ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2024, №8
Оптические свойства, структурная однородность и дефектные центры монокристаллов двойного легирования LiNbO3:Zn:Mg, полученных
по разным технологиям
Р. А. Титов, М. В. Смирнов, Л. А. Бобрева, Н. А. Теплякова,
М. Н. Палатников, И. В. Бирюкова, С. М. Маслобоева,
А. С. Крылов, А. Н. Втюрин, Н. В. Сидоров
Методами спектроскопии комбинационного рассеяния света, инфракрасной спектроскопии поглощения, фотолюминесценции, лазерной коноскопии и фотоиндуцированного рассеяния света исследованы особенности дефектной структуры номинально чистого кристалла LiNbO3стехи монокристаллов двойного легирования LiNbO3:Zn:Mg (3,45:1,41 мол. %) и LiNbO3:Zn:Mg (3,45:1,22 мол. %), полученных по технологии гомогенного и прямого легирования. Кристаллы двойного легирования LiNbO3:Zn:Mg, полученные по разным технологиям, обладают высоким сопротивлением повреждению лазерным излучением. Кристалл LiNbO3:Zn:Mg (3,45:1,22 мол. %), полученный по технологии прямого легирования, характеризуется более низкой композиционной однородностью по сравнению с кристаллом LiNbO3:Zn:Mg (3,45:1,41 мол. %), полученным по технологии гомогенного легирования. По спектрам комбинационного рассеяния света обнаружено, что особенности дефектной структуры кристаллов двойного легирования LiNbO3:Zn:Mg в большей степени определяет примесь магния. Обнаруженный факт может быть причиной преобладания влияния упорядочивающего механизма катионов магния (~ 1,22 – 1,44 мол. %) над влиянием разупорядочивающего механизма катионов цинка (~ 3,45 мол. %) на особенности структурных единиц катионной подрешетки. Наименьшее значение концентрации ОН-групп и интенсивности фотолюминесценции в ближней ИК области характерно для кристалла LiNbO3:Zn:Mg (3,45:1,41 мол. %), полученного по технологии гомогенного легирования.
Ключевые слова: кристалл ниобата лития, двойное легирование, OH-группы, центры люминесценции, точечные и комплексные дефекты, спектроскопия КРС, лазерная коноскопия, фотоиндуцированное рассеяние света
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-5-22
Титов Роман Алексеевич — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева — обособленное подразделение федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (184209 Апатиты, Мурманская обл., ул. Академгородок, 26а), кандидат технических наук, младший научный сотрудник, специалист в области физического материаловедения кристаллов. E-mail: r.titov@ksc.ru.
Смирнов Максим Владимирович — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева — обособленное подразделение федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (184209 Апатиты, Мурманская обл., ул. Академгородок, 26а), кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник, специалист в области фотолюминесценции. E-mail: m.smirnov@ksc.ru.
Бобрева Любовь Александровна — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева — обособленное подразделение федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (184209 Апатиты, Мурманская обл., ул. Академгородок, 26а), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области физического материаловедения кристаллов. E-mail: l.bobreva@ksc.ru.
Теплякова Наталья Александровна — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева — обособленное подразделение федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (184209 Апатиты, Мурманская обл., ул. Академгородок, д. 26а), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области колебательной спектроскопии, лазерной коноскопии, фотоиндуцированного рассеяния света. E-mail: n.tepliakova@ksc.ru.
Палатников Михаил Николаевич — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева — обособленное подразделение федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (184209 Апатиты, Мурманская обл., ул. Академгородок, 26а), доктор технических наук, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией, специалист в области материаловедения, оптических и пьезооптических материалов. E-mail: m.palatnikov@ksc.ru.
Бирюкова Ирина Викторовна — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева — обособленное подразделение федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (184209 Апатиты, Мурманская обл., ул. Академгородок, 26а), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области материаловедения. E-mail: m.palatnikov@ksc.ru.
