, М.А. Федотов, Л.В. Коваленко, В.И. Ролдугин, И.Г. Тананаев

Влияние стенки сосуда на диспергирование селена в ультразвуковой ванне......................................................................88

Метод ультразвукового диспергирования применяется для получения наночастиц

металлов с использованием воды как экологически чистого носителя. Показано, что

результаты диспергирования селена зависят от материала сосуда, в котором происходит

диспергирование. Исследования ультразвукового диспергирования селена в воде в трех

различных сосудах, изготовленных из кварца, стекла и полиэтилентерефталата, показали,

что во всех случаях происходит образование частиц, но характер их распределения по

размерам зависит от материала сосуда. Установлено также, что значение pH коллоидного

раствора селена различно и зависит от материала сосуда. Наименьшее изменение значения

рН (6,14) по сравнению с исходной бидистиллированной водой (6,2) наблюдается

в коллоидном растворе, полученном в кварцевом сосуде, кроме того, этот раствор

является наиболее устойчивым (значение дзета-потенциала –14,2 мВ). Сделан вывод,

что ультразвуковое диспергирование в кварцевом сосуде позволяет получить наиболее

устойчивые водные коллоидные растворы селена для биологических исследований.

Ключевые слова: ультразвук, селен, диспергирование, коллоидные растворы,

кислотность, дзета-потенциал.

DOI: 10.30791/0015-3214-2018-1-88-92