СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

Т. А. Писарева, Е. В. Харанжевский, С. М. Решетников

Электроёмкость и структурно-фазовый состав нанокомпозитов, полученных механоактивацией и

короткоимпульсной лазерной обработкой порошковых материалов системы Al – C........................................................5

Методами механоактивации и короткоимпульсной лазерной обработки исследована возможность получения нанокомпозитов системы Al – C, входящих в конструкцию суперконденсаторов. Электроды на основе композита состава Al – C имеют однородную пористую структуру со средним размером частиц 20 мкм и удельной поверхностью 31 м²/г. Исследования структурно-фазового состава полученных материалов показали, что механоактивация и короткоимпульсная лазерная обработка приводят к формированию оксида алюминия и карбида алюминия, а основная часть углерода на поверхности находится в разупорядоченном состоянии. Максимальная ёмкость электродов суперконденсаторов из полученного материала соответствует составу Al – 47 % C – 12 % Si и составила 23 Ф/г.

Ключевые слова: суперконденсатор, нанокомпозит, механоактивация, короткоимпульсная лазерная обработка.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-5-17

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

С. А. Михлик, С. В. Конушкин, М. А. Волчихина, М. А. Каплан,

А. Д. Горбенко, К. В. Сергиенко, Е. О. Насакина, М. А. Сударчикова,

А. Г. Колмаков, Д. С. Артюгина, М. А. Севостьянов

Исследование влияния электролитно-плазменной обработки на качество поверхности,

структуру и механические свойства перспективных биомедицинских титановых сплавов...........................................18

Представлены результаты исследования влияния электролитно-плазменной полировки (ЭПП) на структуру и химический состав поверхностных слоев, а также механические свойства проволочных образцов сплавов ВТ1-00, ВТ6, Нб 1, Ti – 26 ат. % Nb и Ti – 23 ат. % Nb – 5 ат. % Zr диаметром 1,6 – 0,6 мм. Удаление дефектного поверхностного слоя значительной толщины при ЭПП приводит к снижению шероховатости и показателей прочности и росту пластичности. Показано, что ЭПП может рассматриваться как перспективный метод финишной обработки поверхности титановых сплавов, особенно новых сплавов биомедицинского назначения Ti – 26 ат. % Nb и Ti – 23 ат. % Nb – 5 ат. % Zr.

Ключевые слова: биомедицинский сплав, микроструктура, электролитно-плазменная полировка, поверхность, ниобий, титан, электролит.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-18-32

Функциональные покрытия и обработка поверхности

В. Е. Архипов, Г. В. Москвитин, М. С. Пугачев

Структурно-фазовые превращения в медно-цинковом покрытии типа “латуни”,

нанесённом методом холодного газодинамического напыления..........................................................................................33

Рассмотрено влияние длительности и температуры газодинамического напыления механической смеси частиц Cu, Zn и Al2O3 на фазовый состав медно-цинкового покрытия типа “латуни”. Показано, что увеличение продолжительности напыления при 450 °C сопровождается значительным снижением массовой доли твёрдого раствора электронного типа на базе Cu5Zn8 (γ-фазы) с 33,0 до 5,6 %, что обусловлено существенным ростом размера субструктуры (областей когерентного рассеяния — ОКР) с 63,7 нм и 89,8 нм до ˃ 200 нм у цинка и меди соответственно. Повышение температуры напыления до 540 °C приводит к незначительному увеличению массовой доли твёрдого раствора электронного типа на базе CuZn3 (ε-фаза) от 10,8 до 12,9 % и формированию новой фазы — твёрдого раствора электронного типа на базе CuZn (β′-фазы) с массовой долей ≈ 1 %. Величина микродеформаций меди и цинка значительно возрастает с ростом количества циклов напыления при температуре потока воздуха 450 °C с 0,119 до 0,166 % и с 0,004 до 0,056 % соответственно. Формирование фаз, присущих латуням, сопровождается незначительным изменением размера ОКР у ε-фазы (86,5 нм и 71,1 нм) и его ростом у γ-фазы — с 62,0 нм до ˃ 200 нм, а также существенными по величине микродеформациями (до 0,24 %).

