Tilda Publishing
ЖУРНАЛ
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ISSN 1028-978X (print)
ISSN 3033-733X (online)
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Tilda Publishing
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2024, № 5, аннотации статей
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Твердые растворы на основе теллурида висмута, легированные графеном

Л. Д. Иванова, Ю. В. Гранаткина, И. Ю. Нихезина, А. Г. Мальчев,
Д. С. Никулин, М. Ю. Штерн, А. Р. Ерофеева

Исследованы микроструктура и термоэлектрические свойства материалов на основе твердых растворов Bi0,5Sb1,5Te3 p-типа проводимости и Bi2Te2,4Se0,6 n-типа проводимости, легированные графеном. Образцы получали искровым плазменным спеканием порошков, приготовленных спиннингованием расплава и измельченных в шаровой мельнице вместе с пластинами графена, которые вводили в количестве 0,05; 0,1 и 0,15 маcс.%. Для исследования состава и микроструктуры использовали электронную растровую микроскопию. Образцы р-типа проводимости имели мелкозеренную (порядка сотен нанометров) структуру с включениями эвтектики на основе теллура микронных размеров. Образцы n-типа проводимости содержали зерна с оплавленными краями. Измерены термоэлектрические параметры: коэффициент Зеебека, удельная электропроводность, теплопроводность при комнатной температуре и в интервале температур 100 – 700 К, а также рассчитан коэффициент термоэлектрической добротности. При добавлении в твердый раствор р-типа проводимости 0,15 масc.% пластин графена, максимум термоэлектрической добротности материала (ZT)max увеличился на 13 % и при 420 К составил значение 1,3. Для образца n-типа проводимости, легированного графеном, наиболее высокая величина (ZT)max = 0,83 при 470 К была получена при добавлении 0,1 масc. % пластин графена.

Ключевые слова: теллурид висмута и сурьмы, халькогенид висмута, графеновые пластины, спиннингование расплава, искровое плазменное спекание, микроструктура, термоэлектрические свойства.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-5-16
Иванова Лидия Дмитриевна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области материаловедения полупроводников, технологий получения и исследования термоэлектрических материалов. E-mail: ivanova@imet.ac.ru.
Гранаткина Юлия Валерьевна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области материаловедения полупроводников и исследования свойств термоэлектрических материалов.
Нихезина Ирина Юрьевна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области материаловедения полупроводников и исследования свойств термоэлектрических материалов.
E-mail: nihezina@imet.ac.ru.
Мальчев Алексей Григорьевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), младший научный сотрудник, специалист в области материаловедения полупроводников и исследования свойств термоэлектрических материалов. E-mail: malchev@imet.ac.ru.
Никулин Дмитрий Сергеевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), старший научный сотрудник, специалист в области материаловедения полупроводников и исследования свойств термоэлектрических материалов. E-mail: zaxnur@gmail.com.
Штерн Максим Юрьевич —АО “Гиредмет” им. Н.П. Сажина (111524, Москва, ул. Электродная, 2, стр. 1), начальник лаборатории термоэлектрических материалов, специалист в области материаловедения полупроводников и исследования свойств термоэлектрических материалов. E-mail: MYShtern@rosatom.ru.
Ерофеева Анастасия Романовна — АО “Гиредмет” им. Н.П. Сажина (111524, Москва, ул. Электродная, 2, стр. 1), стажер-исследователь лаборатории термоэлектрических материалов, специалист в области материаловедения полупроводников и исследования свойств термоэлектрических материалов. E-mail: anastasiya1707a@mail.ru.
Ссылка на статью:
Иванова Л.Д., Гранаткина Ю.В., Нихезина И.Ю., Мальчев А.Г., Никулин Д.С., Штерн М.Ю., Ерофеева А.Р. Твердые растворы на основе теллурида висмута, легированные графеном. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 5 – 16. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-5-16
Литература содержит 13 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Иванова Л.Д., Гранаткина Ю.В., Нихезина И.Ю., Мальчев А.Г., Никулин Д.С., Штерн М.Ю., Ерофеева А.Р. Твердые растворы на основе теллурида висмута, легированные графеном. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 5 – 16. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-5-16
1. Hicks L.D., Dresselhaus M.S. Effect of quantum-well structures on thermoelectric figure of merit. Phys. Rev., 1993, v. 47, no. 19, art. 12727, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.47.12727.
2. Dresselhaus M.S., Chen G., Tang M.Y., Yang R., Lee H., Wang D., Ren Z.F., Fleurial J.P., Gogna P.K. New directions for low-dimensional thermoelectric materials. Advanced Materials, 2007, v. 19, no. 8, pp. 1043 – 1053, https://doi.org/10.1002/adma.200600527.
3. Farah M. El-Makaty, Hira K.A., Khaled M.Y. Review: The effect of different nanofiller materials on the thermoelectric behavior of bismuth telluride. Materials and Designes, 2021, v. 209, art. 109974, pp. 1 – 15, https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109974.
4. Dey A., Bajpai O.P., Sikder A.K., Chattopadhyay S., Shafeeuulla Khan M.A. Recent advances in CNT/graphene based thermoelectric polymer nanocomposite: A proficient move towards waste energy harvesting. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, v. 53, pp. 653 – 671, https://doi.org/10.1016/j.rser. 2015.09.004.
5. Suh D., Lee S., Mun H., Park S.-H, Lee K.H., Kim S.W., Choi J.-Y., Baik S. Enhanced thermoelectric performance of Bi0.5Sb1.5Te3-expanded graphene composites by simultaneous modulation of electronic and thermal carrier transport. Nano Energy, 2015, v. 13, pp. 67 – 76, https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2015.
6. Dewen X., Jingtao X., Guoqiang L., Zhu L., Hezhu S., Xiaojian T., Jun J., Haochuan J. Synergistic optimization of thermoelectric performance in p-type Bi0,48Sb1,52Te3 /graphene composite. Energies, 2017, v. 9, no. 4, pp. 236 – 244, https:// doi.org/10.3390/en9040236.
7. Lu X., Zhang Q., Liao J., Chen H., Fan Y., Xing J., Gu S., Huang J., Ma J., Wang J., Wang L., Jiang W. High-efficiency thermoelectric power generation enabled by homogeneous incorporation of mxene in (Bi,Sb)2Te3 matrix. Adv. Energy Mater., 2020, v. 10, art. 1902986, https://doi.org/10.1002/aenm.2020/1902986.
8. Shin W.H., Ahn K., Jeong M., Yoon J.S., Song J.M., Lee S., Seo W.S., Lim Y.S. Enhanced thermoelectric performance of reduced graphene oxide incorporated bismuth-antimony-telluride by lattice thermal conductivity reduction. J. Alloy. Compd., 2017, v. 718, pp. 342 – 348, https://doi.org/10.1016/j.jallcom. 2017.05.204.
9. Kim K., Ha G. Fabrication and enhanced thermo­electric properties of alumina nanoparticle-dispersed Bi0,5Sb1,5Te3 matrix composites. J. of Nanomaterials, 2013, v. 213, art. 55649755, https://doi.org/10.1155/2013/821657.
10. Park D.–H., Kim M.–Y., Oh T.–S. Thermoelectric energy–conversion characteristics of n-type Bi2(Te,Se)3 nanocomposites processed with carbon nanotube disper­sion. Curr. Appl. Phys., 2011, v. 11, pp. S41 – S45, https://doi.org/10.1016/j.cap.2011.07.007.
11. Kim K.T., Eom Y.S., Son I. Fabrication process and thermoelectric properties of CNTt/Bi2(Se,Te)3 composites. J. of Nanomaterials, 2015, v. 2015, art. 2021415, https://doi.org/10.1155/2015/202415.
12. El-Makaty F.M., Mkhoyan K.A., Youssef K.M. The effects of structural integrity of graphene on the thermoelectric properties of the n-type bismuth telluride alloy. Journal of Alloy Compd., 2021, v. 876, art. 160198, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160198.
13. Иванова Л.Д., Гранаткина Ю.В., Мальчев А.Г., Нихезина И.Ю., Никулин Д.С., Криворучко С.П., Залдастанишвили М.И., Судак Н.М. Использование новых технологий для получения наноматериалов твердых растворов халькогенидов висмута и сурьмы быстрой кристаллизацией расплава. Сб. “Перспективные технологии и материалы”, Севастополь: Сев. гос. университет, 2020, c . 70 – 74. / Ivanova L.D., Granatkina Yu.V., Malchev A.G., Nikhezina I.Yu., Nikulin D.S., Krivoruchko S.P., Zaldastanishvili M.I., Sudak N.M. Ispol’zovanie novyh tekhnologij dlya polucheniya nanomaterialov tverdyh rastvorov hal’kogenidov vismuta i sur’my bystroj kristallizaciej rasplava [The use of new technologies for obtaining nanomaterials of solid solutions of bismuth and antimony chalcogenides by rapid crystallization of the melt]. Perspektivnye tekhnologii i materialy [In book: Promising technologies and materials]. Sevastopol: Sevastopol State University, 2020, pp. 70 – 74. (In Russ.).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Исследование инжекционных токов, ограниченных пространственным зарядом,
в тонкопленочных структурах металл – диэлектрик на основе TiO2

Д. К. Никифоров, В. В. Андреев, Г. Г. Бондаренко

Исследованы инжекционные токи, ограниченные пространственным зарядом (ТОПЗ), в тонкопленочных структурах Ti – TiO2. На основе экспериментальных значений физических параметров диэлектрика TiO2 построены модели процессов образования инжекционных токов, ограниченных пространственным зарядом. Исследованы зависимости инжекционного тока от приложенного напряжения, толщины диэлектрического слоя и параметров электронных ловушек. Показано, что инжекционные ТОПЗ в исследуемых структурах в значительной степени зависят как от глубины залегания ловушек, так и от их концентрации. Проведено сравнение результатов с ранее полученными зависимостями в структурах BeO, Al2O3и AlN.

