СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

В. В. Углов, В. М. Холод, П. С. Гринчук, И. А. Иванов,

А. Л. Козловский, М. В. Здоровец

Исследование микроструктуры и фазового состава керамики на основе карбида кремния, облученной

низкоэнергетическими ионами гелия........................................................................................................................................5

Изучено влияние облучения ионами гелия с энергией 40 кэВ и дозами 1·10¹⁴ – 2·10¹⁷ см^–2 на микроструктуру и фазовый состав керамики на основе карбида кремния. Выявлен радиационный рост кристаллической решетки 6H–SiC. При дозе 1·10¹⁶ см^–2 наблюдается спад деформации, связанный с формированием газово-вакансионных кластеров, являющихся стоками для радиационных дефектов. Установлена аморфизация приповерхностного слоя.

Ключевые слова: карбид кремния, 6H–SiC, гелий, аморфизация.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-1-5-10

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

М. С. Болдин, А. А. Попов, А. В. Нохрин, В. Н. Чувильдеев,

А. А. Мурашов, Г. В. Щербак, Н. Ю. Табачкова

Исследование влияния температурно-скоростных режимов электроимпульсного плазменного спекания

на микроструктуру и механические свойства оксида алюминия: анализ механизмов спекания...................................... 11

Исследовано влияние температуры и скорости нагрева на кинетику усадки цилиндрических заготовок, полученных из субмикронных и мелкодисперсных порошков оксида алюминия. В работе использованы порошки трех партий: 1) субмикронный (~ 0,15 мкм) порошок α-Al₂O₃ , 2) субмикронный (~ 0,2 мкм) порошок α-Al₂O₃ с аморфным слоем на поверхности частиц, 3) мелкодисперсный (~ 1 мкм) порошок α-Al₂O₃. Характерной особенностью всех партий является то, что частицы порошка обладают монокристаллической структурой. Спекание заготовок из порошка проводили методом электроимпульсного (“искрового”) плазменного спекания (ЭИПС). Анализ кривых усадки проведен с использованием модели Янга – Катлера и модели Кобла. Показано, что кинетика спекания заготовок определяется диффузионными процессами, протекающими между частицами порошка. Кинетика спекания заготовок из субмикронных порошков определяется интенсивностью процесса зернограничной диффузии, а заготовок из мелкодисперсных порошков — одновременно протекающими процессами объемной и зернограничной диффузии. Установлено, что наличие аморфного слоя на поверхности частиц α-Al₂O₃ порошка субмикронного размера оказывает влияние на скорость миграции границ зерен и параметры уравнения Кобла на финальной стадии ЭИПС. Сделано предположение, что ускоренный рост зерен и повышение значение микротвердости образцов, полученных спеканием заготовок из субмикронного порошка с аморфным слоем на поверхности частиц происходит из-за повышенной плотности дефектов на границах зерен. Увеличенное значение плотности дефектов на границах зерен может быть следствием кристаллизации аморфного слоя.

Ключевые слова: оксид алюминия, электроимпульсное плазменное спекание, плотность, диффузия, энергия активации, свободный объем

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-1-11-36

Ал. Ф. Гайсин, Р. Р. Каюмов, А. И. Купутдинова, Р. Р. Марданов

Плазменно-жидкостной рециклинг металлического порошка для 3D печати.................................................................. 37

Исследован плазменно-жидкостной рециклинг порошка EOS StainlessSteel PH1, заключающийся в переработке изделий, изготовленных методом 3D печати. Определены вольтамперные характеристики (ВАХ), типы и формы разряда между металлическим анодом и электролитическим катодом. Методом сканирующей электронной микроскопии изучена топография поверхности порошка и элементный состав приповерхностного слоя частиц порошков. Установлено, что плазменно-жидкостный рециклинг позволяет получать металлический порошок для 3D печати размером от 10 до 120 мкм.

