Tilda Publishing
ЖУРНАЛ
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ISSN 1028-978X

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Tilda Publishing
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2025, № 8
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Мультифизическая модель тонкопленочных наноструктурированных композитных мультиферроиков типа Fe10Ni90/PVDF и её экспериментальная верификация

Е. В. Кудюков, М. А. Калинин, К. Г. Балымов, В. О. Васьковский

Построена мультифизическая компьютерная модель тонкопленочного композитного мультиферроика с использованием метода конечных элементов в программном пакете Comsol Multiphysics. Проведена верификация данной модели на примере тонкопленочных магнитоэлектрических композитов типа Fe10Ni90/PVDF, которая демонстрирует хорошее согласование расчетных и экспериментальных данных. Полученная модель имеет значительный потенциал как для определения и предсказания различных физических свойств сложных многослойных пленочных систем, так и для оптимизации технических характеристик сенсоров на основе данных композитов. Продемонстрирована возможность определения параметров акустических резонансов в системе и дальнейшей оценки коэффициента магнитоэлектрической связи в резонансном режиме. Приведены расчетные данные по величине возникающих при резонансе механических напряжений в композитах и оценено демпфирующее влияние подложки.

Ключевые слова: тонкие пленки, магнитоэлектрический эффект, компьютерное моделирование, композитные материалы.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-5-13
Кудюков Егор Владимирович — Уральский Федеральный университет
им. первого Президента РФ Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, улица Мира, 19), кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, специалист в области физики магнитных явлений.
E-mail: e.v.kudyukov@urfu.ru.
Калинин Максим Александрович — Уральский Федеральный университет им. первого Президента РФ Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, улица Мира, 19), инженер исследователь, специалист в области физики магнитных явлений. E-mail: maks-kalinin-00@inbox.ru.
Балымов Константин Геннадьевич — Уральский Федеральный университет им. первого Президента РФ Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, улица Мира, 19), кандидат физико-математических наук, заместитель начальника НИЧ, специалист в области физики магнитных явлений. E-mail: k.g.balymov@urfu.ru.
Васьковский Владимир Олегович — Уральский Федеральный университет им. первого Президента РФ Б.Н. Ельцина (620002, Екатеринбург, улица Мира, 19), кандидат физико-математических наук, главный научный сотрудник, профессор, специалист в области физики магнитных явлений. E-mail: Vladimir.Vaskovskiy@urfu.ru.
Ссылка на статью:
Кудюков Е.В., Калинин М.А., Балымов К.Г., Васьковский В.О. Мультифизическая модель тонкопленочных наноструктурированных композитных мультиферроиков типа Fe10Ni90/PVDF и её экспериментальная верификация. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 5 – 13. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-5-13
Литература содержит 24 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Кудюков Е.В., Калинин М.А., Балымов К.Г., Васьковский В.О. Мультифизическая модель тонкопленочных наноструктурированных композитных мультиферроиков типа Fe10Ni90/PVDF и её экспериментальная верификация. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 5 – 13. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-5-13
  1. Kumar M., Shankar S., Kumar A. et al. Progress in multiferroic and magnetoelectric materials: Applications, opportunities and challenges. J. Mater. Sci.: Mater. Electron, 2020, v. 31, pp. 19487 − 19510.
  2. Gupta R., Kotnala R.K. A review on current status and mechanisms of room-temperature magnetoelectric coupling in multiferroics for device applications. J. Mater. Sci., 2022, v. 57, pp. 12710 − 12737.
  3. Хомский Д.И. Мультиферроики и не только: электрические свойства различных магнитных текстур. ЖЭТФ, 2021, т. 159, с. 581 − 593. / Khomskii D.I. Multiferroics and beyond: Electric properties of different magnetic textures. J. Exp. Theor. Phys., 2021, v.132, pp. 482 − 492.
  4. Jia C.-L., Wei T.-L., Jiang C. J. et al. Mechanism of interfacial magnetoelectric coupling in composite multiferroics. Phys. Rev. B., 2014, v. 90, art. 054423.
  5. Pradhan D.K., Kumari S., Rack P.D. Magnetoelectric composites: Applications, coupling mechanisms, and future directions. Nanomaterials, 2020, v. 10, art. 2072.
  6. Фетисов Ю.К. Магнитоэлектрический эффект в многослойных структурах ферромагнетик/пьезо­элект­рик и его применения в электронике. Известия РАН. Серия Физическая, 2007, т. 71, с. 1667 − 1669. / Fetisov Yu.K. Magnetoelectric effect in multilayer ferromagnetic-piezoelectric structures and its application in electronics. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys., 2007, v. 71, pp. 1626 − 1628.
  7. Srinivasan G. Magnetoelectric composites. Annu. Rev. Matter. Res., 2010, v. 40, pp. 153 − 178.
  8. Khusyainov D., Ovcharenko S., Buryakov A. et al. Composite multiferroic terahertz emitter: Polarization control via an electric field. Physical Review Applied, 2022, v. 17, art. 044025.
  9. Филиппов Д.А., Галичян T. А. Магнитоэлектрический эффект в трехслойных асимметричных структурах в области изгибных мод колебаний. Физика твердого тела, 2020, т. 62, с. 1192 − 1199. / Filippov D.A., Galichyan T. A., Zhang J. et al. Magnetoelectric effect in three-layer asymmetric structures in the region of bending vibrational modes. Phys. Solid State, 2020, v. 62, pp. 1338 − 1345.
  10. Yao M., Cheng L.,Hao S. et al. Great multiferroic properties in BiFeO3/BaTiO3 system with composite-like structure. Applied Physics Letters, 2023, v. 122, art. 152904.
  11. Stampfli R., Youssef G. Multiphysics computational analysis of multiferroic composite ring structures. International Journal of Mechanical Sciences, 2020, v. 177, art. 105573.
  12. Шарафуллин И., Нугуманов А., Валиахметов У. Метод нейронных сетей для моделирования скирмионной решетки в композитном мультиферроике. Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Хабаршысы. Физика. Астрономия, 2023, т. 142, с. 6 − 15. / Sharafullin I., Nugumanov A., Valiakhmetov U. Metod neyronnikh setey dlya modelirovaniya skirmionnoy reshetki v kompozitnom multiferroike [Neuronet method for modeling of skirmion lattice in composite multiferroic]. L.N. Gumilev atiyndagyi ЕҰУ Habarshisy. Fisika. Astronomiya [Bulletin of the Eurasian National University named after L.N. Gumilev. Physics. Astronomy], 2023, v. 142, pp. 6 − 15. (In Kazakh.).
  13. Столбов О.В., Райхер Ю.Л. Моделирование пьезоэффекта в полимерной пленке наполненной дисперсным пьезоэлектриком. Вычислительная механика сплошных сред, 2023, т. 16, с. 517 − 527. / Stolbov O.V., Raikher Yu.L. Modelirovanie pezoeffecta v polimernoy plenke napolnenoy dispersnym piezoelectrikom [Modelling the piezoelectric effect in a composite polymer film filled with disperse piezoelectric]. Vichislitelnaya mekhanika sploshnikh sred [Computational continuum mechanics], 2023, v. 16, pp. 517 − 527. (In Russ.).
  14. Kumar A., Kaur D. Magnetoelectric heterostructures for next-generation MEMS magnetic field sensing applications. Journal of Alloys and Compounds, 2022, v. 897, art. 163091.
  15. Pradhan D. K., Kumari S., Vasudevan R. K. et al. Room temperature multiferroicity and magnetodielectric coupling in 0–3 composite thin films. J. Appl. Phys., 2020, v. 127, art. 194104.
  16. Kudyukov E.V., Terziyan T.V., Antonov I.D., Balymov  K.G., Safronov A.P., Vas’kovskiy V.O. Phase composition, crystalline structure and piezoelectric properties of thin films of polyvinylidene fluoride obtained by the spin-coating method. Progress in Organic Coatings, 2020, v. 147, art. 105857.
  17. Balymov K.G., Kudyukov E.V., Kalinin M.A., Lepalovskij V.N., Kravtsov E.A., Vas’kovskiy V.O. Peculiarities of hysteretic properties and magneto­striction of nano-structured Fe10Ni90 films. Physics of Metals and Metallography, v. 125, pp. 225 − 229.
  18. Huang Y.T., Ono T. Magnetostriction of electroplated TbFeCo thin films. JMMM, 2023, v. 577, art. 170799.
  19. Badarinath P.V., Chierichetti M., Kakhki F.D. A machine learning approach as a surrogate for a finite element analysis: Status of research and application to one dimensional systems. Sensors, 2021, v. 21, art. 1654.
  20. Narkuniene A., Poskas P., Justinavicius D. The modeling of laboratory experiments with COMSOL multiphysics using simplified hydromechanical model. Minerals, 2021, v. 11, art. 754.
  21. Vajdi M., Moghanlou F.S., Sharifianjazi F. et al. A review on the COMSOL multiphysics studies of heat transfer in advanced ceramics. Journal of Composites and Compounds, 2020, v. 2, pp. 35 − 43.
  22. Sanuade O.A., Amosun J.O., Fagbemigun T. S. et al. Direct current electrical resistivity forward modeling using comsol Multiphysics. Modeling Earth Systems and Environment, 2020, v. 7, pp. 117 − 123.
  23. Zandi S., Saxena P., Razaghi M. et al. Simulation of CZTSSe thin-film solar cells in COMSOL: Three-dimensional optical, electrical, and thermal models. IEEE Journal of Photovoltaics, 2020, v. 10, pp. 1503 − 1507.
  24. Rostami F.R., Khaleghi A., Balasingham I. Computer simulation of magnetoelectric antenna and performance comparison with micro-loop. IEEE Access, 2022, v. 10, pp. 64473 − 64482.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Синтез композиционного материала на основе селенит-замещенного
гидроксиапатита и коллагена

С. М. Сипягина, О. А. Голованова

Синтезированы композиционные материалы на основе фосфата кальция с добавлением селенит-ионов и коллагена. Изучен состав, морфология образцов, плотность, пористость и их деградация в среде трис-буферного физиологического раствора и модельного SBF-раствора (simulated body fluid). Установлено, что путем добавления селенит-ионов к гидроксиапатиту можно увеличить его растворимость и пористость, а плотность такого материала почти сравнима с плотностью кости человека. Добавление коллагена увеличивает скорость растворения и пористость, плотность уменьшает. Получено, что синтезированные образцы гидроксиапатита с добавлением селенит-ионов, коллагена и селенит-ионов можно использовать как костно-замещающий материал в разных случаях, каждый из образцов обладает особым свойством.