Ключевые слова: токи, ограниченные пространственным зарядом; оксид титана; электронные ловушки; тонкопленочная структура; моделирование процессов.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-17-25
Никифоров Дмитрий Константинович — Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал (248000, Калуга, ул. Баженова, 2), кандидат физико-математических наук, доцент, специалист в области физики твердого тела и диэлектрических материалов. E-mail: nikiforov.dk@bmstu.ru.
Андреев Владимир Викторович — Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал (248000, Калуга,
ул. Баженова, 2), доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, специалист в области физики полупроводниковых и диэлектрических материалов. E-mail: vladimir_andreev@bmstu.ru.
Бондаренко Геннадий Германович —Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики” (101000, Москва, ул. Мясницкая, 20), доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией, специалист в области радиационной физики твердого тела, космического материаловедения. Е-mail: gbondarenko@hse.ru.
Ссылка на статью:
Никифоров Д.К., Андреев В.В., Бондаренко Г.Г. Исследование инжекционных токов, ограниченных пространственным зарядом, в тонкопленочных структурах металл – диэлектрик на основе TiO2. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 17 – 25. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-17-25
Литература содержит 33 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Никифоров Д.К., Андреев В.В., Бондаренко Г.Г. Исследование инжекционных токов, ограниченных пространственным зарядом, в тонкопленочных структурах металл – диэлектрик на основе TiO2. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 17 – 25. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-17-25
1. Коржавый А.П., Марин В.П., Сигов А.С. Некоторые аспекты создания технологий и конструкций изделий квантовой электроники. Наукоемкие технологии, 2002, т. 3, № 4, с. 20 – 31. / Korzhavyj A.P., Marin V.P., Sigov A.S. Nekotorye aspekty sozdaniya tekhnologij i konstrukcij izdelij kvantovoj elektroniki [Some aspects of creating technologies and designs of quantum electronics products]. Naukoemkie tekhnologii [High technology], 2002, v. 3, no. 4, pp. 20 – 31. (In Russ.).
2. Никифоров Д.К., Коржавый А.П., Никифоров К.Г. Эмиттирующие наноструктуры “металл – оксид металла”: физика и применение. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009, 156 с. / Nikiforov D.K., Korzhavyj A.P., Nikiforov K.G. Emittiruyushchie nanostruktury “metall – oksid metalla”: fizika i primenenie [Emitting metal-metal oxide nanostructures: physics and application.]. Moscow, MSTU N.E. Bauman Publ., 2009, 156 p. (In Russ.).
3. Кристя В.И., Мьо Ти Ха. Моделирование влияния полевой электронной эмиссии из катода с тонкой диэлектрической пленкой на вольт-амперную характеристику и устойчивость слаботочного газового разряда. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2020, № 5, с. 63 – 67. / Kristya V.I., Myo Thi Ha. Modeling of impact of the field electron emission from the cathode with an Insulating film on the voltage-current characteristic and stability of the low-current gas discharge. J. Surf. Investig, 2020, v. 14, pp. 490 – 493. https://doi.org/10.1134/S1027451020020275
4. Hague S.A., Koops S., Tokmoldin N., Durrant J.R., Huang J., Bradley D.D.C., Palomares E. A multilayered polymer light-emitting diode using a nanocrystalline metal-oxide film as a charge-injection electrode. Adv. Mater., 2007, v. 19, pp. 683 – 687.
5. Chen P.-Ch., Hsieh Sh.-J., Zou J., Chen Ch.-Ch. Selectively dealloyed Ti/TiO2 network nanostructures for supercapacitor application. Mater. Lett., 2014, v. 133, pp. 175 – 178.
6. Barrera-Patino C.P., Quiroz H.D., Rey-Gonzalez R.R., Dussan A. Photonic effect on nanostructures in the Ti-TiO2 interphase. Adv. Mater. Lett., 2016, v. 7, no. 10, pp. 802 – 805.
7. Cerbu F., Madia O., Andreev D.V., Fadida S., Eizenberg M., Breuil L., Lisoni J.G., Kittl J.A., Strand J., Shluger A.L., Afanas’ev V.V., Houssa M., Stesmans A. Intrinsic electron traps in atomic-layer deposited HfO2 insulators. Applied Physics Letters, 2016, v. 108, art. 222901. DOI: 10.1063/1.495271
8. Andreev D.V., Bondarenko G.G., Andreev V.V., Maslovsky V.M., Stolyarov A.A. Modification of MIS devices by radio-frequency plasma treatment. Acta Phys. Pol. A., 2019, v. 136, no. 2, pp. 263 – 266. DOI: 10.12693/APhysPolA.136.263
9. Popov A.I., Kotomin E.A., Maier J. Basic properties of the F-type centers in halides, oxides and perovskites. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 2010, v. 268, pp. 3084 – 3089. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2010.05.053
10. Andreev D.V., Maslovsky V.M., Andreev V.V., Stolyarov A.A. Modified ramped current stress technique for monitoring thin dielectrics reliability and charge degradation. Phys. Status Solidi A., 2022, v. 219, no. 9, art. 2100400. https://doi.org/10.1002/pssa.202100400
11. Andreev D.V., Bondarenko G.G., Andreev V.V., Stolyarov A.A. Use of high-field electron injection into dielectrics to enhance functional capabilities of radiation MOS sensors. Sensors, 2020, v. 20, no. 8, art. 2382. https://doi.org/10.3390/s20082382
12. Андреев Д.В. Методика контроля подзатворного диэлектрика МДП-структур на основе сильнополевой инжекции заряда. Перспективные материалы, 2021, № 8, c. 81 – 88. / Andreev D.V. Technique of control of the gate dielectric of MIS structures based on high-field charge injection. Inorganic Materials: Applied Research, 2022, v. 13, no. 2, pp. 575 – 579. https://doi.org/10.1134/S2075113322020058
13. Pawar T.J., Contreras López D., Olivares Romero J.L. et al. Surface modification of titanium dioxide. J. Mater. Sci., 2023, v. 58, pp. 6887 – 6930. https://doi.org/10.1007/s10853-023-08439-x
14. Rawal Y., Ganguly S., Baghini M.S. Fabrication and haracterization of new Ti-TiO2-Al and Ti-TiO2-Pt tunnel diodes. Active and Passive Electronic Components, 2012, v. 2012, p.1 – 6. DOI:10.1155/2012/694105
15. Ilango S., Raghavan. G., Kamruddin M., Tyagi A.K. Local current-voltage characteristics of rough TiO2 layers on TiSi2. Applied Physics Letters, 2006, v. 89, no. 19, art. 192112 DOI:10.1063/1.2387962
16. Huber F. On the rectification of anodic oxide films of titanium. Solid State Science, 1968, v. 115, no. 2, pp. 203 – 208.