Маслобоева Софья Михайловна — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева — обособленное подразделение федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (184209 Апатиты, Мурманская обл., ул. Академгородок, 26а), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области экстракции. E-mail: s.masloboeva@ksc.ru.
Крылов Александр Сергеевич — Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения “Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук” (660036 Красноярск, ул. Академгородок, 50, стр. 38), кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, специалист в области спектроскопии КРС сегнетоэлектрических кристаллов, а также спектроскопии КРС пьезокристаллов, модулированных акустическими волнами. E-mail:
shusy@iph.krasn.ru.
Втюрин Александр Николаевич — Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного научного учреждения “Федеральный исследовательский центр “Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук” (660036 Красноярск, ул. Академгородок, 50, стр. 38); Сибирский федеральный университет (660041 Красноярск, ул. Киренского 28), доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, специалист в области экспериментальных исследований оптических и спектральных свойств диэлектрических кристаллов, в частности спектроскопии комбинационного рассеяния и нелинейной оптики несоразмерных, молекулярных, сегнетоэлектрических и неупорядоченных систем. E-mail: vtyurin@iph.krasn.ru.
Сидоров Николай Васильевич — Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева — обособленное подразделение федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр Российской академии наук” (184209 Апатиты, Мурманская обл., ул. Академгородок, 26а), доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, заведующий сектором, специалист в области колебательной спектроскопии. E-mail: n.sidorov@ksc.ru.
Титов Р.А., Смирнов М.В., Бобрева Л.А., Теплякова Н.А., Палатников М.Н., Бирюкова И.В., Маслобоева С.М., Крылов А.С., Втюрин А.Н., Сидоров Н.В. Оптические свойства, структурная однородность и дефектные центры монокристаллов двойного легирования LiNbO3:Zn:Mg, полученных по разным технологиям. Перспективные материалы, 2024, № 8, c. 5 – 22. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-5-22
Исследование композиционного анода
на основе олова
в гель-полимерном электролите
М. С. Липкин, Ю. В. Верди, О. Ю. Резникова,
А. Ю. Доманюк, Е. В. Корбова, А. В. Емелин,
В. М. Липкин, А. В. Семенкова
Исследовано циклирование композиционного электрода олово-ультрадисперсный порошок олова в гель-полимерном электролите на основе поливинилидендифторида (polyvinylidene fluoride — PVDF). Показано, что катодное внедрение лития в композиционный электрод олово – ультрадисперсный порошок олова из гель-полимерного электролита на основе PVDF, сопровождается разупорядочением исходной структуры, что снижает затруднения последующей интеркаляции и приводит к увеличению коэффициента диффузии лития от 10–14 до 10–10 см2/с с увеличением стехиометрии интеркалата. Удельная емкость электрода с гель-полимерным электролитом составляет 500 – 700 (мА·ч)/г на первых 10 циклах и падает до 110 (мА·ч)/г после 100 циклов. Устойчивость макроструктуры электрода при циклировании связана с дополнительным связывающим действием гель-полимерной пленки. Спад удельной емкости при циклировании происходит из-за разрыва гель-полимерной пленки и выключения части поверхности электрода из процесса циклирования. Для предотвращения данного явления необходим поиск составов гель-полимерных электролитов с повышенной механической устойчивостью.
Ключевые слова: литий-ионные аккумуляторы, ультрадисперсные порошки, олово, гель-полимерный электролит, удельная емкость, коэффициент диффузии.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-23-30
Липкин Михаил Семенович — Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (346422 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132), доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой, специалист в области литий-ионных аккумуляторов и гальванотехники. E-mail: lipkin@yandex.ru.
Верди Юлия Владимировна — Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (346422 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132), соискатель, специалист в области органического синтеза. E-mail: npi-ifvs@yandex.ru.
Резникова Оксана Юрьевна — Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (346422 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132), соискатель, специалист в области гальванотехники и технологии получения порошков.
Доманюк Анастасия Юрьевна — Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (346422 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132), магистрант, специалист в области гальванотехники и технологии получения порошков.
