Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2024, № 12

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Гигантское комбинационное рассеяние структур на основе
трехкомпонентного MXene Mo₂TiC₂-O_x

И. А. Завидовский, Н. М. Белозерова, А. В. Сюй, Д. И. Якубовский,
Д. С. Зимбовский, О. О. Капитанова, Г. И. Целиков, В. Н. Неволин,
В. Ю. Фоминский, А. В. Арсенин, А. Д. Большаков, С. М. Новиков

Представлены сенсоры гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) на основе коммерчески доступного трехкомпонентного максена (MXene с двойным переходным металлом) Mo₂TiC₂-O_x. Показано, что порог обнаружения родамина 6G при использовании ГКР-сенсоров составляет 10^-8 М, что на порядок превышает ранее полученные для ГКР-сенсоров результаты на основе Mo₂TiC₂T_x. Структуру Mo₂TiC₂-O_x анализировали методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. Динамику изменения порога обнаружения родамина 6G изучали с помощью ГКР-сенсоров на основе Mo₂TiC₂-O_x. Анализ данных позволяет оценить вклад металлических компонент остаточного прекурсора в ГКР-активность Mo₂TiC₂-O_x, а также выявить механизмы деградации его ГКР-свойств. Результаты имеют важное значение для понимания взаимосвязи ГКР-активности и структурных свойств максенов, а также для оценки потенциала применения MXene в области ГКР-сенсорики.

Ключевые слова: максен с двойным переходным металлом, гигантское комбинационное рассеяние, детектирование родамина 6G, деградация свойств MXene, оксидирование.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-5-15

Ссылка:
Завидовский И.А., Белозерова Н.М., Сюй А.В., Якубовский Д.И., Зимбовский Д.С., Капитанова О.О., Целиков Г.И., Неволин В.Н., Фоминский В.Ю., Арсенин А.В., Большаков А.Д., Новиков С.М. Гигантское комбинационное рассеяние структур на основе трехкомпонентного MXene Mo₂TiC₂-O_x. Перспективные материалы, 2024,
№ 12, с. 5 – 15. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-5-15

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Структурно-морфологические и механические характеристики ниобиевых
плазменно-напыленных покрытий на техническом титане

О. А. Маркелова, С. Я. Пичхидзе, А. А. Фомин

Исследованы структурно-морфологические и механические характеристики ниобиевых покрытий, полученных методом плазменного напыления на титановых образцах при различных технологических режимах нанесения покрытий. Полученные покрытия при токе дуги плазмотрона 500 ± 5 А и дистанции напыления 100 ± 2 мм имеют развитый микрорельеф с размером напыленных частиц до 50 мкм, микротвердостью 940 – 1315 HV, повышенной износостойкостью к истиранию по сравнению с исходным образцом титана в 1,5 раза и адгезионной прочностью до 16 МПа. Для образцов с ниобиевым покрытием, полученным при дистанции напыления 100 мм, обнаружено наличие твердого раствора Ti – Nb, ниобий полностью покрывает титановую основу.

Ключевые слова: титан, ниобий, покрытие, плазменное напыление.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-16-24

Ссылка:
Маркелова О.А., Пичхидзе С.Я., Фомин А.А. Структурно-морфологические и механические характеристики ниобиевых плазменно-напыленных покрытий на техническом титане. Перспективные материалы, 2024, № 12, с. 16 – 24. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-16-24

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Особенности взаимодействия пыли электродуговых печей с биочаром
при нагревании в инертной атмосфере

Л. Ю. Коваленко, Д. А. Захарьевич, М. Н. Ульянов,
А. Г. Макогон, А. П. Анзулевич, Д. А. Павлов, Л. Н. Бутько,
В. А. Толкачев, Д. А. Калганов, Ц. Пенг

Изучены процессы, протекающие при нагревании биочара, пыли электродуговых печей (ЭДП) и их смеси при различном соотношении пыль ЭДП/биочар (70/30, 50/50, 30/70) в инертной атмосфере при температурах до 1000 °C. Согласно рентгенофазовому анализу, пыль ЭДП содержит фазы Zn_0,2Fe_0,8Fe₂O₄ и углерод. Биочар представляет собой аморфный углерод с CaCO₃. С учетом данных термического анализа чистых компонентов (пыли ЭДП и биочара), в том числе анализа отходящих газов, данных элементного и рентгенофазового анализов описаны процессы, протекающие при восстановлении Zn_0,2Fe_0,8Fe₂O₄ углеродом биочара. Определено, что при нагревании смесей пыль ЭДП/биочар помимо реакций восстановления металлов (цинка и железа) происходят процессы дегидратации и пиролиза биочара. Установлено, что восстановление Zn²⁺ из феррита до Zn⁰ происходит в интервале температур 620 – 720 °C, ионов Fe³⁺ до Fe²⁺ — 720 – 850 °C, а Fe²⁺ до Fe⁰ — при 850 – 1000 °C. Согласно величине потери массы, на кривых термогравиметрии в данных температурных интервалах, с учетом предложенных реакций восстановления, наибольший выход продуктов реакции наблюдается при соотношении пыль ЭДП/биочар = 70/30.