17. Кравченко А.Ф. Физические основы функцио­наль­ной электроники. Новосибирск, НГУ, 2000, 444 с. / Kravchenko A.F. Fizicheskie osnovy funkcional’noj elektroniki [Physical foundations of functional electronics]. Novosibirsk, NSU Publ., 2000, 444 p. (In Russ.).
18. Гуртов В.А. Электронные процессы в структурах металл–диэлектрик–полупроводник. Петрозаводск, ПГУ, 1984, 68 с. / Gurtov V.A. Elektronnye processy v strukturah metall–dielektrik–poluprovodnik [Electronic processes in metal–insulator–semiconductor structures]. Petrozavodsk, PGU Publ., 1984, 68 p. (In Russ.).
19. Ламперт М., Марк П. Инжекционные токи в твердых телах. Москва, Мир, 1973, 435 с. / Lampert M., Mark P. Inzhekcionnye toki v tverdyh telah [Injection currents in solids]. Moscow, Mir Publ., 1973, 435 p. (In Russ.).
20. Никифоров Д.К., Коржавый А.П., Никифоров К.Г. Вычислительный эксперимент в наноструктурах Be–BeO: процессы переноса в рамках модели ТОПЗ. Вестник Калужского университета, 2007, № 2, с. 3 – 8. / Nikiforov D.K., Korzhavyj A.P., Nikiforov K.G. Vychislitel’nyj eksperiment v nanostrukturah Be-BeO: processy perenosa v ramkah modeli TOPZ [Computational experiment in Be–BeO nanostructures: transfer processes within the framework of the models of currents limited by space charge]. Vestnik Kaluzhskogo universiteta [Bulletin of Kaluga University], 2007, no. 2. pp. 3 – 8. (In Russ.).
21. Чибисов А.Н., Бизюк А.О. Электронная структура наночастиц диоксида титана. Вестник Амурского государственного университета, 2008, вып. 43, c. 22 – 23. / Chibisov A.N., Bizyuk A.O. Elektronnaya struktura nanochastic dioksida titana [Electronic structure of titanium dioxide nanoparticles]. Vestnik Amurskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Amur State University], 2008, v. 43, pp. 22 – 23. (In Russ.).
22. Hickmott T.W. Voltage-dependent dielectric breakdown and voltage-controlled negative resistance in anodized Al-Al2O3-Au. J. Appl. Phys., 2000, v. 88, no. 5, pp. 2805 – 2812.
23. Sathish M., Radhika N., Saleh B. Current status, challenges, and future prospects of thin film coating techniques and coating structures. J. Bio Tribo Corros., 2023, v. 9, art. 35. https://doi.org/10.1007/s40735-023-00754-9
24. Ito S., Murakami T.N., Comte P. et al. Fabrication of thin film dye sensitized solar cells with solar to electric power conversion efficiency over 10%. Thin Solid Films, 2008, v. 516, no. 4, pp. 4613 – 4619. DOI:10.1016/j.tsf.2007.05.090
25. Калыгина В.М., Егорова И.М., Прудаев И.А. и др. Механизм проводимости пленок оксида титана и структур металл–TiO2–Si. Физика и техника полупроводников, 2016, т. 50, вып. 8, с. 1036 – 1040. / Kalygina V.M., Egorova I.M., Prudaev I.A. et al. Mekhanizm provodimosti plenok oksida titana i struktur metall-TiO2-Si [Conductivity mechanism of titanium oxide films and metal-TiO2-Si structures]. Fizika i tekhnika poluprovodnikov [Physics and technology of semiconductors], 2016, v. 50, no. 8. pp. 1036 – 1040. (In Russ.).
26. Плотников В.В., Дроздовский А.В., Шишмакова Г.А. Исследование механизмов проводимости компози­ционных наноматериалов на основе многослойных плёночных структур Ta2O5/TiO2. Современные проб­лемы науки и образования, 2013, № 5, с. 148 – 156. / Plotnikov V.V., Drozdovskij A.V., Shishmakova G.A. Issledovanie mekhanizmov provodimosti kompozi­cionnyh nanomaterialov na osnove mnogoslojnyh plyonochnyh struktur Ta2O5/TiO2 [Study of conductivity mechanisms of composite nanomaterials based on multilayer film structures Ta2O5/TiO2]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education], 2013, no. 5, pp. 148 – 156 (In Russ.).
27. Коржавый А.П., Марин В.П., Никифоров Д.К. Процессы переноса в наноструктурах Ве–ВеО: моделирование инжекционных токов, ограниченных пространственным зарядом. Наукоемкие технологии, 2007, № 4, c. 4 – 10. / Korzhavyj A.P., Marin V.P., Nikiforov D.K. Processy perenosa v nanostrukturah Ве-ВеО: modelirovanie inzhekcionnyh tokov, ogranichennyh prostranstvennym zaryadom [Transport processes in Be-BeO nanostructures: modeling of injection currents limited by space charge]. Naukoemkie tekhnologii [High technology], 2007, no. 4, pp. 4 – 10. (In Russ.).
28. Дьяконов В.П. Maple 10/11/12/13/14 в математических расчетах. Москва, ДМК-Пресс, 2014, 800 с. / D’yakonov V.P. Maple 10/11/12/13/14 v matematicheskih raschetah [Maple 10/11/12/13/14 in math calculations]. Moscow, DMK-Press Publ., 2014, 800 p. (In Russ.).
29. Никифоров Д.К. Вычислительная физика в исследовании эмитирующих наноструктур для лазерной техники. Электромагнитные волны и электронные системы, 2016, т. 21. № 1, c. 85 – 90. / Nikiforov D.K. Vychislitel’naya fizika v issledovanii emitiruyushchih nanostruktur dlya lazernoj tekhniki [Computational physics in the study of emitting nanostructures for laser technology]. Elektromagnitnye volny i elektronnye sistemy [Electromagnetic waves and electronic systems], 2016, v. 21, no. 1, pp. 85 – 90 (In Russ.).
30. Mini P.A., Sherine A., Shalumon K.T., Balakrishnan A., Nair S.V., Subramanian K.R.V. Current voltage analysis and band diagram of Ti/TiO2 nanotubes Schottky junction. Appl. Phys. A, 2012, v. 108, pp. 393 – 400. DOI 10.1007/s00339-012-6898-2
31. Zaini M.S., Mohd Sarjidan M.A., Abd. Majid W.H. The effect of trap density on the trapping and de-trapping processes in determining the turn-on voltage of double-carrier organic light-emitting devices (OLEDs). Journal of Elec. Mater., 2021, v. 50, pp. 4511 – 4523. https://doi.org/10.1007/s11664-021-08987-5
32. Никифоров Д.К., Коржавый А.П., Никифоров К.Г. Влияние диэлектрического нанослоя на эмиссионные свойства структур Al-Al2O3 и Be–BeO. Известия РГПУ им. А.И. Герцена, 2009, v. 79, № 11, c. 153 – 159. / Nikiforov D.K., Korzhavyj A.P., Nikiforov K.G. Vliyanie dielektricheskogo nanosloya na emissionnye svojstva struktur Al-Al2O3 i Be-BeO [Influence of a dielectric nanolayer on the emission properties of Al-Al2O3 and Be-BeO structures]. Izvestiya RGPU im. A.I. Gercena [News of the Russian State Pedagogical University named after. A.I. Herzen], 2009, v. 79, no. 11, pp. 153 – 159.
33. Nikiforov D.K., Korzhavyi A.P., Chelenko A.V. Computational experiment in emitting nanostructures metal – metal oxide under the bombing influence in a He-Ne mixture. AIP Conference Proceedings, 2022, v. 2467, art. 020006. DOI: 10.1063/5.0092562
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Структура и механические свойства сплавов Ti – (36 – 40) Zr – 9 Ta (ат. %)
медицинского назначения

