СОДЕРЖАНИЕ

Воздействие потоков энергии на материалы

Е. В. Морозов, А. С. Демин, И. В. Боровицкая, Е. В. Демина, С. В. Латышев, С. А. Масляев,

В. Н. Пименов, М. Д. Прусакова, И. П. Сасиновская, В. И. Товтин, Г. Г. Бондаренко, А. И. Гайдар

Воздействие на алюминиевый сплав В95 мощными импульсными ионно-плазменными

и электронными потоками в установке Плазменный фокус.................................................................................................5

Представлены результаты экспериментов по воздействию на модельный алюминиевый сплав В95 мощных импульсных ионно-плазменных и электронных потоков, генерируемых в рабочей камере установки Плазменный фокус ПФ-5М при каждом высоковольтном разряде. Показано, что к общим характеристикам повреждаемости сплава при воздействии на него импульсных потоков ионов гелия (ИГ) и гелиевой плазмы (ГП) и импульсного облучения пучками электронов с близкими значениями плотности мощности и длительности импульсов (q = 10⁸ – 10⁹ Вт/см², τ = 10 – 30 нс) относятся образование волнообразного поверхностного слоя образцов, содержащего микротрещины, поры, пузыри с разрушенными оболочками и осажденные на облучаемую поверхность микрокапли сплава. Отличия в повреждаемости сплава для сопоставляемых радиационно-термических воздействий связаны с существенно бόльшей толщиной расплавленного слоя при воздействии на сплав электронного пучка по сравнению с действием ионно-плазменных потоков.

Ключевые слова: алюминиевый сплав В95, импульсный поток электронов, импульсный поток ионов гелия, импульсный поток гелиевой плазмы, радиационно-термическое воздействие, повреждаемость поверхности, микроструктура поверхности.

DOI: 0015-3214-2025-3-5-15

Композиционные материалы

Г. А. Прибытков, А. В. Панин

Влияние углерода, кремния и бора на структуру и свойства титаноматричных композитов. Обзор...........................16

Проведен анализ получения титаноматричных композитов традиционными способами литья и порошковой металлургии, а также методами аддитивных технологий. Оценены равновесные диаграммы состояния Ti — C, Ti — Si, Ti — B с точки зрения взаимодействия армирующих частиц с титановой матрицей в ходе синтеза титаноматричных композитов. Изучены закономерности формирования структуры и фазового состава композитов при различных металлургических процессах. Особый акцент сделан на анализе аддитивных технологий, использующих порошки и проволоки для получения титанометаллических композитов. Описаны достоинства и ограничения каждого метода. Представлены технологические параметры получения титаноматричных композитов с максимальной прочностью и износостойкостью.

Ключевые слова: титановые сплавы, углерод, кремний, бор, плавление, аддитивные технологии, текстура роста, структура, прочность, пластичность.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-3-16-32

М. А. Фролова, В. С. Лесовик, А. М. Айзенштадт, Т. А. Дроздюк, А. М. Тюрин

Сапонитсодержащий концентрат Ломоносовского ГОКа — сырье для получения форстеритовой керамики...........33

Рассмотрен механизм высокотемпературной модификации сапонитсодержащего материала, выделенного из суспензии оборотной воды при обогащении кимберлитовых руд на Ломоносовском горно-обогатительном комбинате АО “Севералмаз”. Показано, что при механоактивации сконцентрированной твердой фазы (содержание сапонита 80 %) и последующего ее обжига при температуре 900 °С происходит образование минерала форстерита через промежуточную стадию серпентинизации осадка. Увеличение температуры обработки порошка серпентина до 1050 °С приводит к дополнительному синтезу энстатита. Синтезированные в процессе модификации сапонита минералы характеризуются ростом энергоплотности. Рассчитаны значения показателя плотности кристаллической решетки рассматриваемых минералов. Получена функциональная зависимость для расчета микротвердости кристаллических структур, значения которой увеличиваются в ряду: сапонит, серпентин, энстатит, форстерит. Установлено, что коэффициент объемного температурного расширения у конечных продуктов модификации сапонита (энстатит и форстерит) имеют практически равные значения. Микротвердость кристаллической решетки минералов (продуктов модификации) и их объемное температурное расширение оказывают ключевое влияние на свойства конечных керамических изделий. Механоактивация сапонита и высокотемпературная обработка полученного порошка дают возможность изготовления керамических изделий из сапонитсодержащих отходов способом полусухого прессования с последующим обжигом. Установлено, что по показателям водопоглощения, предела прочности на изгиб и морозостойкости изготовленные керамические образцы соответствуют требованиям ГОСТа 13996-2019.

