Научные результаты

Введите год
Износостойкие газотермические покрытия на алюминиевой подложке

Ю.С. Коробов, В.В. Астафьев, И.Г. Бродова, А.О. Окулов, М. Антонов, С.Х. Эстемирова

Проведены испытания на газоабразивное изнашивание алюминиевого сплава AlSi7Mg0,3, покрытий на этом сплаве, из WC-10Co-4Cr, Cr3C2-25NiCr и стали 180Х27Н17М4, полученных сверхзвуковым газовоздушным напылением, и проанализированы их результаты. Показано, что относительная износостойкость покрытий WC-10Co-4Cr выше, чем у альтернатив в 2-14 раз, и увеличивается при воздействии более твердых абразивов. Покрытия толщиной менее 100 мкм растрескиваются из-за проминания на пластичной Al подложке. При напылении в приповерхностном слое подложки, толщиной 20-40 мкм, формируется модифицированная эвтектика на основе сферических частиц кремния, что увеличивает твёрдость и прочность этого слоя. В приповерхностном слое металлокерамических покрытий наблюдается ~20 % снижение твердости относительно верхних слоев. Такое сочетание свойств на границе покрытие-подложка способствует повышению работоспособности износостойких покрытий на Al подложке, рис. 1. Результаты востребованы в авиационной, транспортной технике и машиностроении для упрочнения деталей из алюминиевых сплавов, подверженных газоабразивному износу.

Динамическое интерметаллидное старение при механическом сплавлении урана и железа

К.А. Козлов, В.А. Шабашов, Н.В. Катаева, В.В. Сагарадзе, В.П. Пилюгин, А.Е. Заматовский

В исследованиях по созданию термо- и радиационно стойких материалов привлекаются данные по влиянию на структуру сверхвысоких деформаций. Методами зондовой мессбауэровской спектроскопии на ядрах 57Fe и электронной микроскопии исследовано динамическое деформационное старение при механическом синтезе 238U с 57Fe. Установлено, что в результате сдвига под давлением во вращающихся наковальнях Бриджмена при комнатной температуре образцов (типа «сэндвич») металлических урана и железа формируются интерметаллические соединения U6Fe, UFe2 и «прекурсор» в виде дефектных интерметаллических фаз UFe2(D), UFe3(D) и механической смеси Fe(D) и U(D), см. рис. 1. Образующиеся после деформации фазы имеют сверхтонкие параметры аналогичные полученным при скоростной закалке расплавов U–Fe близкого состава, что подтверждает общность вакансионных механизмов превращения при сверхвысокой пластической деформации и скоростной закалке. Наблюдаемые фазовые переходы являются следствием большой плотности подвижных точечных дефектов. Полученный результат согласуется с данными по увеличению термической стабильности урана, легированного железом.

Соотношение размер кристалла - степень деформации в сверхсжатых материалах

Е.Ф. Таланцев, В.В. Чистяков

Сверхсжатые гидриды (открытые группой Еремеца 10 лет назад (10.1038/nature14964)) и сверхсжатые никелаты (сверхпроводимость в которых была предсказана Анисимовым в 1999 г. (10.1103/PhysRevB.59.7901)) обладают рекордными температурами перехода в сверхпроводящее состояние и являются одновременно материалами с полностью неизвестной атомной структурой, поскольку ни один из существующих методов микроскопии с субмикронным разрешением не может быть применен для образцов, сверхсжатых в алмазных наковальнях. В данной работе, мы впервые в мировой литературе определили основные микроскопические структурные параметры сверхсжатых материалов, а именно степень деформации, ε, и средний размер нанокристаллитов. D. Величины D и ε определялись из рентгеновских Лауэграмм методом Уильямсона-Холла. В качестве объектов исследования были выбраны гидридный сверхпроводник La4H23 (Тс = 80 K, P = 95 ГПа) и никелатный сверхпроводник La3Ni2O7−δ (Тс = 60 K, P = 22 ГПа). Мы обнаружили, что зависимость ε(P) в La3Ni2O7−δ имеет трехкупольную форму в диапазоне давлений 1.6 ГПа ≤ P ≤ 41.2 ГПа. Мы также определили температуры Дебая, ΘD, для La4H23 и La3Ni2O7−δ.

