СОДЕРЖАНИЕ

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

Н.В. Дедов, И.Ю. Русаков, Ю.Н. Туманов

Получение наноструктурного титаната диспрозия и исследование его свойств..............................................................5

Плазмохимическим способом из заранее подготовленных смешанных растворов нитратов солей получен титанат диспрозия с эквимолярным соотношением входящих в него оксидов. Отделение твердой фазы из выходящего из плазмохимического реактора паропылегазового потока осуществляли в вихревых пылеуловителях. Во всех партиях продукта получены однотипные по морфологическому набору частицы с преобладанием пустотелых сфер со средним размером 200 нм с включенными в них кристаллитами размером 10-60 нм. Одноосное прессование и последующее измельчение в планетарной мельнице, а также электроимпульсное диспергирование не позволяют получить порошки требуемой дисперсности и чистоты. Для обеспечения плотной упаковки при прессовании и спекании порошков требуется разрушение газонаполненных пустотелых сферических частиц. Для разрушения сфер разработаны способы получения частиц нужной морфологии непосредственно в плазмохимическом реакторе, например, способ “взрывного” диспергирования порошка в процессе плазмохимического синтеза при введении в исходный раствор нитрата аммония. Приведены результаты исследований морфологии, гранулометрического и фазового состава полученного титаната диспрозия.

Ключевые слова: плазмохимический реактор, денитрация, титанат диспрозия, оксиды, высокотемпературный газовый поток, наноматериалы, дисперсность, морфология,

флюорит, сферические частицы, пустотелые сферы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-4-5-9

Функциональные покрытия и обработка поверхности

Р.Х. Сайдахмедов, К.К. Кадырбекова, А.И. Камардин

Структура и свойства наноструктурных покрытий на основе хрома,

сформированных магнетронным распылением.....................................................................................................................10

Рассмотрены технологические возможности вакуумной установки магнетронного распыления, оснащенной ионным источником для предварительной обработки поверхности подложки ионами аргона. Исследованы адгезионная прочность и коррозионная стойкость наноструктурных покрытий на основе хрома, полученных магнетронным распылением. Установлено, что осажденные хромовые покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью в растворах азотной и плавиковой кислоты. С увеличением толщины наноструктурного покрытий его коррозионная стойкость значительно возрастает: в покрытии толщиной <1 мкм количество точек коррозии (пор в покрытии) было в 5-10 раз больше, чем в покрытии толщиной 2,3-2,5 мкм. С помощью электронной микроскопии исследованы морфология поверхности и распределение по размерам наночастиц в структуре хромовых покрытий. В зависимости от режима осаждения покрытие состоит из кристаллитов размерами от 45 до 200 нм.

Ключевые слова: покрытия, наноструктура, хром, адгезионная прочность, коррозионная

стойкость, магнетронное распыление, режимы осаждения, электронная микроскопия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-4-10-16

М.В. Пимонов, Д.А. Романов, Х. Чен

Структура поверхностного слоя стали 40Х после финишных этапов механической

обработки резанием.................................................................................................................................................................17

Исследованы микроструктура и локальные поля внутренних напряжений, возникающие в поверхностном слое образцов стали 40Х после механической обработки на токарном станке. До обработки образцы подвергались рекристаллизационному отжигу при температуре 600°C в течение 60 мин. Обработка образцов осуществлялась по трем ре[1]жимам: чистовая обработка (режим 1), последовательная комбинация черновой и получистовой обработок (режим 2), последовательная комбинация черновой, получистовой и чистовой обработки (режим 3). При 1, 2 и 3 режиме обработки происходит снятие стружки на глубину 0,25, 1,5 и 1,75 мм соответственно. Методом просвечивающей электронной микроскопии определялась амплитуда кривизны-кручения кристаллической решетки формирующийся фаз, избыточная плотность дислокаций и амплитуда внутренних напряжений. Установлено, что основными фазовыми составляющими в стали 40Х после обработки резанием являются пластинчатый перлит с различной морфологией и фрагментированный и нефрагментированный феррит.

