СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

Е. К. Белоногов, С. Б. Кущев, М. П. Сумец, Д. В. Сериков, А. А. Гребенников,

В. А. Дыбов, А. В. Костюченко, Т. Л. Тураева

Влияние фотонной обработки на повышение термоэлектрической добротности

твердого раствора Bi2Te3 − Bi2Se3............................................................................................................................................5

Методами рентгеновской дифрактометрии, растровой электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии и лазерной вспышки проведены исследования фазового состава, морфологии, структуры и теплопроводности полупроводниковых пластин на основе твердого раствора Bi₂Te₃ – хSe_х , синтезированных методом порошковой металлургии, до и после фотонной обработки (ФО), проведенной с помощью излучения мощных ксеноновых ламп в среде аргона. Показано, что кратковременная ФО при малом температурном воздействии на материал позволяет за счет облучения поверхности оказать на приповерхностный слой существенное энергетическое воздействие, достаточное для формирования градиентной структуры и, как следствие, увеличить термоэлектрическую добротность ветвей на основе твердых растворов Bi₂Te₃ − Bi₂Se₃.

Ключевые слова: теллурид втисмута, импульсная фотонная обработка, наноструктурирование, теплопроводность, теплоемкость, термоэлектрическая добротность.

DOI: 10.30791/0015-3214-2022-1-5-15

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

М. П. Данилаев, И. Р. Вахитов, С. В. Дробышев, И. В. Лунев, Б. З. Камалиев,

С. А. Карандашов, В. А. Куклин, М. С. Пудовкин

Физико-технические свойства пленки, полученной из анилина плазменным осаждением

при атмосферном давлении.....................................................................................................................................................16

Исследованы свойства полимерных пленок, полученных в плазме барьерного разряда атмосферного давления из анилина аморфной формы с одновременным образованием углеродных частиц в пленках. Установлен порог плотности энергии разряда (~ 30 мДж/м), начиная с которого возможно получить сплошную пленку, наполненную агломератами углеродных частиц. Структура таких пленок соответствует виду, характерному для аморфных полимеров. Углеродные частицы образуют агломераты, концентрация которых слабо зависит от плотности энергии разряда и составляет ~ (4 – 7)·10⁴ 1/см², что не позволяет повысить проводимость пленок за счет увеличения внешней проводимости. Показано, что основной вклад в проводимость пленок, полученных из анилина, наполненных углеродными частицами, вносит величина их влагонасыщенности. Обнаружено, что с повышением плотности энергии ползучесть материала пленок снижается, а твердость увеличивается. Это связано с образованием и ростом количества поперечных связей в образцах с повышением энерговклада. Абсолютные значения твердости по Мартенсу соответствуют нижней границе для полианилина, что обусловлено небольшой молекулярной массой получающегося полимера.

Ключевые слова: барьерный разряд атмосферного давления, углеродные частицы, проводимость.

DOI: 10.30791/0015-3214-2022-1-16-26

Функциональные покрытия и обработка поверхности

Е. А. Ланцев, Н. В. Малехонова, В. Н. Чувильдеев, А. В. Нохрин,

Ю. В. Цветков, Ю. В. Благовещенский, М. С. Болдин,

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

Исследование особенностей высокоскоростного спекания мелкозернистых сверхнизкокобальтовых

твердых сплавов на основе карбида вольфрама. Часть II. Твердые сплавы WC – (0,3 – 1) масс. % Co.........................27

Изучены особенности электроимпульсного плазменного спекания (ЭИПС) плазмо[1]химических нанопорошков WC – (0,3, 0,6, 1) масс. % Co. Показано, что процесс ЭИПС сверхнизкокобальтовых твердых сплавов можно представить в виде последовательной смены стадий перегруппировки частиц при пониженных температурах (Стадия I), спекания частиц WC – Co за счет ползучести по Коблу γ-фазы на основе кобальта (Стадия II), спекания за счет диффузионной ползучести, скорость которой лимитируется интенсивностью объемной диффузии в кобальте (Стадия III-1), и, наконец, спекания частиц карбида вольфрама по межзеренным границам WC/WC в условиях интенсивного роста зерен (Стадия III-2). Получены образцы с высокой плотностью (96,4 – 98,4 %) и высокими механическими свойствами (для твердого сплава WC – 0,3 % Co: Hv ~ 20,5 ГПа, K1C = 7,1 МПа·м^1/2).