Ключевые слова: фосфат кальция, селенит-ионы, коллаген, SBF-раствор.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-14-25
Сипягина София Максимовна — Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского (644077 Омск, ул. Проспект Мира, 55-А) магистр кафедры неорганической химии, специалист в области бионеорганической химии, разработке новых материалов для медицины. E-mail: sipnati66life@mail.ru.
Голованова Ольга Александровна — Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского (644077 Омск, ул. Проспект Мира, 55-А), доктор геолого-минералогических наук, профессор, зав. кафедры неорганической химии, специалист в области бионеорганической химии, разработке новых материалов для медицины.
Ссылка на статью:
Сипягина С.М., Голованова О.А. Синтез композиционного материала на основе селенит-замещенного
гидроксиапатита и коллагена. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 14 – 25. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-14-25
Литература содержит 28 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Сипягина С.М., Голованова О.А. Синтез композиционного материала на основе селенит-замещенного гидроксиапатита и коллагена. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 14 – 25. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-14-25
  1. Солоненко А.П., Голованова О.А. Синтез, состав и свойства композитов на основе фосфатов кальция и желатина. Журнал неорганической химии, 2015, т. 60, № 9, с. 1139 − 1146. / Solonenko A.P., Golovanova O.A. Synthesis, composition and properties of composites based on calcium phosphates and gelatin. Journal of Inorganic Chemistry, 2015, V. 60, no. 9, pp. 1134 − 1140.
  2. Штильман М.И. Биоматериалы — важное направление биомедицинских технологий. Вестник РГМУ, 2016, № 5, с. 4 − 15. / Shtil’man M.I. Biomaterialy — vazhnoe napravlenie biomedicinskih tekhnologij [Biomaterials are an important area of biomedical technologies]. Vestnik RGMU [Bulletin of the RSMU], 2016, no. 5, pp. 4 − 15. (In Russ.).
  3. Pu’ad M., Haq R., Noh H. et al. Synthesis method of hydroxyapatite: A review. Materials Today: Proceedings, 2020, v. 29, no. 1, pp. 233 − 239.
  4. Shanta P. Hydroxyapatite: Preparation, properties and its biomedical applications. Advances in Chemical Engineering and Science, 2018, v. 8, no. 4, pp. 225 − 240.
  5. Шашкина Г.А., Сорец В.Ф. Гидроксиапатит биогенный — аналог минеральной части костной ткани. Медицина экстремальных ситуаций, 2017, т. 59, № 1, c. 101 − 104. / Shashkina G.A., Sorec V.F. Gidroksiapatit biogennyj — analog mineral’noj chasti kostnoj tkani [Biogenic hydroxyapatite — an analogue of the mineral part of bone tissue]. Medicina ekstremal’nyh situacij [Emergency medicine], 2017, v. 59, no. 1, pp. 101 − 104. (In Russ.).
  6. Мухаметов У.Ф., Люлин С.В., Борзунов Д.Ю. Потенциал применения костнозаменяющих материалов на основе гидроксиапатита в хирургии позвоночника. Креативная хирургия и онкология, 2022, № 4, c. 337 − 344. / Muhametov U.F., Lyulin S.V., Borzunov D.Yu. Potencial primeneniya kostnozamenyayushchih materialov na osnove gidroksiapatita v hirurgii pozvonochnika [Potential for the use of bone substitute materials based on hydroxyapatite in spinal surgery]. Kreativnaya hirurgiya i onkologiya [Creative surgery and oncology], 2022, no. 4, pp. 337 − 344. (In Russ.).
  7. Мелешко А.А., Толстой В.П., Афиногенов Г.Е. Перспективы применения наноматериалов на основе гидроксиапатита, созданных в условиях послойной химической сборки, в травматологии и ортопедии детского возраста. Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста, 2020, т. 8, № 2, с. 217 − 230. / Meleshko A.A., Tolstoj V.P., Afinogenov G.E. Per­spektivy primeneniya nanomaterialov na osnove gidroksiapatita, sozdannyh v usloviyah poslojnoj himicheskoj sborki, v travmatologii i ortopedii detskogo vozrasta [Prospects for the use of hydroxyapatite-based nanomaterials created under conditions of layer-by-layer chemical assembly in pediatric traumatology and orthopedics]. Ortopediya, travmatologiya i vosstanovitel’naya hirurgiya detskogo vozrasta [Pediatric Orthopedics, Traumatology and Reconstructive Surgery], 2020, v. 8, no. 2, pp. 217 − 230. (In Russ).
  8. Иконникова Е.В., Мантурова Н.Е., Голанова  О.А. Принципы терапии сосудистой окклюзии в области лица, спровоцированной введением гидроксиапатита кальция. Медицинский алфавит, 2022, № 8, с. 100 − 103. / Ikonnikova E.V., Manturova N.E., Golanova O.A. Principy terapii sosudistoj okklyuzii v oblasti lica, sprovocirovannoj vvedeniem gidroksiapatita kal’ciya [Principles of therapy of vascular occlusion in facial area provoked by introduction of calcium hydroxyapatite]. Medicinskij alfavit [Medical alphabet], 2022, no. 8, pp. 100 − 103. (In Russ.).
  9. Wu Q., Rayman M.P., Lv H. Low population seleniumstatus is associated with increased prevalence of thyroid disease. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2015, v. 100, pp. 4037 – 4047.
  10. Wu F., Cao W., Xu H., et al. Treatment with a selenium-platinum compound induced T-cell acutelymphoblastic leukemia, lymphoma cells apoptosis through the mitochondrial signaling pathway. Oncol. Lett, 2017, v. 13, no. 3, pp. 1702 – 1710.
  11. Genci D., Catalano A., Sinicropi M. Biological activity of selenium and its impact on human health. International Journal of Molecular Sciences, 2023, v. 24, no. 3, art. 2633.
  12. Narayan V., Ravindra K.C., Liao C. Epigenetic regulation of inflammatory expression in macrophages by selenium. J. Nutr. Biochem, 2015, v. 26, pp. 138 – 145.
  13. Casaril A.M., Ignasiak M.T., Chuang C.Y. Selenium-containing indolyl compounds: Kinetics of reaction with inflammation-associated oxidants and protective effect againstoxidation of extracellular matrix proteins. Free Radic. Biol. Med., 2017, v. 113, pp. 395 – 405.
  14. Barbanente A., Palazzo B., Degli Esposti L. Selenium-doped hydroxyapatite nanoparticles for potential application in bone tumor therapy. J. Inorg. Biochem., 2021, v. 215, art. 111334.
  15. Razaghi A., Poorebrahim M., Sarhan D., et al. Selenium stimulates the antitumour immunity: Insights to future research. Eur. J. Cancer., 2021, v. 155, pp. 256 − 267.
  16. Mojadadi A., Au A., Salah W., et al. Role for selenium in metabolic homeostasis and human reproduction. Nutrients, 2021, v. 13, no. 9, art. 3256.
  17. Wu V.M., Ahmed M.K., Mostafa M.S. Empirical and theoretical studies of the structural effects of selenite doping of hydroxyapatite and subsequent inhibition of osteoclasts. Materials Science and Engineering, 2020, v. 117, art. 111257.
  18. Wu G. Dietary protein intake and human health. Food Funct., 2016, v. 7, no. 3, pp. 1251 − 1265.
  19. Файзуллин А.Л., Шехтер А.Б., Истранов Л.П., и др. Биорезорбируемые коллагеновые материалы в хирургии: 50 лет успеха. Сеченовский вестник, 2020, № 1, c. 59 – 70. / Faizullin A.L., Shechter A.B., Istranov L.P., et al. Bioresorbable collagen materials in surgery 50 years of success. Sechenovsky Bulletin, 2020, no. 1, pp. 59 – 70.
  20. Солоненко А.П., Боксгорн В.В. Теоретическое и экспериментальное исследование природы процессов кристаллизации в системах Ca(NO3)2—(NH4)2HPO4—Na2SiO3—H2О. Русский химический бюллетень, 2017, т. 66, с. 439 − 446. / Solonenko A.P., Boksgorn V.V. Theoretical and experimental study of the nature of crystallization processes in the systems Ca(NO3)2—(NH4)2HPO4—Na2SiO3—H2O. Russian Chemical Bulletin, 2017, v. 66, pp. 439 – 446.
  21. РД 52.24.403-94. Массовая концентрация ионов кальция в водах. Методика измерений титриметрическим методом с трилоном Б: руководящий документ: дата введения 2018. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. Ростов-на-Дону, Росгидромет, ФГБУ “ГХИ”, 2018, 21 с. / RD 52.24.403-94. Massovaya koncentraciya ionov kal’ciya v vodah. Metodika izmerenij titrimetricheskim metodom s trilonom B: rukovodyashchij dokument: data vvedeniya 2018. [The mass concentration of calcium ions in the waters. Titrimetric measurement method with trilon B: guidance document, 2018]. Ministerstvo prirodnyh resursov i ekologii Rossijskoj Federacii [Ministry of Natural Resources and Ecology of the Russian Federation]. Rostov-na-Donu, Rosgidromet Publ., FGBU “GHI”, 2018, 21 p. (In Russ.).
  22. ГОСТ 18309-72. Вода питьевая. Метод определения содержания полифосфатов. Межгосударственный стандарт. Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР. Дата введения 01.01.1974. / GOST 18309-72. Voda pit’evaya. Metod opredeleniya soderzhaniya polifosfatov: mezhgosudarstvennyj standart [Drinking water. Method for determining the content of polyphosphates: interstate standard]. Gosudarstvennyj komitet standartov Soveta Ministrov SSSR [The State Committee of Standards of the Council of Ministers of the USSR]. Introduction date 1974.01.01. (In Russ.).
  23. Галаев А.Б., Бутусов О.Б., Мешалкин В.П., Орлова Л.А. Логико-статистический алгоритм идентификации сквозных пор и его применение для анализа структуры наноматериала. Прикладная информатика, 2013, т. 44, № 2, c. 42 – 48. / Galaev A.B., Butusov O.B., Meshalkin V.P., Orlova L.A. Logiko-statisticheskij algoritm identifikacii skvoznyh por i ego primenenie dlya analiza struktury nanomateriala [A logical and statistical algorithm for identifying through pores and its application for analyzing the structure of nanomaterial]. Prikladnaya informatika [Applied Informatics], 2013, v. 44, no. 2, pp. 42 – 48. (In Russ.).
  24. Baino F., Yamaguchi S. The use of simulated body fluid (SBF) for assessing materials bioactivity in the context of tissue engineering: Review and challenges. Biomimetics, 2020, v. 5, no. 4, art. 57.
  25. Абоян А.Х. Вывод формулы Брэга-Вольфа по корпускулярной теории и света. EESJ, 2017, т. 17, № 1, c. 135 – 138. / Aboyan A.Kh. Vyvod formuly Brega-Volfa po korpuskulyarnoy teorii i sveta [Derivation of the Bragg-Wolf formula according to the corpuscular theory of light]. EESJ [EESJ], 2017, v. 17, no. 1, pp. 135 – 138. (In Russ.).
  26. Santana M., Estevez J.O., Agarwal V. et al. Room temperature crystallization of hydroxyapatite in porous silicon structures. Nanoscale Res. Lett., 2016, v. 11, art. 497.
  27. Alkan B., Durucan C. Complete chemical and structural characterization of selenium-incorporated hydroxyapatite. Materials in medicine, 2022, v. 33, no. 1, art. 5.
  28. Montolbano D., Molino D., Fiorilli S. Synthesis and incorporation of rod-like nano-hydroxyapatite into type I collagen matrix: A hybrid formulation for 3D printing of bone scaffolds. Journal of the European Ceramic Society, 2020, v. 40, no. 11, pp. 3689 – 3697.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Высокоэнтропийная биокерамика на основе смешанокатионных силикогерманатофосфатов
с глазеритоподобной структурой

