СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

В.Л. Воробьев, О.Р. Бакиева, Ф.З. Гильмутдинов, А.А. Колотов,

И.К. Аверкиев, Е.М. Борисова, С.М. Решетников

Влияние имплантации кислорода на коррозионно-электрохимическое поведение сплава медь-марганец........................5

Исследованы химический состав и структура сплава Cu-Mn после модифицирования ионами кислорода с энергией 10-30 кэВ дозой 1017 см–2. Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и рентгеновского фазового анализа изучены изменения типа химической связи и атомной структуры в облученных образцах Cu-Mn. Методом измерения анодных потенциодинамических кривых в нейтральной среде боратного буферного раствора, соляной кислоты и гидроксида калия проведены электрохимические исследования ионно-модифицированных поверхностей.

Ключевые слова: электрохимическая коррозия, оксиды, ионное модифицирование, сплав Cu-Mn, поверхность, химическая структура, атомная структура.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-5-13

О.П. Максимкин, Б.А. Калин, М.С. Стальцов, И.И. Чернов

Влияние имплантированного гелия на физико-механические свойства армко-железа

при температурах проявления эффекта синеломкости......................................................................................................14

Исследованы закономерности и особенности динамического деформационного старения образцов армко-железа, равномерно по объему имплантированных гелием до концентрации ~10^–3 ат.% Не при облучении a-частицами с энергией 50 МэВ. Необлученные и облученные образцы деформировали растяжением со скоростью 8,3·10^–4 с ^–1 при температурах 295-475 K и определяли механические свойства и энергетические характеристики — работу деформации, рассеянное тепло и полную запасенную энергию. Показано, что при растяжении в температурном интервале 350-600 K в необлученном и в облученном материале протекает процесс динамического деформационного старения. Обнаружен эффект повышения пластичности имплантированного гелием железа в интервале температур 425-475 K, который сопровождается дополнительным тепловыделением. Повышение пластичности имплантированного гелием железа объясняется формированием сложных комплексов, содержащих атомы гелия, вакансии и примесные атомы, приводящим к очистке матрицы от атомов внедрения и облегчающее движение дислокаций.

Ключевые слова: армко-железо, имплантация гелия, механические свойства,динамическое

деформационное старение.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-14-19

З.И. Искендерова

Влияние наночастиц g-Al2O3 на радиолиз трансформаторного масла,

содержащего примеси полихлорбифенила.............................................................................................................................20

Изучено влияние g-облучения дозой 68,4 кГр на ИК-спектры трансформаторного масла, содержащего 15-40 ppm полихлорбифенила (ПХБ) и наночастицы g-Al2O3. В ИК-спектрах наблюдаются валентные колебания =С–Н ароматических соединений, С–Н валентные колебания и С–СН3 деформационные колебания в алканах. Влияние наночастиц g-Al2O3 на образование молекулярного водорода и углеводородных газов CH4, C2H4, C2H6, C3H8 исследовано в процессе радиолиза исследуемых систем. Установлено, что добавка 40 ppm ПХБ в трансформаторное масло приводит к незначительному росту радиационно-химического выхода водорода от 0,24 до 0,27 молекул/100 эВ, тогда как добавление наночастиц g-Al2O3 вызывает значительное повышение G(H2) до 0,91 молекул/100 эВ.

Ключевые слова: трансформаторное масло, полихлорбифенил, ИК спектры, наночастицы

g-Al2O3, радиолиз, радиационно-химический выход.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-20-25

А.А. Шлыкова, М.Ф. Гасанов

Образование нитридов на поверхности аморфных сплавов при лазерном облучении.......................................................26

С помощью автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа исследовано влияние импульсного лазерного излучения на структуру приповерхностного слоя аморфного сплава Zr46Cu46Al8. Температурное поле, возникающее в приповерхностном слое материала в результате действия лазерного излучения, рассчитано численным методом. После облучения в приповерхностном слое аморфного сплава наблюдается повышенная концентрация азота и кислорода. Выполнен расчет энергии активации образования оксидов и нитридов, которая составила 2 и 290 кДж/моль соответственно.