Корбова Екатерина Вадимовна — Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (346422 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132), аспирант, специалист в области гальванотехники и технологии получения порошков.
Емелин Алексей Викторович — Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова (346422 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132), аспирант, специалист в области технологии электродных материалов. E-mail:
ales.emelin93@gmail.com.
Липкин Валерий Михайлович — ООО “Рэнера-Энертек” (115409 Москва, Каширское шоссе, 49), кандидат технических наук, руководитель направления – руководитель испытательной группы, специалист в области методов исследования электрохимических систем.
Семенкова Анастасия Вадимовна — ОАО “Энергия” (399775 Елец, пос. Электрик, 1), руководитель лабораторно-учебного центра, специалист в области технологии литий-ионных аккумуляторов.
Липкин М.С., Верди Ю.В., Резникова О.Ю., Доманюк А.Ю., Корбова Е.В., Емелин А.В., Липкин В.М., Семенкова А.В. Исследование композиционного анода на основе олова в гель-полимерном электролите. Перспективные материалы, 2024, № 8, c. 23 – 30. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-23-30
Активный упаковочный материал
на основе композитных пленок
полиолефинов
Д. Э. Темнов, Ю. И. Сотова, Е. А. Волгина, Н. С. Демидова
Исследованы механизмы накопления и релаксации заряда в исходных и композитных пленках на основе полипропилена с наполнителем монтмориллонит и полиэтилена высокого давления с наполнителем диатомит с помощью методов термоактивационной спектроскопии. Показано, что введение наполнителя в матрицу полимера приводит к изменению механизма поляризации за счет образования новых глубоких ловушек на границе раздела полимер/наполнитель с одновременным уменьшением проводимости материалов за счет гидрофильных свойств наполнителей. Приведены численные оценки параметров электрически активных дефектов (энергии активации и частотного фактора), а также времени релаксации электретного состояния в исследуемых образцах. Рассматривается возможность применения исследуемых композитных материалов в качестве активной упаковки для пищевых продуктов.
Ключевые слова: термоактивационная спектроскопия, полипропилен, полиэтилен, гидрофильный наполнитель, электретное состояние.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-31-37
Темнов Дмитрий Эдуардович — Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена (191186 Санкт-Петербург, наб. Мойки, 48), кандидат физико-математических наук, заведующий кафедрой, специалист в области физики полимерных диэлектриков. E-mail: tde@herzen.spb.ru.
Сотова Юлия Ильинична — Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского (197198 Санкт-Петербург, Ждановская ул., 13), кандидат физико-математических наук, ст. преподаватель, специалист в области физики полимерных диэлектриков. E-mail: juliasotova1992@mail.ru.
Волгина Елена Алексеевна — Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена (191186 Санкт-Петербург, наб. Мойки, 48), аспирант, специалист в области физики полимерных диэлектриков. E-mail: volgina.elena.1999@mail.ru.
Демидова Наталья Сергеевна — Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена (191186 Санкт-Петербург, наб. Мойки, 48), кандидат физико-математических наук, мл. научный сотрудник. E-mail: demidovevg@mail.ru.
