СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

Ю.А. Кашлев, С.А. Масляев

Скорость выхода быстрых частиц из режима плоскостного каналирования

в квазиклассическом приближении...........................................................................................................................................5

На основе неравновесной статистической теории рассмотрена скорость выхода частиц

из режима плоскостного каналирования. В квазиклассическом случае получено

аналитическое выражение для соответствующего кинетического коэффициента R_N в

случае высокоэнергетических частиц, взаимодействующих с валентными электронами.

Установлено, что при высоких температурах выражение для перехода частиц по

существу сходно с вероятностью теплового (безызлучательного) перехода частиц из

состояния каналирования. Коэффициент скорости R_N, включающий член второго

порядка по потенциалу взаимодействия частица–электрон, обратно пропорционален

времени релаксации колебательной энергии t_v, тогда как ангармонизм колебания

частиц в плоскостном канале влияет на релаксационный процесс только за счет его

интерференции с электронным рассеянием.

Ключевые слова: металл, электрон, переход, каналирование.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-5-11

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

А.В. Самохин, А.А. Фадеев, Н.В. Алексеев, М.А. Синайский, В.Ш. Суфияров,

Е.В. Борисов, О.В. Корзников, Т.В. Федина, Г.С. Водовозова, С.В. Барышков

Сфероидизация порошков на основе железа в потоке плазмы электродугового плазмотрона

и их применение в селективном лазерном плавлении............................................................................................................12

Исследована сфероидизация порошков железа ПЖРВ и стали 316L в струе плазмы

электродугового плазмотрона. Установлена возможность получения продукта с

содержанием сферических частиц до 100%. Текучесть лучших образцов полученного

порошка составляет 13-20 с при текучести исходного сырья 39 с. Насыпная плотность

исходного порошка (3,05 г/см³) в процессе плазменной обработки увеличивается до 4,1-

4,4 г/см³. Содержание нанофракции в сфероидизированных порошках изменялось от

0 до 75 масс.% и определялось, в основном, значением энтальпии плазменной струи,

расходом сырья и организацией течения плазмообразующего газа в разрядном канале

плазмотрона. Установлено, что сфероидизированные в плазме порошки марки ПЖРВ

могут использоваться в технологии селективного лазерного плавления для получения

компактных образцов, плотность которых достигает 7,86 г/см³.

Ключевые слова: порошки, сфероидизация, электродуговой плазмотрон, селективное

лазерное плавление.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-12-20

Функциональные покрытия и обработка поверхности

О.Ю. Елагина, В.М.Гусев, А.Г.Буклаков, Н.С. Нестеренко, К.О. Томский

Напыление покрытий из псевдосплавов методом электродуговой металлизации...........................................................21

Исследована возможность применения метода электродуговой металлизации для

получения покрытий со структурой псевдосплавов. Определены основные факторы,

влияющие на структуру покрытий, и представлены результаты металлографических

исследованиях покрытий, напыленных по оптимальной технологии. Изучено влияние

условий тепловыделения на электродах на форму фронта плавления напыляемых

металлических проволок. Установлено, что на аноде выделяется от 40 до 50% от общей

тепловой мощности электрической дуги, а на катоде — от 30 до 40%. Показано, что

существенное различие теплофизических свойств осаждаемых материалов, а также

неоптимальный выбор полярности электродов может приводить к неравномерности

плавления проволочных электродов и неравномерному осаждению компонентов

псевдосплава. Использование более тугоплавкой проволоки в качестве катода приводит к

раздельному осаждению капель разнородных металлов.

Ключевые слова: псевдосплавы, электродуговая металлизация, напыление покрытий,

композиционные материалы, теплофизические свойства, катод, анод, микротвердость.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-21-26

Т.С. Картапова, О.Р. Бакиева, Е.М. Борисова, В.Л. Воробьев, Ф.З. Гильмутдинов,

А.А. Колотов, В.М. Ветошкин, С.М. Решетников

Исследование состава, структуры и электрохимических свойств углеродно-азотных

покрытий на поверхности стали Ст3...................................................................................................................................27

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии исследован химический состав