Н. В. Леонтьев, Д. С. Ларионов, Д. О. Голубчиков,
Я. Ю. Филиппов, Е. С. Климашина, В. А. Битанова, А. М. Мурашко,
И. М. Щербаков, П. В. Евдокимов, В. И. Путляев

Представлены результаты стереолитографического формирования биокерамики со структурой высокотемпературного глазерита на основе смешанокатионных силикогерманатофосфатов, содержащих до 10 различных остеоиндуктивных химических элементов в позициях глазеритной структуры. Сложный химический состав твердых растворов необходим для создания из них биокерамики с улучшенными характеристиками, предназначенной для реконструкции костной ткани. Повышенная конфигурационная энтропия использованных твердых растворов позволяет стабилизировать высокотемпературную модификацию глазерита, обладающую значительной резорбируемостью. Порошки с частицами субмикронного размера с повышенной активностью к спеканию были изготовлены методом гель-полимерного синтеза.

Ключевые слова: смешанокатионные силикогерманатофосфаты, глазерит, биокерамика, остеоиндуктивность, высокоэнтропийные фазы, резорбируемость, 3D-печать

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-26-36
Леонтьев Николай Владимирович — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1), аспирант, младший научный сотрудник, специалист в области материаловедения. E-mail: nleontev@inorg.chem.msu.ru.
Ларионов Дмитрий Сергеевич — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1), инженер, специалист в области биоматериалов, синтеза фосфатов кальция. E-mail: dmiselar@gmail.com.
Голубчиков Даниил Олегович — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1), аспирант, младший научный сотрудник, специалист в области керамических и композитных биоматериалов. E-mail: golubchikovdo@my.msu.ru.
Филиппов Ярослав Юрьевич — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области разработки новых материалов. E-mail: filippovya@gmail.com.
Климашина Елена Сергеевна — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1), кандидат химических наук, научный сотрудник, специалист в области материаловедения. E-mail: alenakovaleva@gmail.com.
Битанова Виктория Артемовна — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1), студент, специалист в области тестирования биологических свойств фосфатов кальция. E-mail: viktoriia.bitanova@chemistry.msu.ru.
Мурашко Альбина Максимовна — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1), студент, специалист в области биокерамики и стереолитографической печати. E-mail: murashkoam@my.msu.ru.
Щербаков Иван Михайлович — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1), кандидат химических наук, ассистент кафедры общей и специализированной хирургии ФФМ МГУ, специалист в области регенерации костной ткани. E-mail: imscherbackov@yandex.ru.
Евдокимов Павел Владимирович — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области биокерамики, спекания фосфатов кальция, 3D-печати. E-mail: pavel.evdokimov@gmail.com.
Путляев Валерий Иванович — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1), кандидат химических наук, доцент, специалист в области материаловедения. E-mail: valery.putlayev@gmail.com.
Ссылка на статью:
Леонтьев Н.В., Ларионов Д.С., Голубчиков Д.О., Филиппов Я.Ю., Климашина Е.С.,
Битанова В.А., Мурашко А.М., Щербаков И.М., Евдокимов П.В., Путляев В.И. Высокоэнтропийная биокерамика на основе смешанокатионных силикогерманатофосфатов с глазеритоподобной структурой. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 26 – 36. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-26-36
Литература содержит 21ссылку.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Леонтьев Н.В., Ларионов Д.С., Голубчиков Д.О., Филиппов Я.Ю., Климашина Е.С.,
Битанова В.А., Мурашко А.М., Щербаков И.М., Евдокимов П.В., Путляев В.И. Высокоэнтропийная биокерамика на основе смешанокатионных силикогерманатофосфатов с глазеритоподобной структурой. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 26 – 36. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-26-36
  1. Uchida A., Nade S.M.L., McCartney E., Ching W. The use of ceramics for bone replacement. J. Bone and Joint Surg, 1984, v. 66-B, no. 2, pp. 269 – 275.
  2. Vorndran E., Moseke C. and Gbureck U. 3D printing of ceramic implants. Mat. Res. Soc., 2015, v. 40, pp. 127 – 136.
  3. Ievlev V.M., Putlyaev V.I., Safronova T.V., Evdokimov P.V. Additive technologies for making highly permeable inorganic materials with tailored morphological architectonics for medicine. Inorg. Mat., 2015, v. 51, no. 13, pp. 1297 – 1315.
  4. Glenske K., Donkiewicz P., Köwitsch A. et al. Applications of metals for bone regeneration. Int. J. Mol. Sci., 2018, v. 19, no. 3. art. 826.
  5. Luo Y., Liu H., Zhang Y., Liu Y., Liu S., Liu X., Luo  E. Metal ions: the unfading stars of bone regeneration — from bone metabolism regulation to biomaterial applications. Biomater. Sci., 2023, v. 11, no. 22, pp. 7268 – 7295.
  6. Habibovic P., Barralet J.E. Bioinorganics and biomaterials: Bone repair. Acta Biomater., 2011, v. 7, no. 8, pp. 3013 – 3026.
  7. Wang W., Yeung K.W.K. Bone grafts and biomaterials substitutes for bone defect repair: A review. Bioact. Mater., 2017, v. 2, no. 4, pp. 224 – 247.
  8. Moore P.B. Complex crystal structures related to glaserite, K3Na(SO4)2 : evidence for very dense packings among oxysalts. Bulletin de Minéralogie., 1981, v. 104, no. 4, pp. 536 – 547.
  9. Лазоряк Б.И. Дизайн неорганических соединений с тетраэдрическими анионами. Успехи химии, 1996, т. 65, № 4, с. 307 – 325. / Lazoryak B.I. Dizajn neorganicheskih soedinenij s tetraedricheskimi anionami [Design of inorganic materials with tetrahedral anions]. Uspekhi himii [Advances in chemistry], 1996, v. 65, no. 4, pp. 307 – 325. (In Russ.).
  10. Nikolova R., Kostov-Kytin V. Crystal chemistry of “glaserite” type compounds. Bulg. Chem. Comm., 2013, v. 45, no. 4, pp. 418 – 426.
  11. McCormack S.J., Navrotsky A. Thermodynamics of high entropy oxides. Acta Mater., 2021, v. 202, pp. 1 – 21.
  12. Rost C.M., Sachet E., Borman T. et al. Entropy-stabilized oxides. Nat. Commun., 2015, v. 6, no. 1, art. 8485.
  13. Fix W., Heymann H., Heinke R. Subsolidus relations in the system 2CaO·SiO2-3CaO·P2O5. Journal of the American Ceramic Society, 1969, v. 52, no. 6, pp. 346 – 347.
  14. Rubio V., A. de la Casa-Lillo M., De Aza S. et al. The System Ca3(PO4)2-Ca2SiO4: The sub-system Ca2SiO4-7CaOP2O52SiO2. Journal of the American Ceramic Society, 2011, v. 94, no. 12. pp. 4459 – 4462.
  15. Ширвинская А.К., Бондарь И.А. Фазовые равновесия в системе Ca2GeO4-Ca3(PO4)2. Неорганические материалы, 1978, т. 11, с. 2026 – 2032. / Shirvinskaya A.K., Bondar I.A. Fazovye ravnovesiya v sisteme Ca2GeO4-Ca3(PO4)2 [Phase equilibria in the system Ca2GeO4-Ca3(PO4)2]. Neorganicheskie Materialy [Inorganic Materials], 1978, v. 11, pp. 2026 – 2032. (In Russ.).
  16. Ando J. Phase diagrams of Ca3(PO4)2-Mg3(PO4)2 and Ca3(PO4)2-CaNaPO4 systems. Bull. Chem. Soc. Jpn., 1958, v. 31, no. 2, pp. 201 – 205.
  17. Widmer R., Gfeller F., Armbruster T. Structural and crystal chemical investigation of intermediate phases in the system Ca2SiO4-Ca3(PO4)2-CaNaPO4. Journal of the American Ceramic Society, 2015, v. 98, no. 12, pp. 3956 – 3965.
  18. Znamierowska T. Uklad Ca3(PO4)2-CaKPO4-CaNaPO4. Czesc I. Zesz. Nauk. Politech. Sl., 1982, v. 709, pp. 33 – 43.
  19. Znamierowska T. Uklad Ca3(PO4)2-CaKPO4-CaNaPO4. Czesc II. Zesz. Nauk. Politech. Sl., 1982, v. 709, pp. 45 – 56.
  20. Евдокимов П.В., Путляев В.И., Иванов В.К., Гаршев А.В., Шаталова Т.Б., Орлов Н.К., Климашина Е.С., Сафронова Т.В. Фазовые равно­весия в системах трикальциевый фосфат – смешанный фосфат кальция и натрия (калия). Журнал неорганической химии, 2014, т. 59, № 11, с. 1462 – 1471. / Evdokimov P.V., Putlyaev V.I., Ivanov V.K., Garshev A.V., Shatalova T.B., Orlov N.K., Klimashina E.S., Safronova T.V. Phase equilibria in the tricalcium phosphate–mixed calcium sodium (potassium) phosphate systems. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2014, v. 59, no. 11, pp. 1219 – 1227.
  21. Galuskin E.V., Galuskina I.O., Gfeller F., et al. Silicocarnotite, Ca5 [(SiO4)(PO4)](PO4), a new “old” mineral from the Negev Desert, Israel, and the ternesite–silicocarnotite solid solution: indicators of high-temperature alteration of pyrometamorphic rocks of the Hatrurim Complex, Southern Levant. European Journal of Mineralogy, 2016, v. 28, no. 1, pp. 105 – 123.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Получение нановолокон типа “ядро – оболочка” и результаты молекулярно-динамического моделирования взаимодействия между ядром из поликапролактона и оболочкой коллагена

K. Ю. Котякова, K. Г. Гаспарян, Ю. А. Макарец,
У. У. Нарзуллоев, А. И. Огарков, Л. Ф. Томилин,
Л. A. Варламова, Л. Ю. Aнтипина, Д. В. Штанский

Впервые получены коаксиальные нановолокнистые матрицы со структурой ядро-оболочка поликапролактон-коллаген (PCL-Col) без использования пластификаторов и загустителей, в которых PCL должен обеспечивать механическую прочность, а Col — улучшенную биосовместимость. Полученная матрица не требует дополнительной обработки для удаления растворителей. Впервые смоделировано и количественно оценено взаимодействие PCL и Col с использованием метода молекулярной динамики. Моделирование выявило устойчивый характер физического связывания PCL с Col, сохраняющийся даже при комнатной температуре. Установлено, что взаимодействие между компонентами обусловлено физическим взаимодействием (водородные связи, электростатическое взаимодействие) без образования ковалентных связей, что обеспечивает сохранение нативной структуры и биоактивных свойств Col.