Ключевые слова: медно-цинковые покрытия, фазовый состав, параметры газодинамического напыления, диффузия, структура, микродеформации, параметры решётки, превращения.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-33-43

Композиционные материалы

А. А. Васильев, Э. Л. Дзидзигури, Д. В. Биндюг, Д. Г. Муратов, Г. П. Карпачева

Влияние температуры предварительной обработки и концентрации активирующего агента

на структурные характеристики пористых металл-углеродных нанокомпозитов

с биметаллическими наночастицами Fe–Co.........................................................................................................................44

Предложены способы получения металл-углеродных нанокомпозитов на основе пористого углеродного носителя и диспергированных биметаллических наночастиц Fe–Co. Исследованы особенности формирования металлических наночастиц в зависимости от температуры предварительной обработки (150 и 600 °С) и количества используемой щелочи в качестве активирующего агента. Показано, что щелочная активация прекарбонизированных при 150 °С прекурсоров приводит к формированию материалов с удельной площадью поверхности 973 – 1236 м²/г и сильно агрегированными наночастицами металлов в углеродной матрице. В то время как композиты, полученные путем щелочной активации уже сформированных при 600 °С материалов, обладают равномерным распределением наночастиц и удельной площадью поверхности 456 – 648 м²/г.

Ключевые слова: металл-углеродный нанокомпозит, наночастицы Fe–Co, химическая активация, хитозан, ИК-нагрев.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-44-60

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

В. Г. Шепелевич, О. В. Гусакова, С. В. Гусакова

Термическая стабильность микроструктуры быстрозатвердевшего эвтектического

сплава Al – Si, легированного металлами................................................................................................................................61

Представлены результаты исследования микроструктуры, элементного и фазового составов эвтектического сплава Al – 12,5 масс. % Si – 0,8 масс. % Mg – 0,4 масс. % Mn – 0,7 масс. % Fe – 0,9 масс. % Ni – 1,8 масс. % Cu при изохронном отжиге в течение 1 ч при температурах 300, 400 и 500 °С. Показано, что отжиг при температуре 300 °С не приводит к существенным изменения микроструктуры и фазового состава фольги. Повышение температуры отжига до 400 и 500 °С вызывает укрупнение наноразмерных глобулярных включений Si, а также фрагментацию тонких пластин кремния и их сфероидизацию. С помощью рентгеноспектрального микроанализа и ренгеноструктурного анализа установлен распад соединения Al3(NiCu)2 и образование интерметаллических включений Mg5Si6, Al17(NiFeMn)Si2, Al3Cu2 при 500 °С. Рассмотрен механизм диффузионных процессов, приводящий к изменению фазового состава.

Ключевые слова: силумин, магний, железо, марганец, никель, медь, микроструктура, фазовый состав, высокоскоростное затвердевание, изохронный отжиг.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-61-72

В. Р. Чжоу, О. В. Бакина, М. И. Лернер

Создание фотокаталитических мембран с повышенной антибактериальной активностью

модификацией сверхвысокомолекулярного полиэтилена наночастицами ZnO/Ag.............................................................73

Проведено модифицирование наночастицами ZnO/Ag гранул сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Получены компактные образцы СВМПЭ@ZnO/Ag с различным содержанием наночастиц, которые протестированы в реакции фоторазложения модельного красителя метиленового синего. Проведена оценка антибактериальной активности в отношении культуры Staphylococcus aureus, штамм ATCC 6538-P, образцов, продемонстрировавших наилучший результат в процессе фоторазложения. Показано, что оптимальное содержание наночастиц в компактном образце, при котором наблюдается наибольшая эффективность фоторазложения и полное подавление роста бактериальной культуры, составляет 5 масс. %.

Ключевые слова: фотокатализаторы, антибактериальные материалы, полимерные мембраны.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-1-73-83