СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

А.Б. Цепелев

Пиковый модульный эффект при наноиндентировании сплава Fe-20Cr..............................................................................7

Изучено проявление размерного эффекта, а также изменение модуля упругости

сплава Fe-20 масс.% Cr при наноиндентировании в отожженном и облученном

электронами с энергией 2 МэВ состоянии. Установлено, что в пределах разброса

результатов измерений все экспериментальные точки укладываются на одну кривую

соответствующих зависимостей, из чего сделан вывод об отсутствии влияния облучения

на нанохарактеристики сплава. Обнаружен пиковый модульный эффект — резкое

увеличение, а затем быстрое уменьшение величины модуля упругости сплава при

наноиндентировании. Толщина слоя, в котором проявляется этот эффект, не превышает

~1500 нм. Заметный экспериментальный разброс результатов объясняется возможным

формированием развитого рельефа поверхности материала при отжиге.

Ключевые слова: нанотвердость, размерный эффект при наноиндентировании,

модуль упругости, электронное облучение, пиковый модульный эффект, АСМ, рельеф

поверхности.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-6-7-13

В.А. Грибков, М.Б. Шапочкин

Диагностика методами поляризационной спектроскопии мощных потоков быстрых частиц

в плазме пинча, используемых для тестирования материалов термоядерной энергетики.............................................14

Обоснована необходимость и возможность проведения диагностики мощных потоков

быстрых частиц, генерируемых в Z-пинчах, в том числе в установках типа Плазменный

фокус. Эти потоки являются основным инструментом, применяемым для тестовых

испытаний материалов, перспективных для использования в термоядерной энергетике

и аэрокосмической технике. Исследования предлагается провести с использованием

гелиевой плазмы. Изучены перспективы применения для этой цели исследований

параметров поляризации излучения, наблюдаемых в линии гелия с длиной волны 5015 Å

и относящейся к спектральному переходу 2S1-3P1. Эта линия расположена в видимой

области спектра, что существенно облегчает проведение данного вида диагностики

мощных потоков высокотемпературной плазмы пинча.

Ключевые слова: пинч, спектрополяриметрия, диагностика потоков частиц.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-6-14-21

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

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

Влияние фотонной обработки на электро- и теплофизические свойства твердого раствора n-типа

на основе Bi2Te3-Bi2Se3. II. Теплопроводность и термоэлектрическая добротность........................................................ 22

Исследовано влияние импульсной фотонной обработки на теплопроводность и

термоэлектрическую добротность твердого раствора Bi2Te3-Bi2Se3 n-типа. Образцы были

получены методом порошковой металлургии путём синтеза и горячего прессования

в атмосфере аргона. Установлено, что импульсная фотонная обработка образцов

в атмосфере аргона приводит к уменьшению теплопроводности образца, причем

электронная составляющая теплопроводности уменьшается независимо от режима

обработки вследствие уменьшения электронной составляющей теплоемкости, а

фононная составляющая снижается только при относительно высоких дозах излучения.

Определен оптимальный режим импульсной фотонной обработки, при котором

уменьшение теплопроводности материала происходит одновременно с увеличением

фактора мощности, при этом термоэлектрическая добротность материала возрастает

практически на 10%.

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

теплоемкость, термоэлектрическая добротность.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-6-22-27

С.А. Божко, С.С. Манохин, А.Ю. Токмачева-Колобова, Ю.Ю. Карлагина, А.Е. Лигачев

Влияние импульсного наносекундного лазерного излучения на коррозионную стойкость

магниевого сплава системы Mg-Al-Zn.................................................................................................................................... 28

Исследована коррозионная стойкость магниевого сплава Mg-Al-Zn с крупнозернистой и

ультрамелкозернистой структурой до и после обработки поверхности сплава импульсным

лазерным излучением наносекундной длительности. Установлено, что данная обработка

значительно повышает устойчивость сплава к его растворению в физиологическом

растворе 0,9% NaCl только при условии предварительного формирования в объеме

образца однородной ультрамелкозернистой структуры. Обнаруженный эффект можно

рассматривать, как перспективный способ обработки поверхности изделий медицинского

назначения из биодеградируемых магниевых сплавов.