Ключевые слова: рециклирование, пыль электродуговых печей, биочар, восстановление феррита, цинк, железо.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-25-35

Ссылка:
Коваленко Л.Ю., Захарьевич Д.А., Ульянов М.Н., Макогон А.Г., Анзулевич А.П., Павлов Д.А., Бутько Л.Н., Толкачев В.А., Калганов Д.А., Пенг Ц. Особенности взаимодействия пыли электродуговых печей с биочаром при нагревании в инертной атмосфере. Перспективные материалы, 2024, № 12, с. 25 – 35.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-25-35

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Модификация диоксида кремния, выделенного в процессе кислотной
переработки нефелинового концентрата

Ю. О. Веляев, Д. В. Майоров, К. А. Пименов

Проведена модификация поверхности аморфного диоксида кремния, выделенного из нефелинового концентрата. Модификацию проводили 3-аминопропилтриэтоксисиланом и олеиновой кислотой для направленного изменения физико-химических и структурно-поверхностных свойств поверхности исходного кремнезёма. Проведены исследования образцов исходного и модифицированного кремнезёмов методами растровой электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа и физической адсорбции газов вблизи температуры кипения адсорбата. Показано отличие в морфологии поверхности образцов, а также значительное изменение структурно-поверхностных свойств (удельной поверхности модифицированных SiO₂ по отношению к исходному кремнезёму (467 м²/г) при использовании в качестве модификатора 3-аминопропилтриэтоксисилана снижается на 96 %, а олеиновой кислоты — на 23 %) и удельного поверхностного заряда, определённого методом кислотно-основного потенциометрического титрования (точка нулевого заряда для исходного кремнезёма составляет 5.0, модифицированного 3-аминопропилтриэтоксисиланом — 9,9, а олеиновой кислотой — 4,4 ). Методом ИК-спектроскопии доказано присутствие на поверхности модифицированных кремнезёмов привитых функциональных групп — в спектрах полученных образцов обнаружены характеристические колебания, характерные для химических связей модификантов, а именно –N-H, –C-N, –C-H и –C-C–. Предложены возможные направления использования полученных модифицированных кремнезёмов.

Ключевые слова: нефелин, диоксид кремния, модификация, гидрофобизация, теплоизоляция, якорные группы.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-36-45

Ссылка:
Веляев Ю.О., Майоров Д.В., Пименов К.А. Модификация диоксида кремния, выделенного в процессе кислотной переработки нефелинового концентрата. Перспективные материалы, 2024, № 12, с. 36 – 45. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-36-45

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Влияние режимов диффузионной металлизации в среде легкоплавких жидкометаллических растворов на формирование Ni – Cr покрытий на сталях

Э. Э. Бобылёв, И. Д. Стороженко, А. Д. Ниров, Л. И. Свистун

Проведено диффузионное насыщение сталей Ст3, 40Х, 40Х13, 30ХГСН2А никелем и хромом в расплаве Pb – Li эвтектического состава. Оценена кинетика формирования покрытий. На сталях 40Х и 30ХГСН2А покрытие состоит из поверхностного карбидного слоя микротвердостью 2000 HV_0,01 и переходного твердорастворного слоя. На сталях Ст3 и 40Х13 покрытие было сформировано на базе твердых растворов, микротвердость 200 HV_0,01. Элементный состав покрываемых материалов оказывал влияние на формирование покрытия: наибольшей толщиной обладали покрытия на стали Ст3, наименьшей на стали 40Х13. Содержание хрома на поверхности покрытий на сталях 40Х и 30ХГСН2А составило 80 масс. %. Максимальное содержание никеля было выявлено на глубине 4 – 5 мкм и составило для стали 30ХГСН2А 21 масс. % и для стали 40Х 13 масс. %. Для образцов из сталей 40Х13 и Ст3 содержание хрома составило 8 и 14,5 масс. % соответственно. При этом, содержание никеля на поверхности достигало 40 масс. %. Зависимость толщины покрытия от температуры диффузионного насыщения носит экспоненциальный характер, а зависимость толщины от времени — параболический. Максимальная толщина покрытий была получена при температуре 1070 °С и выдержке 480 мин. Однако, при повышении времени выдержки интенсивности формирования покрытия снижалась.

Ключевые слова: покрытие, диффузия, никель, хром, сталь, легкоплавкий жидкометаллический раствор, химико-термическая обработка.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-46-55

Ссылка:
Бобылёв Э.Э., Стороженко И.Д., Ниров А.Д., Свистун Л.И. Влияние режимов диффузионной металлизации в среде легкоплавких жидкометаллических растворов на формирование Ni – Cr покрытий на сталях. Перспективные материалы, 2024, № 12, с. 46 – 55. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-46-55

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Оценка возможности сфероидизации порошка измельч¸нных отработавших
постоянных магнитов типа NdFeB

И. В. Беляев, А. В. Самохин, Н. Б. Кольчугина, А. А. Фадеев,
В. Е. Баженов, Р. А. Вахрушев, Н. А. Дормидонтов, Н. П. Едунов