покрытий на поверхности стали Cт3, полученных магнетронным распылением углерода

с последующей ионной имплантацией ионов азота. По результатам электрохимических

испытаний получены потенциодинамические кривые в нейтральном боратно-буферном

растворе и в децимолярных растворах щелочи и кислоты в условиях естественной

аэрации. Обнаружено снижение плотности анодных токов как в области условно

активного растворения, так и в пассивной области потенциалов. Предполагается, что

пассивное состояние образцов стали Ст3 с углеродно-азотными покрытиями связано не

только с наличием плотного поверхностного слоя на основе разупорядоченного углерода,

но и с образованием на границе раздела “покрытие–металл” нестехиометрических

карбидов, карбонитридов или оксикарбонитридов железа.

Ключевые слова: ионная имплантация, азот, железо, углерод, нитриды, карбиды,

карбонитриды, поверхность, состав, структура, электрохимические свойства.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-27-35

П.В. Марьин, Н.М. Иванова, Е.В. Шестериков, Е.Н. Больбасов, С.И. Твердохлебов

Влияние промежуточной ионной очистки титановой мишени на структуру

биорезорбируемых полимерных скаффолдов из полимолочной кислоты

при формировании покрытий методом DC реактивного магнетронного распыления.................................................... 36

Исследовано влияние промежуточной ионной очистки титановой мишени на

структуру и свойства полимерного волокнистого скаффолда, изготовленного методом

электроспиннинга из поли-L-молочной кислоты (PLLA), при формировании методом

реактивного DC магнетронного напыления титановых азотосодержащих покрытий на его

поверхности. Методом сканирующей электронной микроскопии показано, что выбранные

технологические режимы позволяют модифицировать полимерные волокнистые PLLA

скаффолды, не изменяя их морфологические свойства. Методом энерго-дисперсионной

спектроскопии показано увеличение концентрации титана на поверхности PLLA

скаффолда при промежуточной ионной очистке мишени. На глубину проникновения

титана в объем скаффолда ионная очистка не влияла. Методом оптической гониометрии

установлено, что обработка поверхности скаффолда позволяет изменить контактные

свойства поверхности с гидрофобных до гидрофильных.

Ключевые слова: поли-L-молочная кислота, DC реактивное магнетронное распыление,

биосовместимые покрытия, ионная очистка мишени.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-36-45

Композиционные материалы

М.И. Алымов, С.И. Аверин

О минимальном размере пор при спекании............................................................................................................................ 46

В статье представлены результаты вывода аналитического выражения для определения

минимально возможных (критических) размеров пор в материале. Показано, что пор

размером ниже некоторой критической величины в материале быть не может.

Ключевые слова: размер пор, поверхностное натяжение, давление газа, спекание,

прочность.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-46-49

Ю.В. Концевой, А.Г. Мейлах

Вибрационное плакирование медного порошка алюминием.................................................................................................50

Предложен способ быстрого плакирования медного порошка алюминием. Определены

оптимальные параметры (частота и амплитуда колебаний) экспериментальной установки,

дисперсность и объемная доля взаимодействующих порошков. Рассмотрен наиболее

производительный механизм плакирования. Установлены зависимости толщины

покрытий (от 5 до 25 мкм) на медных частицах от температуры (18-600°С) и времени

нагревания (5-30 с) смеси порошков. Показано, что наибольшая скорость роста покрытия

на частицах меди и формирования Al-Cu интерметаллидов достигается при температурах

рекристаллизации алюминия и меди.

Ключевые слова: металлические порошки, дисперсность, плакирование, вибрация,

частота и амплитуда колебаний, диффузия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-50-56

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

Механизм передачи нагрузки и деформации между волокнами в композиционных материалах......................................57

Изучены процессы, происходящие при нагружении и разрушении композиционных

материалов (КМ) методом “full-pull-out”.Установлен механизм передачи нагрузки

и деформации в КМ, влияние на них активации волокон плазмой и свойств матрицы.

Установлено, что передача и распределение нагрузки и деформации между волокнами

в КМ происходит через два адгезионных соединения волокон с прослойкой матрицы.