Ключевые слова: коаксиальные нановолокнистые, структура ядро-оболочка, поликапролактон, коллаген, теоретическое моделирование.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-37-45
Котякова Кристина Юрьевна — Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС” (119049 Москва, Ленинский проспект, 4, ИНН 7706019535), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области химии и технологии биоматериалов. E-mail: kristinkagudz@mail.ru.
Гаспарян Кристина Гагиковна — Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС” (119049 Москва, Ленинский проспект, 4, ИНН 7706019535), лаборант-исследователь, специалист в области электроформования. E-mail: gasparyan.kr@yandex.ru.
Макарец Юлия Алексеевна — Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС” (119049 Москва, Ленинский проспект, 4, ИНН 7706019535), инженер научного проекта, специалист в области ИК спектроскопии. E-mail: jl.makarets@gmail.com.
Нарзуллоев Умеджон Умаралиевич — Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС” (119049 Москва, Ленинский проспект, 4, ИНН 7706019535), инженер научного проекта, специалист в области сканирующей электронной спектроскопии. E-mail: umedjon.20129798@gmail.com.
Огарков Александр Игоревич — Институт металлургии и материаловедения имени А. А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский пр., 49, ИНН 7736045483), специалист в области неорганической химии и новых технологий керамических материалов, E-mail: ogarkov_al@rambler.ru
Томилин Лев Феликсович — Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС” (119049 Москва, Ленинский проспект, 4, ИНН 7706019535), лаборант-исследователь, специалист в области теоретического моделирования. E-mail: 13l13e13v@gmail.com.
Варламова Любовь Александровна — Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС” (119049 Москва, Ленинский проспект, 4, ИНН 7706019535), инженер научного проекта, специалист в области теоретического моделирования. E-mail: var.lav@yandex.ru.
Aнтипина Любовь Юрьевна — Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС” (119049 Москва, Ленинский проспект, 4, ИНН 7706019535), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области теоретического моделирования. E-mail: antipinalyu@gmail.com.
Штанский Дмитрий Владимирович — Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС” (119049 Москва, Ленинский проспект, 4, ИНН 7706019535), доктор физико-математических наук, директор центра, специалист в области физико-химических основ технологии биоматериалов. E-mail: shtansky@shs.misis.ru.
Ссылка на статью:
Котякова K.Ю., Гаспарян K.Г., Макарец Ю.А., Нарзуллоев У.У., Огарков А.И., Томилин Л.Ф., Варламова Л.A., Aнтипина Л.Ю., Штанский Д.В. Получение нановолокон типа “ядро – оболочка” и результаты молекулярно-динамического моделирования взаимодействия между ядром из поликапролактона и оболочкой коллагена. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 37 – 45. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-37-45
Литература содержит 6ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Котякова K.Ю., Гаспарян K.Г., Макарец Ю.А., Нарзуллоев У.У., Огарков А.И., Томилин Л.Ф., Варламова Л.A., Aнтипина Л.Ю., Штанский Д.В. Получение нановолокон типа “ядро – оболочка” и результаты молекулярно-динамического моделирования взаимодействия между ядром из поликапролактона и оболочкой коллагена. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 37 – 45. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-37-45
  1. Hiwrale A., Bharati S., Pingale P., Rajput A. Nanofibers: A current era in drug delivery system. Heliyon, 2023, v. 9, no. 9, art. e18917.
  2. Bella J., Eaton M., Brodsky B., Berman H.M. Crystal and molecular structure of a collagen-like peptide at 1.9 A resolution. Science, 1994, v. 266 (5182), pp. 75 − 81.
  3. Thompson A.P., Aktulga H.M., Berger R., et al. LAMMPS — a flexible simulation tool for particle-based materials modeling at the atomic, meso, and continuum scales. Computer Physics Communications, 2022, v. 271, art. 108171.
  4. Zhang W., van Duin A.C.T. Accelerated ReaxFF simulations for describing the reactive cross-linking of polymers. J. Phys. Chem. B., 2022, v. 122, no. 14, pp. 4083 − 4092.
  5. Stukowski A. Computational analysis methods in atomistic modeling of crystals. JOM, 2014, v. 66, no. 3, pp. 99 − 407.
  6. Rappe A.K., Goddard W.A. Charge equilibration for molecular-dynamics simulations. J. Phys. Chem., 1991, v. 95, pp. 3358 – 3363.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Исследование коррозионно-усталостного разрушения промышленных алюминиевых
сплавов Al – Mg

О. А. Белкин, М. К. Чегуров, В. Н. Чувильдеев, А. В. Нохрин, А. Н. Сысоев, А. В. Комельков,
Н. А. Козлова, Н. Н. Берендеев, В. Д. Чуприянова

Проведены усталостные и коррозионно-усталостные испытания промышленных алюминиевых сплавов системы Al – Mg: АМг2, АМг5 и 1570. Сплавы имеют крупнозернистую деформированную микроструктуру с включениями двух типов, которые ориентированы вдоль оси прокатки. Усталостные испытания проводили при комнатной температуре, по схеме изгиб с вращением на воздухе и в 3%-м водном растворе NaCl. Кривые усталости при испытаниях на воздухе и в коррозионной среде могут быть описаны с использованием уравнения Басквина и модели пластической деформации в вершине трещины. Пониженные значения предела выносливости (σ–1) промышленных сплавов Al – Mg при усталостных испытаниях на воздухе обусловлены наличием включений микронного размера. При испытаниях на воздухе повышение прочности сплавов Al – Mg сопровождается ростом σ–1 и незначительным уменьшением угла наклона кривой усталости (увеличением энергии активации пластической деформации в вершине трещины ΔF/kT). Причиной снижения σ–1 и DF/kT при коррозионно-усталостных испытаниях сплавов Al – Mg является эффект Ребиндера и возникновение коррозионных дефектов на поверхности алюминиевых сплавов, в первую очередь питтингов и трещиноподобных дефектов межкристаллитной коррозии на частицах β-фазы, образующих микрогальванические пары с кристаллической решеткой.