Ключевые слова: наносекундное импульсное лазерное излучение, магниевые сплавы,

коррозионная стойкость.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-6-28-35

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

Е.А. Ланцев, В.Н. Чувильдеев, А.В. Нохрин, М.С. Болдин, Ю.В. Цветков,

Ю.В. Благовещенский, Н.В. Исаева, П.В. Андреев, К.Е. Сметанина

Исследование кинетики электроимпульсного плазменного спекания ультрамелкозернистых

твердых сплавов WC-10% Co..................................................................................................................................................36

Исследовано влияние углерода на кинетику высокоскоростного электроимпульсного

плазменного спекания нано- и субмикронных порошковых композиций WC-10 масс.%

Co. Свободный углерод в виде графита вводили в нано- и субмикронные порошки

путем перемешивания. Определена энергия активации твердофазного спекания в

условиях изотермической выдержки и непрерывного нагрева. Показано, что увеличение

содержания углерода приводит к уменьшению объемной доли частиц h-фазы и

смещению кривой усадки в область более низких температур нагрева. Установлено, что

в области “средних” температур нагрева увеличение содержания графита не оказывает

существенного влияния на энергию активации спекания нано- и субмикронных порошков,

величина которой близка к энергии активации зернограничной диффузии в кобальте.

В области “высоких” температур спекания увеличение содержания графита приводит

к существенному снижению энергии активации уплотнения порошков WC-Co за счет

уменьшения концентрации атомов вольфрама в g-фазе на основе кобальта. Кинетика

спекания мелкозернистых твердых сплавов WC-Co лимитируется интенсивностью

процесса диффузионной ползучести кобальта по Коблу.

Ключевые слова: нанопорошки, субмикронные порошки, карбид вольфрама, твердые

сплавы, электроимпульсное спекание, плотность, диффузия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-6-36-51

Композиционные материалы

М.Г. Исаенкова, Ю.А. Перлович, А.В. Юдин, А.Е. Рубанов, Н.Ю. Журавлев, М.Д. Савельев, А.В. Дуб

Закономерности формирования ячеистых структур, полученных селективным лазерным плавлением порошка

из стали 03Х16Н15М3.............................................................................................................................................................. 52

Представлены результаты отработки технологических режимов селективного

лазерного плавления порошка стали 03X16H15M3, позволяющих получать ячеистые

конструкции с устойчивыми параметрами. На основании статистического анализа

размеров ячеек, ребер и узлов в сечении, параллельном направлению роста ячеистых

структур двух размеров ребер и пустот (400×1000 и 300×600 мкм), установлены

параметры технологического режима, обеспечивающие получение изделий с наиболее

стабильными размерами, сохраняющимися по высоте конструкции. Размеры основных

элементов ячеистой конструкции определялись с помощью растрового электронного

микроскопа, кристаллографическая текстура и структура материала — методами

рентгеноструктурного анализа. Установлено, что повышение мощности лазерного

излучения приводит к повышению искажений в кристаллической структуре и уменьшению

периода кристаллической решетки материала ячеистых конструкций. Наиболее высокие

искажения структуры зафиксированы в ребрах ячеистых структур, а также в изделиях с

меньшими размерами ребер и пустот. Материал исследованных ячеистых конструкций

характеризуется аксиальной текстурой, для которой параллельно направлению

роста ориентируются кристаллографические нормали 〈100〉. Степень выраженности

аксиальной текстурной компоненты зависит от мощности лазерного излучения,

используемого для выращивания ячеистых структур. В образцах, полученных при

использовании минимальных мощностей излучения, наблюдается рассеяние аксиальной

текстуры, что обусловлено увеличением количества хаотично ориентированных зерен с

одновременным уменьшением объёма строго ориентированных столбчатых кристаллов,

расположенных, главным образом, вблизи оси ребер ячеистой конструкции. Острота

текстуры в ячеистых образцах с малым размером пустот выше, нежели в образцах с

большим размером пустот.

Ключевые слова: селективное лазерное сплавление, ячеистая конструкция, аустенитная

сталь, кристаллографическая текстура, структура материала.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-6-52-61

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

М.В. Леонтьева-Смирнова, Б.А. Калин, Е.М. Морозов, А.В. Костюхина, П.В. Федотов, Р.Н. Такташев

Методические особенности испытаний на растяжение кольцевых образцов.................................................................. 62

Проведены экспериментальные и расчетные исследования деформационного

поведения кольцевых образцов при растяжении посредством цилиндрических опор.

