СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

Б.А. Лапшинов, Н.И. Тимченко

Определение профиля температурного поля материала, нагреваемого непрерывным

лазерным излучением..................................................................................................................................................................5

Методом спектральной пирометрии определено распределение температуры поверхности образцов Si, Nb, Cu и графита при их локальном нагревании непрерывным излучением Nd:YAG-лазера (λ = 1,064 мкм). При длительном воздействии излучения в образцах устанавливалось стационарное температурное поле. Тепловые спектры фиксировались малогабаритным спектрометром видимого диапазона в интервале температур выше 850 K. Оптическое волокно, используемое для передачи спектра излучения в спектрометр, имело дополнительную диафрагму диаметром 1 мм, расположенную на некотором расстоянии от торца волокна, что обеспечивало локальность фиксируемых спектров. Оптическое волокно перемещалось непрерывно вдоль образца, и спектрометр фиксировал до 100 спектров с частотой 5-10 Гц. Температурный профиль образцов рассчитывался на основании результатов обработки спектров с помощью программы “Spectral Pyrometry”.

Ключевые слова: лазерный нагрев, стационарное температурное поле, температурный

профиль, спектральная пирометрия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-3-5-10

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

А.Г. Асташов, А.В. Самохин, Н.В. Алексеев, М.А. Синайский,

Ю.П. Калашников, Ю.В. Цветков

Синтез наноструктур системы Al-B при взаимодействии дисперсного алюминия с бором

и дибораном в плазме дугового разряда.................................................................................................................................. 11

Приводятся результаты экспериментальных исследований синтеза боридов алюминия в результате взаимодействия дисперсного алюминия с дибораном B2H6 и дисперсным бором в потоке термической плазмы различного состава, генерируемой в электродуговом плазмотроне.

Ключевые слова: плазмохимический синтез, электродуговая плазма, борид алюминия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-3-11-18

Функциональные покрытия и обработка поверхности

В.В. Чебодаева, Н.Н. Назаренко, М.Б. Седельникова, С.В. Гнеденков,

В.С. Егоркин, С.Л. Синебрюхов, Ю.П. Шаркеев

Влияние наночастиц бемита на структурные, коррозионные и диффузионные

свойства микродуговых биопокрытий...................................................................................................................................19

Представлены результаты исследования морфологии, пористой структуры, а также коррозионных и диффузионных свойств бемитсодержащих кальцийфосфатных покрытий, сформированных методом микродугового оксидирования на титановых подложках. Наночастицы бемита, полученные в результате реакции гидролиза AlN, осаждали на поверхность микродуговых покрытий, имеющих развитый рельеф. С

увеличением длительности предварительной ультразвуковой обработки (УЗО) суспензии с AlN в интервале 20-60 мин размер агломератов наночастиц бемита на поверхности покрытий уменьшается с 200 до 40 мкм. Поверхностная пористость модифицированных покрытий и площадь, занимаемая частицами бемита, уменьшаются от 36 до 33% и от 27 до 10% соответственно. Агломераты с наночастицами бемита после 60 мин УЗО суспензии с порошком AlN распределяются в покрытии более равномерно, чем после 20 мин обработки. При повышении длительности УЗО исходных суспензий эффективные коэффициенты диффузии модельной биологической жидкости в пористых покрытиях уменьшаются от 7,98·10^–11 до 7,25·10^–11 м ²/с. Модифицирование кальцийфосфатных покрытий наночастицами бемита при варьировании длительности УЗО порошка AlN способствует повышению коррозионной стойкости поверхностных слоев.

Ключевые слова: бемит, ультразвуковая обработка, эффективный коэффициент диффузии,

пористость, микродуговое оксидирование, кальцийфосфатное покрытие, технически

чистый титан ВТ1-0.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-2-19-30

В.Г. Крицкий, Е.А. Моткова, А.С. Яшин

Модель связи параметров окисления циркониевых сплавов в парах воды при 1000°С с составом.

II. Выбор модели, сравнение с экспериментом......................................................................................................................31

В рамках разработанной ранее модели окисления циркониевых сплавов в парах воды при аварии LOCA (Loss of Coolant Accident) проведены оценки роли каждого элемента, входящего в состав сплава, в кинетику окисления. Вклад каждого компонента в сопротивление окислению определялся методом решения “обратной задачи”. Приведены алгоритм, блок-схема, таблицы пошагового решения “обратных” и “прямых” задач и результаты расчетов константы параболического окисления K и времени до перехода к линейной стадии окисления t для каждого сплава. Вклад каждого легирующего и примесного элемента в сопротивление сплава окислению определяется величиной стехиометрических коэффициентов и соответствует термодинамической последовательности образования оксидов этих элементов в парах воды при 1000°С. Определен термодинамический смысл входящих в кинетические уравнения параметров, пропорциональных стандартной энергии образования ΔGi оксида соответствующего компонента сплава.