М. А. Волчихина, С. В. Конушкин, С. А. Михлик, К. В. Сергиенко, М. А. Каплан,
А. Д. Горбенко, Т. М. Севостьянова, А. Г. Колмаков, М. А. Севостьянов

Исследованы структура, фазовый состав и механические свойства при статическом растяжении титановых сплавов системы Ti – (36 – 40) Zr – 9 Ta (ат.%) медицинского назначения после горячей прокатки и закалки. После прокатки сплавы состоят из α′- и β-фазы. Результаты исследований показали, что закалка сплавов приводит к практически полному растворению β-фазы и выделению α′- и α′′-фаз. Исследования механических свойств сплавов системы Ti – (36 – 40) Zr – 9 Ta (ат.%) показали, что по величине предела прочности исследуемые сплавы Ti – 36 Zr – 9 Ta, Ti – 38 Zr – 9 Ta, Ti – 40 Zr – 9 Ta аналогичны широко используемому для имплантатов сплаву ВТ6 (σв = 835 – 1100 МПа), а по пластичности (δ = 15 – 21%) и низкому значению модуля Юнга (E = 53 – 73 ГПа) существенно превосходят его.

Ключевые слова: титановые сплавы, биосовместимость, механические свойства, медицинские сплавы, титан.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-26-36
Волчихина Мария Алексеевна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), инженер-исследователь, специалист в области титановых сплавов и термической обработки материалов. E-mail: mashavolchihina2706@gmail.com.
Конушкин Сергей Викторович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области титановых сплавов и термической обработки материалов. E-mail: skonushkin@imet.ac.ru.
Михлик София Александровна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), лаборант, специалист в области подготовки шлифов. E-mail: beliyfecity@yandex.ru.
Сергиенко Константин Владимирович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), младший научный сотрудник, специалист в области титановых сплавов и термической обработки материалов. E-mail: ksergienko@imet.ac.ru.
Каплан Михаил Александрович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, младший научный сотрудник, специалист в области антибактериальных, коррозионностойких сталей и сплавов. E-mail: mkaplan@imet.ac.ru.
Горбенко Артем Дмитриевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), инженер-исследователь, специалист в области антибактериальных, коррозионно­стойких сталей и сплавов. E-mail: artemgorbenk@yandex.ru.
Севостьянова Татьяна Михайловна — ГБУЗ МО МОНИКИ им.
М.Ф. Владимирского (129110, Москва, ул. Щепкина, 61/2), младший научный сотрудник, специалист в области биологических исследований. E-mail: tata_sev1048@mail.ru.
Колмаков Алексей Георгиевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), член-корреспондент РАН, доктор технических наук, заведующий лабораторией, специалист в области титановых сплавов и термической обработки материалов. E-mail: akolmakov@imet.ac.ru.
Севостьянов Михаил Анатольевич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва,Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области титановых сплавов и термической обработки материалов. E-mail: msevostyanov@imet.ac.ru.
Ссылка на статью:
Волчихина М.А., Конушкин С.В., Михлик С.А., Сергиенко К.В., Каплан М.А., Горбенко А.Д., Севостьянова Т.М., Колмаков А.Г., Севостьянов М.А. Структура и механические свойства сплавов Ti – (36 – 40) Zr – 9 Ta (ат. %) медицинского назначения. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 26 – 36. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-26-36
Литература содержит 42 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Волчихина М.А., Конушкин С.В., Михлик С.А., Сергиенко К.В., Каплан М.А., Горбенко А.Д., Севостьянова Т.М., Колмаков А.Г., Севостьянов М.А. Структура и механические свойства сплавов Ti – (36 – 40) Zr – 9 Ta (ат. %) медицинского назначения. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 26 – 36. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-26-36
1. Страумал Б.Б., Горнакова А.С., Кильмаметов А.Р., Рабкин Е., Анисимова Н.Ю., Киселевский М.В. Сплавы для медицинских применений на основе β-титана. Известия вузов. Цветная металлургия, 2020, № 6, c. 52 – 64. DOI: dx.doi.org/10.17073/0021-3438-2020-6-52-64. / Straumal B.B., Gornakova A.S., Kilmametov A.R., Rabkin E., Anisimova N.Yu., Kiselevsky M.V. Splavy dlya medicinskih primenenij na osnove β-titana [β-Ti-based alloys for medical applications]. Izvestiya vuzov. Cvetnaya metallurgiya [Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeny. Non-Ferrous Metallurgy], 2020, no. 6, pp. 52 – 64. (In Russ.) DOI: dx.doi.org/10.17073/0021-3438-2020-6-52-64.
2. Baltatu I, Sandu A.V., Vlad M.D., Spataru M.C., Vizureanu P., Baltatu M.S. Mechanical characterization and in vitro assay of biocompatible titanium alloys. Micromachines (Basel), 2022, v. 13, no. 3, art. 430. DOI: 10.3390/mi13030430.
3. Капитанова В.К., Петрова Н.Э., Жданова М.Ю., Невская Л.В. Аллергия на металлы. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение, 2019, т. 19, № 2, с. 88 – 93. https://doi.org/10.30895/2221-996X- 2019-19-2-88-93. / Kapitanova V.K., Petrova N.E., Zhdanova M.YU., Nevskaya L.V. Allergiya na metally [Metal allergy]. BIOpreparaty. Profilaktika, diagnostika, lechenie [BIOpreparations. Prevention, Diagnosis, Treatment]. 2019, v. 19, no. 2, pp. 88 – 93. (In Russ.). https://doi.org/10.30895/2221-996X-2019-19-2-88-93.
4. Bandyopadhyay A., Mitra I., Goodman S.B., Kumar M., Bose S. Improving biocompatibility for next generation of metallic implants. Prog. Mater. Sci., 2023, v. 133, art. 101053. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2022.101053
5. Zhang E., Zhao X., Hu J., Wang R., Fu S., Qin G. Antibacterial metals and alloys for potential biomedical implants. Bioactive materials, 2021, v. 6, no. 8, pp. 2569 – 2612. DOI: 10.1016/j.bioactmat.2021.01.030.
6. Rony L., Lancigu R., Hubert L. Intraosseous metal implants in orthopedics: A review Morphologie, 2018, v. 102, no. 339, pp. 231 – 242. DOI: 10.1016/j.morpho.2018.09.003.
7. Yuying Yang, Yadong Gong, Shuoshuo Qu, Hualong Xie, Ming Cai, Yunchao Xu. Densification, mechanical behaviors, and machining characteristics of 316L stainless steel in hybrid additive/subtractive manufacturing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2020, v. 107, pp. 177 – 189.
8. Kiradzhiyska D.D., Mantcheva R.D. Overview of biocompatible materials and their use in medicine. Folia Med (Plovdiv), 2019, v. 61, no. 1, pp. 34 – 40. DOI: 10.2478/folmed-2018-0038.
9. Han X., Sawada T., Schille C., Schweizer E., Scheideler L., Geis-Gerstorfer J., Rupp F., Spintzyk S. Comparative analysis of mechanical properties and metal-ceramic bond strength of Co-Cr dental alloy fabricated by different manufacturing processes. Materials, 2018, v. 11, № 10, art. 1801. DOI: 10.3390/ma11101801.
10. Grosgogeat B., Vaicelyte A., Gauthier R., Janssen C., Le Borgne M. Toxicological risks of the cobalt–chromium alloys in dentistry: A systematic review. Materials, 2022, v. 15, no. 17, art. 5801. DOI: 10.3390/ma15175801.
11. Manivasagam G., Dhinasekaran D., Rajamanickam A. Biomedical implants: corrosion and its prevention-a review. Recent Patents on Corrosion Science, 2010, v. 2, no. 1, pp. 40 – 54. DOI: 10.2174/1877610801002010040.
12. Costa B.C., Tokuhara C.K., Rocha L.A., Oliveira R.C., Lisboa-Filho P.N., Costa Pessoa J. Vanadium ionic species from degradation of Ti-6Al-4V metallic implants: In vitro cytotoxicity and speciation evaluation. Materials Science and Engineering, 2019, no. 96, pp. 730 – 739. DOI: 10.1016/j.msec.2018.11.090.
13. Coulson J.M., Hughes B.W. Dose-response relation­ships in aluminium toxicity in humans. Clinical Toxicology, 2022, v. 60, no. 4, pp. 415 – 428. DOI: 10.1080/15563650.2022.2029879.
14. Гузеев В.В., Гузеева Т.И., Гурова О.А. и др. Способ нанесения биоактивного покрытия на титановые имплантаты. Патент РФ № 2684617 C1. Заявл. 11.07.2018. Опубл. 10.04.2019. / Guzeev V.V., Guzeeva T.I., Gurova O.A. et al. Sposob naneseniya bioaktivnogo pokrytiya na titanovye implantaty [A method for applying a bioactive coating to titanium implants]. Patent of RF No. 2684617 C1. Declared 11.07.2018. Published 10.04.2019. (In Russ.).
15. Долгалев А.А., Зеленский В.А., Зеленский В.И., Долгалева А.А. Способ изготовления имплантатов различной конфигурации из сплава марки ВТ-6 с алмазоподобным диэлектрическим защитным нано­покрытием. Патент РФ № 2713210 C1. Заявл. 10.01.2019. Опубл. 04.02.2020. / Dolgalev A.A., Zelensky V.A., Zelensky V.I., Dolgaleva A.A. Sposob izgotovleniya implantatov razlichnoj konfiguracii iz splava marki VT-6 s almazopodobnym dielektricheskim zashchitnym nanopokrytiem [A method for manufacturing implants of various configurations from a VT-6 alloy with a diamond-like dielectric protective nanocoating]. Patent of RF No. 2713210 C1. Declared 10.01.2019. Published 04.02.2020. (In Russ.).
16. Зеленский В.И., Долгалев А.А., Елдашев Д.С.А., Ешкулов У.Э. Исследование наноструктурированных поверхностей имплантатов сплава ВТ-6 in vivo. Медицинский алфавит, 2020, № 12, с. 12 – 14. DOI: 10.33667/2078-5631-2020-12-12-14. / Zelenskiy V.I., Dolgalev A.A., Eldashev D.S.-A., Eshkulov U.E. Issledovanie nanostrukturirovannyh poverhnostej implantatov splava VT-6 in vivo [Research of nanostructured surfaces of alloys implants VT-6 in vivo]. Medicinskij alfavit [Medical Alphabet], 2020, no. 12, pp. 12 – 14. (In Russ.). https://doi.org/10.33667/2078-5631-2020-12-12-14.
