СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

О.А. Лапуть, И.В. Васенина, И.А. Курзина

Влияние имплантации ионов Ag2+ и C+ на поверхностные физико-химические свойства полилактида,

гидроксиапатита и композиционных материалов на их основе............................................................................................5

Исследованы физико-химические свойства поверхности материалов биомедицинского

назначения (полилактида, гидроксиапатита и композитов на их основе с массовым

соотношением компонентов 80/20 и 60/40 соответственно), модифицированных

облучением ионами углерода и серебра дозой 1·10¹⁶ см^–2 при ускоряющем напряжении

20 кВ. Установлено, что ионная имплантация приводит к увеличению размеров

кристаллитов и степени кристалличности материалов, росту объема пор в поверхностных

слоях, повышению поверхностной электропроводности и снижению микротвердости

материалов.

Ключевые слова: полилактид, гидроксиапатит, композиционные материалы, ионная

имплантация, фазовый состав, степень кристалличности, электропроводность.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-2-5-13

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

А.А. Николаев, Д.Е. Кирпичёв, А.В. Николаев

Исследование теплофизических параметров анодной области плазменной дуги

при восстановительной плавке кварц-лейкоксена в металлографитовом реакторе........................................................14

Изучен процесс восстановительной плазменно-дуговой плавки титанового сырья

Ярегского месторождения с целью его рафинирования от кремния. Плавку проводили в

водоохлаждаемом металлографитовом реакторе, состоящем из медной цилиндрической

камеры диаметром 100 мм с графитовой донной вставкой толщиной 30 мм, являющейся

анодом дуги. В верхней части камеры установлен полый графитовый катод, через который

в область анодного пятна подавалась смесь кварц-лейкоксена с графитом. При плавлении

кварц-лейкоксена содержавшийся в нем диоксид кремния SiO₂ восстанавливался до SiO,

который испарялся из расплава, что приводило к его обогащению по титану. Мощность

дуги составляла 13 кВт. Экспериментально измеренные параметры температурного поля

и значения плотности тока в анодном пятне и столбе дуги согласуются с результатами

расчетов, сделанных в предположении воздействия на материал равномерно

распределенного источника теплоты.

Ключевые слова: плазма, дуга, анод, пятно, кварц-лейкоксен, температура.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-2-14-20

Функциональные покрытия и обработка поверхности

О.М. Канунникова, С.М. Решетников, В.В. Аксенова, А.А. Суслов,

Б.Е. Пушкарев, Н.Б. Перевощикова, В.И. Ладьянов

Влияние механоактивации ингибиторов типа ВНХ-Л на коррозию железа и цинка.

II. Ингибиторы на основе морфолина и бензотриазола.......................................................................................................21

Исследовано влияние механоактивации в шаровой планетарной мельнице на свойства

ингибиторов коррозии ВНХ-Л-20, ВНХ-Л-406 и ВНХ-Л-406. Установлено, что

механоактивация не изменяет тип кристаллической решетки ингибиторов, но приводит

к протонированию атомов азота в гетероциклах ВНХ-Л-406, ВНХ-Л-408 и разрушению

циклов с одинарными связями с образованием алифатических структур. В результате

повышается электронная плотность на атомах азота и понижается гидрофобность

молекул. Относительная скорость коррозии железа в сульфатно-хлоридной и боратной

средах растет с уменьшением гидрофобности и увеличением доли протонированной

формы ингибиторов в коррозионных средах. Выявлены отличия во взаимодействии с

поверхностью цинка ингибиторов с циклогексиламином и ингибиторов с морфолином.

В первом случае морфология корродирующей поверхности имеет “чешуйчатый” вид, во

втором — “крупитчатый”. Ингибитор, не имеющий в составе молекулы бензотриазола, в

боратной среде приводит к ускорению коррозии железа. Механоактивация незначительно

влияет на физико-химические и защитные свойства ингибиторов как в сульфатно-

хлоридной, так и в боратной средах. Сделан вывод, что ингибиторы на основе морфолина

и бензотриазола могут использоваться для защиты железа в условиях деформационных

воздействий (близких к условиям механоактивации в шаровой планетарной мельнице).