Оценена возможность сфероидизации порошка, полученного дроблением и последующим помолом лома отработавших спечённых магнитов типа NdFeB. Для проведения сфероидизации использовали установку плазменной сфероидизации порошковых материалов конструкции ИМЕТ РАН. Сфероидизации подвергали порошок с размером фракции 20 – 63 мкм в атмосфере очищенного аргона и в газовой смеси аргон-водород. При назначении режимов сфероидизации варьировали мощность плазмотрона при разных значениях энтальпии плазменной струи. Структуру и состав полученных порошков исследовали методами оптической и электронной микроскопии, газового и рентгенофлуоресцентного анализов. Установлено, что после сфероидизации все частицы порошкового материала имеют округлую форму. При этом отмечается значительное изменение их химического состава. Сплав обогащается железом и обедняется неодимом, празеодимом и бором, вследствие перехода этих элементов из металлического расплава в оксидный шлак. Основной причиной этого является окисленность исходного порошкового материала, приводящая к образованию оксидного шлака при расплавлении частиц в плазме. Снижение концентрации кислорода и кислородсодержащих примесных фаз в исходном порошке Nd – Fe – B для сфероидизации является необходимой и отдельной задачей исследований, решение которой будет определять получение сфероидизированных порошков требуемых составов.

Ключевые слова: магниты NdFeB, измельчение, окисление, сфероидизация, шлакообразование, химический состав.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-56-66

Ссылка:
Беляев И.В., Самохин А.В., Кольчугина Н.Б., Фадеев А.А., Баженов В.Е., Вахрушев Р.А., Дормидонтов Н.А.,
Едунов Н.П. Оценка возможности сфероидизации порошка измельченных отработавших постоянных магнитов типа NdFeB. Перспективные материалы, 2024, № 12, с. 56 – 66. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-56-66

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Получение керамических материалов на основе диоксида циркония
методом гелевого литья

Е. А. Шокодько, А. И. Ситников, А. В. Шокодько, А. И. Огарков,
С. С. Стрельникова, А. С. Чернявский, К. А. Солнцев

Оценена возможность получения плотной керамики на основе порошка диоксида циркония методом гелевого литья. Исследована микроструктура, изучены физические и механические характеристики полученных образцов. Экспериментальным путем выполнен подбор состава суспензии порошка диоксида циркония на водной основе. Кажущаяся плотность полученных из суспензии образцов после спекания составила 5,91 г/см³, относительная плотность — 97,7 %, линейная усадка — 22 – 24 %. Предел прочности при изгибе спеченных призматических образцов достигал 547 МПа. Микроструктура полученных спеченных образцов характеризуется высокой плотностью и субмикронным размером зерен (0,15 – 0,5 мкм). Изготовлены керамические отливки сложной геометрической формы (тигель, пружинка, изолятор проходной).

Ключевые слова: диоксид циркония, гелевое литье, техническая керамика.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-67-72

Ссылка:
Шокодько Е.А., Ситников А.И., Шокодько А.В., Огарков А.И., Стрельникова С.С., Чернявский А.С., Солнцев К.А. Получение керамических материалов на основе диоксида циркония методом гелевого литья. Перспективные материалы, 2024, № 12, с. 67 – 72. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-67-72

Zero Block

Click "Block Editor" to enter the edit mode. Use layers, shapes and customize adaptability. Everything is in your hands.

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Влияние размера газонаполненных пор и давления газа в порах
на объёмный модуль упругости материала

М. И. Алымов, Ф. Ф. Галиев, И. В. Сайков, Е. В. Петров

В настоящее время не существует прямого метода измерения давления газов внутри закрытых пор. Применение различных непрямых методов определения давления газа в закрытых порах позволяют сделать предположение о том, что это давление может достигать тысяч атмосфер. В работе было выведено уравнение для объемного модуля упругости пористого материала в зависимости от давления в поре. За основу взято выражение для объемного модуля упругости с твердым включением. В работе рассматриваются материалы с пористостью 0,1 и менее, когда все поры закрытые. Для установления влияния давления газа в порах на упругие модули материала введено соотношение между объемными модулями упругости материала с максимальным давлением в порах и при отсутствии давления газов. Показано, что максимальное давление в пористых материалах варьируется в диапазоне 100–1000 МПа в зависимости от радиуса поры. Установлено, что значение объемных модулей упругости при отсутствии давления газов в порах и при максимальном давлении газов различается на величину менее 1 %. Также установлено, что увеличение пористости от 0,01 до 0,1 приводит к росту отношения объёмных модулей упругости. Измерение упругих модулей пористых тел может быть интересным с точки зрения измерения давления газа в закрытых порах.

Ключевые слова: порошковая металлургия, пористость, закрытые поры, давление внутри пор, упругие модули, поверхностное натяжение, прочность.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-73-78

Ссылка:
Алымов М.И., Галиев Ф.Ф., Сайков И.В., Петров Е.В. Влияние размера газонаполненных пор и давления газа в порах на объемный модуль упругости материала. Перспективные материалы, 2024, № 12, с. 73 – 78. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-12-73-78

Tilda Publishing

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