17. Topolnitskiy E.B., Shefer N.A., Marchenko E.S., Fomina T.I., Mikhed R.A., Tsydenova А.N., Garin A.S. Features of the integration of two-layer metal knitwear made of titanium nickelide during the replacement of a thoracoabdominal defect in the experiment. Acta Biomedica Scientifica, 2023, v. 8, no. 2, pp. 244 – 253. DOI: 10.29413/ABS.2023-8.2.24.
18. Kokorev O.V., Marchenko E.S., Khlusov I.A., Yasenchuk Y.F., Monogenov A.N. Engineered fibrous NiTi scaffolds with cultured hepatocytes for liver regeneration in rats. ACS Biomaterials Science and Engineering, 2023, v. 9, no. 3, pp. 1558 – 1569. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.2c01268.
19. Marchenko E., Kozulin A., Yasenchuk Y., Vetrova A., Volinsky A., Zhang Y. Numerical and experimental study of porous NiTi anisotropy under compression. Journal of Materials Research and Technology, 2023, v. 22,
pp. 3502 – 3510. DOI: 10.1016/j.jmrt.2022.12.168.
20. Marchenko E., Baigonakova G., Dubovikov K., Kokorev O., Yasenchuk Yu., Vorozhtsov A. In vitro bio-testing comparative analysis of NiTi porous alloys modified by heat treatment. Metals, 2022, v. 10, art. 1006. DOI: 10.3390/met12061006.
21. Kokorev O.V., Marchenko E.S., Yasenchuk Yu.F., Khlusov I.A. Experimental correction of homeostasis changes during alloxan-induced diabetes by implantation of islet cells cultured in fibrous TiNi-based scaffold. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2022, v. 174, no. 7, pp. 89 ‒ 94. DOI: 10.1007/s10517-022-05654-5.
22. Daley B., Doherty A.T., Fairman B., Case C.P. Wear debris from hip or knee replacements causes chromosomal damage in human cells in tissue culture. J. Bone Joint Surg. Br., 2004, v. 86, no. 4, pp. 598 – 606.
23. Насакина Е.О., Баикин А.С., Сергиенко К.В., Севостьянов М.А., Колмаков А.Г., Гончаренко Б.А., Заболотный В.Т., Фадеев Р.С., Фадеева И.С., Гудков С.В., Солнцев, К.А. Биосовместимость нано­структурного нитинола с поверхностными композиционными слоями из титана или тантала, сформированными методом магнетронного напыления. Доклады Академии Наук, 2015, т. 461, № 1, с. 49 – 52. https://doi.org/10.7868/s0869565215070142. / Nasakina E.O., Baikin A.S., Sergienko K.V., Sevostyanov M.A., Kolmakov A.G., Goncharenko B.A., Zabolotny V.T., Fadeev R.S., Fadeeva I.S., Gudkov S.V., Solntsev K.A. Biocompa­tibility of nanostructured nitinol with titanium or tantalum surface composite layers formed by magnetron sputtering. Doklady Chemistry, 2015, v. 461, no. 1. pp. 86 – 88. https://doi.org/10.1134/S0012500815030027.
24. Nasakina E.O., Sudarchikova M.A., Demin K.Y., Mikhailova A.B., Sergienko K.V., Konushkin S.V., Kaplan M.A., Baikin A.S., Sevostyanov M.A., Kolmakov A.G. Study of co-deposition of tantalum and titanium during the formation of layered composite materials by magnetron sputtering. Coatings, 2023, v. 13, art. 114. https://doi.org/10.3390/coatings13010114.
25. Marchenko E.S., Baigonakova G.A., Dubovikov K.M., Kokorev O.V., Gordienko I.I., Chudinova E.A. Properties of coatings based on calcium phosphate and their effect on cytocompatibility and bioactivity of titanium nickelide. Materials, 2023, v. 16, art. 2581. DOI: 10.3390/ma16072581.
26. Vikulova E.S., Karakovskaya K.I., Korolkov I.V., Zheravin A.A., Morozova N.B. Application of biocompatible noble metal film materials to medical implants: TiNi surface modification. Coatings, 2023, v. 13, no. 2, art. 222.
27. Baigonakova G.A., Marchenko E.S., Yasenchuk Yu.F., Kokorev O.V., Vorozhtsov A.B., Kulbakin D.E. Microstructural characterization, wettability and cytocompatibility of gradient coatings synthesized by gas nitriding of three-layer Ti/Ni/Ti nanolaminates magnetron sputtered on the TiNi substrate. Surface and Coatings Technology, 2022, v. 436, art. 128291. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2022.128291.
28. Marchenko E., Baigonakova G., Kokorev O., Yasenchuk Y., Vorozhtsov A. Biocompatibility assessment of coatings obtained in argon and nitrogen atmospheres for TiNi materials. Metals, 2022, v. 12, art. 1603. https://doi.org/10.3390/met12101603
29. Elias L.M., Schneider S.G., Schneider S. et al. Microstructural and mechanical characterization of biomedical Ti–Nb–Zr(–Ta) alloys. Materials Science and Engineering, 2006, v. 432, pp. 108 – 112. doi:10.1016/j.msea.2006.06.013.
30. Конушкин С.В., Колмаков А.Г., Насакина Е.О., Сергиенко К.В., Севостьянов М.А. Получение сплава Ti-20Nb-5Ta, % (ат.), в аргонодуговой плавильной печи. Электрометаллургия, 2022, № 5, c. 2 – 7. doi: 10.31044/1684-5781-2022-0-5-2-7. / Konushkin S.V., Kolmakov A.G., Nasakina E.O., Sergienko K.V., Sevostyanov M.A. Poluchenie splava Ti-20Nb-5Ta, % (at.), v argonodugovoj plavil’noj pechi [Increasing the content of Ti-20Nb-5Ta, % (at.), in the argon-arc furnace mixture]. Elektrometallurgiya [Electrotallurgy], 2022, no. 5, pp. 2 – 7. (In Russ.). doi: 10.31044/1684-5781-2022-0-5-2-7.
31. Насакина Е.О., Сударчикова М.А., Баикин А.С., Мельникова А.А., Демин К.Ю., Дормидонтов Н.А., Прокофьев П.А., Конушкин С.В., Сергиенко К.В., Каплан М.А., Севостьянов М.А., Колмаков А.Г. Формирование слоистых композиционных мате­риалов CeO2-TiNbTaZr медицинского назначения методом магнетронного распыления. Деформация и разрушение материалов, 2023, № 12, c. 25 – 29. DOI: 10.31044/1814-4632-2023-12-25-29. / Nasakina E.O., Sudarchikova M.A., Baikin A.S., Melnikova A.A., Demin K.Yu., Dormidontov N.A., Prokofiev P.A., Konushkin S.V., Sergienko K.V., Kaplan M.A., Sevostyanov M.A., Kolmakov A.G. Formirovanie sloistyh kompozicionnyh materialov CeO2-TiNbTaZr medicinskogo naznacheniya metodom magnetronnogo raspyleniya [Formation of layered composite materials CeO2-TiNbTaZr for medical purposes by the magnetron sputtering method]. Deformaciya i razrushenie materialov. [Deformation and Destruction of Materials], 2023, no. 12, pp. 25 – 29. (In Russ.). DOI: 10.31044/1814-4632-2023-12-25-29.
32. Noyama Y., Miura T., Ishimoto T., Itaya T., Niinomi M., Nakano T. Bone loss and reduced bone quality of the human femur after total hip arthroplasty under stress-shielding effects by titanium-based implant. Materials Transactions, 2012, v. 53, no. 3, pp. 565 – 570. doi:10.2320/matertrans.m2011358.
33. Fakhardo A.F., Anastasova E.I., Gabdullina S.R., Solovyeva A.S., Saparova V.B., Chrishtop V.V., Koshevaya E.D., Krivoshapkina E.F., Krivoshapkin P.V., Kiselev G.O., Kalikina P.A., Koshel E.I., Shtil A.A., Vinogradov V.V. Toxicity patterns of clinically relevant metal oxide nanoparticles. ACS Appl. Bio Mater., 2019, v. 2, no. 10, pp. 4427 – 4435. doi: 10.1021/acsabm.9b00615.
34. Ying-Long Zhou, Mitsuo Niinomi. Ti–25Ta alloy with the best mechanical compatibility in Ti–Ta alloys for biomedical applications. Materials Science and Engineering, 2009, no. 29, pp. 1061 – 1065.
35. Levine B.R., Sporer S., Poggie R.A., Valle C.J.D., Jacobs J.J. Experimental and clinical performance of porous tantalum in orthopedic surgery. Biomaterials, 2006, no. 27, pp. 4671 – 4681.
36. Li Nie, Yongzhong Zhan, Tong Hu, Xiaoxian Chen, Chenghui Wang. β-Type Zr–Nb–Ti biomedical materials with high plasticity and low modulus for hard tissue replacements. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2014, no. 29, pp. 1 – 6.
37. Mingxing Qi, Bohan Chen, Chaoqun Xia, Yu Liu, Shuguang Liu, Hua Zhong, Xianrui Zou, Tai Yang, Qiang Li Microstructure, mechanical properties and biocompatibility of novel Ti-20Zr-xMo alloys. Journal of Alloys and Compounds, 2021, v. 888, no. 6, art. 161478. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.161478.
38. Hulka I., Mirza-Rosca J.C., Buzdugan D., Saceleanu A. Microstructure and mechanical characteristics of Ti-Ta alloys before and after NaOH treatment and their behavior in simulated body fluid. Materials, 2023, v. 16, no. 5, art. 1943. DOI:10.3390/ma16051943.
39. Biesiekierski A., Ping D., Li Y., Lin J., Munir K.S., Yamabe-Mitarai Y., Wen C. Extraordinary high strength Ti-Zr-Ta alloys through nanoscaled, dual-cubic spinodal reinforcement. Acta Biomaterialia, 2017, no. 53, pp. 549 – 558.
40. Angelescu R.M. Răducanu D., Cojocaru V.D., Angelescu M.L. et al. Microstructural and mechanical evaluation of a Ti-Nb-Ta alloy. Univ. Politeh. Buchar. Sci. Bull. Ser. B - Chem. Mater. Sci., 2015, v. 77, pp. 221 – 228.
41. Hoppe V., Szymczyk-Ziółkowska P., Rusińska M., Dybała B., Poradowski D., Janeczek M. Assessment of mechanical, chemical, and biological properties of Ti-Nb-Zr alloy for medical applications. Materials (Basel), 2020, v. 14, no. 1, art. 126. doi: 10.3390/ma14010126.
42. You L. A study of low Young’s modulus Ti-Nb-Zr alloys using d electrons alloy theory. Scripta Materialia, 2012, v. 67, no. 1:57, pp. 57 – 60. DOI:10.1016/j.scriptamat.2012.03.020.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Влияние стронция на кинетику окисления алюминиевого проводникового
сплава AlTi0.1 в твердом состоянии

