СОДЕРЖАНИЕ
Воздействие потоков энергии на материалы
У.О. Кутлиев, М.К. Каримов, М.У. Отабоев
Ориентационные
эффекты при рассеянии ионов Ar+ на поверхности InP(001)
при скользящей
ионной бомбардировке....................................................................................................................................5
В приближении
парных столкновений проведено моделирование траекторий ионов Ar+,
рассеянных с
поверхностей InP(001)<001> и
<110>. Показано, что характерные траектории
ионов, рассеянных
с поверхности двухкомпонентного монокристалла, определяются,
в основном,
кристаллографическими направлениями, которые существенно влияют
на процессы
рассеяния и нейтрализации ионов. Рассчитаны
энергетические и угловые
распределения малоуглового рассеяния ионов Ar+ на поверхности монокристалла
InP(001) с Е0 = 3 кэВ.
Установлено, что в энергетическом распределении можно четко
выделить вклад
приповерхностной области в рассеяние ионов, вызывающий появление
нескольких
дискретных пиков в низкоэнергетической части спектра.
Ключевые слова: рассеяние ионов, энергетическое и угловое
распределение,
компьютерное моделирование, полупроводники.
DOI: 10.30791/0015-3214-2019-1-5-10
Плазмохимические способы получения и обработки материалов
Т.К. Нурубейли
Коэффициент
относительной чувствительности в масс-спектрометрах
с индуктивно
связанной плазмой.............................................................................................................................................
11
Рассмотрен процесс
образования ионов при разлете плазменного сгустка в масс-
спектрометрах с индуктивно связанной
плазмой (ICP-MS). В
предположении, что
плотность и
температура электронного и ионного газа в индуктивно связанной плазме
одинаковы,
рассчитаны коэффициенты относительной чувствительности элементов
для более чем 20 элементов при температуре плазмы 5-25 эВ. Показано,
что после
прекращения
рекомбинации многозарядных ионов формируется термодинамически
неравновесная
плазма, в которой остаточная степень ионизации и распределение
ионов по зарядам
зависят от отношения длины рекомбинации и минимального размера
плазменного
сгустка lrec/R0. Экспериментально
определенное отношение nx +2/nx +
соответствует
начальному составу плазмы.
Ключевые слова: коэффициент относительной
чувствительности (КОЧ) элементов,
индуктивная связанная плазма, рекомбинация ионов,
плазменный сгусток,
одноэлементный раствор.
DOI: 10.30791/0015-3214-2019-1-11-18
Г.А. Прибытков,
В.И. Калита, Д.И. Комлев, А В. Барановский, А. А. Радюк,
М.Г. Криницын, А.Ю. Иванников, В.В. Коржова,
А.Б. Михайлова
Структура и
износостойкость плазменных покрытий, напыленных СВС
композиционным порошком
“TiC – высокохромистый
чугун”.............................................................................................................................................
19
Методом СВС
синтезирован композиционный материал на основе высокохромистого
чугуна ПГ-С27 с
упрочняющей TiC фазой.
Композиционный порошок, полученный из
продуктов синтеза,
использован для плазменного напыления. Покрытия, напыленные
композиционным
порошком и исходным порошком чугуна, аттестованы по твердости
и износостойкости.
Структурные исследования напыляемых порошков и напыленных
покрытий показали,
что присутствие в композиционном порошке дисперсных частиц
упрочняющей фазы TiC увеличивает твердость напыленного покрытия в 2 раза, а
абразивную
износостойкость — в 3,5 раза по сравнению с покрытием, напыленным
порошком чугуна.
Ключевые слова: самораспространящийся
высокотемпературный синтез,
высокохромистый чугун, карбид титана, плазменные керметные покрытия, структура,
твердость, абразивная износостойкость.
DOI: 10.30791/0015-3214-2019-1-19-26
Функциональные покрытия и обработка поверхности
В.Н. Ёлкин, Т.В. Малинский, Ю.В.
Хомич, В.А. Ямщиков
Изменение
топографии поверхности бронзы при облучении сканирующим
импульсным
наносекундным лазерным
излучением...............................................................................................................27
Методами
бесконтактной профилометрии, атомно-силовой,
электронной и оптической
микроскопии
исследовано влияние обработки сканирующим пучком наносекундных
лазерных импульсов
с длиной волны 355 нм на поверхность Cu-Cr-Zr бронзы. После
лазерной обработки
на поверхности бронзы наблюдалось формирование периодических
шарообразных
структур диаметром менее 500 нм, расположенных на “ножках-
подставках” высотой ~1 мкм.
