Tilda Publishing
ЖУРНАЛ
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ISSN 1028-978X (print)
ISSN 3033-733X (online)
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Tilda Publishing
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2024, № 11, аннотации статей
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Особенности перестройки ДУО сталей с различной наноструктурой при облучении

С. В. Рогожкин, А. А. Хомич, А. А. Никитин, А. А. Богачев, А. В. Клауз,
П. А. Федин, К. Е. Прянишников, Т. В. Кулевой, А. А. Лукьянчук,
О. А. Разницын, А. С. Шутов, Н. А. Искандаров, А. Г. Залужный

Проведено сравнение наномасштабных механизмов радиационного упрочнения дисперсно-упрочненных оксидами (ДУО) сталей с различной наноструктурой, отличающейся типом включений, их размерами и объемной плотностью. Модельные ДУО стали (ODS Eurofer, ODS 10Cr и ODS KP3) более мелкодисперсные, имеют на порядок большее число оксидных частиц ~ (4 – 13)·1022 м–3 и нанокластеров ~ 2·1023 м–3, в отличие от промышленных ДУО сталей ЭП450 ДУО и ЭП823 ДУО в которых оксидных включений ~ (2 – 3)·1021 м–3. Проведены ультрамикроскопические исследования влияния облучения ионами Fe до дозы 30 смещений на атом (сна) при температуре 350 °C. Во всех исследованных сталях происходит образование дислокационных петель, однако этот механизм радиационной деградации, характерный для традиционных ферритно-мартенситных сталей, подавлен в модельных ДУО сталях, обладающих большей дисперсностью. В них обнаружено на порядок меньше дислокационных петель ~ 1021 м–3 большего размера, чем в промышленных ДУО сталях. Помимо этого, в стали ЭП823 ДУО после облучения наблюдается образование большого числа (~ 1023 м–3) радиационно-индуцированных Ni – Mn – Si кластеров, характерных для облученных ферритно-мартенситных сталей. В остальных ДУО сталях наблюдаются признаки перестройки наноструктуры под воздействием облучения, изменение количественных характеристик оксидных частиц и кластеров. Согласно расчетам предела прочности с помощью модели дисперсионного барьерного упрочнения (dispersed-barrier hardening (DBH) model), после облучения промышленные ДУО стали упрочняются на 25 %, а модельные ДУО стали (ODS 10Cr и ODS KP3) разупрочняются на 20 %. Сталь ODS Eurofer наиболее стабильна при облучении до 30 сна при 350 °C.