Ключевые слова: аддитивные технологии, плазменно-жидкостные системы, металлические порошки, рециклинг, газоразрядная плазма, электролиты, 3D печать, гранулометрический анализ, элементный анализ, электронная сканирующая микроскопия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-1-37-44

Функциональные покрытия и обработка поверхности

В. С. Сергевнин, Д. С. Белов, А. В. Черногор, И. В. Блинков, А. П. Демиров, А. В. Анисимов

Триботехнические характеристики упрочняющих покрытий Ti – Al – N, Ti – Al – Ni – N,

Ti – Cr – Ni – N, Ti – Cr – Ni – Mo – N на стали 20Х13 в паре трения

с углепластиком и их коррозионная стойкость....................................................................................................................45

Исследована возможность применения покрытий Ti – Al – N, Ti – Al – Ni – N, Ti – Cr – Ni – N и Ti – Cr – Ni – Mo – N, нанесенных с помощью метода ионно-плазменного вакуумно-дугового осаждения (Arc-PVD), в качестве защитных на изделиях из стали 20Х13, работающих в паре трения с углепластиком марки УГЭТ в условиях контакта с морской водой. Показано улучшение стойкостных свойств стальной поверхности при использовании покрытий систем Ti – Al – Ni – N, Ti – Cr – Ni – N и Ti – Cr – Ni – Mo – N. В то время как изделия без покрытия или с покрытием Ti – Al – N показали высокую интенсивность изнашивания при трении (109,21·10^–5 и 19,24·10^–5 мм³ /(Н·м), соответственно), а также активное окисление при электрохимических испытаниях в условиях взаимодействия со средой, имитирующей морскую воду (3 % раствор NaCl). Образцы с покрытиями Ti – Al – Ni – N, Ti – Cr – Ni – N и Ti – Cr – Ni – Mo – N не демонстрировали значительного изнашивания при трении в паре с углепластиком. Электрохимические испытания покрытий показали, что наблюдается их самопассивация и отсутствует питтинг на поверхности образцов с покрытием. На основании анализа полученных данных сделан вывод о высокой эффективности исследуемых покрытий в качестве защитных для работы в условиях контакта с морской водой.

Ключевые слова: нитридные покрытия, скретч-тест, износостойкость, трение скольжения, коррозия.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-1-45-55

Композиционные материалы

А. М. Айзенштадт, Е. В. Королев, М. А. Малыгина, Т. А. Дроздюк, М. А. Фролова

Структурная модификация высокодисперсных порошков вскрышных

пород сапонитсодержащей бентонитовой глины................................................................................................................56

Исследованы кинетические закономерности процесса структурной модификации высокодисперсных порошков сапонитсодержащего материала после механического диспергирования. В качестве информационных критериев, характеризующих перестроения кристаллической решетки минералов, использованы изменения удельной поверхности порошков при разных временных режимах помола и экзотермических тепловых эффектов (изменения энтальпии) в температурном диапазоне 810 – 820 °С. Определено, что при механическом помоле сапонитсодержащего материала более 20 минут интенсивно происходят его структурные изменения, приводящие к образованию серпентина. Установлено, что традиционно используемый критерий оценки процесса механического размола сырьевого материала по удельной поверхности порошка в данном случае не является достаточным информационным параметром при оптимизации структурных изменений опытных проб. Доминирующим параметром этого процесса является энтальпийный фактор, характеризующий термоэффект структурной модификации.

Ключевые слова: сапонитсодержащий материал, бентонитовая глина, серпентин, механический помол, изменение энтальпии.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-1-56-63

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

А. С. Баикин, Е. О. Насакина, А. Г. Колмаков, К. В. Сергиенко,

М. А. Сударчикова, М. А. Севостьянов

Свойства покрытий на основе диоксида церия, полученных методом магнетронного распыления..............................64

В обзоре приведены параметры магнетронного напыления покрытий на основе диоксида церия, показана взаимосвязь их со структурой и ключевыми свойствами покрытий. Рассмотрено влияние вида мишени, введения кислорода в среду распыления, изменения мощности распыления, напряжения смещения, вида подложки и её температуры на структуру, механические свойства и гидрофобность покрытий на основе CeO₂.

Ключевые слова: магнетронное распыление, диоксид церия, микроструктура, механические свойства, гидрофобность, обзор.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-1-64-74

Э. Л. Дзидзигури, Е. Н. Сидорова, Е. В. Захарова

Механизм формирования наночастиц при восстановлении кислородсодержащих

соединений кобальта (II) водородом....................................................................................................................................... 75

Работа посвящена определению механизма восстановления кислородсодержащих соединений кобальта, полученных методом химического диспергирования. В качестве объекта исследований использовали нанопорошки кобальта, полученные осаждением гидроксида кобальта из раствора солей щелочью с последующем восстановлением водородом. Приведены результаты термогравиметрического и рентгенофазового анализов, исследована морфология и дисперсность полученных частиц, измерены их магнитные свойства. Предложен механизм восстановления нанопорошка кобальта.

Ключевые слова: металлы, оксиды, нанопорошки, химический синтез.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-1-75-83