Ключевые слова: сапонитсодержащий материал, мелкодисперсные порошки, механическая активация, энергетическая плотность, форстерит.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-3-33-42

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

Модификация сверхвысокомолекулярного полиэтилена наночастицами ZnO/Ag для создания

фотокаталитических мембран с повышенной антибактериальной активностью.........................................................43

Проведена модификация гранул сверхвысокомолекулярного полиэтилена наночастицами ZnO/Ag. Получены компактные образцы СВМПЭ@ZnO/Ag с различным содержанием наночастиц, которые были протестированы в реакции фоторазложения модельного красителя — метиленового синего. Для образцов, продемонстрировавших наилучший результат в процессе фоторазложения, проведена оценка антибактериальной активности в отношении культуры Staphylococcus aureus штамм ATCC 6538-P. 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: 10.30791/0015-3214-2025-3-43-53

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

В. Г. Шепелевич, О. В. Гусакова

Формирование наноразмерных включений Si в легированном сплаве Al – Si при высокоскоростном

затвердевании...........................................................................................................................................................................54

Приведены результаты исследования микроструктуры сплавов системы Al — Si эвтектического и заэвтектического составов, легированных Mg, Mn, Fe, Ni, Cu и полученных методом сверхбыстрой закалки из расплава. Показано, что в около эвтектических сплавах легирование металлами не приводит к модификации формы пластинчатых включений кремния. Обнаружено, что многокомпонентное легирование и высокоскоростное затвердевание заэвтектических силуминов обеспечивают модификацию включений эвтектического кремния. В заэвтектических силуминах размер включений первичного эвтектического кремния не превышает 2 мкм, включения эвтектического Si принимают глобулярную конфигурацию с размерами до 300 нм. Предложен механизм модификации включений эвтектического кремния, учитывающий образование кристаллических зародышей эвтектического кремния на поверхности частиц первичного кремния, ограничение скорости роста фазы кремния из-за образования нанокластеров металлов и их соединений на растущей плоскости, а также высокие концентрацию и скорость роста α-Al.

Ключевые слова: силумин, магний, железо, марганец, никель, медь, микроструктура, высокоскоростное затвердевание.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-3-54-64

И. Ю. Зливко, В. А. Волченкова, Н. А. Андреева, Д. Б. Петренко, И. Ю. Николаева,

М. Е. Тарнопольская, А. В. Колоколова, Л. А. Королева, В. Л.Реуков

Улучшение метрологических характеристик атомно-абсорбционного определения золота

в сложных солевых системах..................................................................................................................................................65

Исследованы метрологические характеристики атомно-абсорбционного определения золота в различных по составу растворах с высокой концентрацией солей и кислот, полученных при проведении экспериментов по изучению форм переноса золота в высокотемпературных гидротермальных флюидах. Оптимизированы условия определения Au в пламени, изучены влияния состава, концентрации кислот и температуры экспериментальных растворов, а также способы их учета. Использование воздушно-ацетиленового пламени, обедненного ацетиленом, позволило увеличить чувствительность определения элемента в 2 раза. Показана возможность применения метода атомно-абсорбционной спектроскопии с атомизацией в пламени для определения золота в серосодержащих гидротермальных растворах с концентрацией солей до 100 г/л в широком диапазоне концентраций Au от 0,05 до 500 мкг/г без предварительного отделения матрицы из ограниченного объема образца.

Ключевые слова: атомно-абсорбционная спектроскопия, золото, растворы с высоким солевым фоном, анализ, метрологические характеристики.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-3-65-71

С. И. Расмагин, Л. А. Апресян

Влияние молекул аммиака на спектры фотолюминесценции фталоцианина цинка

в тетрагидрофуране................................................................................................................................................................72

Исследованы изменения в спектрах флуоресценции раствора бутилзамещенного фталоцианина цинка в тетрагидрофуране, вызванные малыми количествами аммиака. Проведены измерения спектров флуоресценции простого и комбинированного растворов бутилзамещенного фталоцианина цинка Простой раствор создавался путем смешения порошка бутилзамещенного фталоцианина цинка с растворителем тетрагидрофураном. Комбинированный раствор был получен в результате добавления к простому раствору водного раствора аммиака. Анализ параметров спектров флуоресценции в простом и комбинированном растворах бутилзамещенного фталоцианина цинка позволил оценить влияние молекул аммиака.

Ключевые слова: бутилзамещенный фталоцинан цинка, спектры флуоресценции, фталоцианин цинка, тетрагидрофуран, аммиак.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-3-72-77

В. Н. Попов

Численное моделирование процессов при формировании вспененного алюминия..............................................................78

С использованием модели роста газовых пузырьков в расплаве алюминия Al – Ca получены численные оценки динамики формирования вспененного металла. Определены размеры сферических пор, время их формирования, изменения концентрации водорода и диффузионного потока на поверхностях пузырьков в зависимости от количества растворенного газа в расплаве. Установлено, что наиболее значимые изменения давления в пузырьках происходят при быстром увеличении их размеров в интервале времени от 10^–6 c до 10^–4 c от момента зарождения. После того, как давление газа в растущих пузырьках снижается до 3,55·10⁵ Н/м2, их дальнейший рост происходит за счет диффузии водорода из окружающего расплава и фактически не зависит от начального насыщения расплава газом. Размеры ячеек, содержащих равномерно распределенные пузырьки и половину толщины перемычки между ними, определены из представленных в литературных источниках результатов экспериментов. Расчётная пористость вспененного металла составляет от 72 % до 83 %, в зависимости от количества водорода, растворенного в расплаве, что удовлетворительно согласуется экспериментальными данными. С использованием модели затвердевания вспененного алюминия, определено, что окончательное формирование газовых пузырьков происходит примерно за 10 мс и начальная температура расплава, остывающего в тигле за это время, фактически, не меняется. Проведено численное моделирование по оценке времени затвердевания пористого расплава алюминия в графитовом тигле в зависимости от концентрации вспенивающего вещества TiH2.

Ключевые слова: численное моделирование, вспененный алюминий, гидрид водорода, пористость, затвердевание металла.

DOI: 10.30791/0015-3214-2025-3-78-86