Явной зависимости ингибиторных свойств по отношению к цинковому покрытию

в сульфатно-хлоридной и боратной коррозионных средах от химической структуры

ингибиторов не выявлено.

Ключевые слова: ингибиторы, механоактивация, интенсивная пластическая деформация,

кристаллическая структура, протонированная и непротонированная формы, рН.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-2-21-29

Т.Н. Агаев, С.З Меликова, М.М. Тагиев

Формирование защитного оксидного покрытия на поверхности нержавеющей стали

при предварительной радиационной обработке гамма-квантами.....................................................................................30

Рассмотрены экспериментальные методы защиты металлов от коррозии с помощью

радиационно-окислительной обработки в среде перекиси водорода. Установлено,

что такая обработка нержавеющей стали в течение 30-50 ч (D=123-205 кГр) приводит

к формированию поверхностной оксидной пленки, пассивирующей поверхность

металла при термических и радиационно-термических процессах разложения воды.

С увеличением толщины оксидной пленки возрастает их дефектность, и окисление

металлической фазы усиливается.

Ключевые слова: нержавеющая сталь, коррозия, предварительная радиационная

обработка, гамма-облучение, оксидный слой, защитное покрытие.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-2-30-35

С.О. Рогачев, С.А. Никулин, В.М. Хаткевич, А.О. Черетаева, Б.Е. Беккалиев

Влияние высокотемпературного азотирования на коррозионную стойкость ферритных хромистых сталей...........36

Проведено сравнительное исследование влияния высокотемпературного азотирования

на сопротивление электрохимической коррозии и стойкости к длительному

высокотемпературному окислению ферритных высокохромистых сталей с различным

содержанием Cr и V (08Х17Т, 15Х25Т и Х20Ф5). Показано, что высокотемпературное

азотирование оказывает положительное влияние на коррозионную стойкость сталей в

водном растворе 1 моль/л NaCl + 0,5 моль/л H2SO4, а в водном растворе 3% NaCl —

отрицательное. Стали 08Х17Т и 15Х25Т во всех исследуемых состояниях характеризуются

высокой стойкостью к окислению при повышенной температуре. Для стали Х20Ф5 в

исходном (неазотированном) состоянии удельный привес на порядок больше, чем для

сталей 08Х17Т и 15Х125Т. Азотирование с отжигами при температурах 550 и 700°С

существенно повышают стойкость к окислению стали Х20Ф5.

Ключевые слова: ферритные коррозионностойкие стали, высокотемпературное

азотирование, нитриды, электрохимическая коррозия, высокотемпературное окисление.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-2-36-43

И.В. Сайков, А.А. Бердыченко, В.В. Курилкин

Эффективность барьерного слоя из ванадия в биметалле нержавеющая сталь + титан

при воздействии высоких температур...................................................................................................................................44

Исследована эффективность применения барьерного слоя из ванадия и биметаллической

композиции нержавеющая сталь 08Х18Н10Т + титан ВТ1-0, полученной сваркой взрывом,

с целью предотвращения возникновения интерметаллидной прослойки при воздействии

различных температур. Эволюцию околошовной зоны в образцах, подвергнутых

нагреву до 600, 700, 800 и 900°C с выдержками 1, 3, 5 и 10 ч, исследовали методами

растровой электронной микроскопии и металлографии, также проводились измерения

микротвердости. Показано, что барьерный слой из ванадия надежно предотвращает

взаимную диффузию между сталью и титаном при высоких температурах, исключая

образование интерметаллидов в околошовной зоне. Проведены оценки эффективности

барьерного слоя.