Ключевые слова: дисперсно-упрочненные оксидами стали, кластеры, оксиды, радиационные петли, атомно-зондовая томография, просвечивающая электронная микроскопия, ионное облучения, наноструктура.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-5-25
Рогожкин Сергей Васильевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), начальник отдела; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” 115409 Москва, Каширское ш., 31), профессор; доктор физико-математических наук. Специалист в области радиационной физики твердого тела. E-mail: sergey.rogozhkin@itep.ru, SVRogozhkin@mephi.ru.
Хомич Артём Александрович — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ведущий инженер, специалист в области атомно-зондовой томографии. E-mail: artem.khomich@gmail.com.
Никитин Александр Александрович — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт 123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), старший научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), кандидат физико-математических наук, доцент, специалист в области ультрамикроскопии и материаловедения.
E-mail: aleksandr.nikitin@gmail.com.
Богачев Алексей Александрович — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ассистент, кандидат физико-математических наук, cпециалист в области просвечивающей электронной микроскопии. E-mail: bogachev@itep.ru.
Клауз Артем Вадимович — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), инженер; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), инженер, специалист в области атомно-зондовой томографии и исследований наноструктурированных материалов. E-mail: artem.klauz@gmail.com.
Федин Петр Алексеевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), младший научный сотрудник, cпециалист в области физики ускорителей заряженных частиц и проведению облучения образцов в имитационных испытаниях.
E-mail: Fedin-Petr1991@yandex.ru.
Прянишников Кирилл Евгеньевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), младший научный сотрудник, cпециалист в области физики ускорителей заряженных частиц и проведению облучения образцов в имитационных испытаниях.
E-mail: pryanishnikovk@bk.ru.
Кулевой Тимур Вячеславович — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), кандидат физико-математических наук, заместитель руководителя ККТЭФ по прикладным научным исследованиям и экспериментальным установкам, cпециалист в области физики ускорителей заряженных частиц. E-mail: kulevoy@itep.ru.
Лукьянчук Антон Алексеевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ведущий инженер, cпециалист в области атомно-зондовой томографии. E-mail: Anton.Lukyanchuk@itep.ru.
Разницын Олег Анатольевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ведущий инженер, cпециалист в области атомно-зондовой томографии. E-mail: Oleg.Raznitsyn@itep.ru.
Шутов Антон Сергеевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (25123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ведущий инженер, cпециалист в области атомно-зондовой томографии. E-mail: Anton.Shutov@itep.ru.
Искандаров Насиб Амирхан-оглы — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (25123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), ведущий инженер, cпециалист в области ультроамикроскопии. E-mail: Iskandarov@itep.ru.
Залужный Александр Георгиевич — Национальный исследовательский центр Курчатовский институт (25123182 Москва, пл. Академика Курчатова, 1, Россия), главный научный сотрудник; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), профессор; доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области физического материаловедения и радиационной физики твердого тела. E-mail: zaluzhnyi@mail.ru.
Ссылка на статью:
Рогожкин С.В., Хомич А.А., Никитин А.А., Богачев А.А., Клауз А.В., Федин П.А., Прянишников К.Е., Кулевой Т.В., Лукьянчук А.А., Разницын О.А., Шутов А.С., Искандаров Н.А., Залужный А.Г. Особенности перестройки ДУО сталей с различной наноструктурой при облучении. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 5 – 25.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-5-25
Литература содержит 53 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Рогожкин С.В., Хомич А.А., Никитин А.А., Богачев А.А., Клауз А.В., Федин П.А., Прянишников К.Е., Кулевой Т.В., Лукьянчук А.А., Разницын О.А., Шутов А.С., Искандаров Н.А., Залужный А.Г. Особенности перестройки ДУО сталей с различной наноструктурой при облучении. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 5 – 25.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-5-25
1. Ukai S., Harada M., Okada H., Inoue M., Nomura S., Shikakura S., Asabe K., Nishida T., Fujiwara M. Alloying design of oxide dispersion strengthened ferritic steel for long life FBRs core materials. Journal of Nuclear Materials, 1993, v. 204, pp. 65  73.
2. Агеев В.С., Никитина А.А., Сагарадзе В.В., Сафронов Б.В., Чуканов А.П., Цвелев В.В. Исполь­зование методов металлургии распыленных и быстрозакаленных порошков для изготовления оболочек твэлов из дисперно-упрочненных ок­сидами (ДУО) жаропрочных ферритно-мартенситных сталей (Часть I). Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы, 2007, т. 2, № 90, c. 134  141. / Ageev V.S., Nikitina A.A., Sagaradze V.V., Safronov B.V., Chukanov A.P., Tsvelev V.V. Ispol'zovanie metodov metallurgii raspylennyh i bystrozakalennyh poroshkov dlya izgotovleniya obolochek tvelov iz disperno-uprochnennyh oksidami (DUO) zharoprochnyh ferritno-martensitnyh stalej (Chast' I) [The use of metallurgy methods of sprayed and quick-quenched powders for the manufacture of fuel element shells from oxide dispersion-strengthened (ODS) heat-resistant ferritic-martensitic steels (Part I)]. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya: Materialovedenie i novye materialy [Issues of atomic science and technology. Series: Materials Science and New Materials], 2007, v. 2, no. 90, pp. 134  141. (In Russ.).
3. Sakamoto K., Miura Y., Ukai S., Oono N.H., Kimura A., Yamaji A., Kusagaya K., Takano S., Kondo T., Ikegawa T., Ioka I., Yamashita S. Development of accident tolerant FeCrAl-ODS fuel cladding for BWRs in Japan. Journal of Nuclear Materials, 2021, v. 557,
art. 153276.
4. Mukhopadhyay D.K., Froes F.H., Gelles D.S. Deve­lopment of oxide dispersion strengthened ferritic steels for fusion. Journal of Nuclear Materials, 1998, v. 258  263, pp. 1209  1215.
5. Lindau R., Möslang A., Schirra M., Schlossmacher P., Klimenkov M. Mechanical and microstructural properties of a hipped RAFM ODS-steel. Journal of Nuclear Materials, 2002, v. 307  311, art. 769  772.
6. Lindau R., Möslang A., Rieth M., Klimiankou M., Materna-Morris E., Alamo A., Tavassoli A.-A.F., Cayron C., Lancha A.-M., Fernandez P., Baluc N., Schäublin R., Diegele E., Filacchioni G., Rensman J.W., Schaaf B. v. d., Lucon E., Dietz W. Present development status of EUROFER and ODS-EUROFER for application in blanket concepts. Fusion Engineering and Design, 2005, v. 75  79, pp. 989  996.
7. Ukai S., Ohtsuka S., Kaito T., De Carlan Y., Ribis J., Malaplate J. Oxide dispersion-strengthened/ferrite-martensite steels as core materials for Generation IV nuclear reactors. In book: Structural Materials for Generation IV Nuclear Reactors, Elsevier, 2017, pp. 357  414.
8. Certain A., Kuchibhatla S., Shutthanandan V., Hoelzer D.T., Allen T.R. Radiation stability of nano­clusters in nano-structured oxide dispersion strengthened (ODS) steels. Journal of Nuclear Materials, 2013, v. 434, no. 1  3, pp. 311  321.
9. Фролов А.С., Кулешова Е.А., Гурович Б.А., Никитина А.A., Мальцев Д.А., Федотова С.В., Сафонов Д.В. Стабильность оксидов системы Y–Ti–O в реакторных материалах в условиях нейтронного облучения при повышенных температурах. Вопросы материаловедения, 2022, т. 111, № 3, с. 109  130. / Frolov A.S., Kuleshova E.A., Gurovich B.A., Nikitina A.A., Maltsev D.A., Fedotova S.V., Safonov D.V. Stabil'nost' oksidov sistemy Y–Ti–O v reaktornyh materialah v usloviyah nejtronnogo oblucheniya pri povyshennyh temperaturah [Stability of the Y–Ti–O oxides in reactor materials under neutron irradiation at high temperatures]. Voprosy Materialovedeniya [Problems of Material science], 2022, v. 111, no. 3, pp. 109  130. (In Russ.).
10. Wharry J.P., Swenson M.J., Yano K.H. A review of the irradiation evolution of dispersed oxide nanoparticles in the b.c.c. Fe-Cr system: Current understanding and future directions. Journal of Nuclear Materials, 2017, v. 486, pp. 11  20.
11. Sakasegawa H., Chaffron L., Legendre F., Boulanger L., Cozzika T., Brocq M., de Carlan Y. Correlation between chemical composition and size of very small oxide particles in the MA957 ODS ferritic alloy. Journal of Nuclear Materials, 2009, v. 384, no. 2, pp. 115  118.
12. Hoffmann J., Rieth M., Lindau R., Klimenkov M., Möslang A., Sandim H.R.Z. Investigation on different oxides as candidates for nano-sized ODS particles in reduced-activation ferritic (RAF) steels. Journal of Nuclear Materials, 2013, v. 442, no. 1  3, pp. 444  448.
13. Oksiuta Z., Lewandowska M., Unifantowicz P., Baluc N., Kurzydlowski K.J. Influence of Y2O3 and Fe2Y additions on the formation of nano-scale oxide particles and the mechanical properties of an ODS RAF steel. Fusion Engineering and Design, 2011, v. 86,
no. 9  11, pp. 2417  2420.
14. Ukai S., Fujiwara M. Perspective of ODS alloys application in nuclear environments. Journal of Nuclear Materials, 2002, v. 307  311, pp. 749  757.
15. Cho H.S., Kimura A., Ukai S., Fujiwara M. Corrosion properties of oxide dispersion strengthened steels in super-critical water environment. Journal of Nuclear Materials, 2004, v. 329  333, pp. 387  391.
16. Klimenkov M., Lindau R., Jäntsch U., Möslang A. Effect of irradiation temperature on microstructure of ferritic-martensitic ODS steel. Journal of Nuclear Materials, 2017, v. 493, pp. 426  435.
17. Liu X., Miao Y., Wu Y., Maloy S., Stubbins J. Stability of nanoclusters in an oxide dispersion strengthened alloy under neutron irradiation. Scripta Materialia, 2017, v. 138, pp. 57  61.
18. Rogozhkin S., Bogachev A., Korchuganova O., Nikitin A., Orlov N., Aleev A., Zaluzhnyi A., Kozodaev M., Kulevoy T., Chalykh B., Lindau R., Hoffmann J., Möslang A., Vladimirov P., Klimenkov M., Heilmaier M., Wagner J., Seils S. Nanostructure evolution in ODS steels under ion irradiation. Nuclear Materials and Energy, 2016, v. 9, pp. 66  74.
19. Williams C.A., Marquis E.A., Cerezo A., Smith G.D.W. Nanoscale characterisation of ODS–Eurofer 97 steel: An atom-probe tomography study. Journal of Nuclear Materials, 2010, v. 400, no. 1, pp. 37  45.
20. Aleev A.A., Iskandarov N.A., Klimenkov M., Lindau R., Möslang A., Nikitin A.A., Rogozhkin S.V., Vladimirov P., Zaluzhnyi A.G. Investigation of oxide particles in unirradiated ODS Eurofer by tomographic atom probe. Journal of Nuclear Materials, 2011, v. 409, no. 2, pp. 65  71.
21. Рогожкин С.В., Хомич А.А., Богачев А.А., Никитин А.А., Хорошилов В.В., Лукьянчук А.А., Разницын О.А., Шутов А.С., Васильев А.Л., Пресняков М.Ю. Детальный анализ наноструктуры дисперсно-упрочненных оксидами сталей — перс­пективных материалов ядерных реакторов. Ядерная физика и инжиниринг, 2020, т. 11, № 1, с. 22 – 31. / Rogozhkin S.V., Khomich A.A., Bogachev A.A., Nikitin A.A., Lukyanchuk A.A., Raznitsyn O.A., Shutov A.S., Vasiliev A.L., Presniakov M.Yu. Comprehensive analysis of nanostructure of oxide dispersion strengthened steels as prospective materials for nuclear reactors. Physics of Atomic Nuclei, 2020, v. 83, no. 10, pp. 1425  1433.
22. Klimiankou M., Lindau R., Möslang A. HRTEM Study of yttrium oxide particles in ODS steels for fusion reactor application. Journal of Crystal Growth, 2003, v. 249, no. 1  2, pp. 381  387.
23. Klimiankou M., Lindau R., Möslang A. TEM characterization of structure and composition of nanosized ODS particles in reduced activation ferritic–martensitic steels. Journal of Nuclear Materials, 2004, v. 329  333, pp. 347  351.
24. Rogozhkin S., Klauz A., Ke Y., Almásy L., Nikitin A., Khomich A., Bogachev A., Gorshkova Y., Bokuchava G., Kopitsa G., Sun L.Y. Study of precipitates in oxide dispersion-strengthened steels by SANS, TEM, and APT. Nanomaterials, 2024, v. 14, art. 194.
25. Rogozhkin S.V., Bogachev A.A., Nikitin A.A., Vasiliev A.L., Presnyakov M.Yu., Tomut M., Trautmann C. TEM analysis of radiation effects in ODS steels induced by swift heavy ions. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2021, v. 486, pp. 1  10.
26. Kimura A., Kasada R., Iwata N., Kishimoto H., Zhang C.H., Isselin J., Dou P., Lee J.H., Muthukumar N., Okuda T., Inoue M., Ukai S., Ohnuki S., Fujisawa T., Abe T.F. Development of Al added high-Cr ODS steels for fuel cladding of next generation nuclear systems. Journal of Nuclear Materials, 2011, v. 417, no. 1  3, pp. 176  179.
27. Jeong Y.H., Kim W.J., Kim D.J., Jang J., Kang S.H., Chun Y.-B., Kim T.K. Development of advanced structural materials for future nuclear systems in Korea. Procedia Engineering, 2014, v. 86, pp. 1  7.
28. Агеев В.С., Вильданова Н.Ф., Козлов К.А., Кочеткова Т.Н., Никитина А.А., Сагарадзе В.В., Сафронов Б.В., Цвелев В.В., Чуканов А.П. Структура и термическая ползучесть дисперсно-упрочненной оксидами реакторной стали ЭП-450. Физика металлов и металловедение, 2008, т. 106, № 3, c. 329  336. /Ageev V.S., Nikitina A.A., Safronov B.V., Tsvelev V.V., Chukanov A.P., Vil'danova N.F., Kozlov K.A., Kochetkova T.N., Sagaradze V.V. Structure and thermal creep of the oxide-dispersion-strengthened EP-450 reactor steel. Physics of Metals and Metallography. 2008, v. 106, no 3, pp. 318  325.
29. Никитина А.А., Цветкова Е.В., Иванов К.А. Коррозионная стойкость ДУО ферритно-мартен­ситных сталей в свинцовом теплоносителе. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы, 2018, т. 95, № 4, c. 30  39. / Nikitina A.A., Tsvetkova E.V., Ivanov K.A. Korrozionnaya stojkost' DUO ferritno-martensitnyh stalej v svincovom teplonositele [Corrosion resistance of a DUO of ferritic-martensitic steels in a lead coolant]. Voprosy atomnoj nauki i tekhniki. Seriya: Materialovedenie i novye materialy [Issues of atomic science and technology. Series: Materials Science and New Materials], 2018, v. 95, no. 4, pp. 30  39. (In Russ.).
30. Сагарадзе В.В., Кочеткова Т.Н., Катаева Н.В., Козлов К.А., Завалишин В.А., Вильданова Н.Ф., Агеев В.С., Леонтьева-Смирнова М.В., Никитина А.А. Структура и ползучесть российских реакторных сталей с ОЦК-решеткой. Физика металлов и металловедение, 2017, № 5, c. 522  534. / Sagaradze V.V., Kochetkova T.N., Kataeva N.V., Kozlov K.A., Zavalishin V.A., Vil’danova N.F., Ageev V.S., Leont’eva-Smirnova M.V., Nikitina A.A. Structure and creep of Russian reactor steels with bcc structure. Physics of Metals and Metallography. 2017, v. 118, no. 5, pp. 494  506.
31. Рогожкин С.В., Никитин А.А., Хомич А.А., Искандаров Н.А., Хорошилов В.В., Богачев А.А., Лукьянчук А.А., Разницын О.А., Шутов А.С., Федин П.А., Куйбида Р.П., Кулевой Т.В., Васильев А.Л., Пресняков М.Ю., Кравчук К.С., Усеинов А.С. Имитационные эксперименты на пучках тяжелых ионов для моделирования радиа­ционных повреждений конструкционных материалов активной зоны ядерных и термоядерных энергетических установок. Ядерная физика и инжиниринг, 2018, т. 9, № 3, c. 245  258. / Rogozhkin S.V., Nikitin A.A., Khomich A.A., Iskandarov N.A., Khoroshilov V.V., Bogachev A.A., Lukyanchuk A.A., Raznitsyn O.A., Shutov A.S., Fedin P.A., Kuibeda R.P., Kulevoy T.V., Vasiliev A.L., Presniakov M.Yu., Kravchuk K.S., Useinov A.S. Emulation of radiation damage of structural materials for fission and fusion power plants using heavy ion beams. Physics of Atomic Nuclei, 2019, v. 82, no. 9, pp. 1239 – 1251.
32. Fedin P., Saratovskikh M., Kuibida R., Sitnikov A., Kulevoy T., Nikitin A., Rogozhkin S. Simulation of irradiation effects with ions on the RFQ linac HIPr. Journal of Physics: Conference Series, 2018, v. 1115, no. 3, art. 032026.
33. Ziegler J.F., Ziegler M.D., Biersack J.P. SRIM – The stopping and range of ions in matter (2010). Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2010, v. 268, no. 11  12, pp. 1818  1823.
34. Рогожкин С.В., Алеев А.А., Лукьянчук А.А., Шутов А.С., Разницын О.А., Кириллов С.Е. Прото­тип атомного зонда с лазерным испарением. Приборы и техника эксперимента, 2017, №3, c. 129  134. / Rogozhkin S.V., Aleev A.A., Lukyanchuk A.A., Shutov A.S., Raznitsyn O.A., Kirillov S.E. An atom probe tomography prototype with laser evaporation. Instruments and Experimental Techniques, 2017, v. 60, no. 3, pp. 428  433.
35. Алеев А.А., Рогожкин С.В., Лукьянчук А.А., Шутов А.С., Разницын О.А., Никитин А.А., Искандаров Н.А., Корчуганова О.А., Кириллов С.Е. Программный комплекс по восстановлению, обра­ботке и анализу томографических атомно-зондовых данных “КВАНТМ-3D” V1.0.0. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018661876, рег. 20.09.2018. / Aleev A.A., Rogozhkin S.V., Lukyanchuk A.A., Shutov A.S., Raznitsyn O.A., Nikitin A.A., Iskandarov N.A., Korchuganova O.A., Kirillov S.E. Programmnyj kompleks po vosstanovleniyu, obrabotke i analizu tomograficheskih atomno-zondovyh dannyh “KVANTM-3D” V1.0.0. [Software complex for recovery, processing and analysis of tomographic atom probe date “KVANTM-3D” V1.0.0.]. Certificate of state registration of the computer program no. 2018661876, reg. 09.20.2018. (In Russ.).
36. Bas P., Bostel A., Deconihout B., Blavette D. A general protocol for the reconstruction of 3D atom probe data. Applied Surface Science, 1995, v. 87  88, pp. 298  304.
37. Лукьянчук А.А., Алеев А.А., Шутов А.С., Разницын О.А., Кириллов С.Е., Рогожкин С.В. Ре­кон­­струкция трехмерных распределений атомов в методе атомно-зондовой томографии с учетом плотности материала. Ядерная физика и инжиниринг, 2020, т. 11, № 3, c. 125  132. / Lukyanchuk A.A., Aleev A.A., Shutov A.S., Raznitsyn O.A., Kirillov C.E., Rogozhkin S.V. Atom probe tomography data reconstruction with the correction on material density. Physics of Atomic Nuclei, 2021, v. 84, no. 11, pp. 1836  1842.
38. Шутов А.С., Лукьянчук А.А., Рогожкин С.В., Разницын О.А., Никитин А.А., Алеев А.А., Кириллов С.Е. Оптимизация базового алгоритма восстановления масс для томографического атомно-зондового анализа. Ядерная физика и инжиниринг, 2018, т. 9, № 4, с. 371  381. / Shutov A.S., Lukyanchuk A.A., Rogozhkin S.V., Raznitsyn O.A., Nikitin A.A., Aleev A.A., Kirillov S.E. Optimization of mass reconstruction algorithm for atom probe tomography analysis. Physics of Atomic Nuclei, 2019, v. 82, no. 9, pp. 1292  1301.
39. Mott B.W. Micro-indentation hardness testing. London: Butterworths, 1956.
40. ГОСТ 9450-76 (СТ СЭВ 1195-78) Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников (с Изменениями N 1, 2) — docs.cntd.ru. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200012869. / GOST 9450-76 (ST SEV 1195-78) Izmerenie mikrotverdosti vdavlivaniem almaznyh nakonechnikov (s izmeneniyami N 1, 2) [Measurement of microhardness by indentation of diamond tips (with changes N 1, 2)] — docs.cntd.ru. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200012869. (In Russ.).
41. Mouawad B., Boulnat X., Fabrègue D., Perez M., De Carlan Y. Tailoring the microstructure and the mechanical properties of ultrafine grained high strength ferritic steels by powder metallurgy. Journal of Nuclear Materials, 2015, v. 465, pp. 54  62.
42. Lucas G.E. Effects of radiation on the mechanical properties of structural materials. Journal of Nuclear Materials, 1994, v. 216, pp. 322  325.
43. Kamikawa N., Sato K., Miyamoto G., Murayama M., Sekido N., Tsuzaki K., Furuhara T. Stress–strain behavior of ferrite and bainite with nano-precipitation in low carbon steels. Acta Materialia, 2015, v. 83, pp. 383  396.
44. Schaeublin R., Leguey T., Spätig P., Baluc N., Victoria M. Microstructure and mechanical properties of two ODS ferritic/martensitic steels. Journal of Nuclear Materials, 2002, v. 307  311, pp. 778  782.
45. Petch N.J. The cleavage strength of polycrystals, 1953, v. 174, pp. 25  28.
46. Gladman T. Precipitation hardening in metals. Materials Science and Technology, 1999, v. 15, no. 1, pp. 30  36.
47. Stoller R.E., Toloczko M.B., Was G.S., Certain A.G., Dwaraknath S., Garner F.A. On the use of SRIM for computing radiation damage exposure. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2013, v. 310, pp. 75  80.
48. Bergner F., Pareige C., Hernández-Mayoral M., Malerba L., Heintze C. Application of a three-feature dispersed-barrier hardening model to neutron-irradiated Fe–Cr model alloys. Journal of Nuclear Materials, 2014, v. 448, no. 1  3, pp. 96  102.
49. Gil E., Ordás N., García-Rosales C., Iturriza I. Microstructural characterization of ODS ferritic steels at different processing stages. Fusion Engineering and Design, 2015, v. 98  99, pp. 1973  1977.
50. Swenson M.J., Dolph C.K., Wharry J.P. The effects of oxide evolution on mechanical properties in proton- and neutron-irradiated Fe-9%Cr ODS steel. Journal of Nuclear Materials, 2016, v. 479, pp. 426  435.
51. Jia H., Zhou Z., Li S. A new strategy for additive manufacturing ODS steel using Y-containing gas atomized powder. Materials Characterization, 2022, v. 187, art. 111876.
52. Рогожкин С.В., Искандаров Н.А., Никитин А.А., Хомич А.А., Хорошилов В.В., Богачев А.А., Лукьянчук А.А., Разницын О.А., Шутов А.С., Кулевой Т.В., Федин П.А., Васильев А.Л., Пресняков М.Ю., Леонтьева-Смирнова М.В., Можанов Е.М., Никитина А.А. Исследование микро­скопических причин радиационного упрочнения сталей ЭК-181 и ЧС-139 с помощью имитационного облучения ионами. Перспективные материалы, 2019, № 12, с. 39  51. / Rogozhkin S.V., Iskandarov N.A., Nikitin A.A., Khomich A.A., Khoroshilov V.V., Bogachev A.A., Lukyanchuk A.A., Raznitsyn O.A., Shutov A.S., Kulevoy T.V., Fedin P.A., Vasiliev A.L., Presnyakov M. Yu., Leontyeva-Smirnova M.V., Mozhanov E.M., Nikitina A.A. Study of the microscopic origins of radiation hardening of ferritic-martensitic steels RUSFER-EK-181 and ChS-139 in the simulation experiment with heavy ion irradiation. Inorganic Materials: Applied Research, 2020, v. 11, no. 2, pp. 359 - 365.
53. Swenson M.J., Wharry J.P. Nanocluster irradiation evolution in Fe – 9 % Cr ODS and ferritic-martensitic alloys. Journal of Nuclear Materials, 2017, v. 496, pp. 24 - 40.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Каталитическое травление кремния
в растворах содержащих гидразин