Ключевые слова: структура, механическая обработка, резание, конструкционная сталь, фазы, просвечивающая электронная микроскопия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-4-17-30

Композиционные материалы

О.В. Бакина, С.О. Казанцев, А.В. Первиков, Е.А. Глазкова,

Н.В. Сваровская, А.С. Ложкомоев, Е.Г. Хоробрая

Структура, морфология и антибактериальные свойства мезопористых нанокомпозитов

AlOOH-металл..........................................................................................................................................................................31

Биметаллические наночастицы Al-Cu и Al-Ag были синтезированы электрическим взрывом проволок в атмосфере аргона. Массовое соотношение алюминия и второго металла Me (Me = Cu или Ag) составляло ~90:10 и регулировалось диаметром диспергируемых металлических проволок. Мезопористый нанокомпозит AlOOH[1]Me получен простым окислением прекурсоров Al-Me водой при температуре 60°С. Изучены кинетические закономерности окисления наночастиц Al-Me в разбавленных водных суспензиях. Исследовано влияние второго металла на структуру, морфологию и антибактериальную активность нанокомпозитов в отношении устойчивых к метициллину бактерий Staphylococcus aureus (MRSA). Показано, что синтезированные нанокомпозиты AlOOH-Me обладают высокой антибактериальной активностью и являются перспективными и высокоэффективными антимикробными агентами.

Ключевые слова: биметаллические наночастицы, нанокомпозиты, антибактериальная активность, мезопористые материалы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-4-31-40

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

А.Д. Кириллова, Ю.Б. Басок, А.Э. Лажко, А.М. Григорьев,

Л.А. Кирсанова, Е.А. Немец, В.И. Севастьянов

Создание тканеспецифического микродисперсного матрикса из децеллюляризованной печени свиньи......................... 41

Основной проблемой при децеллюляризации ткани печени как тканеспецифического матрикса/каркаса в биоинженерных конструкциях печени является необходимость максимального сохранения исходной трехмерной структуры ткани и основных компонентов ее внеклеточного матрикса (ВКМ) при удалении клеток и генного материала. Попытки использовать существующие протоколы децеллюляризации других тканей и органов оказались безуспешными. Целью работы является разработка способа создания тканеспецифического микродисперсного матрикса из децеллюляризованной печени свиньи (ТММ ДПс). Разработан протокол децеллюляризации фрагментов печени свиньи (Пс), основанный на комплексном использовании химического (додецилсульфат натрия и Triton Х-100), биохимического (ДНКаза I) и физического (сверхкритический СО₂ ) способов обработки исходной ткани. В результате определены оптимальные условия децеллюляризации Пс с последующей криомикронизацией децеллюляризованной Пс и получена инъекционная форма микродисперсного тканеспецифического матрикса, представляющего собой децеллюляризованные микрочастицы печени свиньи размерами 100-200 мкм с остаточным количеством ДНК не более 10±1,5 нг/мг (менее 1,0%) с сохранением микроструктуры и основного состава ВКМ печени. Согласно проведенной оценке in vitro биосовместимые свойства образцов тканеспецифического матрикса отвечают критериям биологической безопасности по показателям цитотоксичности и гемолитической активности.

Ключевые слова: печень свиньи, микродисперсный матрикс, децеллюляризация,

сверхкритический CO₂ , биосовместимость.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-4-41-50

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

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

Закономерности термического расширения оболочечных труб и прутков из сплава Э110опт

в интервале температур 273-1473 K (20-1200°C)................................................................................................................51

Изучены закономерности термического расширения оболочечных труб и прутков из сплава Э110опт отечественного производства, а также анизотропия их термических свойств в случае послойной текстурной неоднородности. Проведены измерения термических коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) прутков и оболочечных труб из сплава Э110опт в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях при нагреве и охлаждении в температурном интервале 293-1473 K (20-1200°С). Показано, что в результате a→b→a фазовых превращений в образцах формируется устойчивая текстура фазовых превращений, сохраняющаяся при последующих циклах нагрева и охлаждения. Получены аналитические выражения, описывающие температурную зависимость ТКЛР в первом цикле нагрева изделий из сплава Э110опт с учетом кристаллографической текстуры и возможных a→b фазовых превращений, а также вызванной ими деформации кристаллической структуры a-Zr вдоль осей a и c. Установлено, что наличие послойной неоднородности в образцах приводит к появлению напряжений между слоями с разной кристаллографической текстурой и, как следствие, влияет на ориентационную зависимость фазовых превращений, чувствительных к напряженному состоянию в материале. Полученные результаты указывают на необходимость учета внутренних напряжений, возникающих в текстурированных анизотропных материалах при нагреве и охлаждении, и разделения вкладов термического расширения и пластической деформации при анализе данных дилатометрических измерений размеров образцов.