Ключевые слова: объемные аморфные металлические сплавы; лазерное воздействие; оксидация; кристаллизация.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-26-31

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

А.М. Кручинин, М.Я. Погребисский, Е.С. Рязанова, А.Ю. Чурсин

Электрические и тепловые характеристики аргоновой дуги в зоне стабилизации ламинарного плазмотрона...........32

С использованием универсальных характеристик дуги и теплообменной модели дуги струйных плазмотронов проведен расчет электрических и тепловых характеристик стабилизированной дуги в зоне стабилизации ламинарного плазмотрона. Сравнение результатов расчетов с литературными экспериментальными данными для стабилизированной стенками разрядного канала аргоновой дуги показало адекватность предложенной методики расчетов и их хорошее согласие с экспериментом.

Ключевые слова: дуговые плазмотроны, ламинарные плазмотроны, теплообменная модель дуги.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-32-35

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

Влияние подачи обрабатываемого материала в ванну плазменной печи на энергетические параметры

восстановительной плавки кварц-лейкоксенового концентрата........................................................................................36

Исследованы энергетические параметры плазменно-дуговой восстановительной плавки кварц-лейкоксенового концентрата, являющегося перспективным сырьём российской титановой промышленности. Плавка предназначена для рафинирования концентрата от кремния с получением синтетического рутила. Рафинирование основано на восстановлении SiO2 до SiO с испарением последнего из расплава. Плавку производили при атмосферном давлении в лабораторной плазменно-дуговой печи постоянного тока c графитовыми электродом и тиглем. На основе вольтамперных параметров определено электрическое сопротивление ванны. Показано, что подача концентрата в ванну приводит к увеличению выделяющейся в ванне мощности. Увеличение мощности происходит в результате ленц-джоулева нагрева, обусловленного возрастанием сопротивления ванны вследствие наличия в ней твёрдой фазы. Мощность ленц-джоулева тепловыделения достигала 70% от мощности дугового нагрева и компенсировала энергозатраты на плавление и термохимическую обработку концентрата.

Ключевые слова: плазма, дуга, плавка, кварц-лейкоксен, мощность, нагрев, электрическое сопротивление.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-36-41

Функциональные покрытия и обработка поверхности

И.Ф. Ханбеков, В.С. Петров, И.П. Ли, А.А. Полунина, Д.Н. Локтев

Исследование процессов на поверхности и в объеме материалов магнетрона в условиях термического и

термоакустического воздействия на его корпус при откачке воздушной атмосферы....................................................42

Представлена методика измерения относительного количества газа, удаленного из магнетрона при его откачке. Получены уравнения, описывающие три основные стадии газоотделения в процессе откачки. Разработанная методика проверена на модельных объектах и использована для определения относительного количества газа, откачиваемого на каждой стадии газоотделения из серийных магнетронов. Проанализирована эффективность откачки магнетрона при различных методах обезгаживания. Предложен способ ускорения десорбционно-диффузионных процессов при воздействии ультразвуковых колебаний на корпус магнетрона одновременно с его нагреванием во время откачки, повышающий эффективность газоотделения более чем в 2 раза.

Ключевые слова: вакуум, откачка, термодесорбция, ультразвук, акустическая десорбция,

электровакуумный прибор.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-42-49

Композиционные материалы

А.В. Водопьянов, А.А. Сорокин, С.В. Синцов, А.В. Самохин, Н.В. Алексеев, М.А. Синайский

Синтез нанопорошка карбида вольфрама WC при воздействии СВЧ электромагнитного излучения

на нанокомпозит системы W-C, полученный в термической плазме..................................................................................50

Экспериментально исследовано влияние обработки многокомпонентных нанопорошков системы W-C, полученных плазмохимическим синтезом, в СВЧ полях частотой 2,45 и 24 ГГц, генерируемых с использованием магнетрона и гиротрона соответственно. Установлено, что при СВЧ обработке происходит образование наноразмерных частиц карбида вольфрама WC. Исследовано влияние времени обработки на фазовый, дисперсный и химический составы нанопорошков.