Ключевые слова: алюминий, Al-Mg, усталость, коррозия, прочность.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-46-60
Белкин Олег Анатольевич — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), инженер, специалист в области усталостных испытаний. E-mail: belkin@unn.ru.
Чегуров Михаил Константинович — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), кандидат технических наук, инженер, специалист в области фрактографии. E-mail: mkchegurov@nifti.unn.ru
Чувильдеев Владимир Николаевич — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), доктор физико-математических наук, директор Научно-исследовательского физико-технического института ННГУ, специалист в области деформации и разрушения материалов. E-mail: chuvildeev@nifti.unn.ru.
Нохрин Алексей Владимирович — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией, специалист в области коррозионных испытаний. E-mail: nokhrin@nifti.unn.ru
Сысоев Анатолий Николаевич — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), ведущий инженер, специалист в области механических испытаний. E-mail: sysoev@nifti.unn.ru
Комельков Андрей Вадимович — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), инженер, специалист в области исследований структуры и свойств. E-mail: robot112018@mail.ru.
Козлова Наталия Анатольевна — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), младший научный сотрудник, специалист в области коррозионных испытаний. E-mail: nakozlova@nifti.unn.ru.
Берендеев Николай Николаевич — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области механических испытаний. E-mail: berendeyev@nifti.unn.ru.
Чуприянова Владислава Денисовна — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), лаборант, специалист в области релаксационных испытаний. E-mail: vladax1233@yandex.ru.
Ссылка на статью:
Белкин О.А., Чегуров М.К., Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Сысоев А.Н., Комельков А.В., Козлова Н.А., Берендеев Н.Н., Чуприянова В.Д. Исследование коррозионно-усталостного разрушения промышленных алюминиевых сплавов Al – Mg. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 46 – 60. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-46-60
Литература содержит 50 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Белкин О.А., Чегуров М.К., Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Сысоев А.Н., Комельков А.В., Козлова Н.А., Берендеев Н.Н., Чуприянова В.Д. Исследование коррозионно-усталостного разрушения промышленных алюминиевых сплавов Al – Mg. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 46 – 60. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-46-60
  1. Колачев Б.А., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Москва, МИСИС, 2001, 416 с. / Kolachev B.A., Livanov V.A. Metallurgy and heat treatment of non-ferrous metals and alloys. Moscow, MISIS Publ., 2001, 416 p, (in Russ.).
  2. Овчинников В.В. Перспективы развития высоко­технологичных деформируемых алюминиевых сплавов для сварных конструкций. Часть 1. Машиностроение и инженерное образование, 2017, № 2 (51), с. 24 − 38. / Ovchinnikov V. Perspektivy razvitiya vysokotekhno­logichnyh deformiruemyh alyuminievyh splavov dlya svarnyh konstrukcij. Chast’ 1 [Perspectives for development of high technology deformed aluminum alloys for welded constructions. Part 1]. Mechanical Engineering and Engineering Education, 2017, no. 2(51), pp. 24 − 38. (In Russ.).
  3. Овчинников В.В. Перспективы развития высоко­технологичных деформируемых алюминиевых сплавов для сварных конструкций. Часть 3. Машиностроение и инженерное образование, 2017, №4 (53), с. 44 − 60. / Ovchinnikov V. Perspektivy razvitiya vysokotekhno­logichnyh deformiruemyh alyuminievyh splavov dlya svarnyh konstrukcij. Chast’ 3 [Perspectives for development of high technology deformed aluminum alloys for welded constructions. Part 3]. Mechanical Engineering and Engineering Education, 2017, no. 4 (53), pp. 44 − 60 (In Russ.).
  4. Дубинин В.В., Рудзей Г.Ф. Исследование законо­мерностей изменения механических характеристик алюминиевых сплавов при воздействии агрессивных сред. Коррозия: материалы, защита, 2013, № 12, с.19 − 24. / Dubinin V.V., Rudzey G.F. Issledovanie zakono­mernostej izmeneniya mekhanicheskih harakteristik alyuminievyh splavov pri vozdejstvii agressivnyh sred [Investigation of the patterns of changes in the mechanical characteristics of aluminum alloys under the influence of aggressive media]. Korroziya: materialy, zashchita [Corrosion: materials, protection], 2013, no. 12, pp. 19 − 24. (In Russ.).
  5. Новикова Т.А., Офицерова М.Г., Владимирский В.Н., Радецкая Э.М., Каримова С.А. Оценка эффектив­ности защитных свойств лакокрасочных покрытий в условиях воздействия малоцикловых и усталостных нагружений и коррозионной среды. Авиационные материалы и технологии, 2003, № 2, с. 89 − 93. / Novikova T.A., Oficerova M.G., Vladimirskiy V.N., Radetskaya E.M., Karimova S.A. Ocenka effektivnosti zashchitnyh svojstv lakokrasochnyh pokrytij v usloviyah vozdejstviya malociklovyh i ustalostnyh nagruzhenij i korrozionnoj sredy [Evaluation of the effectiveness of protective properties of paint coatings under the influence of low-cycle and fatigue loads and corrosive environment]. Aviacionnye materialy i tekhnologii [Aviation Materials and Technologies], 2003, no. 2, pp. 89 − 93. (In Russ.).
  6. Rober O., Wirtz T., Gysler A., Lütjering G. Fatigue properties of Al-Mg alloys with ant without scandium. Materials Science and Engineering A, 1997, v. 234 – 236, pp.181 − 184.
  7. Швечков Е.И., Филатов Ю.А., Захаров В.В. Механические и ресурсные свойства листов из сплавов системы Al-Mg-Sc. Металловедение и термическая обработка металлов, 2017, № 7 (745), с. 57 − 66. / Shvechkov E.I., Filatov Yu.A., Zakharov V.V. Mechanical and life properties of sheets form alloys of the Al-Mg-Sc system. Metal Science and Heat Treatment, 2017, v.59, pp. 454 − 462.
  8. Chung C.S., Kim J.K., Kim H.K., Kim W.J. Improvement of high-cycle fatigue life in a 6061Al alloy produced by equal channel angular pressing. Materials Science and Engineering A, 2002, v. 337, no.1-2, pp. 39 − 44.
  9. Estrin Y., Vinogradov A. Fatigue behaviour of light alloys with ultrafine grain structure produced by severe plastic deformation: An overview. International Journal of Fatigue, 2010, v. 32, no. 6, pp. 898 − 907.
  10. Терентьев Е.Ф., Добаткин С.В., Копылов В.И., Просвирин Д.В., Петракова Н.В. Особенности стати­ческого и циклического разрушения субмикрокрис­таллического Al-Mg-Sc-сплава. Материаловедение, 2013, № 2, с. 7 − 14. / Terent’ev E.F., Dobatkin S.V., Kopylov V.I., Prosvirin  D.V., Petrakova N.V. Osobennosti stati­­ches­kogo i ciklicheskogo razrusheniya submikro­kristallicheskogo Al-Mg-Sc-splava [Features of static and cyclic fracture of submicrocrystalline Al-Mg-Sc alloys]. Materialovedenie [Materials Science], 2013, no. 2, pp. 7 − 14 (In Russ.).
  11. Автократова Е.В., Ситдиков О.Ш., Кайбышев Р.О., Ватанабе Й. Поведение субмикрокристаллического алюминиевого сплава 1570 в условиях циклического нагружения. Физика металлов и металловедение, 2009, т. 107, № 3, с. 309 − 315. / Avtokratova E.V., Sitdikov O.Sh., Watanabe Y., Kaibyshev R.O. Behavior of a submicrocrystalline aluminum alloy 1570 under conditions of cyclic loading. Physics of Metals and Metallography, 2009, v. 107, no. 3, pp. 291 − 297.
  12. Автократова Е.В., Кайбышев Р.О., Ситдиков О.Ш. Усталость мелкозернистого высокопрочного Al-6Mg-Sc сплава, полученного равноканальным угловым прессованием. Физика металлов и металловедение, 2008, т. 105, № 5, с. 532 − 540. / Avtokratova E.V., Kaibyshev R.O., Sitdikov O.Sh. Fatigue of a fine-grained high-strength Al-6Mg-Sc alloy produced by equal-channel angular pressing. Physics of Metals and Metallography, 2008, v. 105, no. 5, pp. 500 − 508.
  13. Жемчужникова Д.А., Петров А.П., Еремеев Н.В., Еремеев В.В., Кайбышев Р.О. Влияние прокатки на малоцикловую усталость и разрушение Al-Mg-Sc сплава. Металловедение и термическая обработка металлов, 2016, № 3 (729), с. 17 − 21. / Zhemchuzhnikova D.A., Petrov A.P., Eremeev N.V., Eremeev V.V., Kaibyshev R.O. Vliyanie prokatki na malociklovuyu ustalost’ i razrushenie Al-Mg-Sc splava [Effect of rolling on high-cycle fatigue and fracture of an Al-Mg-Sc alloy]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metals Science and Heat Treatment], 2016, no. 3 (729), pp. 17 − 21. (In Russ.)].
  14. Геров М.С., Комаков А.Г., Просвирин Д.В., Жданова Н.С., Пруцков М.Е., Пивоварчик С.В. Структура и механические свойства сплава Al-6.7Mg-0.3Sc-0.25Zr, полученного селективным лазерным сплавлением. Деформация и разрушение материалов, 2024, № 10, с. 2 − 18. / Gerov M.S., Komakov A.G., Prosvirin D.V., Zhdanova  N.S., Prutskov M.E., Pivovarchik S.V. Struktura i mekhanicheskie svojstva splava Al-6.7Mg-0.3Sc-0.25Zr, poluchennogo selektivnym lazernym splavleniem [Structure and mechanical properties of Al-6.7Mg-0.3Sc-0.25Zr alloy produced by selective laser melting]. Deformaciya i razrushenie materialov [Deformation and Fracture of Materials], 2024, no. 10, pp. 2 − 18. (In Russ.).
  15. Ma S., Jiang M., Chen X., Li B., Jiang N., Chen  Y., Wu S., Liang J., Li B., Lei Z., Chen Y. Macro/microstructure and mechanical properties of Al-6Mg-0.3Sc alloy fabricated by oscillating laser-arc hybrid additive manufacturing. Journal of Alloys and Compounds, 2022, v. 929, art. 167325.
  16. Швецов О.В., Ермаков Б.С., Кондратьев С.Ю. Влияние концентратора напряжений, схемы нагружения и коррозионной среды на циклическую долговечность бурильных труб из алюминиевого сплава 1953Т1. Металловедение и термическая обработка металлов, 2024, № 8 (830), с. 43 − 46. / Shvetsov O.V., Ermakov B.S., Kondrat’ev S.Yu. Vliyanie koncentratora napryazhenij, skhemy nagruzheniya i korrozionnoj sredy na ciklicheskuyu dolgovechnost’ buril’nyh trub iz alyuminievogo splava 1953T1 [The effect of the stress concentration, loading diagram and corrosive environment on the fatigue life of 1953T1 aluminum alloy drill pipes]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metal Science and Heat Treatment], 2024, no. 8 (830), pp. 43 − 46. (In Russ.).
  17. Морозова Л.В., Жегина И.П., Григоренко В.Б., Фомина М.А. Кинетика накопления повреждений в поверхностных слоях литийсодержащих алюминиевых сплавов при испытаниях на усталость в режиме жесткого цикла нагружения и воздействия коррозионной среды. Металловедение и термическая обработка металлов, 2017, № 4 (742), с. 16 − 22. / Morozova L.V., Zhegina I.P., Grigorenko V.B., Fomina  M.A. Kinetics of accumulation of damage in surface layers of lithium-containing aluminum alloys in fatigue tests with rigid loading cycle and corrosive effect of environment. Metal Science and Heat Treatment, 2017, v. 59, no. 4, pp. 211 − 217.