Д. Н. Зубов, С. А. Соколов

Определены скорости и характер травления монокристаллического кремния в водных растворах содержащих гидразин, по базисной плоскости с индексом Миллера á100ñ. Проведены сравнительные эксперименты с растворами, содержащими некоторые первичные амины (триэтаноламин и моноэтаноламин). Показано, что механизм действия гидразина носит каталитический характер. Исследована морфология поверхности кремния, после ее травления в гидразин содержащих составах, показана возможность управления величиной шероховатости травленной поверхности, путем использования добавок поверхностно активных веществ (ПАВ).

Ключевые слова: жидкостное травление кремния, селективное травление кремния, анизотропное травление кремния.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-26-32
Зубов Дмитрий Николаевич — ФГБ УН Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук (119334 Москва, Ленинский проспект, 32А), ведущий инженер, специалист в области сканирующей зондовой микроскопии и жидкостного химического травления полупроводниковых материалов.
E-mail: Zubov_dn@mail.ru.
Соколов Сергей Александрович — ФГБ УН Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук (119334 Москва, Ленинский проспект, 32А), кандидат химических наук, научный сотрудник, специалист в области растровой электронной микроскопии и плазменного травления полупроводниковых материалов.
E-mail: Sokolovsa48@mail.ru.
Ссылка на статью:
Зубов Д.Н., Соколов С.А. Каталитическое травление кремния в растворах содержащих гидразин. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 26 – 32. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-26-32
Литература содержит 7 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Зубов Д.Н., Соколов С.А. Каталитическое травление кремния в растворах содержащих гидразин. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 26 – 32. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-26-32
1. Declercq M.J., Gerzberg L., Meidl J.D. Optimization of hydrazine-water solution for anizotropic etching of silicon in integrated circuit technology. J. Electrochem. Soc. Solid State Science and Technology, 1975, v. 122, no. 4, pp. 545 − 552.
2. Mehregany M., Senturia S.D. Anisotropic etching of silicon in hydrazine. Sensors and Actuators, 1988, v. 13, pp. 375 − 390.
3. Sundaram K.B., Hsiao-Wei Chang. Electrochemical etching of silicon by hydrazine. J. Electrochem. Soc., 1993, v. 140, no. 6, pp. 1592 − 1597.
4. Gajda M.A., Ahmed H., Shaw J.E.A., Putnis A. Anisotropic etching of silicon in hydrazine. Sensors and Actuators A, 1994, v. 40, pp. 227 − 236.
5. Yang C.-R., Chen P.-Y., Yang C.-H., Chiou Y.-C., Lee R.-T. Effects of various ion-typed surfactants on silicon anisotropic etching properties in KOH and TMAH solutions. Sensors and Actuators A, 2005, v. 119, pp. 271 – 281.
6. Gosalvez M.A., Tang B., Pal P., Sato K., Kimura Y., Ishibashi K. Orientation- and concentration-dependent surfactant adsorption on silicon in aqueous alkaline solutions: explaining the changes in the etch rate, roughness and undercutting for MEMS application. J. Micromech. Microeng., 2009, v. 19, art. 125011.
7. Koh M., Sawara S., Shinada T., Goto T., Ando Y., Ohdomari I. Simple nanostructuring on silicon surface by means of focused beam patterning and wet etching. Applied Surface Science, 2000, v. 162 – 163, pp. 599 – 603.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Биополимерный сосудистый протез малого диаметра из биорезорбируемых материалов

Е. А. Немец, Ю. В. Белов, Н. В. Грудинин, В. К. Богданов, Л. А. Кирсанова,
В. А. Рыжикова, Ю. Б. Басок, В. И. Севастьянов

Разработан двухслойный биополимерный сосудистый протез (БСП) с внутренним диметром 2 мм из биорезорбируемых материалов: синтетического полимера поликапролактона и высокомолекулярного соединения природного происхождения — желатина. БСП имеет высокопористую структуру, физико-механические характеристики, близкие к естественному кровеносному сосуду аналогичного диаметра, и водопроницаемость менее 10 мл/(см2·мин). Протез биосовместим и при имплантации в инфраренальный отдел аорты крысы демонстрирует параметры кровотока (систолическая и диастолическая скорость и индекс резистивности) близкие к соответствующим показателям аорты крысы. В условиях функционирования in vivo двухслойный сосудистый протез устойчив к расслоению, не провоцирует воспалительную реакцию и уже после 8 недель функционирования на поверхности БСП наблюдается образование неоинтимы на фоне интеграции протеза в окружающие ткани организма.