Ключевые слова: СВЧ, гиротрон, карбид вольфрама, наночастицы, синтез.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-50-56

Т.Ю. Киселева, Е.Т. Девяткина, Т.Ф. Григорьева, Е.В. Якута, Е.В. Лазарева, С.В. Восмериков,

С.И. Жолудев, И.П. Иваненко, Г.П. Марков, Д. Сангаа, Е. Уянга, А.С. Илюшин

Механосинтезированные композиционные материалы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена,

модифицированного частицами феррита магния................................................................................................................57

Исследованы композиционные материалы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и частиц феррита магния в качестве прекурсоров для создания материалов защиты от электромагнитных излучений. Методами сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифракции, дифференциальной сканирующей калориметрии и магнитных измерений изучено влияние способа получения частиц феррита на структурно-морфологические характеристики композиционных полимерных материалов, формируемых методом механохимической активации в смесях с СВМПЭ. Установлено, что взаимодействие компонентов при интенсивных механических деформациях сопровождается изменением надмолекулярной структуры полимера, при этом структурно-морфологические параметры частиц феррита влияют на ее особенности. Появление большего количества молекулярных структур с низкими температурами плавления является признаком большей однородности перемешивания при использовании более мелких и однородных по размерам частиц феррита. Образование низкомолекулярных полимерных цепочек должно способствовать увеличению скорости взаимной диффузии между границами частиц полимера, что в технологических процессах спекания приведет к лучшему спеканию частиц.

Ключевые слова: композиты, механосинтез, сверхвысокомолекулярный полиэтилен,ферриты.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-57-68

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

Т.К. Нурубейли, З.К. Нурубейли, К.З. Нуриев, Х.Н. Ахмедова, М. Атрафи Гияси

Масс-спектрометрические исследования состава углеводородных газов и микроэлементов,

мигрирующих из залежей нефти и газа.................................................................................................................................69

C помощью масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой исследовано распределение по глубине бурения углеводородных газов и микроэлементов, содержащихся в твердых породах. Результаты свидетельствуют о миграции углеводородных газов и показывают, что под влиянием проникающих вод и растворенных газов происходит изменение состава и свойств пород и их частичная доломитизация. Учет этого эффекта позволяет повысить достоверность прогнозирования при поиске нефтегазовых месторождений.

Ключевые слова: углеводород, органическое вещество, нефтяные и газовые месторождения,

масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой, скважины, породы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-69-74

А.М. Сергеева, Н.С. Ловизин, А.А. Соснин

Формирование структуры и механических свойств заготовок из алюминиевых сплавов, полученных новым

способом непрерывного литья с одновременным деформированием металла в твердожидком состоянии.................75

Рассмотрена эволюция микроструктуры и изменение механических свойств образцов алюминиевых сплавов Д1 и Д16, вырезанных из разных областей заготовки, полученной методом непрерывного вертикального литья с одновременным деформированием металла в твердожидком состоянии. Приведена схема прототипа установки для реализация данной технологии. Подробно рассмотрена методика подготовки образцов для исследования структуры областей слитка, находившихся в разных участках кристаллизатора и затвердевавших в различных температурно-силовых условиях. Показано, что преимуществом рассмотренной технологии является формирование мелкозернистой структуры в процессе кристаллизации и повышение механических свойств металла. Для алюминиевых сплавов Д1 и Д16, полученных по такой технологии, повышение предела прочности составило 20 и 18%, предела текучести — 40 и 39%, твердости — на 28 и 26% соответственно, относительное удлинение обоих сплавов возросло в 2,5 раза.

Ключевые слова: структура, деформация металла в твердожидком состоянии,алюминиевый сплав, непрерывное литье, механические свойства.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-1-75-82