  18. Li X.-D., Wang X.-S., Ren H.-H., Chen Y.-L., Mu Z.-T. Effect of prior corrosion state on the fatigue small cracking behaviour of 6151-T6 aluminum alloy. Corrosion Science, 2012, v. 55, pp. 26 − 33.
  19. Kopylov V.I., Nokhrin A.V., Kozlova N.A., Chegurov M.K., Gryaznov M.Yu., Shotin S.V., Melekhin N.V., Tabachkova N.Yu., Smetanina K.E., Chuvil’deev V.N. Effect of σ-phase on the strength, stress relaxation behavior, and corrosion resistance of an ultrafine-grained austenitic steel AISI 321. Metals, 2023, v. 13, no.1, art. 45.
  20. Копылов В.И., Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Козлова Н.А., Чегуров М.К., Мелехин Н.В. Исследование прочности, релаксационной и коррозионной стойкости ультрамелкозернистой аустенитной стали 08Х18Н10Т, полученной методом РКУ-прессования. II. Исследование релаксационных свойств и стойкости против межкристаллитной коррозии. Металлы, 2023, № 5, с 44 − 59. / Kopylov V.I., Chuvil’deev V.N., Nokhrin A.V., Kozlova  N.A., Chegurov M.K., Melekhin N.V. Strength and relaxation and corrosion resistance of ultrafine-grained austenitic 08KH18N10T steel produced by ECAP: II. Relaxation properties and intergranular corrosion resistance. Russian Metallurgy (Metally), 2023, no. 9, pp. 1253 − 1266.
  21. Синявский В.С., Вальков В.Д., Титова Е.В. Влияние добавок скандия и циркония на коррозионные свойства Al-Mg-сплавов. Защита металлов, 1998, т. 34, № 6, с. 613 − 619. / Sinyavskii V.S., Val’kov V.D., Titova E.V. The effect of scandium and zirconium additions on corrosion properties of Al-Mg alloys. Protection of Metals, 1998, v. 34, no. 6, pp. 549 − 555.
  22. Ding Y., Wu X., Gao K., Huang C., Xiong X., Huang H., Wen S., Nie Z. The influence of stabilization treatment on long-term corrosion resistance and microstructure in Er and Zr containing 5083 aluminum alloy. Materials Characterization, 2020, v. 161, art. 110143.
  23. Vinogradov A., Washikita A., Kitagawa K., Kopylov V.I. Fatigue life of fine-grain Al-Mg-Sc alloys produced by equal-channel angular pressing. Materials Science and Engineering A, 2003, v. 349, no. 1-2, pp. 318 − 326.
  24. Avtokratova E., Sitdikov O., Markushev M., Linderov  M., Merson D., Vinogradov A. The processing route towards outstanding performance of the severely deformed Al-Mg-Mn-Sc-Zr alloy. Materials Science and Engineering A, 2021, v. 806, art. 140818.
  25. Patlan V., Higashi K., Kitagawa K., Vinogradov  A., Kawazoe M. Cyclic response of fine grain 5056 Al-Mg alloy processed by equal-channel angular pressing. Materials Science and Engineering A, 2001, v. 319 – 321, pp. 587 − 591.
  26. Vinogradov A., Nagasaki S., Patlan V., Kitagawa  K., Kawazoe K. Fatigue properties of 5056 Al-Mg alloy produced by equal-channel angular pressing. Nanostructured Materials, 1999, v. 11, no. 7, pp. 925 − 934.
  27. Patlan V., Vinogradov A., Higashi K., Kitagawa K. Overview of fatigue properties of fine grain 5056 Al-Mg alloy processed by equal-channel angular pressing. Materials Science and Engineering A, 2001, v. 300, no. 1 – 2, pp. 171 − 182.
  28. Фрост Г.Дж., Эшби М.Ф. Карты механизмов деформации. Челябинск, Металлургия, 1989, 328 с. / Frost H.J., Ashby M.F. Deformation-mechanism maps. London, Pergamon Press, 1982, 328 p.
  29. Røyset J., Ryum N. Scandium in aluminum alloys. International Materials Review, 2005, v. 50, no. 1, pp. 19 − 44.
  30. Davydov V.G., Rostova T.D., Zakharov V.V., Filatov  Yu.A., Elagin V.I. Scientific principles of making an alloying of scandium to aluminium alloys. Materials Science and Engineering A, 2000, v. 280, no. 1, pp. 30 − 36.
  31. Бутусова Е.Н., Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Котков  Д.Н., Болдин М.С., Степанов С.П., Чегуров М.К., Козлова Н.А., Михайлов А.С., Вирясова Н.Н. Исследование процесса зарождения трещин коррозионной усталости в малоуглеродистых трубных сталях. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2010, № 5-2, с. 181 − 185. / Butusova E.N., Nokhrin A.V., Chuvil’deev V.N., Kotkov D.N., Boldin M.S., Stepanov S.P., Chegurov M.K., Kozlova N.A., Mikhaylov A.S., Viryasova N.N. Issledovanie processa zarozhdeniya treshchin korrozionnoj ustalosti v malouglerodistyh trubnyh stalyah [Investigation of the process of nucleation of corrosion fatigue cracks in low-carbon pipeline steels]. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N.I. Lobachevskogo [Bulletin of the Nizhny Novgorod Lobachevsky University], 2010, no. 5-2, pp. 181 − 185. (In Russ.).
  32. Чувильдеев В.Н., Берендеев Н.Н., Мурашов  А.А., Копылов В.И., Нохрин А.В., Грязнов М.Ю., Лихницкий К.В., Табачкова Н.Ю., Галаева Е.А., Котков Д.Н., Бахметьев А.М., Тряев П.В., Мышляев  М.М. Изучение особенностей коррозион­но-усталостного разрушения мелкозернистого титанового сплава ПТ-7М, полученного методом ротационной ковки. Металлы, 2020, № 4,с. 64 − 76. / Chuvil’deev V.N., Berendeev N.N., Murashov  A.A., Kopylov V.I., Nokhrin A.V., Gryaznov M.Yu., Likhnitskii K.V., Tabachkova N.Y., Galaeva E.A., Kotkov D.N., Bakhmet’ev A.M., Tryaev P.V., Myshlyaev M.M. Corrosion-fatigue fracture of the ultrafine-grained PT-7M titanium alloy fabricated by rotary forming. Russian Metallurgy (Metally), 2020, no. 7, pp. 767 − 778.
  33. Kumar N., Goel S., Jayaganthan R., Brokmeier H.-G. Effect of grain boundary misorientation, deformation temperature and AlFeMnSi-phase on fatigue life of 6082 Al alloy. Materials Characterization, 2017, v. 124, pp. 229 − 240.
  34. Mikhaylovskaya A.V., Mukhamejanova A., Tabachkova N.Yu., Kishchik M.S., Moguchevskiy A.G. Effect of quasicrystalline phase precipitation on the strengthening and grain refinement of Al-Mg-Mn alloy after multidirectional forging. Materials Letters, 2025, v. 384, art. 138033.
  35. Билалов Д.А., Оборин В.А., Наймарк О.Б. Влияние интерметаллидных включений на образование подповерхностных трещин в сплаве АМг6 при гигацикловой усталости. Письма о материалах, 2020, т. 10, № 2 (38), с. 206 − 210. / Bilalov D.A., Oborin V.A., Naimark O.B. The effect of intermetallic inclusions on the formation of subsurface cracks in the AlMg6 alloy under very high cycle fatigue. Letters on Materials, 2020, v. 10, no. 2, pp. 206 − 210.
  36. Miller K.J. Materials science perspective of metal fatigue resistance. Materials Science and Technology, 1993, v. 9, pp .453 − 462.
  37. Olugbade T.O., Omiyale B.O., Ojo O.T., Adeyeri  K. Stress-corrosion and corrosion-fatigue properties of surface-treated aluminium alloys for structural applications. Chemistry Africa, 2023, v. 6, pp. 1699 − 1708.
  38. Lin F.-S., Starke Jr. E.A. The effect of copper content and degree of recrystallization on the fatigue resistance of 7XXX type aluminum alloys. I. Low cycle corrosion fatigue. Materials Science and Engineering, 1979, v. 39, no. 1, pp. 27 − 41.
  39. Lin F.-S., Starke Jr. E.A. The effect of copper content and degree of recrystallization on the fatigue resistance of 7XXX type aluminum alloys. II. Fatigue crack propagation. Materials Science and Engineering, 1979, v. 43, no. 1, pp. 65 − 76.
  40. Zhang R., Qiu Y., Yuanshen Y., Birblis N. A closer inspection of a grain boundary immune to intergranular corrosion in a sensitised Al-Mg alloy. Corrosion Science, 2018, v. 133, pp.1 − 5.
  41. Синявский В.С., Уланова В.В., Калинин В.Д. Осо­бенности механизма межкристаллитной коррозии алюминиевых сплавов. Защита металлов, 2004, т. 40, № 5, с. 537 − 546. / Sunyavskii V.S., Ulanova V.V., Kalinin V.D. On the mechanism of intergranular corrosion of aluminum alloys. Protection of Metals, 2004, v. 45, no. 5, pp. 481 − 490.
  42. Козлова Н.А., Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Шадрина Я.С., Бобров А.А., Чегуров М.К. Влияние соотношения Sc:Zr на коррозионную стойкость литых сплавов Al-Mg. Физика металлов и металловедение, 2024, т. 125, № 8, с. 974 − 985. / Kozlova N.A., Nokhrin A.V., Chuvil’deev V.N., Shadrina Y.S., Bobrov A.A., Chegurov M.K. The effect of a Sc:Zr ration on the corrosion resistance of cast Al-Mg alloys. Physics of Metals and Metallography, 2024, v. 125, no. 8, pp. 851 − 861.
  43. Mochugovskiy A.G., Mikhaylovskaya A.V., Zadorognyy  M.Yu., Golovin I.S. Effect of heat treatment on the grain size control, superplasticity, internal friction, and mechanical properties of zirconium-bearing aluminum-based alloy. Journal of Alloys and Compounds, 2021, v. 856, art. 157455.
  44. Mochugovskiy A.G., Mikhaylovskaya A.V. Comparison of precipitation kinetics and mechanical properties in Zr and Sc-bearing aluminum-based alloys. Materials Letters, 2020, v. 275, art. 128096.
  45. Yan J., Hoge A.M. Study of β precipitation and layer structure formation in Al 5083: The role of dispersoids and grain boundaries. Journal of Alloys and Compounds, 2017, v. 703, pp. 242 − 250.
  46. Luo X., Fang H., Liu H., Yan Y., Zhu H., Yu K. Effect of Sc and Zr on Al6(Mn,Fe) phase in Al-Mg-Mn alloys. Materials Transactions, 2019, v. 60, pp. 737 − 742.
  47. Лихтман В.И., Щукин Е.Д., Ребиндер П.А. Физико-химическая механика металлов: адсорбционные явления в процессах деформации и разрушения металлов. Москва, Изд-во АН СССР, 1962, 302 с. / Likhtman V.I., Shchukin E.D., Rehbinder P.A. Physico-chemical mechanics of metals: adsorption phenomena in the processes of deformation and destruction of metals. Moscow, AS USSR Publ., 1962, 302 p. (In Russ.).
  48. Малкин А.И., Попов Д.А. Эффект Ребиндера в разрушении металлов и горных пород. Физика металлов и металловедение, 2022, т. 123, № 12, с. 1313 − 1324. / Malkin A.I., Popov D.A. The Rehbinder effect in fracture of metals and rocks. Physics of Metals and Metallography, 2022, v. 123, no. 12, pp. 1234 − 1244.
  49. Щукин Е.Д., Савенко В.И., Малкин А.И. Влияние поверхностно-активной среды на механическую устойчивость и повреждаемость поверхности твердости тела. Обзор. Физикохимия поверхности и защита материалов, 2013, т. 49, № 1, с. 44 − 61. / Shchukin E.D., Savenko V.I., Malkin A.I. The effect of a surface-active medium on the mechanical stability and damageability of a solid surface. Review. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surface, 2013, v. 49, no. 1, pp. 40 − 56.
  50. Малкин А.И. Закономерности и механизмы эффекта Ребиндера. Коллоидный журнал, 2012, т. 74, № 2, с. 239 − 256. / Malkin A.I. Regularities and mechanisms of the Rehbinder’s effect. Colloid Journal, 2012, v. 74, no. 2, pp. 223 − 228.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Анализ влияния ультразвуковых колебаний на микроструктуру нержавеющей стали
в процессе прямого лазерного выращивания