Ключевые слова: сосудистый протез малого диаметра, поликапролактон, желатин, водопроницаемость, биосовместимость, имплантация, аорта крысы.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-33-43
Немец Евгений Абрамович — ФГБУ Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова Минздрава России (123182 Москва, ул. Щукинская, 1), доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области биоматериаловедения, тканевой инженерии, разработки гемосовместимых материалов и покрытий. E-mail: evgnemets@yandex.ru.
Белов Вячеслав Юрьевич — АНО Институт медико-биологических исследований и технологий (123557 Москва, Б. Тишинский переулок, 43/20, стр. 2), ведущий инженер, специалист в области биоматериаловедения и методов формирования пористых матриксов. E-mail: w.000000000@yandex.ru.
Грудинин Никита Владимирович — ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова Минздрава России (123192 Москва, ул. Щукинская, 1), кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией, специалист в области разработки портативных систем вспомогательного кровообращения. E-mail: zbignev.religa@mail.ru
Богданов Владимир Константинович — ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова Минздрава России (123192 Москва, ул. Щукинская, 1), кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник, специалист в области разработки портативных систем вспомогательного кровообращения. E-mail: bogdanovv@bk.ru
Кирсанова Людмила Анфилофьевна — ФГБУ “Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика
В.И. Шумакова” Минздрава России (123192 Москва, ул. Щукинская, 1), кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, специалист в области гистологических исследований. E-mail: lyudochkakirsanova@mail.ru.
Рыжикова Варвара Андреевна — ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова Минздрава России (123192 Москва, ул. Щукинская, 1), кандидат биологических наук, научный сотрудник, специалист в области регенеративной медицины, систем доставки лекарственных веществ. E-mail: gavrjuchenkova@rambler.ru
Басок Юлия Владимировна — ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова Минздрава России (123192 Москва, ул. Щукинская, 1), доктор биологических наук, заведующая отделом биомедицинских материалов и тканевой инженерии, специалист в области биоматериаловедения, тканевой инженерии, регенеративной медицины и систем доставки лекарственных веществ. E-mail: bjb2005@mail.ru.
Севастьянов Виктор Иванович –– АНО Институт медико-биологических исследований и технологий (123557 Москва, Б.Тишинский пер., 43/29, стр. 2), директор; ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова Минздрава России (123182, Москва, ул. Щукинская, 1), доктор биологических наук, профессор, главный специалист отдела подготовки научных и медицинских кадров; специалист в области биоматериаловедения, тканевой инженерии, регенеративной медицины, систем доставки лекарственных веществ. E-mail: viksev@yandex.ru.
Ссылка на статью:
Немец Е.А., Белов Ю.В., Грудинин Н.В., Богданов В.К., Кирсанова Л.А., Рыжикова В.А., Басок Ю.Б., Севастьянов В.И. Биополимерный сосудистый протез малого диаметра из биорезорбируемых материалов. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 33 – 43.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-33-43
Литература содержит 34 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Немец Е.А., Белов Ю.В., Грудинин Н.В., Богданов В.К., Кирсанова Л.А., Рыжикова В.А., Басок Ю.Б., Севастьянов В.И. Биополимерный сосудистый протез малого диаметра из биорезорбируемых материалов. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 33 – 43.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-33-43
1. Leal B.B.J., Wakabayashi N., Oyama K., Kamiya H., Braghirolli D.I., Pranke P. Vascular tissue engineering: polymers and methodologies for small caliber vascular grafts. Front Cardiovasc Med., 2021, v. 11, no. 7, art. 592361. doi: 10.3389/fcvm.2020.592361
2. Hasan A., Memic A., Annabi N., Hossain M., Paul A., Dokmeci M.R., Dehghani F., Khademhosseini A. Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts. Acta Biomater, 2014, v. 10, no. 1, pp. 11 – 25. doi: 10.1016/j.actbio.2013.08.022
3. Dimopoulos A., Markatos D.N., Mitropoulou A., Panagiotopoulos I., Koletsis E., Mavrilas D. A novel polymeric fibrous microstructured biodegradable small-caliber tubular scaffold for cardiovascular tissue engineering. J. Mater. Sci. Mater. Med., 2021, v. 32, no. 2, art. 21. doi: 10.1007/s10856-021-06490-1
4. Биосовместимые материалы. Под ред. В.И. Севастьянова, М.П. Кирпичникова. М.: “МИА”, 2011, 544 с. / Biosovmestimye materialy (uchebnoe posobie) [Biocompatible materials (textbook)]. Ed. by V.I. Sevastyanov, M.P. Kirpichnikov. Moscow, “MIA” Publ., 2011, 544 p. (In Russ.).
5. Durán-Rey D., Crisóstomo V., Sánchez-Margallo J.A., Sánchez-Margallo F.M. Systematic review of tissue-engineered vascular grafts. Front. Bioeng. Biotechnol., 2021, v. 9, pp. 1059 – 1074. doi: 10.3389/fbioe.2021.771400
6. Pashneh-Tala S., MacNeil S., Claeyssens F. The tissue-engineered vascular graft — past, present, and future. Tissue Eng., Part B, Rev., 2016, v. 22, no. 1, pp. 68 – 100. doi: 10.1089/ten.teb.2015.0100
7. Zhang Q., Bosch-Rué È., Pérez R.A., Truskey G.A. Biofabrication of tissue engineering vascular systems. APL Bioeng., 2021, v. 5, no. 2, art. 021507. doi: 10.1063/5.0039628
8. Carrabba M., Madeddu P. Current strategies for the manufacture of small size tissue engineering vascular grafts. Front. Bioeng. Biotechnol., 2018, v. 6, p. 41 – 53. doi: 10.3389/fbioe.2018.00041
9. Антонова Л.В., Матвеева В.Г., Барбараш Л.С. Использование метода электроспиннинга в создании биодеградируемых сосудистых графтов малого диаметра: проблемы и решения. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний, 2015, № 3, c. 12 – 22. doi: 10.17802/2306-1278-2015-3-12-22 / Antonova L.V., Matveeva V.G., Barbarash L.S. Ispol’zovanie metoda elektrospinninga v sozdanii bio­degradiruemyh sosudistyh graftov malogo dia­metra: problemy i resheniya [Electrospinning and bio­degradable small - diameter vascular grafts: problems and solutions (Review)]. Kompleksnye problemy serdechno-sosudistyh zabolevanij [Complex Issues of Cardiovascular Diseases], 2015, no. 3, pp. 12 – 22. (In Russ). doi: 10.17802/2306-1278-2015-3-12-22
10. Triedman J.K., Newburger J.W. Trends in congenital heart disease: the next decade. Circulation, 2016, v. 133, no. 25, pp. 2716 – 2733. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.116.023544
11. Mallis P., Kostakis A., Stavropoulos-Giokas C., Michalopoulos E. Future perspectives in small-diameter vascular graft engineering. Bioengineering (Basel), 2020, v. 7, no. 4, pp. 160 – 200. doi: 10.3390/bioengineering7040160
12. Thottappillil N., Nair P.D. Scaffolds in vascular regeneration: current status. Vasc. Health Risk Manag., 2015, v. 11, pp. 79 – 91.
13. Ercolani E., Del Gaudio C., Bianco A. Vascular tissue engineering of small-diameter blood vessels: reviewing the electrospinning approach. J. Tissue Eng. Regen. Med., 2015, v. 9, no. 8, pp. 861 – 888. doi: 10.1002/term.1697
14. Zavan B., Gardin C., Guarino V., Rocca T., Cruz Maya I., Zanotti F., Ferroni L., Brunello G., Chachques J.C., Ambrosio L., Gasbarro V. Electrospun PCL-based vascular grafts: in vitro tests. Nanomaterials (Basel), 2021, v. 11, no. 3, art. 751. doi: 10.3390/nano11030751
15. Wang D., Xu Y., Li Q., Turng L.S. Artificial small-diameter blood vessels: materials, fabrication, surface modification, mechanical properties, and bioactive functionalities. J. Mater. Chem. B., 2020, v. 8, no. 9, pp. 1801 – 1822. doi: 10.1039/c9tb01849b
16. Bertram U., Steiner D., Poppitz B., Dippold D., Köhn K., Beier J.P., Detsch R., Boccaccini A.R., Schubert D.W., Horch R.E., Arkudas A. Vascular tissue engineering: effects of integrating collagen into a PCL based nanofiber material. Biomed. Res. Int., 2017, v. 2017, art. 9616939. doi: 10.1155/2017/9616939
17. Zoghbi W.A., Duncan T., Antman E., Barbosa M., Champagne B., Chen D., Gamra H., Harold J.G., Josephson S., Komajda M., Logstrup S., Mayosi B.M., Mwangi J., Ralston J., Sacco R.L., Sim K.H., Smith S.C. Jr., Vardas P.E., Wood D.A. Sustainable development goals and the future of cardiovascular health: A statement from the Global Cardiovascular Disease. J. Am. Coll. Cardiol., 2014, v. 64, pp. 1385 – 1387. doi: 10.1016/j.jacc.2014.08.018
18. Nelson J.A., Fischer J.P., Grover R., Kovach S.J., Low D.W., Kanchwala S.K., Levin L.S., Serletti J.M., Wu L.C. Vein grafting your way out of trouble: Examining the utility and efficacy of vein grafts in microsurgery. J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg., 2015, v. 68, pp. 830 – 836. doi: 10.1016/j.bjps.2015.02.008
19. Caliskan E., de Souza D.R., Böning A., Liakopoulos O.J., Choi Y.H., Pepper J., Gibson C.M., Perrault L.P., Wolf R.K., Kim K.B., Emmert M.Y. Saphenous vein grafts in contemporary coronary artery bypass graft surgery. Nat. Rev. Cardiol., 2020, v. 7, no. 3, pp. 155 – 169. doi: 10.1038/s41569-019-0249-3
20. Cai Q., Liao W., Xue F., Wang X., Zhou W., Li Y., Zeng W. Selection of different endothelialization modes and different seed cells for tissue-engineered vascular graft. Bioact. Mater., 2021, v. 6, pp. 2557 – 2568. doi: 10.1016/j.bioactmat.2020.12.021
21. Piotrowski J.J., McCroskey B.L., Rutherford R.B. Selection of grafts currently available for repair of abdominal aortic aneurysms. Surgical Clinics of North America, 1989, v. 69, no. 4, pp. 827 – 836. doi: 10.1016/s0039-6109(16)44888-7
22. Copes F., Pien N., Van Vlierberghe S., Boccafoschi F., Mantovani D. Collagen-based tissue engineering strategies for vascular medicine. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2019, v. 7, v. 166. doi: 10.3389/fbioe.2019.00166
23. Zdrahala R.J. Small caliber vascular grafts. Part I: State of the art. J. Biomater. Appl., 1996, v. 10, no. 4, pp. 309 – 329. doi: 10.1177/088532829601000402
24. Drury J.K., Ashton T.R., Cunningham J.D., Maini R., Pollock J.G. Experimental and clinical experience with a gelatin impregnated Dacron prosthesis. Ann. Vasc. Surg., 1987, v. 1, no. 5, pp. 542 – 547. doi: 10.1016/S0890-5096(06)61437-4
25. Немец Е.А., Хайруллина А.И., Белов В.Ю., Сургученко В.А., Василец В.Н., Волкова Е.А., Басок Ю.Б., Севастьянов В.И. Способ уменьше­ния хирургической пористости протезов крове­носных сосудов малого диаметра. Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2023, т. XXV, № 3, c. 87 – 96. doi: 10.15825/1995-1191-2023-3-87-96 / Nemets E.A., Khairullina A.I., Belov V.Yu., Surguchenko V.A., Vasilets V.N., Volkova E.A., Basok Yu.B., Sevastianov V.I. Technique for reducing the surgical porosity of small-diameter vascular grafts. Russ. J. Transplant. Artif. Organs, 2023, v. 25, no. 3, pp. 72 – 79. doi: 10.15825/1995-1191-2023-3-87-96
26. Немец Е.А., Белов В.Ю., Кирьяков К.С., Грудинин Н.В., Богданов В.К., Филиппов К.С., Никольская А.О., Тюняева И.Ю., Выпрышко А.А., Захаревич В.М., Басок Ю.Б., Севастьянов В.И. Биомиметический подход к разработке протезов кровеносных сосудов малого диаметра. Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2024, т. 26, № 2, с. 145 – 155. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2024-2-145-155 / Nemets E.A., Belov Yu.V., Kiryakov K.S., Grudinin N.V., Bogdanov V.K., Filippov K.S., Nikolskaya A.O., Tyunyaeva I.Yu., Vypryshko A.A., Zaxarevich V.M., Basok Yu.B., Sevastianov V.I. Biomimeticheskij podhod k razrabotke protezov krovenosnyh sosudov malogo diametra. [Biomimetic approach to the design of artificial small diameter blood vessels]. Vestnik transplantologii i iskusstvennyh organov [Rus. J. Transplant. Artif. Organs], 2024, v. 26, no. 2, pp. 145 – 155. (In Russ.). doi: 10.15825/1995-1191-2024-2-145-155
27. Nagam Hanumantharao S., Rao S. Multi-functional electrospun nanofibers from polymer blends for scaffold tissue engineering. Fibers, 2019, v. 7, art. 66. doi: 10.3390/fib7070066
28. ГОСТ ISO 10993-4-2023. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 4. Исследования изделий, взаимодействующих с кровью. М.: Стандартинформ, 2023. Дата введения 2024.06.01. / GOST ISO 10993-4-2023. Izdelija medicinskie. Ocenka biologicheskogo dejstvija medicinskih izdelij. Chast’ 4. Issledovaniya izdelij, vzaimodejstvuyushhix s krov`yu [Medical products. Evaluation of the biological effect of medical devices. Part 4. Studies of products interacting with blood]. Moscow, Standartinform Publ., 2023. Valid from 24.06.01. (In Russ.).
29. ГОСТ ISO 10993-12-2023. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 12. Приготовление проб и контрольные образцы. М.: Стандартинформ, 2023. Дата введения 2024.06.01. / GOST ISO 10993-12-2023 Izdelija medicinskie. Ocenka biologicheskogo dejstvija medicinskih izdelij. Chast’ 12. Prigotovlenie prob i kontrol’nye obrazcy [Medical products. Evaluation of the biological effect of medical devices. Part 12: Sample preparation and control samples]. Moscow, Standartinform Publ., 2023. Valid from 24.06.01. (In Russ.).
30. ГОСТ ISO 10993-5-2023. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 5. Исследование на цитотоксичность: методы in vitro. М.: Стандартинформ, 2023. Дата введения 2024.06.01. / GOST ISO 10993-5-2023 Izdelija medicinskie. Ocenka biologicheskogo dejstvija medicinskih izdelij. Chast’ 5. Issledovanie na citotoksichnost`: metody` in vitro [Medical products. Evaluation of the biological effect of medical devices. Part 5. Cytotoxicity study: in vitro methods]. Moscow, Standartinform Publ., Valid from 24.06.01. (In Russ.).
31. Tresoldi C., Pellegata A.F., Mantero S. Cells and stimuli in small-caliber blood vessel tissue engineering. Regen. Med., 2015, v. 10, no. 4, pp. 505 – 527. doi:10.2217/rme.15.19
32. Helms F., Haverich A., Wilhelmi M., Böer U. Establishment of a modular hemodynamic simulator for accurate in vitro simulation of physiological and pathological pressure waveforms in native and bioartificial blood vessels. Cardiovasc. Eng. Technol., 2022, v. 13, no. 2, pp. 291 – 306. doi:10.1007/s13239-021-00577-0
33. Williams C., Wick T.M. Perfusion bioreactor for small diameter tissue-engineered arteries. Tissue Eng., 2004, v. 10, no. 5-6, pp. 930 – 941. doi:10.1089/1076327041348536
34. Севастьянов В.И., Басок Ю.Б., Григорьев А.М., Кирсанова Л.А., Василец В.Н. Применение технологии тканевой инженерии для формирования хрящевой ткани человека в проточном биореакторе. Вестник трансплантологии и искусственных органов, 2017, т. 19, № 3, с. 81 – 92. doi:10.15825/1995-1191-2017-3-81-92 / Sevastianov V.I., Basok Yu.B., Grigoriev A.M., Kirsanova L.A., Vasilets V.N. Application of tissue engineering technology for formation of human articular cartilage in perfusion bioreactor. Rus. J. Transplant. Artif. Organs., 2017, v. 19, no. 3, pp. 81 – 92. (In Russ.).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Фрактографические особенности усталостного разрушения стали 316L
аддитивного производства

Ю. А. Демина, Е. Н. Белецкий, И. О. Синев, Н. А. Аладьев, Л. Р. Ботвина

Проведены усталостные испытания и фрактографические исследования образцов из аддитивной нержавеющей стали 316L. Изучены особенности зарождения, а также механизмы развития усталостной трещины на стадии ее стабильного и ускоренного роста, оценены критические длины трещин на изломах, соответствующие этим стадиям. Установлена критическая амплитуда напряжения σ*, при достижении которой наблюдается переход от многоочагового разрушения образца при высоких амплитудах к преимущественно одноочаговому при низких амплитудах, который сопровождается сменой механизма разрушения, профиля излома и поврежденности боковой поверхности образцов. Показано, что снижение характеристик усталости связано с ранним зарождением трещины на технологических дефектах, образовавшихся в процессе производства.