Формирование высокопрочного упорядоченного состояния в сплаве Cu-56Au (ат.%)

А.Ю. Волков, О.С. Новикова, Д.А. Комкова, Е.Ф. Таланцев, Е.Г. Волкова, Н.А. Кругликов, П.О. Подгорбунская, А.А. Гаврилова

Проведено исследование эволюции структуры и формирования свойств в ходе фазового превращения беспорядок→порядок в нестехиометрическом сплаве Cu-56Au (ат.%) в интервале температур 250-375°С (с шагом 25°). Построены зависимости доли упорядоченной фазы, прочностных свойств и удельного электросопротивления от продолжительности отжига образцов, исходное разупорядоченное состояние в которых достигалось закалкой от 600°С или предварительной деформацией на 75%. Уточнены температурные интервалы образования упорядоченных CuAuI и CuAuII фаз, а также двухфазных состояний (CuAuI+CuAuII) и (CuAuII+A1). Для оценки соотношения фаз проведена математическая обработка рентгеновских пиков. Показано, что отжиг деформированного сплава при температуре 250°С приводит к аномальному росту микротвердости и прочности (выдержка в течение 12-24 часов повышает предел текучести до 1 ГПа) с одновременным снижением удельного электросопротивления. Обнаруженное явление объяснено с точки зрения замедления рекристаллизации в упорядоченном сплаве, что подтверждено высокой плотностью дислокаций в отожженных образцах.

Магнитооптические эффекты в нанотолщинных пленках на основе ЖИГ и подложках

А.В. Телегин, Ю.П. Сухоруков, И.Д. Лобов, С.В. Наумов, С.С. Дубинин, А.П. Носов

Магнитооптические (МО) эффекты Фарадея и Керра исследованы в синтезированных сверхтонких (менее 50 нм) магнитных пленках на основе железоиттриевого граната (ЖИГ) и в диэлектрических подложках в видимой области спектра. Впервые проведена оценка толщин магнито-мертвого и магнито-пассивного слоев в пленках и изучены особенности эффектов, связанные с вкладом отраженного света и МО свойствами подложек. Показано, что спектральные зависимости и величины эффектов Фарадея и Керра в наноразмерных пленках соответствуют эффектам для объёмного ЖИГ (Рис.1), что демонстрирует высокое качество полученных пленок и их перспективность для оптоэлектроники.

Многослойное нанокомпозитное покрытие на режущем инструменте

А.Б. Владимиров, С.А. Плотников, Е.А. Кравцов

Ужесточение требований к точности размеров обрабатываемых деталей и качеству их поверхности, использование материалов с повышенными физико-механическими свойствами при одновременном росте производительности процессов в промышленности делает актуальной проблему повышения стойкости режущего инструмента. Вместо традиционного монослойного покрытия предложено использовать многослойное нанокомпозитное износостойкое покрытие, осажденное на рабочую часть режущего инструмента, содержащее чередующиеся слои алмазоподобного углерода и нитрида титана и алюминия с содержанием не более 40 ат.% каждого металла. Многослойные покрытия более износостойкие, т.к. блокировка распространения трещин на границах слоев приводит к иному механизму изнашивания по сравнению с монопокрытиями. Инструменты с многослойным покрытием были отданы на испытания в условиях реального производства на различные промышленные предприятия, при их использовании наблюдалось увеличение стойкости концевых фрез от 6 до 10 раз.