Проанализированы методические погрешности данного вида испытаний, получены

зависимости деформации, накапливающейся при распрямлении кольцевого образца,

а также его рабочей длины от размеров образца и опор. Установлены зависимости,

описывающие погрешность определения рабочей длины кольцевого образца и

накопленной в процессе его распрямления пластической деформации.

Ключевые слова: оболочка ТВЭЛа, механические испытания, кольцевой образец,

рабочая длина, кривая упрочнения.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-6-62-71

А.Г. Дунаев, А.О. Мариянац, М.А. Сячина, Е.М. Трифанова, В.К. Попов

Физико-химические методы повышения гидрофильности поверхности алифатических полиэфиров для

тканеинженерных конструкций............................................................................................................................................. 72

Исследованы процессы гидрофилизации исходно гидрофобных поверхностей

монолитных дисков из D,L-полилактида и полилактогликолида, используемых для

создания на их основе разнообразных тканеинженерных конструкций. Обработка

поверхности исследуемых образцов осуществлялась методом направленной

гидролитической модификации поверхности, с помощью плазмы диэлектрического

разряда, методом осаждения на поверхность биосовместимых гидрофильных

соединений (БГС) или методом предварительного внедрения в материал диска БГС

с последующей гидролитической модификацией его поверхности. В качестве БГС

в экспериментах использовались альгинат натрия, мальтодекстрин и гиалуроновая

кислота. Сравнительный анализ краевых углов смачивания поверхностей исходных

и обработанных дисков показал, что наиболее гидрофильной является поверхность

образцов, полученных из порошковой смеси алифатических полиэфиров с альгинатом

натрия после гидролитической модификации.

Ключевые слова: гидрофилизация алифатических полиэфиров, альгинат натрия,

мальтодекстрин, гиалуроновая кислота, плазма диэлектрического барьерного разряда.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-6-72-78

Т.Ф. Григорьева, С.А. Ковалева, В.И. Жорник, С.В. Восмериков, П.А. Витязь, Н.З. Ляхов

Медно-оловянные материалы триботехнического назначения........................................................................................... 79

Методами рентгеноструктурного, микрорентгеноспектрального анализов и электронной

микроскопии в обратно рассеянных электронах исследованы продукты механохимического

синтеза в системе Cu-20% Sn на различных этапах механической обработки. На начальном

этапе (40 с) образуется интерметаллическое соединение Cu6.26Sn5, при увеличении

времени обработки начинается формирование твердого раствора олова в меди, и после

20 мин обработки твердый раствор Cu(Sn) с наноразмерными областями когерентного

рассеяния становится единственным продуктом синтеза. Консолидация продуктов

механохимического синтеза, полученных на различных этапах механической обработки

системы Cu-20% Sn, проводилась методом электроконтактного спекания. Спекание

механокомпозитов после механической обработки длительностью до 8 мин происходит

по жидкофазному механизму. Сформированные покрытия имеют небольшое количество

пор, микротвердость 1460 МПа и низкую интенсивность изнашивания при сухом трении

(0,0049 мг/м). Электроконтактное спекание механокомпозитов, имеющих структуру

твердого раствора олова в меди, образующегося после 20 мин механической обработки,

проходит по механизму твердофазного спекания и завершается формированием

гомогенного сплава на основе твердого раствора Cu(Sn) со значительным количеством

несплошностей. Покрытие характеризуется высокой микротвердостью (2350 МПа), но

повышенной интенсивностью изнашивания (I = 0,087 мг/м). Объединение прекурсоров,

полученных в результате механической обработки в течение 40 с и 20 мин, в соотношении

40:60 (масс.%), позволило методом электроконтактного спекания сформировать

покрытие, обладающее высокой микротвердостью, низкой интенсивностью изнашивания

и низким коэффициентом трения.

Ключевые слова: триботехнические материалы, медь, олово, механохимический синтез,

механокомпозиты, электроконтактное спекание.

DOI: 10.30791/0015-3214-2019-6-79-86