Ключевые слова: аддитивные технологии, нержавеющая сталь 316L, селективное лазерное плавление, усталость, фрактография, макро- и микрорельеф изломов, стадийность, дефекты несплавления, усталостные бороздки, вязкие ямки, фасетки циклического скола.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-44-54.
Демина Юлия Андреевна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области фрактографии и механики разрушения. E-mail: deminayulia@mail.ru.
Белецкий Евгений Николаевич — Институт металлургии и материаловедения
им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), младший научный сотрудник, специалист в области механических испытаний, фрактографии и механики разрушения. E-mail: enbel@mail.ru.
Синев Иван Олегович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), младший научный сотрудник, специалист в области неразрушающего контроля и поврежденности. E-mail: sinev.ivn@imet.ac.ru.
Аладьев Николай Андрианович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области электронной микроскопии, энергодисперсионного микроанализа физики диэлектриков. E-mail: nick-aladyev@mail.ru.
Ботвина Людмила Рафаиловна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), доктор технических наук, главный научный сотрудник, специалист в области экспериментальной механики и физики разрушения, механики поврежденности, акустической эмиссии, фрактодиагностики.
Ссылка на статью:
Демина Ю.А., Белецкий Е.Н., Синев И.О., Аладьев Н.А., Ботвина Л.Р. Фрактографические особенности усталостного разрушения стали 316L аддитивного производства. Перспективные материалы, 2024,
№ 11, с. 44 – 54. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-44-54
Литература содержит 19 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Демина Ю.А., Белецкий Е.Н., Синев И.О., Аладьев Н.А., Ботвина Л.Р. Фрактографические особенности усталостного разрушения стали 316L аддитивного производства. Перспективные материалы, 2024,
№ 11, с. 44 – 54. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-44-54
1. Tolosa I., Garciandía F., Zubiri F., Zapirain F., Esnaola A. Study of mechanical properties of AISI 316 stainless steel processed by selective laser melting, following different manufacturing strategies. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2010, v. 51, pp. 639 – 647. doi:10.1007/s00170-010-2631-5.
2. Liang X., Hor A., Robert C., Salem M, Lin F., Morel F. High cycle fatigue behavior of 316L steel fabricated by laser powder bed fusion: Effects of surface defect and loading mode. International Journal of Fatigue, 2022, v. 160, art. 106843. doi:10.1016/j.ijfatigue.2022.106843
3. Zhang M., Sun C.-N., Zhang X., Goh P. C., Wei J., Hardacre D., Li H. Fatigue and fracture behaviour of laser powder bed fusion stainless steel 316L: Influence of processing parameters. Materials Science and Engineering: A, 2017, v. 703, pp. 251 – 261. doi:10.1016/j.msea.2017.07.071
4. Avanzini A. Fatigue behavior of additively manufactured stainless steel 316L. Materials, 2023, v. 16, no. 1, art. 65. doi: 10.3390/ma16010065
5. Solberg K., Guan S., Razavi S. M. J., Welo T., Chan K. C., Berto F. Fatigue of additively manufactured 316L stainless steel: The influence of porosity and surface roughness. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 2019, v. 42, pp. 2043 – 2052. doi:10.1111/ffe.13077
6. Liverani E., Toschi S., Ceschini L., Fortunato A. Effect of selective laser melting (SLM) process parameters on microstructure and mechanical properties of 316L austenitic stainless steel. Journal of Materials Processing Technology, 2017, v. 249, pp. 255 – 263. doi:10.1016/j.jmatprotec.2017.05.042
7. Hatami S., Ma T., Vuoristo T., Bertilsson J., Lyckfeldt O. Fatigue strength of 316L stainless steel manufactured by selective laser melting. Journal of Materials Engineering and Performance, 2020, v. 29, no. 5, pp. 3183 – 3194. doi:10.1007/s11665-020-04859-x
8. Ботвина Л.Р., Белецкий Е.Н. Демина Ю.А., Иванов И.А. Усталостное разрушение стали 316L, изготовленной методом селективного лазерного плавления. Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2024, т 90, № 7, с. 56 – 67. doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-7-56-67 / Botvina L.R., Belecky E.N., Demina Yu. A., Ivanov I.A. Ustalostnoe razrushenie stali 316L, izgotovlennoj metodom selektivnogo lazernogo plavleniya [Fatigue fracture of 316L steel manufactured by selective laser melting method]. Zavodskaya Laboratoriya. Diagnostika Materialov [Industrial laboratory. Diag­nostics of materials], 2024, v. 90, no. 7, pp. 56 – 67. (In Russ.).
9. Wang Z., Yang S., Huang Y., Fan C., Peng Z., Gao Z. Microstructure and fatigue damage of 316L stainless steel manufactured by selective laser melting (SLM). Materials, 2021, v. 14, no. 24, art. 7544. https://doi.org/10.3390/ma14247544
10. Voloskov B., Evlashin S., Dagesyan S., Abaimov S., Akhatov I. and Sergeichev I. Very high cycle fatigue behavior of additively manufactured 316L stainless steel. Materials, 2020, v. 13, no. 15, art. 3293. doi:10.3390/ma13153293
11. Kedziora S., Decker T., Museyibov E., Morbach J., Hohmann S., Huwer A., Wahl M. Strength properties of 316L and 17-4 PH stainless steel produced with additive manufacturing. Materials, 2022, v. 15, no. 18, art. 6278. doi:10.3390/ma15186278
12. Spiller S, Kolstad S., Razavi N. Fatigue behavior of 316L stainless steel fabricated via material extrusion additive manufacturing. Engineering Fracture Mechanics, 2023, v. 291, art. 109544. doi: 10.1016/j.engfracmech.2023.109544
13. Ботвина Л.Р., Белецкий Е.Н., Левин В.П., Юдин А.В. Изменение характеристик неразрушающего контроля при циклическом нагружении стали 316L аддитивного производства. Mеталлы, 2024, № 2, с. 64 – 71. / Botvina L.R., Beleckiy E.N., Levin V.P., Yudin A.V. Izmenenie harakteristik nerazrushayushchego kontrolya pri ciklicheskom nagruzhenii stali 316L additivnogo proizvodstva [Changes in nondestructive testing characteristics during cyclic loading of additively manufactured 316L steel]. Metally [Metals], 2024, no. 2, pp. 64 – 71. (In Russ.).
14. Isaenkova M.G., Yudin A. V., Rubanov A.E., Osintsev A. V., Degadnikova L.A. Deformation behavior modelling of lattice structures manufactured by a selective laser melting of 316L steel powder. J. Mater. Res. Technol., 2020, v. 9, no. 6, pp. 15177 –1 5184. doi: 10.1016/j.jmrt.2020.10.089
15. Журков С.Н., Куксенко В.С., Слуцкер И.А. Образование субмикроскопических трещин в полимерах под нагрузкой. Физика твердого тела, 1969, т. 11, № 2, с. 296 – 301. / Zhurkov S.N., Kuksenko V.S., Slucker I.A. Obrazovanie submikroskopicheskih treshchin v polimerah pod nagruzkoj [Formation of submicroscopic cracks in polymers under load]. Fizika tverdogo tela [Solid State Physics], 1969, v. 11, no. 2, pp. 296 – 301. (In Russ.).
16. Huang J.-Y., Yeh J.-J., Jeng S.-L., Chen C.-Y., Kuo R.-C. High-cycle fatigue behavior of type 316L stainless steel. Mater. Trans., 2006, v. 47, no. 2, pp. 409 – 417. DOI: 10.2320/matertrans.47.409
17. Ботвина Л. Р. Разрушение: кинетика, механизмы, общие закономерности. М.: Наука, 2008, 334 c. / Botvina L. R. Razrushenie: kinetika, mekhanizmy, obshchie zakonomernosti [Fracture: kinetics, mechanisms, general regularities]. Moscow, Nauka Publ., 2008, 334 p. (In Russ.).
18. Шабалин В.И. О разрыве в кривых усталости дуралюмина. Докл. АН СССР, 1958, т. 122, №. 4, с. 600 – 604. / Shabalin V.I. O razryve v krivyh ustalosti duralyumina [On the breakdown in duralumin fatigue curves]. Dokl. AN SSSR [Papers of the USSR Academy of Sciences], 1958, v. 122, no. 4, pp. 600–604. (In Russ.).
19. Ботвина Л.Р. Основы фрактодиагностики. М.: Техносфера, 2022, 394 с. /Botvina L.R. Osnovy fraktodiagnostiki [Fundamentals of fractodiagnostics]. Moscow, Tekhnosfera Publ., 2022, 394 p. (In Russ.).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Структурные микронеоднородности, магнитные и нелинейные электрические свойства нестехиометрических лантан-стронциевых манганитов, легированных церием и кобальтом

А. Г. Баделин, В. К. Карпасюк, Д. И. Меркулов, С. Х. Эстемирова

Синтезированы и исследованы однофазные манганиты La0,60Sr0,35Ce0,05Mn0,95Со0,05O3+γ с различной концентрацией кислорода, имеющие ромбоэдрическую структуру. Варьирование индекса кислородной нестехиометрии (g) достигалось путем термообработки спеченных (исходных) образцов в атмосферах с парциальным давлением кислорода 10–8, 10–1 и 105 Па. Установлено, что манганит, отожженный в глубоком вакууме, содержит однозарядные ионы кислорода. По данным электронной микроскопии, сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии, в полученных образцах присутствуют субмикронные неоднородности с различной величиной проводимости, влияющие на микроискажения кристаллической решетки, температурный интервал перехода ферромагнетик-парамагнетик и вольтамперные характеристики. Намагниченность и точка Кюри образцов слабо зависят от условий окислительно-восстановительных термообработок вследствие конкурирующих эффектов изменения валентного и спинового состояния ионов марганца и кобальта. Манганит, спеченный при 1523 К на воздухе, обладает нелинейными вольтамперными характеристиками (ВАХ) с N-образными участками, возникновение которых может быть объяснено туннелированием носителей заряда между сосуществующими неоднородностями с различным типом проводимости. В образце, отожженном при 1223 К в кислороде, наблюдаются S-образные ВАХ, механизмом формирования которых является разрушение диэлектрических включений в матричной металлической фазе манганита вследствие локального перегрева протекающим током. Магнитное поле сглаживает участки ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением, и при напряженности поля 9,2 кЭ они не обнаруживаются.

