СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

Е.М. Борисова, Ф.З. Гильмутдинов, С.М. Решетников,

Ф.Ф. Чаусов, Е.В. Харанжевский, Т.А. Писарева

Влияние лазерной обработки и последующей гидрофобизации на электрохимическое

поведение алюминия...................................................................................................................................................................5

Изучено влияние лазерной обработки образцов алюминия на свойства поверхностного

оксидного/гидроксидного слоя. Показано, что обработка в среде воздуха приводит к

росту толщины оксидного слоя и практически полному исчезновению гидроксидных

форм, что приводит к ухудшению защитных свойств этого слоя из-за повышения

его дефектности и пористости. Установлено, что оптимальным режимом обработки

алюминия, на поверхности которого существует оксидный слой со значительной долей

гидроксидов, является лазерное облучение в среде инертного газа аргона с небольшим

(1-2 об.%) содержанием кислорода. Лазерная обработка приводит к формированию

защитного поверхностного слоя, эффективно тормозящего анодное растворение

алюминия в модельной коррозионной среде — боратном буферном растворе при рН = 7,4.

Показано, что исходная оксидно-гидроксидная пленка и оксидная пленка, образующаяся

при лазерной обработке, являются гидрофильными, то есть хорошо смачиваются водой.

Обработка поверхности алюминия в исходном состоянии и после лазерного облучения

раствором винилтриэтоксисилана (ВТЭС) приводит к образованию гидрофобного

адсорбционного слоя и существенному снижению токов анодного растворения. Методом

РФЭС показано, что адсорбция силана происходит как с участием атомов кремния, так

и атомов углерода алкеновой связи. Гидрофобный слой адсорбированного силана на

обработанной лазером поверхности имеет большую толщину и оказывает более высокий

эффект торможения анодного растворения алюминия, чем на исходной не обработанной

лазером поверхности.

Ключевые слова: алюминий, лазерная обработка, оксид алюминия, гидрофобизация,

защитный слой.

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

А.А. Гребенников, А.И. Бочаров, С.Б. Кущев, Д.В. Сериков, А.В. Костюченко,

Е.Н. Федорова, И.В. Извекова, И.А. Сафонов

Влияние фотонной обработки на электро- и теплофизические свойства твердого раствора

n-типа на основе Bi2Te3-Bi2Se3. I. Электрофизические свойства.........................................................................................14

Исследовано влияние импульсной фотонной обработки на электропроводность,

термоЭДС и фактор мощности твердого раствора Bi2Te3-Bi2Se3 n-типа. Образцы

получали методом порошковой металлургии в два этапа — синтез и горячее прессование

в атмосфере аргона. Установлено, что импульсная фотонная обработка в атмосфере

аргона синтезированных методом порошковой металлургии образцов приводит к

рекристаллизации поверхностного слоя и изменению фазового состава вследствие

сублимации селена, в результате чего концентрация свободных носителей заряда в

материале уменьшается, термоЭДС увеличивается и снижается электропроводность.

В зависимости от интенсивности импульса подвижность свободных носителей заряда

может как уменьшаться, так и увеличиваться, что позволяет подобрать режим импульсной

фотонной обработки, при котором относительное увеличение коэффициента термоЭДС

превышает уменьшение электропроводности материала, в результате чего фактор

мощности материала возрастает на 2,6%.

Ключевые слова: теллурид висмута, импульсная фотонная обработка, электропроводность,

термоЭДС, фактор мощности.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-5-14-20

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

Е.Н. Воронина, Л.С. Новиков, Ю.А. Манкелевич

Моделирование воздействия частиц плазмы на двумерные материалы............................................................................21

Недавно открытые двумерные неорганические материалы рассматриваются в качестве

материалов нового поколения для элементов наноэлектроники. Важнейшую роль в

современном технологическом процессе создания элементов нано- и микроэлектроники

играет технология плазменной обработки. Образование вакансий или адсорбция

атомов и молекул на поверхности 2D-материалов под действием частиц плазмы может

приводить к кардинальному изменению их электронных свойств. В данной работе

методами компьютерного моделирования исследованы процессы воздействия на

графен и монослои hNB и MoS2 тепловых атомов O и H, а также низкоэнергетических

(10-300 эВ) ионов инертных газов. Рассмотрены элементарные физико-химические

процессы, происходящих при таком воздействии, и перспективы применения технологии

плазменной обработки 2D-материалов для направленного изменения их свойств.