И. Н. Ганиев, Ф. Ш. Зокиров, Р. Дж. Файзуллоев, М. М. Махмадизода

Термогравиметрическим методом исследовано взаимодействие алюминиевого проводникового сплава AlTi0.1 (Al + 0,1 маcс. % Ti), содержащего добавки 0,01, 0,05, 0,1 и 0,5 маcс. % стронция, с кислородом воздуха в интервале 723 – 823 К без образования жидкой фазы. Для исследуемых составов определены кинетические параметры, константы истинной скорости и энергии активации процесса окисления. Выявлено, что с повышением содержания стронция от 0,01 до 0,5 маcс. % скорость окисления исходного сплава AlTi0,1 увеличивается с одновременным снижением величины кажущейся энергии активации процесса окисления с 140,0 до 116,9 кДж/моль. Рост скорости окисления объясняется взаимодействием оксида стронция с оксидом алюминия с образованием шпинели, упрощающей доступ кислорода к реакционной поверхности. Кинетика окисления сплавов аппроксимируется гиперболическим законом.

Ключевые слова: алюминиевый сплав AlTi0.1, стронций, термогравиметрический метод, кинетика окисления, истинная скорость окисления, энергия активации окисления.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-37-47
Ганиев Изатулло Наврузович — Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими (734042, Республика Таджикистан, Душанбе, проспект академиков Раджабовых, 10), академик, доктор химических наук, профессор кафедры Технология химических производств, специалист в области материаловедения и защиты от коррозии. E-mail: ganievizatullo48@gmail.com.
Зокиров Фуркатшох Шахриерович — Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими (734042, Республика Таджикистан, Душанбе, проспект академиков Раджабовых, 10), кандидат технических наук, доцент кафедры, специалист в области материаловедения. E-mail: Zokirov090514@mail.ru.
Файзуллоев Рустам Джалилович — Институт энергетики Таджикистана, (733036, Республика Таджикистан, Кушониен, ул. Н. Хусрава), преподаватель кафедры Энергетические системы и сети, специалист в области материаловедения. E-mail: faizulloev_r@mail.ru.
Махмадизода Муродали Махмади —Таджикский технический университет имени академика М.С. Осими (734042, Республика Таджикистан, Душанбе, проспект академиков Раджабовых, 10), доктор технических наук, проректор по учебной части, специалист в области материаловедения. E-mail: Sangov@mail.ru.
Ссылка на статью:
Ганиев И.Н., Зокиров Ф.Ш., Файзуллоев Р.Дж., Махмадизода М.М. Влияние стронция на кинетику окисления алюминиевого проводникового сплава AlTi0.1 в твердом состоянии. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 37 – 47. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-37-47
Литература содержит 27 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Ганиев И.Н., Зокиров Ф.Ш., Файзуллоев Р.Дж., Махмадизода М.М. Влияние стронция на кинетику окисления алюминиевого проводникового сплава AlTi0.1 в твердом состоянии. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 37 – 47. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-37-47
1. ГОСТ Р МЭК 62004-2014. Проволока из термостойкого алюминиевого сплава для проводов воздушной линии электропередачи. М.: Стандартинформ, 2015. / GOST R MEK 62004-2014. Provoloka iz termostoykogo alyuminiyevogo splava dlya provodov vozdushnoy linii elektroperedachi [Heat-resistant aluminum alloy wire for overhead power lines]. Moscow, Standartinform Publ., 2015. (In Russ.).
2. Moors E.H.M. Technology strategies for sustainable metals production systems: a case study of primary aluminium production in The Netherlands and Norway. Journal of Cleaner Production, 2006, v. 14, pp. 1121 – 1138.
3. Куцова В.З., Погребна Н.Є. Хохлова Т.С. Алюміній та сплави на його основі. Навч. Посібник. Д.: Пороги, 2004, 135 с. / Kutsova V.Z., Pogrebna N.E. Khokhlova T.S. Aluminuii i splavi na ego osnove [Aluminum and alloys based on it]. Textbook. Dnepropetrovsk, Porogi Publ., 2004, 135 p. (In Ukr.).
4. Polmear I.J. Light alloys from traditional alloys to nanocrystalls. Fourth Edition. Australia, Melbourne: Monash University, 2006, 416 p.
5. Sauvage X. Optimization of electrical conductivity and strength combination by structure design at the nanoscale in Al–Mg–Si alloys. Acta Materialia, 2015, v. 98, pp. 355 – 366.
6. Murayama M. Pre-precipitate clusters and precipitation processes in Al-Mg-Si alloys. Acta Materialia, 1999,
v. 47, pp. 1537 – 1548.
7. Brodova I.G., Polents I.V., Bashlikov D.V. The forming mechanism of ultradispersid phases in rapidly solidified aluminum alloys. Nanostructured Mateials, 1995, v. 6, no. 1 – 4, pp. 477 – 479.
8. Brodova I.G., Bashlikov D.V., Polents I.V. Influence of heat time melt treatment on the structure and the properties of rapidly solidificated aluminum alloys with trasition metals. J. Materials Science and Engineering, 1997, v. 226 – 228, pp. 136 – 140.
9. Бродова И.Г., Ширинкина И.Г., Антонова О.Г. Фазовые и структурные превращения в AlCrZr сплаве после быстрой закалки расплава и сдвига под давлением, ФММ, 2007, т. 104, № 3, c. 1 – 8. / Brodova I.G., Shirinkina I.G., Antonova O.G. Fazovyye i strukturnyye prevrashcheniya v AlCrZr splave posle bystroy zakalki rasplava i sdviga pod davleniyem [Phase and structural transformations in the AlCrZr alloy after rapid quenching of the melt and shear under pressure]. Fizika metallov i metallovedeniye [The Physics of Metals and Metallography], 2007, v. 104, no. 3, pp. 1 – 8. (In Russ.).
10. Верховлюк А.М., Щерецкий А.А., Лахненко В.Л., Апухтин В.В., Назаренко А.В. Перспективные модификаторы для сплавов на основе алюминия. Литье и металлургия, 2013, № 3 (72), c. 68 – 71. / Verkhovlyuk A.M., Shcheretskiy A.A., Lakhnenko V.L., Apukhtin V.V., Nazarenko A.V. Perspektivnyye modifikatory dlya splavov na osnove alyuminiya [Promising modifiers for alloys based on aluminum]. Lit’ye i metallurgiya [Casting and Metallurgy], 2013, no. 3 (72), pp. 68 – 71. (In Russ.).
11. Локенбах А.К., Строд В.В., Лепинь Л.К. Влияние исходного состояния поверхности на кинетику окисления высокодисперсных порошков алюминия. Известия АН ЛатССР. Сер. Химическая, 1981, № 1, c. 50 – 58. / Lokenbakh A.K., Strod V.V., Lepin L.K. Vliyaniye iskhodnogo sostoyaniya poverkhnosti na kinetiku okisleniya vysokodispersnykh poroshkov alyuminiya [Influence of the initial state of the surface on the kinetics of oxidation of highly dispersed aluminum powders]. Izvestiya AN LatSSR. Ser. Khimicheskaia [Izvestia of the Academy of Sciences of the Latvian SSR. Chemical Series], 1981, no. 1, pp. 50 – 58. (In Russ.).
12. Шевченко В.Г., Кузнецов М.В., Еселевич Д.А. и др. Поверхностная сегрегация стронция и ее влияние на кинетику окисления порошков сплавов на основе алюминия. Физикохимия поверхности и защита материалов, 2012, т. 48, № 6, c. 540 – 545. / Shevchenko V.G., Kuznetsov M.V., Yeselevich D.A. et al. Poverkhnostnaya segregatsiya strontsiya i yeye vliyaniye na kinetiku okisleniya poroshkov splavov na osnove alyuminiya [Surface segregation of strontium and its influence on the kinetics of oxidation of powders of alloys based on aluminum]. Fizikokhimiya poverkhnosti i zashchita materialov [Physical chemistry of surfaces and protection of materials], 2012, v. 48, no. 6, pp. 540 – 545. (In Russ.).
13. Thielle W. Die oxidation von aluminium und aluminiumleairung smelzen. Aluminium. 1962, v. 38, no. 11, pp. 707– 715.