Темнов Д.Э., Сотова Ю.И., Волгина Е.А., Демидова Н.С. Активный упаковочный материал на основе композитных пленок полиолефинов. Перспективные материалы, 2024, № 8, c. 31 – 37. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-31-37
Сверхпластичность ультрамелкозернистых сплавов
Al – 6 % Mg – 0,12 % Sc – 0,10 % Zr
с добавкой 0,10 % Yb, Er, Hf
В. Н. Чувильдеев, М. Ю. Грязнов, С. В. Шотин,
А. В. Нохрин, К. В. Лихницкий, Я. С. Шадрина,
В. И. Копылов, А. А. Бобров, М. К. Чегуров
Исследовано сверхпластичное поведение ультрамелкозернистых (УМЗ) сплавов (в масс. %) Al – 6 Mg – 0,12 Sc – 0,10 Zr – 0,10 X, где X = Yb (сплав 1 – Yb), Er (сплав 2 – Er) и Hf (сплав 3 – Hf). В качестве объектов сравнения взяты сплавы Al – 6 Mg – 0,12 Sc – 0,20 Zr (сплав 4 – Zr) и Al – 6 Mg – 0,22 Sc – 0,10 Zr (сплав 5 – Sc). Обнаружен эффект одновременного увеличения напряжения течения и удлинения до разрушения при сверхпластичности. Установлено, что максимальное удлинение до разрушения в УМЗ сплавах 1 – Yb и 2 – Er наблюдается при более низких температурах деформации, чем в УМЗ сплавах 4 – Zr и 5 – Sc. Сверхпластические характеристики УМЗ сплава 3 – Hf превосходят характеристики сплавов 4 – Zr и 5 – Sc с бόльшим содержанием легирующих элементов (в ат. %). В области низких температур (400 °С) хорошую пластичность (d = 910 %) демонстрирует УМЗ сплав 1 – Yb. Проанализировано влияние типа и концентрации легирующих элементов на деформационное поведение и рост зерен в УМЗ сплавах Al – 6 Mg. Показано, что при сверхпластичности наблюдается конкуренция деформационно-стимулированного роста зерен и динамической рекристаллизации, которая приводит к измельчению зеренной микроструктуры. Установлено, что разрушение УМЗ сплавов при сверхпластичности обусловлено образованием пор на крупных частицах Al3X.
Ключевые слова: сплавы Al – Mg; сверхпластичность; рост зерен; кавитация.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-38-52
Чувильдеев Владимир Николаевич — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), доктор физико-математических наук, профессор, директор Научно-исследовательского физико-технического института (НИФТИ) ННГУ, специалист в области диффузионных процессов в металлах. E-mail: chuvildeev@nifti.unn.ru.
Грязнов Михаил Юрьевич — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник НИФТИ ННГУ, специалист в области механических испытаний. E-mail: gryaznov@nifti.unn.ru.
Шотин Сергей Викторович — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), научный сотрудник, специалист в области механических испытаний. E-mail: shotin@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, старший научный сотрудник, специалист в области диффузионных процессов в металлах. E-mail: nokhrin@nifti.unn.ru.
Лихницкий Константин Владимирович — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), кандидат технических наук, инженер, специалист в области металлографии. E-mail: likhnitskiy@nifti.unn.ru.
Шадрина Яна Сергеевна — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), инженер, специалист в области электронной микроскопии. E-mail: yashadrina@nifti.unn.ru.
Копылов Владимир Ильич — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, специалист в области равноканального углового прессования. E-mail: kopylov@nifti.unn.ru.
Бобров Александр Андреевич — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), инженер, специалист в области литья. E-mail: bobrov@nifti.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 В.Н., Грязнов М.Ю., Шотин С.В., Нохрин А.В., Лихницкий К.В., Шадрина Я.С., Копылов В.И., Бобров А.А., Чегуров М.К. Сверхпластичность ультрамелкозернистых сплавов Al – 6 % Mg – 0,12 % Sc – 0,10 % Zr с добавкой 0,10 % Yb, Er, Hf. Перспективные материалы, 2024, № 8, c. 38 – 52. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-38-52
Механо-химический синтез и свойства базальтопластиков на основе
рандом сополимера полипропилена
Н. Т. Кахраманов, Г. Х. Нуралиева, Н. Б. Арзуманова, Л. Х. Хамедова
Исследовано влияние содержания базальта на основные физико-механические свойства композитов на основе рандом сополимера полипропилена. Определены механические свойства: разрушающее напряжение; предел текучести при растяжении; относительное удлинение; предел прочности при изгибе; показатель текучести расплава и теплостойкость. Содержание базальта варьировали в пределах 1,0 – 30 масс. %. Максимальное увеличение разрушающего напряжения достигается при его содержании 5,0 масс. %. При этом с увеличением содержания наполнителя наблюдается резкое снижение относительного удлинения и показателя текучести расплава, но возрастает значение теплостойкости композитов. С целью улучшения совместимости компонентов смеси использовали компатибилизатор – сополимер полипропилена с малеиновым ангидридом марки Exxelor PO1020. Введение компатибилизатора позволило существенным образом повлиять на повышение прочностных показателей, относительного удлинения и показателя текучести расплава. С целью дальнейшей модификации структуры и свойств компатибилизированных композитов на основе рандом сополимера полипропилена и базальта были использованы такие сшивающие агенты, как сера и пероксид дикумила. Установлены оптимальные концентрации базальта и сшивающих агентов, при которых достигаются наилучшие показатели по основным физико-механическим показателям.