Ключевые слова: авария LOCA, сплавы циркония, окисление в парах воды, термодинамика,

диффузия, решение “обратных” и “прямых” задач кинетики окисления.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-3-31-39

Композиционные материалы

В.Н. Елкин, Т.В. Малинский, Ю.В. Хомич, В.А. Ямщиков

Влияние предварительной лазерной обработки поверхности на механические свойства

диффузионного сварного соединения железоникелевого сплава.......................................................................................... 40

Проведены эксперименты по диффузионной сварке заготовок из железоникелевого сплава ХН55МВЦ (ЧС57) с предварительной лазерной обработкой свариваемых поверхностей. Показано, что обработка свариваемых поверхностей наносекундными лазерными импульсами с длиной волны 355 нм позволяет повысить механические характеристики сварного соединения и понизить температуру горячего изостатического прессования.

Ключевые слова: наносекундный лазер, лазерная обработка, диффузионная сварка,

горячее изостатическое прессование, сварное соединение, характеристики механические,

диапазон температурный.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-3-40-47

В.В. Кошлаков, Р.Н. Ризаханов

О роли рассеяния электронного пучка в аддитивных технологиях.....................................................................................48

Показана перспективность применения в области аддитивных технологий установок комбинированного типа, оснащенных лазерными и электронно-лучевыми источниками. Рассмотрена проблема уширения электронного луча, воздействующего на поверхность обрабатываемой заготовки в вакуумной среде, за счет его рассеяния на частицах испаряющегося материала. Получено аналитическое решение параксиального уравнения огибающей электронного пучка, испытывающего рассеяние в атмосфере испарившихся частиц. Установлены условия, обеспечивающие устойчивую транспортировку электронного пучка до обрабатываемой поверхности.

Ключевые слова: пучок электронов, транспортировка пучка, аддитивные технологии.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-3-48-52

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

М.Г. Исаенкова, А.В. Тенишев, Ю.А. Перлович , С.Д. Столбов,

В.В. Михальчик, П.В. Федотов, В.В. Новиков, В.И. Кузнецов

Термическое расширение оболочечных труб и прутков из сплава Zr-1% Nb в температурном интервале

293-873 K (20-600°C) по результатам рентгеновских и дилатометрических измерений................................................53

Проведены измерения температурных зависимостей периодов а и с кристаллической структуры a-циркония и термических коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) текстурованных оболочечных труб и прутков из сплава Э110опт в осевом направлении в температурном интервале 293-873 K (20-600°С). На основании определенных интегральных текстурных параметров Кёрнса для оболочечных труб и прутков проведены расчеты ТКЛР. Рассчитанные значения ТКЛР оказались существенно меньше величин, измеренных дилатометрическим методом. Моделирование процесса термического расширения изделий показало, что наблюдаемые различия в рассчитанных и измеренных значениях ТКЛР могут быть обусловлены послойной текстурной неоднородностью труб и напряжениями, возникающими между слоями.

Ключевые слова: термическое расширение, дилатометрия, кристаллографическая

текстура, сплав Э110 опт., параметр решетки.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-3-53-65

А.М. Магеррамов, Н.И. Курбанова, М.Н. Байрамов,

Н.А. Алимирзоева, С.К. Рагимова, А.Н. Набиева

Особенности радиотермолюминесценции композиций полипропилена и этиленпропилендиенового эластомера

СКЭПT-4044 с наноразмерными металлосодержащими наполнителями.......................................................................... 66

Методом радиотермолюминесценции (РТЛ) исследованы особенности молекулярной подвижности в области температур 77-300 K композиций полипропилен (ПП)/этиленпропилендиенового эластомера СКЭПТ-4044 с наночастицами (НЧ) NiO, Cu2O и Fe3O4 на матрицах АБС-акрилонитрилбутадиенового или СКС-дивинилстирольного типа. Показано, что введение нанонаполнителей в ПП существенно влияет на характер и температуру γ- и β-релаксационных процессов, при этом область проявления β-процесса заметно смещается в область низких температур. Композиты с НЧ Cu2O имеют более высокую температуру β-перехода Tβ, чем композиты с другими НЧ. Установлено, что композиты ПП/СКЭПТ-4044 с НЧ Cu2O дисперсностью 11-15 нм и акрилонитрилбутадиеновым термопластом обладают оптимальной морозостойкостью по сравнению с другими композициями.

Ключевые слова: радиотермолюминесценция, нанокомпозиты, g- и β-релаксация,

полипропилен, этиленпропилендиеновый эластомер СКЭПТ.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-3-66-73

Т.А. Писарева, Н.С. Шадрин, Е.В. Харанжевский, С.М. Решетников

Модель электродов суперконденсаторов на основе наноструктурных материалов........................................................ 74

Приведено обоснование расширенной модели эквивалентной электрической цепи электродов суперконденсаторов на основе наноструктурных материалов, учитывающей изменение характеристик транспорта заряда в системе электролит–электродный материал при различных частотах в зависимости от толщины электродного материала. Представленная модель направлена на прогнозирование характеристик импеданса суперконденсаторов в зависимости от проводимости электролита, характеристик пор и толщины наноструктурного материала электрода. Получено хорошее согласие результатов расчетов с экспериментальными данными. В рамках модели снижение удельной электроемкости суперконденсаторов с увеличением толщины материала электродов объясняется существенным влиянием относительно малых значений сопротивления электролита в пространстве между частицами порошка и контактного

сопротивления между частицами электродного материала.

Ключевые слова: суперконденсатор, двойной электрический слой, эквивалентная

электрическая схема, импеданс, эквивалентное последовательное сопротивление.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-3-74-83