14. Шевченко В.Г., Еселевич Д.А., Анчаров А.И., Толочко Б.П. Влияние бария на кинетику окисления порошка сплава на основе алюминия. Физика горения и взрыва, 2014, т. 50, № 6, c. 28 – 33. / Shevchenko V.G., Yeselevich D.A., Ancharov A.I., Tolochko B.P. Vliyaniye bariya na kinetiku okisleniya poroshka splava na osnove alyuminiya [Influence of barium on the kinetics of oxidation of aluminum-based alloy powder]. Fizika goreniya i vzryva [Combustion, Explosion and Shock Waves], 2014, v. 50, no. 6, pp. 28 – 33. (In Russ.).
15. Стручева Н.Е., Картавых В.Д., Новоженов В.А. Особенности кинетики окисления сплавов системы церий – алюминий. Известия АГУ, Раздел химия, 2010, № 3 – 2 (67), c. 177 – 190. / Strucheva N.Ye., Kartavykh V.D., Novozhenov V.A. Osobennosti kinetiki okisleniya splavov sistemy tseriy–alyuminiy [Features of the kinetics of oxidation of alloys of the cerium-aluminum system]. Izvestiya AGU, Razdel khimiya [Proceedings of the Altai State University, Section of Chemistry], 2010, no. 3 – 2 (67), pp. 177 – 190. (In Russ.).
16. Ганиев И.Н., Пархутик П.А., Вахобов А.В., Купрянова И.Ю. Модифицирование силуминов стронцием. Минск: Наука и техника, 1985, 152 с. / Ganiyev I.N., Parkhutik P.A., Vakhobov A.V., Kupryanova I.Yu. Modifitsirovaniye siluminov strontsiyem [Modification of silumins with strontium]. Minsk, Science and technology Publ., 1985, 152 p. (In Beloruss.).
17. Ганиев И.Н., Каргаполова Т.Б., Махмадуллоев Х.А., Хакдодов М.М. Барий — новый модификатор силу­минов. Литейное производство, 2001, №10, c. 6 – 9. / Ganiyev I.N., Kargapolova T.B., Makhmadulloyev Kh.A., Khakdodov M.M. Bariy – novyy modifikator silu­minov [Barium — new silumin modifier]. Liteynoye proizvodstvo [Foundry Production], 2001, no. 10, pp. 6 – 9. (In Russ.).
18. Войтович Р.Ф., Головко Э.И. Высокотемпературное окисление металлов и сплавов. Киев: Наукова думка, 1980, 292 с. / Voytovich R.F., Golovko E.I. Vysokotemperaturnoye okisleniye metallov i splavov [High-temperature oxidation of metals and alloys]. Kyiv, Naukova Dumka Publ., 1980, 292 p. (In Ukr.).
19. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1968, 428 с. / Kubashevskiy O., Gopkins B. Okisleniye metallov i splavov [Oxidation of metals and alloys]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1968, 428 p. (In Russ.).
20. Лепинских Б.М., Киташев А.А., Белоусов А.А. Окисления жидких металлов и сплавов. М.: Наука, 1979, 116 с. / Lepinskikh B.M., Kitashev A.A., Belousov A.A. Okisleniya zhidkikh metallov i splavov [Oxidation of liquid metals and alloys]. Moscow, Nauka Publ., 1979, 116 p. (In Russ.).
21. Лепинских В.М., Киселев В.И. Об окислении жидких металлов и сплавов из газовой фазы. Известия АН СССР. Металлы, 1974, № 5, c. 51 – 54. / Lepinskikh V.M., Kiselev V.I. Ob okislenii zhidkikh metallov i splavov iz gazovoy fazy [On the oxidation of liquid metals and alloys from the gas phase]. Izvestiya AN SSSR. Metally [Proceedings of the USSR Academy of Sciences. Metals], 1974, no. 5, pp. 51 – 54. (In Russ.).
22. Белоусова Б.Ш., Денисов В.М., Истомин С.А. и др. Взаимодействие жидких металлов и сплавов с кислородом. Екатеринбург: УрО РАН, 2002, 600 с. / Belousova B.Sh., Denisov V.M., Istomin S.A. et al. Vzaimodeystviye zhidkikh metallov i splavov s kislorodom [Interaction of liquid metals and alloys with oxygen]. Yekaterinburg, Ural Branch of the RAS Publ., 2002. 600 p. (In Russ.).
23. Ганиев И.Н., Ходжаназаров Х.М., Ходжаев Ф.К. Влияния добавок натрия на кинетику окисления свинцового баббита PbSb15Sn10Na, в твердом состоянии. Журнал физической химии, 2023, № 2, т. 97, c. 216 – 222. / Ganiyev I.N., Khodzhanazarov KH.M., Khodzhayev F.K. Vliyaniya dobavok natriya na kinetiku okisleniya svintsovogo babbita PbSb15n10Na, v tverdom sostoyanii [Influence of sodium additives on the kinetics of oxidation of lead babbit PbSb15Sn10Na, in the solid state]. Zhurnal fizicheskoy khimii [Journal of Physical Chemistry], 2023, no. 2, v. 97, pp. 216 – 222. (In Russ.).
24. Зокиров Ф.Ш., Ганиев И.Н., Сангов М.М., Бердиев А.Э. Кинетика окисления алюминиевого сплава АК12М2, модифицированного барием, в твердом состоянии. Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (тех­нического университета), 2020, № 55 (81), c. 28 – 33. / Zokirov F.SH., Ganiyev I.N., Sangov M.M., Berdiyev A.E. Kinetika okisleniya alyuminiyevogo splava AK12M2, modifitsirovannogo bariyem, v tverdom [Oxidation kinetics of aluminum alloy AK12M2, modified with barium, in solid state]. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo instituta (tekhnicheskogo universiteta) [Proceedings of the St. Petersburg State Technological Institute (Technical University)], 2020, no. 55 (81), pp. 28 – 33. (In Russ.).
25. Назаров Ш.А., Ганиев И.Н., Калляри И., Бердиев А.Э., Ганиева Н.И. Кинетика окисления сплава Al+6%Li, модифицированного лантаном, в твердом состоянии. Металлы, 2018, № 1, c. 34 – 40. / Nazarov Sh.A., Ganiyev I.N., Calliari I., Berdiyev A.E., Ganiyeva N.I. Solid-state oxidation kinetics of a lanthanum-modified Al + 6 % Li alloy. Russian Metallurgy (Metally), 2018, no. 1, P. 29 34.
26. Зокиров Ф.Ш., Ганиев И.Н., Ганиева Н.И., Сангов М.М. Влияние стронция на кинетику окисления сплава АК12М2 в твердом состоянии. Вестник Таджикского национального университета, 2018, № 4, c. 130 – 138. / Zokirov F.SH., Ganiyev I.N., Ganiyeva N.I., Sangov M.M. Vliyaniye strontsiya na kinetiku okisleniya splava AK12M2 v tverdom sostoyanii [Influence of strontium on the kinetics of oxidation of the AK12M2 alloy in the solid state]. Vestnik Tadzhikskogo natsional’nogo universiteta [Bulletin of the Tajik National University], 2018, no. 4, pp. 130 – 138. (In Russ.).
27. Джайлоев Дж.Х., Ганиев И.Н., Ганиева Н.И., Якубов У.Ш., Хакимов А.Х. Кинетика окисления алюминиевого сплава АЖ2.18, модифицированного стронцием. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 2019, № 4 (40), c. 34 – 39. / Dzhayloyev Dzh.Kh., Ganiyev I.N., Ganiyeva N.I., Yakubov U.Sh., Khakimov A.Kh. Kinetika okisleniya alyuminiyevogo splava AZh2.18, modifitsirovannogo strontsiyem [Oxidation kinetics of aluminum alloy AZh2.18 modified with strontium]. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo industrial’nogo universiteta [Bulletin of the Siberian State Industrial University], 2019, no. 4 (40), pp. 34 – 39.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Новая эпоксиимидная смола

Э. Т. Асланова, С. Я. Гейдарова, Э. Г. Искендерова, Б. А. Мамедов

Взаимодействием дикалиевой соли 2-гидроксипропил-1,3-бис-карбоксиметил­эфиро­сульфоимида сахарин-6-карбоновой кислоты с эпихлоргидрином получен N,N’-диглицидил-1,3-бис-карбоксиметилэфиросульфоимид 2-гидроксипропил сахарин-6-карбоновой кислоты. Структура эпоксиимидного соединения подтверждена данными инфракрасной спектроскопии. На основе полученной смолы изготовленa термостабильная эпоксиимидная композиция “горячего” отверждения. Для сравнительной оценки термостойкости полученного олигомера также изготовлена композиция на основе эпоксидиановой смолы ЭД-20. Процесс отверждения композиции изучен методом дифференциально-термического анализа на дериватографе системы “Паулик-Паулик-Эрдей”. Определено, что степень отверждения полученной композиции при оптимальном режиме отверждения достигает 82 %. Установлено, что композиционный материал на основе эпоксиимидной смолы характеризуется достаточно высокими, по сравнению с материалами на основе смолы ЭД-20, термическими показателями и может заменить их в тех областях, где необходимы термостойкие эпоксисоединения, а также использоваться для получения термостойких эпоксидных клеев и покрытий.