Ключевые слова: базальт, рандом сополимер полипропилена, компатибилизатор, разрушающее напряжение, относительное удлинение, теплостойкость, предел текучести при растяжении, показатель текучести расплава, предел прочности при изгибе.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-53-61
Кахраманов Наджаф Тофик оглы — Институт Полимерных Материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (AZ5004, Азербайджанская Республика, Сумгаит, ул. С. Вургуна, 124), доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией, специалист в области переработки, химической и механо-химической модификации структуры полиолефинов, получению и исследованию свойств нанокомпозитов. E-mail: najaf1946@rambler.ru.
Нуралиева Гюнай Хикмет гызы — Институт Полимерных Материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (AZ5004, Азербайджанская Республика, г. Сумгаит, ул. С. Вургуна, 124), младший научный сотрудник, специалист в области исследования наполненных композитов.
Арзуманова Нушаба Баба гызы — Институт Полимерных Материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (AZ5004, Азербайджанская Республика, Сумгаит, ул. С. Вургуна, 124), кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, специалист в области получения и исследования структуры и свойств наполненных нанокомпозитов.
Хамедова Лала Ханмамед гызы — Институт Полимерных Материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (AZ5004, Азербайджанская Республика, Сумгаит, ул. С. Вургуна, 124), научный сотрудник, специалист в области исследования наполненных композитов.
Кахраманов Н.Т., Нуралиева Г.Х., Арзуманова Н.Б., Хамедова Л.Х. Механо-химический синтез и свойства базальтопластиков на основе рандом сополимера полипропилена. Перспективные материалы, 2024, № 8, c. 53 – 61. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-53-61
Исследование лазерно-акустического
способа точечного нагрева тонколистовой
стали AISI 316L
И. В. Шварц, Я. В. Крылов, С. А. Никифоров,
В. В. Морозов, С. В. Дробышев, А. И. Горунов,
А. Х. Гильмутдинов
Представлен лазерно-акустический способ точечного нагрева тонколистовой стали AISI 316L. С использованием метода 3D печати разработана специальная оснастка для проведения экспериментов с приложением ультразвуковых колебаний частотой 40 кГц мощностью 100 Вт и без. Проведен анализ качества полученных сварных точек. Обнаружен сквозной дефект типа прожог в сварных точках, полученных лазерно-акустическим методом. Показано влияние ультразвуковых колебаний на геометрию ванны расплава. Установлено, что в связи с интенсификаций течений в ванне расплава при введение ультразвуковых колебаний глубина проплавления увеличивается. Проведен сравнительный анализ площади поверхности сварных точек полуавтоматическим методом. Исследовано формирование микроструктуры во время точечного нагрева. Показано, что ультразвуковое воздействие обеспечивает мелкозернистую структуру, стремящуюся к глобулярной форме.
Ключевые слова: лазерная сварка, ультразвуковые колебания, нержавеющая сталь, микроструктура.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-62-71
Шварц Иван Валерьевич — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10), ассистент кафедры, специалист в области сварки и родственных процессов. E-mail: IVShvarts@kai.ru.
Крылов Ярослав Владимирович — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10), студент. E-mail: KrylovYaV@stud.kai.ru.
Никифоров Сергей Александрович — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10), старший преподаватель, специалист в области математического моделирования аддитивных процессов. E-mail: SANikiforov@kai.ru.