И. В. Шварц, С. А. Никифоров, А. И. Горунов, А. Х. Гильмутдинов

Рассмотрен комбинированный способ прямого лазерного выращивания с ультразвуковым воздействием. Для апробации способа разработан экспериментальный стенд, обеспечивающий неподвижность подложки и защиту ультразвукового излучателя Ланжевена от перегрева. Для проведения количественного анализа влияния ультразвукового воздействия на микроструктуру нержавеющей стали, разработана программа определения распределения размеров столбчатых дендритов на основе оптических снимков. Сравнительный анализ полученных результатов позволил сделать вывод о том, что ультразвуковые колебания приводят к измельчению столбчатой дендритной структуры. Средний размер столбчатых дендритов уменьшается от 22,1 % до 43,3 % для различных зон поперечного сечения исследуемого образца. Анализ среднеквадратического отклонения показал, что значения размеров столбчатых дендритов в большей степени сгруппированы вокруг среднего значения, что говорит о более равномерно распределённой структуре металла в экспериментах с ультразвуковым воздействием. Сделан вывод о возможных причинах полученной измельченной структуры, связанных с эффектом акустических течений и кавитации.

Ключевые слова: процесс прямого лазерного выращивания, ультразвуковые колебания, нержавеющая сталь, микроструктура.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-61-71
Шварц Иван Валерьевич — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева–КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10), ассистент кафедры Лазерных и аддитивных технологий, специалист в области сварки и родственных процессов. E-mail: IVShvarts@kai.ru.
Никифоров Сергей Александрович — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева–КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10), старший преподаватель кафедры Лазерных и аддитивных технологий, специалист в области математического моделирования аддитивных процессов. E-mail: SANikiforov@kai.ru.
Горунов Андрей Игоревич — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева–КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10), доктор технических наук, профессор кафедры Лазерных и аддитивных технологий, специалист в области лазерных аддитивных технологий. E-mail: AIGorunov@kai.ru.
Гильмутдинов Альберт Харисович — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева–КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10), доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой Лазерных и аддитивных технологий, специалист в области атомной спектроскопии, физики плазмы и нанотехнологий. E-mail: albert.gilmutdinov@kai.ru.
Ссылка на статью:
Шварц И.В., Никифоров С.А., Горунов А.И., Гильмутдинов А.Х. Анализ влияния ультразвуковых колебаний на микроструктуру нержавеющей стали в процессе прямого лазерного выращивания. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 61 – 71. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-61-71
Литература содержит 13 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Шварц И.В., Никифоров С.А., Горунов А.И., Гильмутдинов А.Х. Анализ влияния ультразвуковых колебаний на микроструктуру нержавеющей стали в процессе прямого лазерного выращивания. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 61 – 71. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-61-71
  1. Xuekai Li, Wei Wang, Yihong Wu, et al. Ultrasonic field-assisted metal additive manufacturing (U-FAAM): Mechanisms, research and future directions. Ultrasonics Sonochemistry, 2024, v. 111, art. 107070. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2024.107070.
  2. Kumar S., Kumar D., Singh I., Rath D. An insight into ultrasonic vibration assisted conventional manufacturing processes: A comprehensive review. Advances in Mechanical Engineering, 2022, v. 14, no. 6, https://doi.org/10.1177/16878132221107812
  3. Aziz UI Hassan Mohsan, Mina Zhang, Dafeng Wang et al. State-of-the-art review on the ultrasonic vibration assisted laser cladding (UVALC). Journal of Manufacturing Processes, 2023, v. 107, pp. 422 – 446. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2023.10.066.
  4. Guan Liu, Yigui Su, Xuyu Pi, et al. Achieving high strength 316L stainless steel by laser directed energy deposition-ultrasonic rolling hybrid process. Materials Science and Engineering: A, 2024, v. 903, art. 146665. https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.146665.
  5. Rabiey M., Weidmann R., Sgier S., Urban L. Ultrasonic-assisted laser metal deposition (LMD) of steel 316L. Procedia CIRP, 2022, v. 113, pp. 307 – 311. https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.09.107.
  6. Zhuang D.-D., Du B., Zhang S.-H., Tao W.-W., Wang Q., Shen H.-B. Effect and action mechanism of ultrasonic assistance on microstructure and mechanical performance of laser cladding 316L stainless steel coating. Surface and Coatings Technology, 2022, v. 433, art. 128122. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022. 128122.
  7. Fubin Wang, Yuke Liu, Binbin Zhang, et al. Strengthening effect in laser metal deposited Ti6Al4V alloy via layer-by-layer ultrasonic impact treatment. Materials Science and Engineering: A, 2023, v. 886, art. 145693. https://doi.org/10.1016/j.msea.2023. 145693.
  8. Gorunov A.I. Additive manufacturing of Ti6Al4V parts using ultrasonic assisted direct energy deposition. Journal of Manufacturing Processes, 2020, v. 59, pp. 545 − 556. https://doi.org/10.1016/j.jmapro. 2020.10.024.
  9. Huachen Li, Li Cui, Dingyong He, et al. Effect of ultrasonic parameters on microstructure and mechanical properties of non-contact ultrasonic-assisted laser metal deposition of Fe-based powder. Optics & Laser Technology, 2024, v. 176, art. 111053. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.111053.
  10. Шварц И.В., Крылов Я.В., Никифоров С.А., Морозов В.В., Дробышев С.В., Горунов А.И., Гильмутдинов А.Х. Исследование лазерно-акусти­ческого способа точечного нагрева тонколистовой стали AISI 316l. Перспективные материалы, 2024, № 8, с. 62 – 71. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-62-710. / Shvarts I.V., Krylov Y.V., Nikiforov S.A., Morozov V.V., Drobyshev S.V., Gorunov A.I., Gilmutdinov A.Kh. Issledovanie lazerno-akusticheskogo sposoba toche­chnogo nagreva tonkolistovoj stali AISI 316l [The study of laser acoustic method for spot treatment of AISI 316L thin sheet steel]. Perspektivnye materialy [Advanced Materials], 2024, no. 8, pp. 62 – 71. (In Russ.).
  11. Feilong Ji, Xunpeng Qin, Mao Ni, Zeqi Hu, Mengwu Wu. Effect of ultrasonic intensity on microstructure and mechanical properties of steel alloy in direct energy deposition-Arc. Ultrasonics, 2023, v. 134, art. 107090. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2023.107090.
  12. Ding Yuan, Xiaojing Sun, Laibo Sun, et al. Improvement of the grain structure and mechanical properties of austenitic stainless steel fabricated by laser and wire additive manufacturing assisted with ultrasonic vibration. Materials Science and Engineering: A, 2021, v. 813, art. 141177. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.141177.
  13. Wang X.H., Liu S.S., Zhao G.L., Zhang M., Ying W.L. In-situ formation ceramic particles reinforced Fe-based composite coatings produced by ultrasonic assisted laser melting deposition processing. Optics & Laser Technology, 2021, v. 136, art. 106746. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2020.106746.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Температурная зависимость тепло¸мкости и изменений термодинамических функций алюминиевого проводникового сплава AlV0.1, легированного натрием

И. Н. Ганиев, Ш. Ш. Окилов, Д. Ч. Курбонов, Д. К. Азизова

Определены удельная теплоёмкость, коэффициент теплоотдачи и термодинамические функции алюминиевого проводникового сплава AlV0.1 c натрием в режиме “охлаждения” по известной удельной теплоёмкости эталонного образца из алюминия марки A5N. Для чего обработкой кривых скоростей охлаждений образцов из алюминиевого проводникового сплава AlV0.1 с натрием и эталона получены полиномы, описывающие их скорости охлаждения. Используя величины скоростей охлаждений образцов из исследуемых сплавов, эталона и их массы рассчитаны удельная теплоёмкость и термодинамические функции алюминиевого проводникового сплава AlV0.1 с натрием от температуры. Показано, что с ростом температуры и содержания натрия теплоёмкость, энтальпия и энтропия алюминиевого сплава AlV0.1 незначительно растут, а значение энергии Гиббса уменьшается.