Kлючевые слова: N,N’-диглицидил-1,3-бис-карбоксиметилэфиросульфоимид 2-гидрокси­пропил сахарин-6-карбоновой кислоты, эпоксиимидная смола, отвердитель, композиция.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-48-55
Асланова Эльнара Тельман кызы — Институт Полимерных Материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (AZ5004, Сумгайыт, ул. С. Вургуна 124), кандидат химических наук, доцент, заведующая лабораторией, специалист в области получения и исследования термостойких полимеров и полимерных композиционных материалов. E-mail: ipoma@science.az.
Гейдарова Севиндж Ягуб кызы — Институт Полимерных Материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (AZ5004, Сумгайыт, ул. С. Вургуна 124), инженер лаборатории “Высокоразветвленные полимеры”, специалист в области получения и исследования полимерных композиционных материалов и эпоксидных смол. E-mail: ipoma@science.az.
Искендерова Эсфира Гудрат кызы — Институт Полимерных Материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (AZ5004, Сумгайыт, ул. С. Вургуна 124), инженер отдела Физико-химического анализа, специалист в области исследования полимеров и полимерных композиционных материалов. E-mail: ipoma@science.az.
Мамедов Бахтияр Аждар оглы —Институт Полимерных Материалов Министерства Науки и Образования Азербайджанской Республики (AZ5004, Сумгайыт, ул. С. Вургуна 124), член-корр НАНА, доктор химических наук, профессор, генеральный директор Института, специалист в области получения и исследования полимеров и полимерных композиционных материалов. E-mail: bazisaley@ mail.ru.
Ссылка на статью:
Асланова Э.Т., Гейдарова С.Я., Искендерова Э.Г., Мамедов Б.А. Новая эпоксиимидная смола. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 48 – 55. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-48-55
Литература содержит 19 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Асланова Э.Т., Гейдарова С.Я., Искендерова Э.Г., Мамедов Б.А. Новая эпоксиимидная смола. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 48 – 55. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-48-55
1. Иващенко И.С. Получение эпоксидных смол. Научный журнал, 2018, № 7(30), с. 31 – 32. / Ivashenko I.S. Poluchenie epoksidnykh smol [Obtaining epoxy resins]. Nauchnyi jurnal [Science journal], 2018, no. 7(30), pp. 31 – 32. (In Russ.).
2. Асланова Э.Т., Асланов Т.А., Мамедов Б.А. Эпоксиимидные композиции на основе N,N’-диглицидил-1,3-бис-эфиросульфоимида 2-гидроксипропил сахарин-6-карбоновой кислоты. Полимерные материалы и технологии, 2017, т. 3, № 4, с. 59 – 63. / Aslanova E.T., Aslanov T.A., Mamedov B.A. Epoksiimidnye kompozitsii na osnove N,N’-diglitsidil-1,3-efirosulfoimida 2-gidroksipropil sakharin-6-karbonovoy kisloty [Epoxyimide compositions on the basis of N,N’- diglycidyl – 1,3 – bis-esterosulpfoimide of 2 – hydroxypropyl saccharin -6- carboxylic acid]. Polimernye materialy i texnologii [Polymer materials and technologies], 2017, v. 3, no. 4, pp. 59 – 63. (In Russ.).
3. Асланов Т.А. Синтез сульфонилсодержащих мономеров и полимеров, композиционные материалы на их основе. Азерб. Химический Журнал, 2004, № 4, с. 132 – 137. / Aslanov T.A. Sintez sulfosoderzhashikh monomerov i polimerov, i kompozitsionny ematerialy na ikh osnove [Synthesis of sulpho-containing monomers and polymers, composite materials based on them]. Azerbaijanskiy khimicheckiy jurnal [Azerbaijan Chemical Journal], 2004, no. 4, pp. 132 – 137. (In Russ.).
4. Фрейдин А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений: Издание 2. Москва, Химия, 1981, 272 с. / Fraidin A.S. Prochnost i dolgovechnost kleevykh soedinenyi [Strength and durability adhesive joints]: Publ. 2. Moscow, Khimiya Publ., 1981, 272 p. (In Russ.).
5. Асланова Э.Т., Асланов Т.А., Мамедова А.А., Мамедов Б.А., Нуруллаева Д.Р. Синтез 2-гидроксипропил-1,3-бис-эфиросульфоимидов сахарин-5- и -6-карбоновых кислот. Азерб. Химический. Журнал, 2018, № 4, с. 45 – 47. / Aslanova E.T., Aslanov T.A., Mamedova A.A., Mamedov B.A., Nurullaeva D.R. Sintez 2- qidroksipropil-1,3-bis-efirosulfoimidov sakharin-5- i -6- karbonovykh kislot [Synthesis of 2-hydroxypropyl-1,3-bis-ester-sulfoimides of saccharin-5- and-6-carboxylic acids]. Azerbaijanskiy khimicheckiy jurnal [Azerbaijan Chemical Journal], 2018, no. 4, pp. 45 – 47. (In Russ.).
6. Гордон А., Форд Р. Спутник Химика. Москва, Мир, 1976, 546 с. / Gordon A., Ford R. Sputnik khimika [Chemical carrier]. Moscow, Mir Publ., 1976, 546 p. (In Russ.).
7. Кипер Р.А. Физико-химические свойства веществ: Справочник по химии. Хабаровск, 2013, 1016 с. / Keeper R.A. Fiziko-khimicheskie svoystva veshestv: Spravochnik po khimii [Physico-chemical properties of substances: Reference book on chemistry]. Khabarovsk, 2013, 1016 p. (In Russ.).
8. Баландина В.А., Гурвич Д.Б., Клещева М.С., Безуглый В.Д. Анализ полимеризационных пластмасс. Москва, Химия, 1965, 512 с. / Balandina B.A., Gurvich D.B., Kleshcheva M.C. Analiz polimerizatsionnykh plastmass [Analysis of polymerization plastics]. Moscow, Khimiya Publ., 1965, 512 p. (In Russ.).
9. Уэндлант У. Термические методы анализа. Москва, Мир, 1978, 527 с. / Uendlant U. Termicheskiye metody analiza [Thermal methods of analysis]. Moscow, Mir Publ., 1978, 527 p. (In Russ.).
10. Куренков В.Ф. Практикум по химии и физике полимеров. Москва, Химия, 1990, 299 с. / Kurenkov B.F. Praktikum po fizike i khimii polimerov [Practical work on physics andchemistry of polymers]. Moscow, Khimiya Publ., 1990, 299 p. (In Russ.).
11. Aslanova E.T. Rashidova M.N. Garayeva A.A. Heydarova S.Y. Atakishiyeva V.O. Synthesis of some derivatives of 2-hydroxypropyl-1,3-bis-ester-sulphoimide of saccharin-6-carboxylic acid. Az. Сhеm. Journal, 2022, no. 4, pp.78 – 82.
12. Казицина Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ, ИК, ЯМР и масс-спектроскопии в органической химии. Москва, Изд-во МГУ, 1979, 236 с. / Kazitsyna L.A., Kupletzkaya N.B. Primeneniye UF-, IK-, YaMR- i mass-spektroskopii v organicheskoy khimii [Application of UV-, IR-, and NMR- spectroscopy in organic chemistry]. Moscow, MSU Publ., 1979, 236 p. (In Russ.).
13. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Москва, 2012, 54 с. / Tarasevich B.N. IK-spektry osnovnykh klassov organicheskikh soedineniy [IR-spectrs of the main classes of organic compounds]. Mosсow, 2012, 54 p. (In Russ.).
14. Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Москва, Мир, 2006, 438 с. / Prech E., Bulman F., Affolter K. Opredeleniye stroeniya organicheskikh soedineniy [Determining the structure of organic compounds]. Moscow, Mir Publ., 2006, 438 p. (In Russ.).
15. Чернин И.З, Смехов Ф.М., Жердев Ю.В. Эпоксидные полимеры и композиции. Москва, Химия, 1982, 232 с. / Chernin I.Z., Smekhov F.M., Jerdev Y.V. Epoksidnye polimery i kompozitsii [Epoxide polymers and compositions]. Moscow, Khimiya Publ., 1982, 232 p. (In Russ.).
16. Прокопчук Н. Р., Клюев А. Ю., Козлов Н. Г., Латышевич И. А. Использование эпоксидных смол в термоотверждаемых композициях (обзор). Труды БГТУ, 2016, № 4, c. 87 – 99. / Prokopchuk N.R., Klyuev A.Yu., Kozlov N.G., Latyshevich I.A. Ispolzovanie epoksidnykh smol v termootverzhdaemykh kompozitsiyakh [The use of epoxy resins in termocurable compositions (review)]. Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta [Proceedings of the Belarusian State Technological University], 2016, no. 4, pp.86 – 99. (In Russ.).
17. