СОДЕРЖАНИЕ

В. О. Семин, А. П. Чернова, А. В. Еркович, М. Г. Остапенко, Ф. А. Дьяченко,

К. П. Савкин, Е. Д. Хабибова, Л. Л. Мейснер

Электрохимические свойства и структура поверхностных слоев TiNi сплава

после имплантации ионов титана и ниобия............................................................................................................................5

Изучено влияние ионной имплантации на морфологию поверхности, структуру оксидных слоев и электрохимические свойства никелида титана (TiNi) в физиологическом растворе NaCl (0,9 масс. %). Установлено, что модификация поверхности TiNi ионами титана и ниобия при дозе облучения 10¹⁷ ион/см² приводит к повышению шероховатости поверхности и изменению его коррозионных свойств, что проявляется в повышении сопротивления переноса заряда и снижении величины анодного тока. Анализ структуры оксидных слоев, проведенный методами просвечивающей электронной микроскопии, а также исследование их электрохимических свойств позволили выявить, что коррозионные свойства TiNi обусловлены сложным фазовым составом поверхности. В частности, после обработки ионами ниобия на поверхности TiNi сформировалась тонкая (~ 2 нм) и сплошная аморфная оксидная пленка, характеризующаяся малым значением диэлектрической постоянной (ε = 44).

Ключевые слова: никелид титана, коррозионные свойства, импедансная спектроскопия, электронная микроскопия, окисление, структура, оксидный слой.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-6-5-23

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

И. В. Беляев, А. В. Киреев, В. Е. Баженов, М. Н. Герке, Д. А. Кочуев, А. А. Павлов

Влияние горячего изостатического прессования на фазовый состав и пористость

плазмонапылённой керамики из чистого оксида алюминия..................................................................................................24

Исследовано изменение фазового состава и пористости плазмонапылённой керамики из Al₂O₃ до и после обработки методом горячего изостатического прессования (ГИП), проведённой на установке ГИП с графитовым нагревателем сопротивления в атмосфере аргона при температуре 1600 °С при газостатическом давлении 200 МПа в течение 3 часов. Фазовый состав материала устанавливали методом количественного фазового анализа. Пористость керамики определяли методом рентгеновской компьютерной томографии. Установлено, что сразу после окончания плазменного напыления материал содержал в своём составе набор α, γ и δ- модификаций Al₂O₃ , различающихся по плотности и типу кристаллической решётки, общая пористость керамики составила 18,9 об. %. После проведения ГИП исчезли метастабильные фазовые модификации γ и δ-Al₂O₃ , а стабильная фаза α-Al₂O₃ заняла весь объём материала. Общая пористость керамики уменьшилась до 9,7 об. %.

Ключевые слова: плазмонапылённая керамика, горячее изостатическое прессование, ГИП, фазовый состав, плотность, пористость.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-6-24-30

Функциональные покрытия и обработка поверхности

Е. Н. Шефтель, Е. В. Харин, В. А. Теджетов, К. Н. Розанов,

С. Ю. Бобровский, Г. Ш. Усманова

Плёнки FeZrN: статические и СВЧ магнитные свойства...................................................................................................31

Исследованы фазово-структурное состояние, параметры магнитной структуры, статические и СВЧ магнитные свойства плёнок Fe_{81 – 74}Zr_{2 – 5} N_{17 – 21}, полученных методом реактивного магнетронного осаждения. Определено, что с увеличением содержания Zr и N структура плёнок изменяется от, так называемой, смешанной (аморфной и нанокристаллической, представленной пересыщенным цирконием и азотом твёрдым раствором на основе Fe в ОЦК модификации и ГЦК нитридной фазой) к рентгеноаморфной. Рассмотрена взаимосвязь величин статических магнитных свойств и параметров стохастической магнитной структуры с величиной действительной эффективной магнитной проницаемости µ′, сохраняющейся в диапазоне частот до 3 ГГц. Показано, что стохастическая магнитная структура определяет динамические магнитные свойства.

Ключевые слова: ферромагнитные пленки, магнетронное осаждение, корреляционная магнитометрия, СВЧ магнитная проницаемость.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-6-31-38

Композиционные материалы

С. А. Черебыло, В. В. Внук, Е. В. Ипполитов, С. В. Камаев, М. А. Марков,

А. Н. Никитин, М. М. Новиков

Влияние концентрации гидроксида алюминия в жидкой фотополимеризующейся композиции

на свойства отверждённых образцов....................................................................................................................................39