Ключевые слова: термическое расширение, дилатометрия, кристаллографическая текстура,

сплав Э110опт, анизотропия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-4-51-64

Е.А. Вешкин, В.И. Постнов, В.В. Семенычев, Е.В. Крашенинникова

Закономерности изменения микротвердости в объеме связующего ЭДТ-69Н,

отвержденного при различных температурах..................................................................................................................... 65

Исследовано изменение микротвердости по толщине образцов, изготовленных из связующего ЭДТ-69Н, отвержденного в вакууме и при атмосферном давлении при температурах от 130 до 170°С. Установлено, что изменение микротвердости по толщине образцов происходит по параболическому закону, при этом максимальные значения достигаются в середине сечения образца по толщине. С повышением температуры формования микротвердость в среднем сечении образца повышается от 222 МПа при температуре формования 130°С до 410 МПа при формовании при 170°С. При критической температуре формования (170°С) микротвердость во всех зонах сечения образцов (подповерхностная, полусредняя и сердцевинная) выравнивается, при этом параболическая зависимость вырождается в прямую линию. Показано, что метод царапанья (склерометрия) продемонстрировал достаточно высокую чувствительность к состоянию образцов, отвержденных при разных температурах. С ростом температуры формования ширина склерометрических бороздок уменьшается. При критической температуре формования, равной 170°С, ширина бороздок стабилизируется и становится постоянной по всей толщине образца. Для характеризации различия в значениях микротвердости отвержденного связующего в объеме образца предложено использовать безразмерный “коэффициент объемной анизотропии”, который может принимать положительное, отрицательное или нулевое значение. С ростом температуры отверждения связующего и, соответственно, с увеличением микротвердости образца коэффициент объемной анизотропии уменьшается, а при формовании образцов при критической температуре обращается в ноль, что свидетельствует об отсутствии анизотропии.

Ключевые слова: связующее ЭДТ-69Н, режимы отверждения, экзотермия, микротвердость,

объемная анизотропия, склерометрические бороздки.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-4-65-71

В.Т. Бурцев, Е.Б. Чабина, В.В. Сидоров

Взаимодействие лантана и церия с кислородом и серой в никелевом расплаве при РAr = 0,1 МПа................................. 72

Методом мгновенной фиксации ЭДС определена активность кислорода в модельных расплавах Ni, содержащих до 0,001-0,20 масс.% La и Ce. Показано, что при P_Ar =0,1 МПа и 1560°С активность кислорода при введении в расплав церия в 4,7 раза ниже, чем при раскислении лантаном. Методами РЭМ показано, что состав неметаллических включений в литом Ni, раскисленном лантаном и церием, свидетельствуют о более сильной, чем у лантана, связи церия c кислородом и более сильной, чем у церия, связи лантана c серой.

Ключевые слова: расплавы никель–кислород-сера, лантан, церий, активность кислорода, метод ЭДС, неметаллические включения.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-4-72-79

Е.К. Казенас, Ю.В. Цветков, Г.К. Астахова, В.А. Волчёнкова,

Н.А. Андреева, О.А. Овчинникова, Т.Н. Пенкина

Состав пара и термодинамические характеристики газообразных молекул вольфраматов

щелочных металлов .................................................................................................................................................................80

Приведены расчетные и экспериментальные масс-спектры вольфраматов щелочных металлов при температурах 1100-1500 K. Определены давления паров и термодинамические свойства газообразных вольфраматов щелочных металлов.

Ключевые слова: щелочные металлы, вольфраматы, состав и давление пара, энтальпии атомизации и образования.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-4-80-84