Ключевые слова: содержание кислорода, состояние ионов, неоднородности, намагниченность, точка Кюри, проводимость, вольтамперные характеристики, отрицательное дифференциальное сопротивление.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-55-62
Баделин Алексей Геннадьевич — Астраханский государственный университет им. В.Н. Татищева (414056, Астрахань, ул. Татищева, 20а), кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области физики конденсированного состояния и технологии керамических материалов. E-mail: alexey_badelin@mail.ru.
Карпасюк Владимир Корнильевич — Астраханский государственный университет им. В.Н. Татищева (414056 Астрахань, ул. Татищева, 20а), доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, специалист в области физики магнитных материалов, полупроводников и диэлектриков. E-mail: vkarpasyuk@mail.ru.
Меркулов Денис Иювинальевич — Астраханский государственный университет им. В.Н. Татищева (414056 Астрахань, ул. Татищева, 20а), кандидат физико-математических наук, доцент, специалист в области физики конденсированного состояния, материаловедения полупроводников и диэлектриков. E-mail: merkul_d@mail.ru.
Эстемирова Светлана Хусаиновна — Институт металлургии УрО РАН (620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области химии твердого тела и рентгеноструктурного анализа.E-mail: esveta100@mail.ru.
Ссылка на статью:
Баделин А.Г., Карпасюк В.К., Меркулов Д.И., Эстемирова С.Х. Структурные микронеоднородности, магнитные и нелинейные электрические свойства нестехиометрических лантан-стронциевых манганитов, легированных церием и кобальтом. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 55 – 62. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-55-62
Литература содержит 21 ссылку.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Баделин А.Г., Карпасюк В.К., Меркулов Д.И., Эстемирова С.Х. Структурные микронеоднородности, магнитные и нелинейные электрические свойства нестехиометрических лантан-стронциевых манганитов, легированных церием и кобальтом. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 55 – 62. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-55-62
1. Krichene A., Boujelben W. Multifunctionality of phase-separated manganites. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, 2022, v. 35, pp. 2609 – 2613. https://doi.org/10.1007/s10948-022-06374-7
2. Бебенин Н.Г., Зайнуллина Р.И., Устинов В.В. Манганиты с колоссальным магнетосопротивлением. Успехи физических наук, 2018, № 188, с. 801 – 820. / Bebenin N.G., Zainullina R.I., Ustinov V.V. Colossal magnetoresistance manganites. Physics-Uspekhi, 2018, v. 61, no. 8, pp. 719 – 738. https://doi.org/10.3367/UFNe.2017.07.038180
3. Королева Л.И., Демин Р.В., Козлов А.В. и др. Связь гигантской объемной магнитострикции с колос­сальным магнитосопротивлением и размяг­чением кристаллической решетки в манганитах La1-xAyMnO3 (A = Ca, Ag, Ba, Sr). Журнал экcпериментальной и теоретической физики, 2007, т. 131, вып. 1, с. 85 – 96. / Koroleva L.I., Demin R.V., Kozlov A.V., et al. Relation between giant volume magnetostriction, colossal magnetoresistance, and crystal lattice softening in manganites La1-xAyMnO3 (A=Ca, Ag, Ba, Sr). Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2007, v. 104, no. 1. pp. 76 – 86.
4. Королева Л.И., Морозов А.С., Жакина Э.С. и др. Новый способ повышения термоэдс в легированных манганитах. Письма в журнал технической физики, 2016, т. 42, вып. 12, с. 88 – 95. / Koroleva L.I., Morozov A.S., Zhakina E.S., et al. A new method of increasing thermopower in doped manganites. Technical Physics Letters, 2016, v. 42, pp. 652 – 655. https://doi.org/10.1134/S1063785016060237
5. Карпасюк В.К., Баделин А.Г., Державин И.М., Меркулов Д.И. Системы манганитов с повы­шен­ны­ми электромагнитными параметрами. Перспективные материалы, 2018, № 4, с. 5 – 13. doi: 10.30791/1028-978X-2018-4-5-13 / Karpasyuk V.K., Badelin A.G., Derzhavin I.M., Merkulov D.I. Systems of manganites with enhanced electromagnetic parameters. Inorganic Materials: Applied Research, 2018, v. 9, no. 5, pp. 807 – 812. https://doi.org/10.1134/S2075113318050143
6. Камилов И.К., Алиев К.М., Ибрагимов Х.О., Абакарова Н.С. N-образная ВАХ и колебания тока в манганите Sm1-xSrxMnO3. Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики, 2003, т. 78, вып. 8, с. 957 – 959. / Kamilov I.K., Aliev K.M., Ibragimov Kh.O., Abakarova N.S. N-shaped voltage-current characteristic and current oscillations in Sm1−xSrxMnO3 manganite. Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters, 2003, v. 78, pp. 485 – 487. https://doi.org/10.1134/1.1637699
7. Tulina N.A., Uspenskaya L.S., Sirotkin V.V., et al. Intrinsic inhomogeneities and effects of resistive switching in doped manganites. Physica C: Superconductivity and its Applications, 2006, v. 444, no. 1 – 2, pp. 19 – 22. https://doi.org/10.1016/j.physc.2006.05.081
8. Karpasyuk V.K., Badelin A.G., Smirnov A.M., et al. N-type current-voltage characteristics of manganites. Journal of Physics: Conference Series, 2010, v. 200,
art. 052026. doi: 10.1088/1742-6596/200/5/052026
9. Fisher B., Genossar J., Patlagan L., Reisner G.M. Electric-field effects in resistive oxides: facts and artifacts. EPJ Web of Conference, 2013, v. 40, art. 15009. doi: 10.1051/epjconf/20134015009
10. Rupp J., Valov I., Ielmini D. Resistive switching: Oxide materials, mechanisms, devices and operations. Springer Nature Switzerland AG, 2022, 386 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-42424-4_1
11. Kowalik M., Tokarz W., Kolodziejczyk A. Electronic band structures of La2/3Pb1/3Mn2/3(Fe,Co,Ni)1/3O3. Acta Physica Polonica A, 2015, v. 127. pp. 251 – 253. doi:10.12693/APhysPolA.127.251
12. Liu G.-L., Zhou J.-S., Goodenough J.B. Interplay between charge, orbital and magnetic ordering in La1-xSrxMnO3. Physical Review B, 2001, v. 64, pp. 144414 – 144420. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.144414
13. Karpasyuk V.K., Badelin A.G., Derzhavin I.M., et al. Nonstoichiometry defects and microinhomogeneities in multicomponent manganites. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2019, v. 476, pp. 371 – 375. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.12.070
14. Карпасюк В.К., Баделин А.Г., Датская З.Р. и др. Свойства La-Sr манганитов с комбинированным замещением стронция и марганца разновалентными ионами. Перспективные материалы, 2017, №10, с. 24 – 32. / Karpasyuk V.K., Badelin A.G., Datskaya Z.R., et al. Properties of La–Sr manganites with combined substitution of different valence ions for strontium and manganese. Inorganic Materials: Applied Research, 2018, v. 9, no. 2, pp. 201 – 206. https://doi.org/10.1134/S2075113318020132
15. Raychaudhuri P., Mitra C., Mann P.D.A., Wirth S. Phase diagram and Hall Effect of the electron doped manganite La1-xCexMnO3. Journal of Applied Physics, 2003, v. 93, pp. 8328 – 8330. https://doi.org/10.1063/1.1556976.
16. Han S.W., Kang J.-S., Kim K.H., et al. Photoemission and X-ray absorption spectroscopy study of electron-doped colossal magnetoresistance manganite La0.7Ce0.3MnO3. Physical Review B, 2004, v. 69, pp. 104406 – 104412. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.104406.
17. Mizusaki J., Mori N., Takai H., et al. Oxygen nonstoichiometry and defect equilibrium in the perovskite-type oxides La1-xSrxMnО3+d. Solid State Ionics, 2000, v. 129, pp. 163 – 177. https://doi.org/10.1016/S0167-2738(99)00323-9.
18. Karpasyuk V. K., Badelin A. G., Merkulov D. I., et al. Unusual properties and features of oxygen nonstoichiometry of La-Sr manganites with manganese replacement by a combination of nickel and germanium. Journal of Physics: Conference Series, 2019, v. 1347, art. 012036. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1347/1/012036.
19. Shannon R.D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Crystallographica, 1976, A32, pp. 751 – 767.
20. Bulatov M.F., Parkhomenko Yu.N. Conduction mechanisms of magnetic semiconductors with a garnet structure in relation to variable-valence impurity con­centration. Semiconductors, 2006, v. 40, pp. 169 – 171. https://doi.org/10.1134/S1063782606020102
21. Нагаев Э.Л. Манганиты лантана и другие магнитные проводники с гигантским магнитосопротивлением. Успехи физических наук, 1996, т. 166, №8,
c. 833 – 858. doi:10.3367/UFNr.0166.199608b.0833 / Nagaev E.L. Lanthanum manganites and other giant-magnetoresistance magnetic conductors. Physics-Uspekhi, 1996, v. 39, pp. 781 – 805. doi: 10.1070/PU1996v039n08ABEH000161.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Твердофазный синтез порошков карбида кремния из порошков кремния и углерода

Н. С. Шибакова, Е. В. Евстратов, В. А. Зеленский, В. В. Закоржевский

На основе анализа диффузионных процессов представлено теоретическое обоснование возможности синтеза карбида кремния из смеси порошков сажи и кремния при температуре ниже 1600 °C. Получено экспериментальное подтверждение такой возможности при проведении твердофазного синтеза в вакууме в течение 8 часов при температуре 1400 °С. При меньшем времени спекания отмечается неполное протекание реакции синтеза карбида кремния. Исследованы условия синтеза и выявлены параметры, при которых исходная смесь порошков полностью превращается в карбид кремния. Для исследования микроструктуры и фазового состава материалов использовали методы электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Готовые компакты имеют однородную субмикронную микроструктуру с размером зерна менее
1 мкм.

