СОДЕРЖАНИЕ

Памяти Цветкова Юрия Владимировича................................................................................................................................5

Воздействие потоков энергии на материалы

С.Г. Быстров, С.М. Решетников, А.А. Колотов, А.Ю. Дроздов, В.Я. Баянкин

Влияние имплантации ионов кислорода на физико-химическое строение

и коррозионно-электрохимическое поведение высокохромистой стали...............................................................................7

Методами потенциометрии, атомно-силовой микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и измерения микротвердости изучено влияние имплантации ионов кислорода на физико-химическое строение поверхности и коррозионно-электрохимическое поведение высокохромистой стали 30Х13. Установлено, что ионная имплантация приводит к значительному снижению коррозионных потерь материала. Оптимальным с точки зрения пассивации поверхности и, следовательно, уменьшения коррозионных потерь материала является режим обработки стали ионами кислорода дозой D = 5·10¹⁶ см^–2, после которой образец демонстрирует наиболее стабильное поведение при локальной и при сплошной коррозии. Показано, что повышение коррозионной стойкости стали обусловлено вызванным ионной имплантацией перераспределением элементов в поверхностных слоях образцов и интенсивное образование шпинелей переменного состава, состоящих из оксидов железа и хрома с разными степенями окисления. При этом микротвердость поверхностных слоев стали после ионной имплантации существенно не меняются.

Ключевые слова: высокохромистая сталь, имплантация ионов кислорода, коррозия, химический состав и строение поверхностных слоев.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-6-7-17

В.И. Товтин, В.Н. Колокольцев, Н.Н. Догадкин, Е.Е. Старостин

Гамма-активационный анализ селена на ускорителе электронов “Микротрон-сТ”.......................................................18

Проведен гамма-активационный анализ Se при его облучении тормозным гаммаизлучением на циклическом электронном ускорителе “Микротрон-сТ” (E = 21 МэВ). Облучение проводили при комнатной температуре в течение 1 ч и интенсивности гаммаквантов ~5·1013 γ/c. Исследовали образцы Se в виде гранул (шариков) весом 5-10 мг и микрочастиц (порошок). Образцы в виде микрочастиц находились в виде взвеси в дистиллированной воде в пластиковой капсуле. После облучения образцов гаммаквантами проводили измерения наведенной радиоактивности на гамма спектрометре SBS-75 с полупроводниковым детектором. Получены энергетические спектры радионуклидов селена. Анализ спектров рад ионуклидов показал отсутствие примесных химических элементов в образцах селена.

Ключевые слова: радионуклиды, селен, облучение, ускоритель, гамма-активационный анализ.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-6-18-22

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

Е.А. Ланцев, Н.В. Малехонова, Ю.В. Цветков , Ю.В. Благовещенский,

В.Н. Чувильдеев, А.В. Нохрин, М.С. Болдин, П.В. Андреев,

К.Е. Сметанина, Н.В. Исаева

Исследование особенностей высокоскоростного спекания плазмохимических

нанопорошков карбида вольфрама с повышенным содержанием кислорода.....................................................................23

Исследованы особенности электроимпульсного плазменного спекания (ЭИПС) плазмохимических нанопорошков карбида вольфрама с повышенным содержанием кислорода. Показано, что интенсивность усадки нанопорошков WC при ЭИПС лимитируется скоростью зернограничной диффузии с аномально низкими значениями энергии активации. Снижение энергии активации ЭИПС обусловлено влиянием кислорода на диффузионную проницаемость границ зерен карбида вольфрама, а также аномальным ростом зерен. Кинетика ЭИПС нанопорошковых композиций WC-W2 C-WO3 -W на стадии интенсивного уплотнения контролируется скоростью припекания частиц оксидов с их одновременной трансформацией в частицы W2 C, а затем, на стадии высокотемпературного спекания, процессом пластического течения частиц W2 C в присутствии частиц вольфрама. Методом ЭИПС получены керамики с высокой относительной плотностью (98-99%) и ультрамелкозернистой структурой (средний размер зерна 0,3 мкм), обладающие повышенной твердостью HV = 30,5 ГПа и трещиностойкостью ~6,5 МПа·м1/2.

Ключевые слова: карбид вольфрама, нанопорошки, оксиды, электроимпульсное плазменное спекание, плотность, диффузия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-6-23-39

Н.М. Иванова, Е.О. Филиппова, А.Н. Алейник, В.Ф. Пичугин

Влияние низкотемпературной плазмы и γ-излучения на поверхностные

свойства тонких пленок на основе полимолочной кислоты................................................................................................40

Исследовано влияние раздельной и совместной обработки в низкотемпературной плазме и γ-облучения на структуру и поверхностные свойства тонких пленок на основе полимолочной кислоты. Показано, что пленки на основе полимолочной кислоты имеют топографически разные стороны: более гладкую внутреннюю и рельефную внешнюю. Совместное воздействие плазмы и γ-излучения незначительно изменяют топографию поверхности. Воздействие низкотемпературной плазмы на поверхность пленок приводит к снижению краевого угла смачивания на 13°-15° (9-11%) и увеличению поверхностной энергии за счет полярной составляющей. Представлены результаты экспериментов in vivo на кроликах. Биомикроскопия, оптическая когерентная томография, морфологические и электронно-микроскопические исследования роговицы глаз после имплантации пленок до и после плазменной модификации показали, что имплантация пленок в переднюю камеру не сопровождается выраженной воспалительной реакцией и повышением внутриглазного давления и сохраняет практически неизменной морфологическую структуру роговицы.