Ключевые слова:алюминиевый проводниковый сплава AlV0.1, натрий, теплоёмкость, коэффициент теплоотдачи, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-72-80
Ганиев Изатулло Наврузович — Институт химии им. В.И. Никитина Национальной академии наук Таджикистана (Душанбе, Таджикистан, 734063, ул. Айни 299/2), доктор химических наук, академик НАНТ, профессор, заведующий лабораторией, специалист в области материаловедение и металлургии. E-mail: ganievizatullo48@gmail.com.
Окилов Шахром Шукурбоевич — Институт химии им. В.И. Никитина Национальной академии наук Таджикистана (Душанбе, Таджикистан, 734063, ул. Айни 299/2), старший научный сотрудник, специалист в области металлургии. E-mail: Okilov70070@mail.ru
Курбонов Далерджон Чилаевич — Института химии им. В.И. Никитина Национальной академии наук Таджикистана (Душанбе, Таджикистан, 734063, ул. Айни 299/2), PhD, докторант, специалист по материаловедению. E-mail: dalerjon_93chm@mail.ru
Азизова Дилафруз Киромиддиновна — Физико-технический институт
им. С.У. Умарова Национальной академии наук Таджикистана (Душанбе, Таджикистан, 734063, ул. Айни 299/1), PhD докторант, специалист по материаловедению.
Ссылка на статью:
Ганиев И.Н., Окилов Ш.Ш., Курбонов Д.Ч., Азизова Д.К. Температурная зависимость теплоёмкости и изменений термодинамических функций алюминиевого проводникового сплава AlV0.1, легированного натрием. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 72 – 80. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-72-80
Литература содержит 20 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Ганиев И.Н., Окилов Ш.Ш., Курбонов Д.Ч., Азизова Д.К. Температурная зависимость теплоёмкости и изменений термодинамических функций алюминиевого проводникового сплава AlV0.1, легированного натрием. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 72 – 80. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-8-72-80
  1. Усов В.В., Займовский А.С. Проводниковые, реостатные и контактные материалы. Материалы и сплавы в электротехнике Том II. Москва, Госэнергоиздат, 1957, 184 с. / Usov V.V., Zaymovskiy A.S. Provodnikovyye, reostatnyye i kontaktnyye materialy. Materialy i splavy v elektrotekhnike. Tom II [Conductor, rheostat and contact materials. Materials and alloys in electrical engineering. Volume II.]. Moscow, Gosenergoizdat Publ., 1957, 184 p. (In Russ.).
  2. Луц А.Р., Суслина А.А. Алюминий и его сплавы. Самара, Самарск. Гос. тех. универ., 2013, 81 с. / Luts A.R., Suslina A.A. Alyuminiy i yego splavy [Aluminum and its alloys]. Samara, Samarsk. Gos. Tekh. Univer. Publ., 2013, 81 p. (In Russ.).
  3. Белецкий В.М., Кривов Г.А. Алюминиевые сплавы (Состав, свойства, технология, применение). Под ред. И.Н. Фридляндера. Киев, Коминтех, 2005, 365 с. / Beletskiy V.M., Krivov G.A. Alyuminiyevyye splavy (Sostav, svoystva, tekhnologiya, primeneniye) [Aluminum alloys (Composition, properties, technology, application)]. Ed. by I.N. Fridlyander. Kiev, Komintekh Publ., 2005, 365 p. (In Russ.).
  4. Алюминиевые сплавы: свойства, обработка, применение. Справочник. Изд. 13-е, перераб. и доп. Под ред. Нильсен Х., Хуфнагель В., Ганулис Г. Пер. с нем. под ред. Дриц М.Е., Райтбарг Л.Х. Москва, Металлургия, 1979, 679 с. / Alyuminiyevyye splavy: svoystva, obrabotka, primeneniye [Aluminum alloys: properties, processing, application]. Ed. by Nielsen H., Hufnagel V., Ganulis  G. Moscow, Metallurgiya Publ., 1979, 679 p. (In Russ.).
  5. Алиева С.Г., Альтман М.Б., Амбарцумян С.М. и др. Промышленные алюминиевые сплавы. Москва, Металлургия, 1984, 528 с. / Alieva, S.G., Altman M.B., Ambartsumjan S.M. et al. Promyshlennyye alyuminiyevye splavy [Industrial aluminum alloys]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1984, 528 p. (In Russ.).
  6. Васильев Е.Б., Ленская Е.В. Тенденции развития кабельной промышленности в странах Юго-Восточной Азии (Заседание Генеральной Ассамблеи AWCCA 2020). Кабели и провода, 2021, № 1 (387), с. 35 − 43. / Vasilyev Ye.B., Lenskaya Ye.V. Tendentsii razvitiya kabel’noy promyshlennosti v stranakh Yugo-Vostochnoy Azii [Trends in the development of the cable industry in Southeast Asian countries (Session of the General Assembly of AWCCA 2020)]. Kabeli i provoda [Cables and wires], 2021, no. 1 (387), pp. 35 − 43. (In Russ.).
  7. Мондольфо Л.Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. Пер. с англ. М. Металлургия, 1979, 640 с. / Mondolfo L.F. Aluminum alloys: structure and properties. UK, London, Butterworth and Co Ltd, 1976, 971 p.
  8. Денисова Э.И., Карташов В.В., Рычков В.Н. Прикладное материаловедение: Металлы и сплавы. Екатеринбург, Изд-во Урал. ун-та, 2018, 216 с. / Denisova E.I., Kartashov V.V., Rychkov V.N. Prikladnoye materialovedeniye: metally i splavy [Applied materials science: Metals and alloys]. Ekaterinburg, Ural University Publ., 2018, 216 p. (In Russ.).
  9. Меркулова Г. А. Металловедение и термическая обработка цветных сплавов (конспект лекций). Красноярск, Изд. Сиб. Федерал. Универ., 2007, 263 с. / Merkulova G. A. Metallovedeniye i termicheskaya obrabotka tsvetnykh splavov (konspekt lektsiy) [Metal science and heat treatment of non-ferrous alloys]. Krasnoyarsk, Sib. Federal. Univer. Publ., 2007, 263 p. (In Russ.).
  10. Умарова Т.М., Ганиев И.Н. Коррозия двойных алюминиевых сплавов в нейтральных средах. Душанбе, Изд-во “Дониш”, 2007, 237 с. / Umarova T.M., Ganiyev I.N. Korroziya dvoynykh alyuminiyevykh splavov v neytralnykh sredakh [Corrosion of binary aluminum alloys in neutral environments]. Dushanbe, “Donish” Publ, 2007, 237 p. (In Russ.).
  11. Киров С.А., Козлов А.В., Салецкий А.М., Харабадзе  Д.Э. Измерение теплоемкости и теплоты плавления методом охлаждения. Учебное пособие. Москва, ООП Физический факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012, 52 c. / Kirov S.A., Kozlov A.V., Saletskiy A.M., Kharabadze D.E. Izmereniye teployemkosti i teploty plavleniya metodom okhlazhdeniya. Uchebnoye posobiye [Measurement of heat capacity and heat of melting by cooling. The training manual]. Moscow, Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University Publ., 2012, 52 p. (In Russ.).
  12. Новикова С.И. Тепловое расширение твёрдых тел. Москва: Наука, 1974, 291 с. / Novikova S.I. Teplovoye rasshireniye tvordykh tel [Thermal expansion of solids]. Moscow.:Science, 1974, 291 p.
  13. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. Москва, Металлургия,1989, 384 с. / Zinovyev V.E. Teplofizicheskiye svoystva metallov pri vysokikh temperaturakh [Thermophysical properties of metals at high temperatures]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1989. 384 p. (In Russ.).
  14. Игишева А.Л. Соболева Э.Г. Измерение удельной теплоемкости твердого тела методом монотонного охлаждения. Сборник трудов II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов “Современное состояние и проблемы естественных наук”. (Юрга, Юргинский технологический институт, 04–05 июня 2015 г.). Томск, изд. Национального исследовательского Томского политехнического университета, 2015, с. 74 − 78. / Igisheva A.L., Soboleva E.G. Izmereniye udel’noy teployemkosti tverdogo tela metodom monotonnogo okhlazhdeniya [Measurement of specific heat capacity of a solid by the monotonic cooling method]. Sbornik trudov II Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh, aspirantov i studentov «Sovremennoye sostoyaniye i problemy yestestvennykh nauk» [Proceedings of the II All-Russian Scientific and Practical Conference of Young Scientists, Postgraduates and Students “The Current State and Problems of Natural Sciences”]. Yurga, Yurginskiy tekhnologicheskiy institute, 04-05 June 2015. Tomsk, National Research Tomsk Polytechnic University Publ., 2015, pp. 74 − 78. (In Russ.).
  15. Ганиев И.Н., Назарова М.Т., Курбонова М.З., Якубов  У.Ш. Влияния натрия на удельную тепло­емкость и изменение термодинамических функции алюминиевого сплава АБ1. Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (Технического университета), 2019, № 51(77), с. 25 − 30. / Ganiyev I.N., Nazarova M.T., Kurbonova M.Z., Yakubov U.Sh. Vliyaniya natriya na udelnuyu teployemkost i izmeneniye termodinamicheskikh funktsii alyuminiyevogo splava AB1[Effects of sodium on the specific heat capacity and change in the thermodynamic functions of the aluminum alloy AB1]. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo instituta (Tekhnicheskogo universiteta) [Proceedings of the St. Petersburg State Institute of Technology (Technical University)], 2019, no. 51(77), pp. 25 − 30. (In Russ.).
  16. Ганиев И.Н., Сафаров А.Г., Асоев М. Дж., Якубов У.Ш., Кабутов К.К. Температурная зави­симость теплофизических свойств и термодина­мических функций сплавов системы Al-Sn. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 2021, № 1(35), с. 35 − 41. / Ganiev I.N., Safarov A.G., Asoyev M. Dzh., Yakubov U.Sh., Kabutov K.K. Temperaturnaya zavisi­most teplofizicheskikh svoystv i termodinamicheskikh funktsiy splavov Al-Sn [Temperature dependence of thermophysical properties and thermodynamic functions of Al-Sn system alloys]. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo industrial’nogo universiteta [Bulletin of the Siberian State Industrial University], 2021, no. 1(35), pp. 35 − 41. (In Russ.).
  17. Ганиев И.Н., Сафаров А.Г., Асоев М.Дж., Якубов У.Ш., Кабутов К.К. Теплофизические и термодинамические свойства сплавов системы Al-Bi. Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева, 2020, т. 76, № 3, с. 23 − 29. / Ganiev I.N., Safarov A.G., Asoyev M.Dzh., Yakubov U.SH., Kabutov K.K. Teplofizicheskiye i termodinamicheskiye svoystva splavov sistemy Al-Bi [Thermophysical and thermodynamic properties of Al-Bi system alloys]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. A.N. Tupoleva [Bulletin of Kazan State Technical University named after A.N. Tupolev], 2020, v. 76, no. 3, pp. 23 − 29. (In Russ.).
  18. Худойбердизода С.У., Ганиев И.Н., Отаджонов С.Э., Эшов Б.Б., Якубов У.Ш. Влияние меди на теплоемкость и изменения термодинамических функций свинца. Теплофизика высоких температур, 2021, т. 59, № 3, с. 208 − 216. / Khudoyberdizoda S.U., Eshov B.B., Ganiyev I.N., Yakubov U.S. Otadzhonov S.E., Effect of copper on the heat capacity and change of the thermodynamic functions of lead. High Temperature, 2021, v. 59, no. 1, pp. 49 − 54.
  19. Ганиев И.Н., Ходжаназаров Х.М., Ходжаев Ф.К., Эшов Б.Б. Теплоемкость термодинамические функции свинцового баббита БНА (PbSb15Sn10Na), легированного натрием. Журнал физической химии, 2023, № 4 (97), с. 469 − 475. / Ganiev I.N., Khodzhanazarov Kh.M., Khodzhaev F.K., Eshov B.B. Heat capacity and thermodynamic functions of sodium-alloyed lead babbitt BNa (PbSb15Sn10Na). Russian Journal of Physical Chemistry A, 2023, v. 97, no. 4, pp. 550 − 555.
  20. Ганиев И.Н., Аминбекова М.С., Муллоева М.Н., Окилов Ш.Ш., Якубов У.Ш. Температурная зависимость теплоемкости и изменений термодинамических функций свинцово-сурьмяного сплава ССу3, легированного кадмия. Материаловедение, 2023, № 1, с. 3 − 8. / Ganiyev I.N., Aminbekova M.S., Mulloyeva M.N., Okilov Sh.Sh., Yakubov U.Sh. Temperature dependence of heat capacity and changes in thermodynamic functions of cadmium-doped lead-antimony alloy SSU3. Inorganic Materials: Applied Research, 2023, v. 14, no. 4, pp. 1059 – 1064.
Made on
Tilda