Ключевые слова: сварка взрывом, биметаллы, интерметаллиды, сталь, титан, ванадий,

барьерный слой.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-2-44-50

Композиционные материалы

А.И. Ковтунов, Ю.Ю. Хохлов, С.В. Мямин

Влияние кобальта на формирование и прочность сцепления композиционных

материалов пеноалюминий–титан........................................................................................................................................51

Исследованы механические свойства слоистого композитного материала пеноалюминий–

титан, получаемого заливкой алюминия в формы с порообразующими фтористыми

флюсами и титановой арматурой, сдвиговая прочность которого определяется

адгезионной связью между алюминием и титаном, а также прочностью переходного

интерметаллидного слоя, образующегося на границе раздела металлов. Для

улучшения адгезионной связи титан покрывали алюминием, а прочность переходного

интерметаллидного слоя повышали его легированием кобальтом через алюминиевый

расплав, применяемый для алюминирования титана. Изучено влияние легирования

кобальтом на процессы смачивания и растекания алюминиевого расплава по титану

при формировании композиционного материала. Показано, что легирование 3% Co

снижает площадь растекания алюминия по титану. При активации поверхности титана

флюсом K2TiF6, K2ZrF6 смачивание титана расплавом увеличивается с увеличением

содержания кобальта, а при активации эвтектикой KF-AlF3 — снижается. Легирование

2% Co увеличивает сдвиговую прочность композита за счет упрочнения переходного

интерметаллидного слоя. Максимальной сдвиговой прочностью обладают композиты, в

которых для активации поверхности титана применялшся флюс K2ZrF6, что обусловлено

легированием переходного слоя одновременно кобальтом и цирконием.

Ключевые слова: алюминий, пеноалюминий, титан, кобальт, композиционный материал,

активирующий флюс, смачивание, растекание, сдвиговая прочность, легирование,

алюминиевый расплав, интерметаллидные фазы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-2-51-58

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: Расширение области

применения и возникающие при этом проблемы...................................................................................................................59

Продолжение обзора [1], посвященного рассмотрению принципов плазменно-

электромагнитной технологии (ПЭТ) восстановления металлов из летучего фторидного

сырья и практической реализации данной технологии применительно к металлам IV-VIII

периодов периодической системы. Рассмотрены возможности применения технологии,

разработанной для получения урана, для восстановления металлов, образующих летучие

галогениды (фториды) — Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Te, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Np, Pu,

Am. Обсуждены особенности реализации ПЭТ для конкретных металлов, возникающие

при этом сложности и способы их преодоления. Показано, что в большинстве случаев

применение ПЭТ с использованием фторидов редких и радиоактивных металлов не

сопровождается проблемами, характерными для урана, или же эти проблемы решаются

намного легче. Рассмотрены технические возможности очистки технологического

выхлопа от мелкодисперсных частиц с помощью металлокерамических фильтров с

импульсной эжекционной регенерацией.

Ключевые слова: летучее фторидное сырье, металлодиэлектрический плазмотрон,

холодный тигель, d- и f-элементы, металлокерамический фильтр, импульсная

эжекционная регенерация, электромагнитная сепарация, сверхзвуковое сопло.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-2-59-69

В.Н. Колокольцев, Г.Э. Фолманис, М.А. Федотов

Получение водного коллоидного раствора селена путем механического диспергирования..............................................70

Механическим диспергированием гранул селена в дистиллированной воде на

вибрационном станке типа Metapolan-2 при частоте 100 Гц получены коллоидные

растворы наночастиц селена размером от 20 до 100 нм. Концентрация селена в растворе

измерялась методом атомно-эмиссионной спектроскопии и достигала значения 2 мг/л.

Установлено, что свойства коллоидных растворов селена, приготовленных механическим

диспергированием, в значительной мере зависят от материала сосуда, в котором они

получены. Коллоидные растворы селена, полученные в пластиковых бюксах, обладают

кислотными свойствами, в то время как растворы, полученные в стеклянных бюксах —

щелочными. Показано, что выпаривание коллоидных растворов приводит к образованию

сильно анизотропных дендритных структур, что может свидетельствовать об анизотропии

сформированных наночастиц.

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

материал бюкса, концентрация, выпаривание, дендритные структуры.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-2-70-76