Активированные неравновесной низкотемпературной плазмой армирующие волокна

повышают удельную работу разрушения с 26 до 44 Дж/см², сдвиговую прочность с 7,1

до 10,4 МПа и деформацию с 1,8 до 2,33%. При достижении предельной нагрузки и

деформации КМ разрушается, при этом волокно “выстреливается” из матрицы. В случае

армирования неактивированным волокном разрушение КМ происходит в два этапа:

сначала прочность и деформация достигают предельных значений, а затем начинается

сдвиг волокна в матрице, что вызывает релаксацию напряжений и резкое падение

прочности КМ. Дальнейшая деформация происходит в результате вытягивания волокон

из матрицы при низкой нагрузке. Плазменное активирование армирующих волокон

приводит к повышению свойств КМ.

Ключевые слова: композиционные материалы, неравновесная низкотемпературная

плазма, сверхвысокомолекулярное полиэтиленовое волокно, метод full-pull-out, адгезия,

удельная работа разрушения, сдвиговая прочность, деформация, прочность при

растяжении.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-57-62

А.В. Люшинский, Г.С. Бурханов, Н.Р. Рошан, Е.М. Чистов

Особенности сварки давлением палладиевой фольги с нержавеющей сталью................................................................. 63

Рассмотрены особенности соединения фольги из палладиевого сплава с нержавеющей

сталью 12Х18Н10Т методами диффузионной и контактной сварки. Показано, что

обе технологии могут быть реализованы только при использовании промежуточного

слоя никеля толщиной 0,1 мм, обеспечивающего равнопрочность и герметичность

соединения, а также исключающего образование хрупких интерметаллидов. Метод

диффузионной сварки позволяет получать качественные соединения палладиевого

сплава с нержавеющей сталью, но процесс протекает при относительно высоких (950°С)

температурах и является длительным. Контактная сварка лишена этих недостатков, но

результат существенно зависит от правильного выбора режима сварки, при котором

ядро сварной точки должно быть максимально смещено в сторону нержавеющей стали

и никелевого промежуточного слоя. Соединение палладиевого сплава с промежуточным

слоем происходит за счет взаимной диффузии, протекающей в течение прохождения

сварочного импульса.

Ключевые слова: сварка давлением, диффузионная сварка, контактная сварка,

промежуточный слой, никелевая фольга, нержавеющая сталь, палладиевая фольга,

водородная энергетика.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-63-69

Е.Н. Сидорова, А.Ю. Тен, И.А. Ильиных, Э.Л. Дзидзигури

Корреляции между характеристиками исходных и конечных материалов нанопорошка меди......................................70

На примере нанопорошков оксидов меди методами рентгенофлуоресцентного и

рентгенофазового анализа, электронной микроскопии и термогравиметрического

анализа исследована корреляция между морфологией и дисперсностью исходных и

конечных материалов. Из 10% растворов солей был синтезирован кислородсодержащий

осадок меди, представляющий собой смесь гидроксонитрата меди Cu2(OH)3NO3 и

оксида меди CuO, из которого после различных видов обработки формировались

порошки различной морфологии. Установлены реакции, протекающие при термическом

разложении полученного осадка, и схема восстановления Cu2(OH)3NO3 до металлической

меди. Изучены фазовый состав, морфология и дисперсность осажденного материала и

металлического продукта. Предложена схема формирования наночастиц металлической

меди из гидроксонитрата меди.

Ключевые слова: наноматериалы, дисперсность, медь, восстановление.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-70-77

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

И.В. Перинская, В.В. Перинский

Физико-химические характеристики медных микрополосковых линий ИС СВЧ,

пассивированных ускоренными ионами аргона.....................................................................................................................78

Исследованы физико-химические и электрические параметры медных покрытий,

пассивированных ускоренными ионами аргона средних энергий, и СВЧ характеристики

микрополосковых линий на их основе. Установлены режимы ионно-лучевой пассивации,

приводящие к значительному повышению химической устойчивости меди. Предложено

использовать ионно-пассивированную медь в качестве аналога золота в приборах

микроэлектроники СВЧ.

Ключевые слова: ионно-лучевая пассивация, депассивация, химическая активность,

углеродсодержащее наноразмерное покрытие, микрополосковая линия, СВЧ

характеристики.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-78-85