Ключевые слова: полимолочная кислота, биодеградируемые имплантаты, шероховатость, гидрофильность, стерилизация, краевой угол смачивания, низкотемпературная плазма, гамма-стерилизация.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-6-40-55

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

Тепловые характеристики столба дуги в зоне стабилизации ламинарного плазмотрона,

работающего на воздухе..........................................................................................................................................................56

Изложен метод универсальных характеристик электрической дуги как математическая основа теплообменной модели электрической дуги (ТОМЭД) в процессах нагрева электрической дугой в электротехнологии. Рассмотрено применение данного метода при расчетах температурных характеристик сжатой стенками разрядного канала столба дуги в зоне стабилизации ламинарного плазмотрона, работающего на воздухе. Рассмотрен пример расчета температурного профиля стабилизированной стенками дуги для генератора плазмы с диаметром разрядного канала 5 мм, работающего на воздухе при токе дуги 60 А. Проведено сравнение результатов расчета с и литературными данными по экспериментальному исследованию генератора плазмы.

Ключевые слова: ламинарные плазмотроны, метод теплообменной модели дуги

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-6-56-61

Композиционные материалы

А.Ф. Банишев, А.А. Банишев

Исследование механолюминесценции композиционных материалов на основе

полимера и порошка люминофора, возбуждаемой воздействием механического ударника,

стилуса и лазерного импульса.................................................................................................................................................62

Исследована механолюминесценция композиционных материалов на основе полиметилметакрилата и мелкодисперсного порошка люминофора Sr₄Al₁₄O₂₅:(Eu²⁺,Dy3⁺) с центросимметричной кристаллической структурой микрокристаллов и мелкодисперсного порошка люминофора SrAl₂O₄ :(Eu²⁺,Dy³⁺) с нецентросимметричной кристаллической структурой микрокристаллов. Для исследования механолюминесценции тонкий (~250- 300 мкм) слой композиционного материала наносился на поверхность подложки, прозрачной в видимой области спектра. Возбуждение механолюминесценции композитного слоя осуществлялось воздействием механического ударника, коротких лазерных импульсов или динамического давления стилуса, скользящего по поверхности механолюминесцентного слоя. Показано, что композиционный материал на основе полимера и порошка Sr₄Al₁₄O₂₅:(Eu²⁺,Dy³⁺) с центросимметричной кристаллической решеткой не проявляет механолюминесцентные свойства, в то время как композиционный материал с порошкомSrAl₂O₄ :(Eu²⁺,Dy³⁺) обладает ярко выраженной механолюминесценцией. Установлено, что возбуждение механолюминесценции в воде начинается при значительно меньшей плотности мощности лазерных импульсов, чем на воздухе. Полученный композитный слой проявляет высокую эффективность “механооптического” преобразования и может использоваться в качестве сенсорных элементов для датчиков в мехатронных системах.

Ключевые слова: механолюминесценция, композиционные материалы, мелкодисперсный порошок, фосфоресценция, сенсоры, мехатронные системы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-6-62-68

В.В. Кудинов , И.К. Крылов, Н.В. Корнеева

Действие удара на волокно и композиционный материал на его основе............................................................................69

Методом “Разрыв Ударом” (РУ) исследованы свойства и механизмы разрушения сверхвысоко-молекулярного полиэтиленового (СВМПЭ) волокна и композиционного материала (КМ) на его основе с жесткой и пластичной матрицей при низкоскоростном ударе. Экспериментально обнаружено значительное отличие в деформационном поведении и механизмах разрушения при ударе СВМПЭ-волокна Dyneema®SK-75 и КМ на основе этого волокна. Установлено, что удар мало влияет на свойства изотропного СВМПЭ-волокна, при этом свойства волокна без матрицы при ударном нагружении в несколько раз превосходят свойства КМ на основе этого волокна. При ударе происходит взаимодействие между компонентами КМ, и такой КМ является анизотропным материалом, в котором с первого момента ударного нагружения и до разрушения КМ реализуется ступенчатый механизм деформации — так называемая “ступенчатая лестница деформации”. Ступенчатая деформация является основным механизмом деформации и разрушения анизотропных композиционных материалов при ударе.

Ключевые слова: СВМПЭ-волокно, композиционный материал (КМ), низкоскоростной удар, деформация и разрушение, метод “Разрыв Ударом” (РУ), удельная работа разрушения, предел прочности при растяжении, пластичная и жесткая матрицы.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-6-69-74

В.Е. Данилов, Е.В. Королев, А.М. Айзенштадт

Измерение краевых углов смачивания порошков методом “sessile drop”..........................................................................75

Установлено, что время установления критического краевого угла смачивания поверхности прессованного образца из порошка поликристаллического кварца различными жидкостями определяется, в основном, вязкостью жидкости. Показано, что для определения критического краевого угла смачивания порошковых материалов необходимо фиксировать момент времени, при котором диаметр основания капли жидкости на поверхности порошкового образца имеет максимальное значение.

Ключевые слова: порошкообразный материал, поликристаллический кварц, угол смачивания, поверхностное натяжение.

DOI: 10.30791/0015-3214-2020-6-75-82

Авторский указатель за 2020 год...........................................................................................................................................83