Работа направлена на повышение механических свойств полимеров, изготавливаемых по технологии лазерной стереолитографии, путем модификации состава фотопо[1]лимеризующейся композиции (ФПК) высокодисперсным наполнителем. В качестве исходной разработана композиция на основе винилэфирной смолы, а наполнителем для нее выбран гидроксид алюминия. Добавление к исходной ФПК наполнителя приводит к заметному повышению вязкости композиции при 25 °С. Для сравнения одновременно изучены образцы, полученные как по технологии лазерной стереолитографии, так и при инициировании полимеризации некогерентным УФ излучением. Осуществлен термомеханический анализ образцов и проведены их исследования по методу дифференциальной сканирующей калориметрии для определения термомеханических характеристик и степени конверсии двойных связей для этих образцов. Подтверждено, что доотверждение образцов является необходимым этапом достижения их высоких механических свойств. Показано, что использование гидроксида алюминия в качестве наполнителя ФПК приводит к возрастанию физико-механических и термомеханических свойств отвержденных образцов

Ключевые слова: аддитивные технологии, лазерная стереолитография, фотополимеризация, фотополимеризующая композиция, наполнитель.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-6-39-47

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

Д. А. Гапонова, А. В. Щербаков, А. Ю. Чурсин, Е. С. Рязанова

Обеспечение повторяемости параметров электронно-лучевой наплавки

с подачей присадочной проволоки для реализации аддитивных технологий......................................................................48

Рассмотрена структура типовой системы управления электронно-лучевой наплавки с подачей сырьевого материала в виде проволоки, применяемая сегодня для реализации аддитивных технологий, и описаны основные закономерности процесса. Показано, что изменяющаяся в ходе наплавки температура нижележащего слоя является дестабилизирующим фактором, влияющим на температуру ванны расплава и поперечные размеры формируемого слоя. Обоснована необходимость применения системы управления с обратной связью для стабилизации температуры наплавляемого слоя и описана ее техническая реализация. Приведены результаты применения разработанного прототипа стабилизатора температуры, построенного на базе микроконтроллера, показана принципиальная возможность обеспечения повторяемости высоты наплавляемого слоя и исключения отрыва проволоки от жидкой ванны расплава при наплавке многослойного цилиндрического контура из стали 316L.

Ключевые слова: электронно-лучевая наплавка, аддитивные технологии, стабилизация температуры, системы с обратной связью.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-6-48-56

Е. В. Матвеев, А. И. Гайдар, Б. А. Лапшинов, В. В. Берестов

Вторичные микро- и наноструктуры на поверхности СВЧ карбонизированных хлопковых волокон.............................57

Методами растровой электронной микроскопии и рентгеновского микроанализа исследованы морфология и состав поверхности карбонизированных сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением волокон хлопкового пуха и вторичных микро[1]и наноструктур, сформировавшихся на их поверхностях в процессе карбонизации. Показано, что примесные элементы, находящиеся в исходных хлопковых волокнах, в ходе СВЧ карбонизации перемещаются из центральной области образца в краевые зоны, где осаждаются как в виде сплошных фосфорсодержащих покрытий, так и в виде микро- и наноструктур различной морфологии и состава. Установлено, что наиболее трудноудаляемыми примесями являются P и Ca. Обнаружены области глубокого черного цвета, характерного для активированного угля, не содержащие примесных элементов. Выявлены четыре характерных типа структуры поверхности волокон: монолитные отложения углерода с бугристой и пластинчатой структурой, тонкие прозрачные пленки (предположительно, графеноподобные структуры), углеродные нановолокна и нанотрубки (прямолинейные и изогнутые, диаметром 70 – 150 нм и длиной несколько мкм). Полученные результаты могут быть применимы для оптимизации производства углеродных материалов за счет одновременной карбонизации хлопковых волокон с формированием вторичных наноструктур на их поверхности, что может быть полезным для новых применений углеродных материалов в таких областях, как хранение энергии, электроника и биомедицинская инженерия.

Ключевые слова: микроволновая обработка, углеродные нановолокна, углеродные нанотрубки, хлопковые волокна, электронная микроскопия, рентгеновский микроанализ.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-6-57-74

С. В. Симаков, Н.А. Виноградова, О. Н. Никитушкина, С. Б. Румянцева,

А. Б. Михайлова, В. И. Товтин, Е. Е. Старостин, М. В. Жидков,

А. Е. Лигачев, Г. В. Потемкин, Г. Е. Ремнев, С. К. Павлов

Облучение монокристаллического кремния мощным импульсным пучком ионов углерода и протонов .........................75

Методами оптической и сканирующей электронной микроскопии исследована поверхность монокристаллического кремния, подвергнутого облучению мощным импульсным пучком ионов углерода и протонов. Облучение поверхности осуществляли на ускорителе ТЕМП-2 в вакууме ~ 10–3 Па. Пучок ионов состоял из ионов углерода (С+ + С+2) 70 % и протонов 30 %. Облучение образца проводили одним импульсом дозой 1,5·1013 ион/см2 . На поверхности кремния получены кратеры, характеризующиеся шестигранной формой. Проведенный рентгенофазный анализ показал наличие содержания углерода внутри кратера.

Ключевые слова: мощный импульсный пучок, кремний, кратер, блистеринг.

DOI: 10.30791/0015-3214-2023-6-75-80

Авторский указатель за 2023 г...............................................................................................................................................81