Ключевые слова: твердофазное спекание, порошок, карбид кремния, синтез, диффузия.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-63-70
Шибакова Надежда Сергеевна — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (142432 Черноголовка, МО, ул. Академика Осипьяна, 8), аспирант, младший научный сотрудник. E-mail: nshibakova@ism.ac.ru.
Евстратов Евгений Викторович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334 Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области порошковых функциональных материалов. E-mail: evev@imet.ac.ru.
Зеленский Виктор Александрович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334 Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии. E-mail: zelensky55@bk.ru.
Закоржевский Владимир Вячеславович — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова РАН (142432 Черноголовка, МО, ул. Академика Осипьяна, 8), доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области материалообразующих процессов горения, порошковой металлургии, синтеза нитридов, карбидов и композиционных порошков на их основе, разработке СВС технологий. E-mail: zakvl@ism.ac.ru.
Ссылка на статью:
Шибакова Н.С., Евстратов Е.В., Зеленский В.А., Закоржевский В.В. Твердофазный синтез порошков карбида кремния из порошков кремния и углерода. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 63 – 70.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-63-70
Литература содержит 19 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Шибакова Н.С., Евстратов Е.В., Зеленский В.А., Закоржевский В.В. Твердофазный синтез порошков карбида кремния из порошков кремния и углерода. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 63 – 70.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-63-70
1. Агеев О.А., Беляев А.Е, Болотовец Н.С и др. Карбид кремния: технология, свойства, применение. Харьков, ИСМА, 2010, 532 с. / Ageev O.A., Belyaev A.E, Bolotovec N.S et al. Karbid kremniya: tekhnologiya, svojstva, primenenie [Silicon carbide: technology, properties, application]. Har’kov, ISMA Publ., 2010, 532 p. (In Russ.).
2. Косолапова Т.Я. Свойства, получение и применение тугоплавких соединений. Справочник. Москва, Металлургия, 1986, 928 с. / Kosolapova T.Ya. Svojstva, poluchenie i primenenie tugoplavkih soedinenij [Properties, preparation and use of refractory compounds]. Handbook, Moscow, Metallurgiya Publ., 1986, 928 p. (In Russ.).
3. Evans R.S., Bourell D.L., Beaman J.J. Reaction bonded silicon carbide: SFF, process refinement and applications. International solid freeform fabrication symposium. The University of Texas in Austin on August 4–6, 2003, Austin, pp. 414 – 422.
4. Rashed A.H. Properties and characteristics of silicon carbide. Poco Graphite Inc., 2002, 19 p.
5. Munro R.G. Material properties of a sintered α–SiC. J. Phys. Chem. Ref. Data, 1997, v. 26, no. 5, pp. 1205 – 1203.
6. Безумов В.Н., Захаров Р.Г., Кабанов А.А., Новиков В.В., Пименов Ю.В. Вопросы разработки оболочки твэла из композиционного материала на основе карбида кремния в рамках концепции безопасности водоохлаждаемых реакторов в условиях аварий. Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики: доклады. Москва, ОАО НИКИЭТ, 2014, т. 1, с. 303 – 315. / Bezumov V.N., Zaharov R.G., Kabanov A.A., Novikov V.V., Pimenov YU.V. Voprosy razrabotki obolochki tvela iz kompozicionnogo materiala na osnove karbida kremniya v ramkah koncepcii bezopasnosti vodoohlazhdaemyh reaktorov v usloviyah avarij [Issues of developing a fuel rod cladding made of a composite material based on silicon carbide within the framework of the safety concept of water-cooled reactors in accident conditions]. Innovacionnye proekty i tekhnologii yadernoj energetiki: doklady [Innovative projects and technologies of nuclear energy: reports]. Moscow, NIKIET Publ., 2014, v. 1, pp. 303 – 315. (In Russ.).
7. Huseynov E.M. Neutron irradiation, amorphous transformation and agglomeration effects on the permittivity of nanocrystalline silicon carbide (3C-SiC). Nano: Brief Reports and Reviews, 2018, v. 13, no. 3, art. 1830002.
8. Лебедев А.А., Иванов А.М., Строкан Н.Б. Радиационная стойкость SiC и детекторы жестких излучений на его основе. Физика и техника полупроводников, 2004, т. 38, № 2, c. 129 – 150. / Lebedev A.A., Ivanov A.M., Strokan N.B. Radiacionnaya stojkost’ SiC i detektory zhestkih izluchenij na ego osnove [Radiation resistance of SiC and hard radiation detectors based on it]. Fizika i tekhnika poluprovodnikov [Physics and technology of semiconductors]. 2004, v. 38, no. 2, pp. 129 – 150. (In Russ.).
9. Панфилов А.В. Современное состояние и перспек­тивы развития литых дискретно-армированных алюмоматричных композиционных материалов. Литейщик России, 2008, № 7, c. 23 – 28. / Panfilov A.V. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya lityh diskretno-armirovannyh alyumomatrichnyh kompozicionnyh materialov [Current state and prospects for the development of cast discretely reinforced aluminum matrix composite materials]. Litejshchik Rossii [Foundry worker of Russia], 2008, no. 7, pp. 23 – 28. (In Russ.).
10. Алымов М.И. Порошковая металлургия нанокристаллических материалов. Москва, Наука, 2007, 169 с. / Alymov M.I. Poroshkovaya metallurgiya nanokristallicheskih materialov [Powder metallurgy of nanocrystalline materials]. Moscow, Nauka Publ., 2007, 169 p. (In Russ.).
11. Nikitin D.S., Sivkov A.A., Pak A.Ya. The plasmadynamic synthesis of silicon carbide. Известия высших учебных заведений. Физика, 2012, т. 55, № 12/2, с. 228 – 230. / Nikitin D.S., Sivkov A.A., Pak A.Ya. The plasma­dynamic synthesis of silicon carbide. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeny. Fizika [Russian Physics Journal], 2012, v. 55, no. 12/2, pp. 228 – 230.
12. Севастьянов В.Г., Павелко Р.Г., Симоненко Е.П., Кузнецов Н.Т. Способ получения высокодисперсного карбида кремния. Патент РФ № 2339574. Заявл. 12.02.2007. Опубл. 27.11.2008. / Sevast’yanov V.G., Pavelko R.G., Simonenko E.P., Kuznecov N.T. Sposob polucheniya vysokodispersnogo karbida kremniya [Method for producing highly dispersed silicon carbide]. Patent RF № 2339574. Declared 12.02.2007. Publ. 27.11.2008. (In Russ.).
13. Андриевский Р.А. Наноразмерный карбид кремния: синтез, структура, свойства. Успехи химии, 2009,
т. 78, № 9, c. 889 – 900. / Andrievski R.A. Nano-sized silicon carbide: synthesis, structure, properties. Russ. Chem. Rev., 2009, v. 78,
no. 9, pp. 821 – 831.
14. Бушуев В.М., Синани И.Л., Бутузов С.Е. Перспективы использования процесса силицирования при изготовлении крупногабаритных герметичных конструкций из углерод-карбидокремниевых материалов. Химия и химическая технология, 2012, т. 55, № 6, с. 63 – 66. / Bushuev V.M., Sinani I.L., Butuzov S.E. Perspektivy ispol’zovaniya processa silicirovaniya pri izgotovlenii krupnogabaritnyh germetichnyh konstrukcij iz uglerod-karbidokremnievyh materialov [Prospects for the use of the siliconizing process in the manufacture of large-sized sealed structures from silicon carbide materials]. Himiya i himicheskaya tekhnologiya [Chemistry and chemical technology], 2012, v. 55, no. 6, pp. 63 – 66. (In Russ.).
15. Бушуев В.М., Лунегов С.Г., Бушуев М.В. Разработка комбинированного метода силицирования крупногабаритных изделий из УУКМ, базирующегося на альтернативном жидкофазном методе и применении процесса капиллярной конденсации паров кремния. Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника, 2015, № 40, с. 44 – 63. / Bushuev V.M., Lunegov S.G., Bushuev M.V. Razrabotka kombinirovannogo metoda silicirovaniya krupnogabaritnyh izdelij iz UUKM, baziruyushchegosya na al’ternativnom zhidkofaznom metode i primenenii processa kapillyarnoj kondensacii parov kremniya [Development of a combined method of siliconizing of large-sized CCCM product based on alternative liquid-phase method and process of capillary condensation of silicon vapors]. Vestnik PNIPU. Aerokosmicheskaya tekhnika [Bulletin of PNIPU. Aerospace engineering], 2015, v. 40, pp. 44 – 63. (In Russ.).
16. Бушуев В.М. Способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала. Патент РФ № 2469950. Заявл. 26.07.2011. Опубл. 20.12.2012. / Bushuev V.M. Sposob izgotovleniya izdelij iz uglerod-karbidokremnievogo materiala [Method of manufacturing products from carbon-silicon carbid material]. Patent RF № 2469950. Declared 26.07.2011. Publ. 20.12.2012 (In Russ.).
17. Беленков Е.А., Тюменцев В.А. Фазообразование при взаимодействии расплавов Si и Si-Me с углеродной поверхностью. Известия Челябинского научного центра, 1998, № 1, с. 20 – 23. / Belenkov E.A., Tyumencev V.A. Fazoobrazovanie pri vzaimodejstvii rasplavov Si i Si-Me s uglerodnoj poverhnost’yu [Phase formation during the interaction of Si and Si-Me melts with a carbon surface]. Izvestiya Chelyabinskogo nauchnogo centra [News of the Chelyabinsk Scientific Center], 1998, no. 1, pp. 20 – 23. (In Russ.).
18. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. Физические величины: Справчник. Под ред. Григорьев И.С., Мейлихова Е.З. Москва, Энергоатомиздат, 1991, 1232 с. / Babichev A.P., Babushkina N.A., Bratkovskij A.M. et al. Fizicheskie velichiny: Spravchnik [Physical quantities: Handbook]. Ed. by Grigor’ev I.S., Mejlihova E.Z. Moskow, Energoatomizdat Publ., 1991, 1232 p. (In Russ.).
19. Тяпунина Н.А., Наими Е.К. Действие ультразвука на кристаллы с дефектами. Москва: МГУ, 1999, 214 с. / Tyapunina N.A., Naimi E.K. Dejstvie ul’trazvuka na kristally s defektami [The effect of ultrasound on crystals with defects]. Moscow, Moscow State University Publ., 1999, 214 p. (In Russ.).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Структурные факторы, определяющие взаимосвязь между модулем упругости и теплопроводностью углеродных волокон на основе различных прекурсоров

В. М. Самойлов, Е. А. Данилов, Б. С. Клеусов, Д. А. Будушин,
В. А. Ельчанинова, А. С. Поплавская, М. Р. Веретенников,
А. А. Конюшенков, Е. В. Бахаева, А. В. Находнова

Рассмотрена возможность оценки теплопроводности углеродных волокон с известным модулем упругости по эмпирическим зависимостям, построенным для известных марок углеродных волокон. Получены эмпирические уравнения, устанавливающие взаимосвязь между модулем упругости и теплопроводностью углеродных волокон, проведено сравнение расчетных и экспериментальных значений теплопроводности для нескольких отечественных марок углеродных волокон на основе полиакрилонитрила. Для волокон на основе вискозы, данные о теплопроводности которых отсутствуют, получены расчетные значения, соответствующие ожидаемым значениям. Приведены возможные объяснения наблюдаемых зависимостей с точки зрения структурных свойств рассматриваемых материалов. Полученные данные могут быть использованы для расчётов теплопроводности новых видов углеродных волокон и моделирования процессов теплопереноса в композиционных материалах на их основе.