Исследовано влияние плотности энергии и скорости
сканирования
лазерного излучения на структуру поверхности бронзы.
Ключевые слова: Cu-Cr-Zr бронза, наносекундные лазерные импульсы, лазерная
обработка, наноструктура,
топология поверхности.
DOI: 10.30791/0015-3214-2019-1-27-34
А.Б. Надирадзе, Г.В.
Панасова, Р.Р. Рахматуллин, В.А. Смирнов
Деградация терморегулирующих
покрытий космических аппаратов при осаждении на них
тонких пленок
золота..............................................................................................................................................................35
Исследована
деградация “зеркальных” терморегулирующих покрытий (ТРП) типа
“солнечный
отражатель” (ОСО-С) и пленочных ТРП типа ПМ-ОА при осаждении на них
тонких пленок
золота. Пленки золота толщиной 1-24 нм наносились на образцы методом
катодного
напыления. Проведено сравнение экспериментальных и
теоретических
зависимостей термооптических характеристик ТРП (коэффициента поглощения
солнечного
излучения AS и степени черноты e) от толщины пленки. Методом АСМ
исследованы
топография поверхности образцов. Определены допустимые уровни
загрязнения
поверхности ТРП пленками золота.
Ключевые слова: терморегулирующие покрытия, деградация,
тонкие пленки золота,
термооптические характеристики, допустимый уровень загрязнения.
DOI: 10.30791/0015-3214-2019-1-35-42
Я.С. Фиронов, М.В. Власова, И.В. Мельников, Н.Г. Каказей,
M.C. Ресендис-Гонсалес, С.И. Кондрашенко,
Д.А. Рябцев
Формирование CrxCyOz покрытий при
лазерной обработке карбидо-хромовой
керамики................................................43
Исследовано
воздействие на воздухе лазерного излучения на керамику Cr23C6 с добавками
Cr3C2 и Cr7C3. Установлено, что
основным процессом, происходящим в зоне лазерного
излучения,
является плавление керамической поверхности карбида хрома и образование
кратера. Этот
процесс сопровождается выбросом капель расплава из зоны кратера и
диссоциацией
карбида хрома. В результате пространство кратера обогащается продуктами
абляции Cr, C, СO и CO2. Уменьшение
содержания O2 в кратере и прилегающем к нему
пространстве приводит к
замедлению окислительных процессов, а присутствие таких
продуктов абляции,
как атомарный хром и углерод, способствует синтезу в газовой фазе
оксикарбидов CrxCyOz (x ≈ 0,3-0,8, y ≈ 0,03-0,3, z ≈ 0,61-0,26). Извержение из
кратера и
распространение
продуктов абляции в окружающую среду сопровождается коагуляцией
наночастиц в кластеры. В
зависимости от длины пролета нанокластеров через
различные
температурные зоны
и температуры поверхности осаждения формируются оксикарбиды
различной
морфологии — от островковых (типа фрактальных
кластеров) до пленочных.
Продукты осаждения
характеризуются признаками “сепарации” по размерам частиц,
что позволит
создавать пленки определенного типа. Пролет частиц
различного размера
через газовую
среду, содержащую кислород, сопровождается окислением оксикарбидов
до Cr2O3.
Ключевые слова: карбидо-хромовая
керамика, лазерное облучение, продукты абляции,
продукты осаждения.
DOI: 10.30791/0015-3214-2019-1-43-54
Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами
Ю.Н. Туманов
Направления
развития безотходной плазменно-электромагнитной технологии
восстановления d- и f-металлов из
аффинированного летучего фторидного сырья:
Научно-технические
принципы, технологическое развитие................................................................................................55
Рассмотрены
физико-химические и технические принципы плазменно-электромагнитной
технологии
восстановления металлов IV-VIII групп Периодической системы из летучего
фторидного сырья.
Технология состоит из двух стадий, осуществляемых в одном
технологическом аппарате: селективная ионизация компонентов с помощью
генератора
плазмы и
электромагнитная сепарация заряженных и незаряженных компонентов, которые
образуют летучие
фториды. Проект применительно к урану с использованием летучего
гексафторида урана осуществлен на оборудовании компании British Nuclear Fuels.
Детально
проанализирована термодинамика (U-F)-плазмы, технологический маршрут ее
генерации и
разделения компонентов и применяемые для этого технические средства.
Рассмотрена
конструкция комбинированного металлодиэлектрического плазмотрона,
при использовании которого магнитное поле индуктора свободно
проникает внутрь,
что делает
возможным взаимодействие высокочастотного генератора с (U-F)-плазмой,
а также
технологический маршрут потока уран-фторной плазмы при электромагнитной
сепарации
заряженной и незаряженных компонентов. Основными продуктами технологии
являются слитки
металлов, которые следует вытягивать из расплава с использованием
технологии
“низкочастотный холодный тигель”, и фтор, откачиваемый технологического
аппарата сухими
насосами. Используемое в данной технологии выхлопное оборудование
технологии должно
включать двухслойные металлокерамические фильтры, снабженные
системой эжекционно-импульсной регенерации фильтрующей поверхности.
Технология
переработки
летучего фторидного сырья на компактные металлы и фтор в принципе
не создает
отходов. Разработку можно использовать во всех химико-металлургических
производствах, где
необходимо получать слитки редких и радиоактивных металлов с
регенерацией
фтора.
Ключевые слова: (U-F)-плазма, высокочастотный генератор,
металлодиэлектрический
плазмотрон, индуктор, магнитный сепаратор, магнитные
силовые линии, фтор, сухой
насос, холодный тигель, d- и f-элементы,
металлокерамический фильтр, летучее фторидное
сырье, селективная ионизация, электромагнитная сепарация,
сверхзвуковое сопло.
DOI: 10.30791/0015-3214-2019-1-55-70
О.М. Канунникова, С.М. Решетников, В.В. Аксенова, Е.А. Печина,
А.А. Суслов, Б.Е.
Пушкарев, В.И. Ладьянов
Влияние механоактивации ингибиторов типа ВНХ-Л на коррозию железа и
цинка.
I.Ингибиторы на
основе циклогексиламина и бензотриазола.............................................................................................
71
Деформационные
воздействия (интенсивная пластическая деформация кручением и
механоактивация в шаровой планетарной мельнице)
приводят к изменениям структурно-
химического
состояния ингибиторов коррозии типа ВНХ-Л. В поверхностных слоях
частиц порошков
происходит разрушение шестичленного углеводородного цикла и
протонирование атомов третичного
азота. Расчеты методом CNDO/2 показали, что
электронная
плотность на атоме протонированного азота по
сравнению с третичным
азотом повышается,
что приводит к ускорению движения молекул ингибиторов и
повышению
электропроводности коррозионных сред. Также возрастает гидрофобность
молекул
ингибиторов. Методом рентгеноструктурного анализа показано, что
кристаллическая
структура ингибиторов после интенсивной пластической деформации
кручением,
воздействия гидростатического давления и механоактивации
остается
неизменной.
Наибольшее уплотнение под нагрузкой наблюдалась для ингибитора,
имеющего бензольное кольцо в структуре молекулы, а наименьшая — для ингибитора,
не имеющего гетероциклов и бензольного кольца
в составе молекулы. Установлено, что
относительная
скорость коррозии железа в сульфатно-хлоридной и боратной средах
растет с
уменьшением гидрофобности и доли протонированной
формы ингибиторов
в коррозионных
средах, что обусловлено изменением электронной структуры
“якорных” атомов
азота, ответственных за формирование защитного ингибирующего
слоя на
поверхности металла. Циклогексиламин (ВНХ-Л-111), не
подвергавшийся
деформационному
воздействию, может использоваться для защиты от коррозии
железа, однако после механоактивации он
является катализатором коррозии железа как
в сульфатно-хлоридной, так и в боратной средах. Защитные
свойства ингибиторов на
основе циклогексиламина и бензотриазола
в отношении железа после механоактивации
не изменяются.
Ингибитор ВНХ-Л-407 ускоряет коррозию железа в сульфатно-хлоридной
среде. Явной
зависимости ингибиторных свойств по отношению к цинку от
химической
структуры
ингибиторов не выявлено.
Ключевые слова: ингибиторы, механоактивация,
интенсивная пластическая деформация,
кристаллическая структура, протонированная
и непротонированная формы, рН.
DOI: 10.30791/0015-3214-2019-1-71-80