Динамика анионов и катионов в ионном проводнике Na3(BH4)(B12H12): исследование методами ЯМР 1H, 11B и 23Na

А.В. Скрипов, О.А. Бабанова, Р.В. Скорюнов, А.В. Солонинин, Y. Sadikin

Методом ядерного магнитного резонанса исследовано реориентационное движение анионов и диффузия катионов в ионном проводнике Na3(BH4)(B12H12) со смешанными анионами. Обнаружены два реориентационных процесса, которые невозможно наблюдать с помощью дифракционных методов. Более быстрый процесс, характеризуемый энергией активации 159 мэВ, связан с реориентациями тетраэдрических анионов ВН4−. Другой процесс с энергией активации 319 мэВ соответствует реориентациям икосаэдрических анионов В12Н122−. Найдено, что частота диффузионных перескоков катионов Na+ достигает 104 с-1 при 300 K и 8 × 108 с-1 при 530 K. Сравнение частот перескоков с данными по ионной проводимости указывает на коррелированный механизм диффузии ионов натрия. Полученные результаты важны для создания новых твердых электролитов для перспективных электрохимических источников тока.

Радиационно-индуцированные явления в микроструктуре аустенитных сталей

В.И. Бобровский, С.В. Афанасьев, В.И. Воронин, В.А. Казанцев, Н.В. Катаева, В.И. Максимов, В.Д. Пархоменко, Н.В. Проскурнина, В.В. Сагарадзе

В экспериментах, по изучению процессов образования карбидных преципитатов в аустенитных стареющих сталях под влиянием нейтронного облучения подтверждены как генерация предвыделений карбида ванадия, так и рост его преципитатов с дозой облучения. Выяснены особенности протекания этих процессов по сравнению с термическим старением, обусловленные некогерентным характером предвыделений карбидов, формирующихся из каскадов радиационных дефектов. Из анализа нейтронографических данных определены их характеристики. Также обнаружено, что в структурно нестабильных аустенитных системах с эффектом памяти формы на основе γ→ε мартенситного превращения нейтронное облучение может приводить к инициированию этого эффекта при температурах значительно ниже интервала его реализации в случае термических воздействий.

Магнитная сепарация микропластиков из водных растворов

М.С. Филинкова, Ю.А. Бахтеева, И.В. Медведева, И.В. Бызов, И.А. Курмачев, Н.В. Подвальная

Продемонстрированы возможности эффективной магнитной сепарации микрочастиц полиэтилена (МПЭ), 10-200 мкм, и полиэтилентерефталата (МПЭТ), 5-30 мкм, из чистой воды и водных растворов, моделирующих речную и морскую воду. Сепарация микропластиков происходит в режиме седиментации в неоднородном магнитном поле при добавлении к воде биосовместимых композитных наночастиц на основе магнетита (МНЧ), 14 нм, образующих гетероагрегаты с частицами пластика. При использовании наночастиц магнетита, с поверхностью, функционализированной оксидом кремния и аминогруппами, в концентрации 0,01 г/л достигается 80% извлечение из воды МПЭ и МПЭТ, а функционализированной хитозаном или желатином, в концентрации 0,002 г/л, эффективность извлечения МПЭТ из воды составляет 98%. Результаты могут быть использованы для разработки нового метода пробоподготовки для анализа воды на присутствие микропластиков, а также в перспективе – для очистки воды от микропластиков.

Мониторинг изменения относительной магнитной проницаемости при циклических испытаниях на изгиб образцов из аустенитной стали 10Х18Н10Т

М.К. Корх, А.В. Кочнев, М.Б. Ригмант, Н.В. Гордеев, А.М. Матосян

С помощью локального измерения относительной магнитной проницаемости установлена эволюция изменения фазового состава в образцах из аустенитной хромоникелевой стали 10Х18Н10Т во время циклических изгибных деформационных воздействий при комнатной температуре. Зафиксировано, что в участках образца, испытывающих максимальные напряжения, начинаются фазовые переходы аустенит – мартенсит деформации, при которых в парамагнитной аустенитной матрице в сверхмалых количествах образуется ферромагнитный мартенсит, что приводит к росту относительной магнитной проницаемости (µ). Показана возможность определения зон локализации мартенсита деформации, появление которых свидетельствует о начале процессов трещинообразования и предразрушения материала.

Страницы