Ключевые слова: углеродное волокно, модуль упругости, теплопроводность, плотность.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-71-85
Самойлов Владимир Маркович — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит” им. С.Е Вяткина (111524, Москва, Электродная ул., 2), 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), руководитель лаборатории, спецалист в области синтеза новых функциональных углеродных материалов. E-mail: egadanilov@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.
Будушин Дмитрий Алексеевич — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит” им. С.Е Вяткина (111524, Москва, Электродная ул., 2), стажер-исследователь, специалист в области химической технологии углеродных материалов. E-mail: DABudushin@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 физического материаловедения. E-mail: viaelchaninova@rosatom.ru.
Поплавская Анна Сергеевна — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит” им. С.Е Вяткина (111524, Москва, Электродная ул., 2), инженер 2-й категории, специалист в области химической технологии углеродных материалов. E-mail: ASPoplavskaya@rosatom.ru.
Веретенников Михаил Романович — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит” им. С.Е Вяткина (111524, Москва, Электродная ул., 2), младший научный сотрудник, специалист в области электронной микроскопии. E-mail: MRVeretennikov@rosatom.ru
Конюшенков Андрей Алексеевич — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит” им. С.Е Вяткина (111524, Москва, Электродная ул., 2), руководитель направления, специалист в области физико-механических свойств углеродных материалов. E-mail: AAKonyushenkov@rosatom.ru.
Бахаева Елена Владимировна — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит” им. С.Е Вяткина (111524, Москва, Электродная ул., 2), ведущий инженер, специалист в области физико-механических свойств углеродных материалов. Email: EVBakhaeva@rosatom.ru.
Находнова Анастасия Васильевна — АО Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита “НИИГрафит” им. С.Е Вяткина (111524, Москва, Электродная ул., 2), начальник испытательного центра, специалист в области исследования структуры и свойств углеродных материалов. E-mail: AVNakhodnova@rosatom.ru.
Ссылка на статью:
Самойлов В.М., Данилов Е.А., Клеусов Б.С., Будушин Д.А., Ельчанинова В.А., Поплавская А.С., Веретенников М.Р., Конюшенков А.А., Бахаева Е.В., Находнова А.В. Структурные факторы, определяющие взаимосвязь между модулем упругости и теплопроводностью углеродных волокон на основе различных прекурсоров. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 71 – 85. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-71-85
Литература содержит 52 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Самойлов В.М., Данилов Е.А., Клеусов Б.С., Будушин Д.А., Ельчанинова В.А., Поплавская А.С., Веретенников М.Р., Конюшенков А.А., Бахаева Е.В., Находнова А.В. Структурные факторы, определяющие взаимосвязь между модулем упругости и теплопроводностью углеродных волокон на основе различных прекурсоров. Перспективные материалы, 2024, № 11, с. 71 – 85. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-11-71-85
1. Ali Z., Gao Y., Tang B., Wu X., Wang Y., Li M., Yu J. Preparation, properties and mechanisms of carbon fiber/polymer composites for thermal management applications. Polymers, 2021, v. 13, no. 1, art. 169.
2. Zhang J., Lin G., Vaidya U., Wang. Past, present and future prospective of global carbon fibre composite developments and applications. Composites. Part B: Engineering, 2023 v. 250, art. 110463.
3. Gu J. Thermally conductive polymer composites. 1st Edition. Amsterdam, Elsevier, 2023, 270 p.
4. Yang X., Liang C., Ma T., Guo Y., Kong J., Gu J., Zhu J. A review on thermally conductive polymeric composites: classification, measurement, model and equations, mechanism and fabrication methods. Advanced Composites and Hybrid Materials, 2018, v. 1, pp. 207 – 230.
5. Wang J., Hu L., Li W., Ouyang Y., Bai L. Development and perspectives of thermal conductive polymer composites. Nanomaterials, 2022, v. 12, art. 3574.
6. Halim N.A., Mogan J., Sandanamsamy L., Harun W.S.W., Kadirgama K., Ramasamy D., Tarlochan F. A review on 3D printed polymer-based composite for thermal applications. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021, v. 1078, art. 012029.
7. Yuce-Erarslan E., Domb A.J., Kasem H., Uversky V.N., Coskuner-Weber O. Intrinsically disordered synthetic polymers in biomedical applications. Polymers, 2023, v. 15, art. 2406.
8. Xiao S., Zhang Q., You W. Molecular engineering of conjugated polymers for solar cells: An updated report. Advanced Materials, 2016, v. 29, no. 20, art. 1601391.
9. Ding Z., Zhao K. Polymers for new energy technology. Journal of Polymer Science, 2022, v. 60, pp. 863 – 864.
10. Heremans J., Rahim I., Dresselhaus M.S. Thermal conductivity and Raman spectra of carbon fibers. Physical Review B, 1985, v. 32, no. 10, pp. 6742 – 6747.
11. Edie D.D. The effect of processing on the structure and properties of carbon fibers. Carbon, 1998, v. 36, no. 4, pp. 345 – 362.
12. Morgan P. Carbon fibers and their composites. Boca Raton, Taylor & Francis Group, 2005, 1200 p.
13. Frank E., Steudle L.M., Ingildeev D., Spörl J.M., Buchmeiser M.R. Carbon fibers: precursor systems, processing, structure, and properties. Angewandte Chemie International Edition, 2014, v. 53, no. 21, pp. 5262 – 5298.
14. Emmerich F.G. Young’s modulus, thermal conductivity, electrical resistivity and coefficient of thermal expansion of mesophase pitch-based carbon fibers. Carbon, 2014, v. 79, pp. 274 – 293.
15. Newcomb B.A. Processing, structure, and properties of carbon fibers. Composites: Part A. 2016, v. 91, pp. 262 – 282.
16. Newcomb B.A., Chae H.G. The properties of carbon fibers. Handbook of Properties of Textile and Technical Fibres, Amsterdam, Elsevier, 2018, 1052 p., pp. 841 – 871.
17. Jeon Y.-P., Alway-Cooper R., Morales M., Ogale A.A. Carbon fibers. Handbook of Advanced Ceramics-materials, Applications, Processing and Properties, Academic Press, 2013, 1258 p., pp. 143 – 154.
18. Mirdehghan S.A. Fibrous polymeric composites. Engineered Polymeric Fibrous Materials, Woodhead Publishing, 2021, 392 p., pp. 1 – 58.
19. Pradere C, Batsale J.C., Goyhénèche J.M., Pailler R., Dilhaire S. Thermal properties of carbon fibers at very high temperature. Carbon, 2009, v. 47, no. 3, pp. 737 – 743.
20. Qiu L., Zheng X.H., Zhu J., Su G.P., Tang D.W. The effect of grain size on the lattice thermal conductivity of an individual polyacrylonitrile-based carbon fiber. Carbon, 2013, v. 51, pp. 265 – 273.
21. Wang Z.L., Tang D.W., Zhang W.G. Simultaneous measurements of the thermal conductivity, thermal capacity and thermal diffusivity of an individual carbon fibre. Journal of Physics D: Applied Physics, 2007, v. 40, no. 15, pp. 4686 – 4690.
22. Самойлов В.М., Находнова А.В., Осмова М.А., Вербец Д.Б., Бубненков А.Н., Степарева Н.Н., Гареев А.Р., Фатеева М.А., Шило Д.В., Овсянников Н.Е. Определение эффективной темпе­ратуры обработки углеродных материалов в высокотемпературных печах по параметрам спектроскопии комбинационного рассеяния образцов-свидетелей. Перспективные материалы, 2021, № 1, c. 67 – 84. / Samoilov V.M., Nakhodnova A.V., Osmova M.A., Verbets D.B., Bubnenkov A.N., Steparyova N.N., Gareev A.R., Fateeva M.A., Shilo D.V., Ovsyannikov N.E. Effective heat treatment tempe­rature of carbon materials in high temperature furnaces: Determination by the parameters of Raman spectroscopy of witness samples. Inorganic Materials: Applied Research, 2021, v. 12, no. 5, pp. 1416 – 1427.
23. Northolt M.G., Veldhuizen L.H., Jansen H. Tensile deformation of carbon fibers and the relationship with the modulus for shear between the basal planes. Carbon, 1991, v. 29, no. 8, pp. 1267 – 1279.
24. Howe J.Y., Rawn C.J., Jones L.E., Ow H. Improved crystallographic data for graphite. Powder Diffraction, 2003, v. 18, no. 2, pp.150 – 154.
25. Blakslee O.L., Proctor D.G., Seldin E.J., Spence G.B., Weng, T. Elastic constants of compression‐annealed pyrolytic graphite. Journal of Applied Physics, 1970, v. 41, no. 8, pp. 3373 – 3382.
26. Diefendorf R.J., Tokarsky E. High-performance carbon fibers. Polymer Engineering and Science, 1975, v. 15, no. 3, pp. 150 – 159.
27. Bosak A., Krisch M., Mohr M., Maultzsch J., Thomsen C. Elasticity of single-crystalline graphite: Inelastic x-ray scattering study. Physical Review B, 2007, v. 75, art. 153408.
28. Li M., Kang J.S., Hu Y. Anisotropic thermal conductivity measurement using a new asymmetric-beam time-domain thermoreflectance (AB-TDTR) method. Review of Scientific Instruments, 2018, v. 89, no. 8, art. 084901.
29. Boden A. Copper graphite composite materials: A novel way to engineer thermal conductivity and expansion. Berlin, Freie Universität, 2015, 92 p.
30. Slack G.L. Anisotropic thermal conductivity of pyrolytic graphite. Physical Review, 1962, v. 127, pp. 694 – 701.
31. Bowman J.C., Krumhansl J.A., Meers J.T. Industrial carbon and graphite. London, Society of Chemical Industry, 1958, 630 p., pp. 52 – 59.
32. Guigonn M., Oberlin A., Desarmot G. Microtexture and structure of some high tensile strength, PAN-base carbon fibres. Fibre Science and Technology, 1984, v. 20, no. 1, pp. 55 – 72.
33. Huang Y., Young R.J. Microstructure and mechanical properties of pitch-based carbon fibres. Journal of Materials Science, 1994, v. 29, no. 15, pp. 4027 – 4036.
34. Naito K., Tanaka Y., Yang J.-M., Kagawa Y. Tensile properties of ultrahigh strength PAN-based, ultrahigh modulus pitch-based and high ductility pitch-based carbon fibers. Carbon, 2008, v. 46, no. 2, pp. 189 – 195.
35. Naito K., Yang J.-M., Xu Y., Kagawa Y. Enhancing the thermal conductivity of polyacrylonitrile- and pitch-based carbon fibers by grafting carbon nanotubes on them. Carbon, 2010, v. 48, no. 6, pp. 1849 – 1857.
36. Li D., Wang H., Wang X. Effect of microstructure on the modulus of PAN-based carbon fibers during high temperature treatment and hot stretching graphitization. Journal of Materials Science, 2007, v. 42, no. 12, pp. 4642 – 4649.
37. Zhou G., Liu Y., He L., Guo Q., Ye H. Microstructure difference between core and skin of T700 carbon fibers in heat-treated carbon/carbon composites. Carbon, 2011, v. 49, no. 9, pp. 2883 – 2892.
38. Wu G.-P., Li D.-H., Yang Y., Lu C.-X., Zhang S.-C., Li X.-T., Li, Z.-H. Carbon layer structures and thermal conductivity of graphitized carbon fibers. Journal of Materials Science, 2011, v. 47, no. 6, pp. 2882 – 2890.
39. Qin X., Lu Y., Xiao H., Wen Y., Yu T. A comparison of the effect of graphitization on microstructures and properties of polyacrylonitrile and mesophase pitch-based carbon fibers. Carbon, 2012, v. 50, no. 12, pp. 459 – 4469.
40. Sun Z., Lu Y., Wang R., Yang C. Analysis of carbon fiber structure based on dynamic laser Raman spectroscopy. Journal of Applied Polymer Science, 2020, v. 138, no. 16, art. 50247.
41. Dumanli A.G., Windle, A.H. Carbon fibres from cellulosic precursors: a review. Journal of Materials Science, 2012, v. 47, no. 10, pp. 4236 – 4250.
42. Panerai F., Ferguson J.C., Lachaud J., Martin A., Gasch M.J., Mansour N.N. Micro-tomography based analysis of thermal conductivity, diffusivity and oxidation behavior of rigid and flexible fibrous insulators. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2017, v. 108, pp. 801 – 811.
43. Peng S., Shao H., Hu X. Lyocell fibers as the precursor of carbon fibers. Journal of Applied Polymer Science, 2003, v. 90, no. 7, pp. 1941 – 1947.
44. Sauder C., Lamon J., Pailler R. The tensile behavior of carbon fibers at high temperatures up to 2400 °C. Carbon, 2004, v. 42, no. 4, pp. 715 – 725.
45. Ruland W. Carbon fibers. Advanced Materials, 1990, v. 2, no. 11, pp. 528 – 536.
46. Островский В.С., Виргильев Ю.С., Костиков В.И., Шипков. Н.Н. Искусственный графит. Москва, Металлургия, 1986, 271 с. / Ostrovskij V.S., Virgilev Yu.S., Kostikov V.I., Shipkov N.N. Iskusstvennyj grafit [Artificial graphite]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1986, 271 p. (In Russ).
47. Li D.F., Yang G.Z., Qi L.N., Zheng Q.B., Yang J.H. Raman study of the relationship between microstructure and physical properties of isotropic graphite. Advanced Materials Research, 2012, v. 487, pp. 860 – 863.
48. Shen K., Huang Z.-H., Hu K., Shen W., Yu S., Yang J., Kang, F. Advantages of natural microcrystalline graphite filler over petroleum coke in isotropic graphite preparation. Carbon, 2015, v. 90, pp.197 – 206.
49. Bacon G.E. A method for determining the degree of orientation of graphite. Journal of Applied Chemistry, 2007, v. 6, no. 11, pp. 477 – 481.
50. Костиков В.И., Котоносов А.C., Остронов Б.Г., Холодилова Е.И. Структура углеродного материала, полученного из карбонизованного под давлением каменноугольного пека. Углеродные материалы. Сборник трудов АО “НИИграфит”. Москва, Металлургия, 1989, c. 76 – 79. / Kostikov V.I., Kotonosov A.C., Ostronov B.G., Holodilova E.I. Struktura uglerodnogo materiala, poluchennogo iz karbonizovannogo pod davleniem kamennougol’nogo peka [Structure of carbon material obtained from pressure carbonized coal tar pitch]. Uglerodnye materialy. Sbornik trudov AO “NIIgrafit” [Carbon materials. Collection of works of JSC “NIIgrafit”]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1989, pp. 76 – 79. (In Russ).
51. Высокотехнологичное углеродное волокно на основе ПАН-прекурсора. Режим доступа: https://umatex.com/production/fiber/ /Vysokotekhnologichnoe uglerodnoe volokno na osnove PAN-prekursora [High-tech carbon fiber based on a PAN precursor]. https://umatex.com/production/fiber/. (In Russ.).
52. ОАО “СветлогорскХимволокно”. Режим доступа: https://www.sohim.by/ / OAO “SvetlogorskHimvolokno” [JSC SvetlogorskKhimvolokno]. https://www.sohim.by/. (In Russ.).
Made on
Tilda