Морозов Владислав Вадимович — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10), студент. E-mail: VlVMorozov@kai.ru.
Дробышев Сергей Викторович — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (420111, Казань, ул. К. Маркса, 10), ведущий инженер, специалист в области электронной и оптической микроскопии. E-mail: svdrobyshev@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, 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, специалист в области атомной спектроскопии, физики плазмы и нанотехнологий. E-mail: albert.gilmutdinov@kai.ru.
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, c. 62 – 71. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-62-71
Синтез пористых углеродных структур
путем термообработки твердых продуктов плазмохимического пиролиза углеводородов
и тяжелых нефтепродуктов
Н. Н. Гончарова, Б. С. Клеусов, В. М. Самойлов,
Е. А. Данилов, В. А. Ельчанинова, В. А. Горина,
И. В. Бодриков, Е. Ю. Титов,
Д. А. Широков, А. А. Удалов, А. Л. Васильев
Исследованы углеродные структуры, образующиеся при плазмохимическом пиролизе различных углеводородов в жидкой фазе. В качестве объектов исследования использовали мазут и тяжёлый остаток каталитического крекинга, а также индивидуальные органические вещества: фурфурол, циклогексан, гексан, изооктан и бензол. Установка плазмохимического пиролиза генерировала разряд постоянного тока в камере с графитовыми электродами. Исследован элементный состав сырья и полученных твёрдых остатков. Проведена дополнительная термообработка твёрдых продуктов плазменного пиролиза в стационарных условиях при температурах 900, 1500 и 2800 °С в атмосфере аргона. Удельную поверхность и параметры пористой структуры полученных после термообработки образцов изучали методом адсорбции-десорбции азота. Исследования микроструктуры твёрдых остатков плазменного пиролиза мазута и бензола выполнены методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Показано существование положительной корреляции между элементным составом (соотношением С/Н) твёрдых остатков плазменного пиролиза и значением удельной поверхности после термообработки. Установлено, что с повышением температуры термообработки значения удельной поверхности уменьшаются для всех исследованных образцов твёрдых остатков. Объем мезопор увеличивается, а их средний диаметр снижается с увеличением параметра С/Н твердых остатков. Объём микропор также увеличивается с ростом значений С/Н, а их размер при этом изменяется незначительно. Рассмотрена перспективность применения технологии плазменного пиролиза в сочетании с последующей высокотемпературной термообработкой для получения углеродных материалов с пористой структурой, регулируемой в широких пределах.
Ключевые слова: плазмохимический пиролиз углеводородов, твердый остаток пиролиза, технический углерод, удельная поверхность, пористая структура.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-72-83
Гончарова Наталья Николаевна — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит” им. С.Е. Вяткина (111524 Москва, Электродная ул., 2), начальник отдела, специалист в области технологии углеродных материалов. E-mail:
NNiGoncharova@rosatom.ru.
Клеусов Борис Сергеевич — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит”
им. С.Е. Вяткина (111524 Москва, Электродная ул., 2), старший научный сотрудник, специалист в области рентгенофазового анализа углеродных материалов. E-mail: BSKleusov@rosatom.ru.
Самойлов Владимир Маркович — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит”
им. С.Е. Вяткина (111524 Москва, Электродная ул., 2), доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, специалист в области технологий и материаловедения углеродных материалов. E-mail: VMSamoylov@rosatom.ru.
Данилов Егор Андреевич — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит”
им. С.Е. Вяткина (111524 Москва, Электродная ул., 2), кандидат химических наук, руководитель лаборатории, специалист в области синтеза новых функциональных углеродных материалов. E-mail: egadanilov@rosatom.ru.
Ельчанинова Виктория Андреевна — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит”
им. С.Е. Вяткина (111524 Москва, Электродная ул., 2), научный сотрудник, специалист в области технологии углеродных материалов. E-mail: viaelchaninova@rosatom.ru.