Ключевые слова: 2D-материалы, графен, дисульфид молибдена, плазма, обработка,

компьютерное моделирование.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-5-21-35

Функциональные покрытия и обработка поверхности

А.С. Камышева, А.И. Королева, Л.П. Милешко

Термодинамические функции реакций анодного окисления ниобия и тантала..................................................................36

Построены термодинамические модели процессов электрохимического оксидирования

ниобия и тантала, которые позволяют прогнозировать состав их анодных оксидов в

зависимости от состава электролитов. Проведена оценка реакционной способности

металлов по отношению к анионам электролитов. Выявлено, что в состав анодных

оксидных пленок Nb и Ta могут включаться легирующие добавки в зависимости

от природы анионов, поставляемых компонентами электролитов. Результаты

термодинамического моделирования позволят прогнозировать компонентные составы

анодирующих растворов для получения анодных оксидных пленок этих элементов

заданного состава.

Ключевые слова: электрохимическое оксидирование, анодное окисление, анодный оксид

ниобия, анодный оксид тантала, термодинамическая модель.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-5-36-41

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

Е.Е. Ашкинази, А.В. Хомич, В.Е. Рогалин, А.П. Большаков, Д.Н. Совык,

М.А. Мытарев, И.И. Кошельков, П.М. Васильев, В.И. Конов

Алмазный инструмент с повышенной износостойкостью для труднообрабатываемых

композиционных материалов..................................................................................................................................................42

Работа посвящена анализу методов нанесения прочных поликристаллических алмазных

покрытий (АП) на рабочую поверхность инструмента из карбида вольфрама WC-Co.

Прямое осаждение высококачественных АП на WC-Co с хорошей адгезией невозможно.

Рассмотрены методы предварительной обработки поверхности подложки для повышения

адгезии АП — химическое травление, механическое упрочнение, модификация ионными

пучками, плазменная обработка, лазерная абляция, нанесение буферных слоев между

подложкой и покрытием. Трибологические характеристики инструмента с АП зависят

от микроструктуры и шероховатости покрытия, и после предварительной обработки

поверхности WC-Co перед осаждением покрытия адгезия, твердость и износостойкость

АП возрастают за счет создания многослойной трехмерной поверхности раздела.

Рассмотрены современные технологии создания инструмента с АП, обсуждены

достоинства и недостатки наиболее распространенных методов “горячей нити” и

осаждения покрытий из плазмы СВЧ разряда.

Ключевые слова: усиленные углеродным волокном полимерные материалы (CFRP),

поликристаллические алмазные покрытия, карбид вольфрама WC-Co, адгезия, буферный

слой, алмазный инструмент, твердость, износостойкость, химическое газофазное

осаждение (CVD).

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-5-42-67

Г.Н. Кожемякин, С.Ю. Ковалев, О.Н. Соклакова

Получение пленок висмута спиннингованием и влияние отжига на их микроструктуру................................................68

Исследованы условия получения пленок висмута толщиной от 5 до 30 мкм методом

спиннингования. С помощью РЭМ изучена микроструктура полученных пленок в

поперечном сечении. Пленки Bi толщиной более 5 мкм состояли из кристаллитов

размером до 30 мкм и имели слоистую структуру с двойниками. В пленках толщиной

~5 мкм кристаллиты отсутствовали, но после отжига при 150-200°С в течение 1 ч в них

наблюдались нанокристаллы висмута размером от 10 до 100 нм. Отжиг при более высоких

температурах способствовал увеличению размеров нанокристаллов и формированию

кристаллитов пирамидальной формы размерами до 500 нм.

Ключевые слова: висмут, метод спиннингования, пленки, кристаллиты, отжиг,

нанокристаллы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-5-68-73

К.С. Филиппов

Исследование объемных и поверхностных свойств расплавов никеля, cодержащих примесь свинца.............................74

Исследованы физико-химические свойства (натяжение и плотность) и структура

расплавов системы Ni-Pb с низким (0,01, 0,025 и 0,05 масс.%) содержанием свинца.

Определены критические температуры режима плавки. Установлено, что с увеличением

содержания свинца плотность расплава возрастает до значений, превышающих ее

возможное увеличение за счет добавок более тяжелого свинца, что предполагает

проявление в системе Ni-Pb сильного компрессионного эффекта. При этом наблюдается

сближение политерм нагрева и охлаждения и уменьшение гистерезисных явлений.

Обнаружено, что в области температур плавления поверхностное натяжение расплава

снижается пропорционально содержанию примеси свинца, а на поверхности образуются

поверхностно-активные соединения на основе свинца. Изотерма адсорбции свинца в

никеле после плавления металла имеет сходство с изотермой Ленгмюра. В зависимости

от режима плавки адсорбция в расплавах Ni-Pb может быть положительной или

отрицательной. Отрицательная адсорбция соответствует переходу компонента с

поверхности в объем, положительная — из объема на межфазную границу. Повышение

содержания свинца в расплавах с остаточным кислородом способствует подавлению

процессов, вызывающих снижение поверхностного натяжения и адсорбции.

Ключевые слова: плотность, структура, свойства, расплав, компрессия, примесь,

поверхностное натяжение, адсорбция.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-4-74-82