Ключевые слова: карбид вольфрама, нанопорошки, плазмохимический синтез, электроимпульсное плазменное спекание, твердые сплавы, плотность, диффузия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2022-1-27-44

Композиционные материалы

С. С. Тимофеев, А. С. Ложкомоев, С. О. Казанцев, И. Н. Тихонова, М. И. Лернер

Синтез, свойства и применение композитных наночастиц, полученных при окислении

водой электровзрывного нанопорошка Al/AlN/Cu.................................................................................................................45

Исследованы закономерности окисления наночастиц Al/AlN/Cu в дистиллированной воде. Определены оптимальные параметры синтеза композитных наночастиц AlOOH/CuO/Cu из наночастиц Al/AlN/Cu. С помощью электронной микроскопии показана морфология полученных наночастиц. Методом качественного рентгенофазового анализа определен состав прекурсора и продуктов окисления. В результате синтеза образуются пористые структуры, состоящие из нанолепестков мелкокристаллического бемита размером 100 – 300 нм и толщиной 5 – 7 нм, объединенные в агломераты, в центре которых расположены соединения на основе меди. Величина удельной поверхности продуктов реакции достигает 160 м²/г. Наличие в составе наночастиц AlN способствует более полной конверсии меди и интерметаллидов с образованием CuO и Cu₂O. Иследованы антимикробные свойства полученных композитных наночастиц.

Ключевые слова: наночастицы, нитрид алюминия, оксид меди, электрохимическая коррозия, композитные наночастицы, мелкокристаллический бемит, гибридные материалы, антимикробные свойства.

DOI: 10.30791/0015-3214-2022-1-45-56

Г. А. Прибытков, В. В. Коржова, И. А. Фирсина, А. В. Барановский, Е. Н. Коростелева

Исследование продуктов безгазового горения порошковых смесей Ti – Si – Al..................................................................57

Методами рентгеноструктурного анализа и оптической металлографии исследованы продукты горения порошковых смесей титана, кремния и алюминия в волновом режиме. Продукты синтеза содержат силицид титана Ti₅Si₃ и алюминид титана TiAl₃, соотношение которых зависит от содержания порошка алюминия в реакционных смесях. Температура горения смесей падает с увеличением содержания алюминия, что является следствием замещения в продуктах синтеза силицида титана триалюминидом титана, обладающим кратно меньшей отрицательной энтальпией образования по сравнению с силицидом. С использованием представлений об особенностях роста силицидных и алюминидных зародышей в жидкометаллическом растворе рассмотрено влияние температуры горения на дисперсность структуры продуктов синтеза.

Ключевые слова: самораспространяющийся высокотемпературный синтез, температура горения, силицид титана, алюминид титана, микроструктура, фазовый состав.

DOI: 10.30791/0015-3214-2022-1-57-65

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

Г. П. Кобылянский, А. О. Мазаев, Е. А. Звир, П. А. Ильин,

П. И. Гринь, Е. В. Чертопятов, А. В. Обухов

Факторы и механизмы удлинения твэлов ВВЭР-1000 при термических испытаниях,

моделирующих режимы сухого хранения...............................................................................................................................66

Для обоснования безопасности сухого хранения проведены термические испытания твэлов ВВЭР-1000 в электрообогреваемых модулях в среде гелия, реализуя стационарные условия и режим термоциклирования с различающейся длительностью циклов и общим временем испытаний 427 – 468 сут. Исследовано влияние термических испытаний на удлинение твэлов, отработавших в реакторах ВВЭР-1000 в течение одного года (выгорание топлива ~ 20 (МВт·сут)/кгU) и в течение шести лет (выгорание ~ 70 (МВт·сут)/кгU). Твэлы с высоким выгоранием топлива удлинились меньше, чем с низким. Максимальные значения удлинения зарегистрированы у твэлов с низким выгоранием: 6,0 мм при испытании в стационарных условиях и 9,5 мм — в режиме термоциклирования. Окружная деформация твэлов увеличилась незначительно. Наличие давления газа под оболочкой обеспечивает растягивающие напряжения, создавая условия для реализации термической ползучести. У твэлов с меньшим выгоранием топлива зазор между топливом и оболочкой сохранился по всей высоте сердечника. Основным механизмом удлинения твэлов является термическая ползучесть оболочки под действием увеличенных эффективных аксиальных напряжений, возникающих от внутритвэльного газа и давления топливного столба на пружинный фиксатор. Термоциклирование приводит к большему удлинению твэлов за счёт более высокой скорости ползучести оболочки на неустановившейся стадии при коротких циклах.

Ключевые слова: твэлы ВВЭР-1000, оболочки, сплав Э110, термические испытания, моделирование, сухое хранение, удлинение, возврат механических характеристик, анизотропия, радиационные дефекты.

DOI: 10.30791/0015-3214-2022-1-66-77