Горина Валентина Анатольевна — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит”
им. С.Е. Вяткина (111524 Москва, Электродная ул., 2), научный сотрудник, специалист в области исследований кристаллической структуры углеродных материалов. E-mail: VAGorina@rosatom.ru.
Бодриков Иван Васильевич — ФГБОУ ВО Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (603155 Нижний Новгород, ул. Минина, 24), доктор химических наук, профессор, специалист в области исследований кристаллической структуры углеродных материалов. E-mail: orgchim@nntu.ru.
Титов Евгений Юрьевич — ФГБОУ ВО Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (603155 Нижний Новгород, ул. Минина, 24), кандидат технических наук, доцент кафедры, специалист в области низкотемпературных плазмохимических пиролитических процессов. E-mail: e.titov@nntu.ru.
Широков Дмитрий Алексеевич — ФГБОУ ВО Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (Россия, 603155, Нижний Новгород, ул. Минина, 24), инженер кафедры, специалист в области изготовления и эксплуатации плазмохимических установок. E-mail: dima.shirokov.99@mail.ru.
Удалов Артем Андреевич — ФГБОУ ВО Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (603155 Нижний Новгород, ул. Минина, 24), инженер кафедры, специалист в области получения и выделения углеродных материалов в продуктах плазмохимического пиролиза. E-mail: udalov.arteom@yandex.ru.
Васильев Александр Леонидович — Федеральный научно-исследовательский центр ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН (119333, Москва, Ленинский проспект, 59), кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, руководитель лаборатории, специалист в области электронной микроскопии. E-mail: a.vasiliev56@gmail.com.
Гончарова Н.Н., Клеусов Б.С., Самойлов В.М., Данилов Е.А., Ельчанинова В.А., Горина В.А., Бодриков И.В., Титов Е. Ю., Широков Д.А., Удалов А.А., Васильев А.Л. Синтез пористых углеродных структур путем термообработки твердых продуктов плазмохимического пиролиза углеводородов и тяжелых нефтепродуктов. Перспективные материалы, 2024, № 8, c. 72 – 83. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-72-83.
Оценка разрушающего давления
газонаполненных пор с трещинами
С. И. Аверин, М. И. Алымов
Получено аналитическое выражение для оценки разрушающего давления газа внутри закрытой сфероидальной поры, с исходящей из поверхности поры трещиной. Использован подход линейной упругой механики разрушения (linear elastic fracture mechanics — LEFM). Разрушающее давление, определенное по критерию хрупкого разрушения Ирвина, зависит как от размеров поры и трещины, так и от формы самой поры. В качестве примера приведены расчеты для стали 0,5 % C – 1 % Cr и керамики Al2O3. Построены зависимости разрушающего давления в поре от радиуса и формы поры и от размера трещины. Показано, что для стали есть предельный размер пор, ниже которого газонаполненные поры с трещинами являются безопасными с точки зрения трещиностойкости, при условии отсутствия внешних нагрузок. Ограничение на пластическую зону в вершине трещины (LEFM) для стали, ограничивает легитимность представленных расчетов разрушающего давления по критерию Ирвина, размерами трещины l ³ 2,3 мм, и соответственно размерами поры a> 2,3 мм.
Ключевые слова: давление в поре, разрушающее давление в поре, порошки, сталь, керамика, теория упругости, порошковая металлургия, пористость, закрытые поры, газонаполненные поры.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-84-88
Аверин Сергей Иванович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии и физического материаловедения. E-mail: qqzz@mail.ru.
Алымов Михаил Иванович — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8), доктор технических наук, член-корреспондент РАН, директор ИСМАН, специалист в области порошковой металлургии, материаловедения и нанопорошковых материалов. E-mail: alymov@ism.ac.ru.
Аверин С.И., Алымов М.И. Оценка разрушающего давления газонаполненных пор с трещинами. Перспективные материалы, 2024, № 8, c. 84 – 88. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-8-84-88
Сведения об авторах статьи 9
Ссылка на статью 9
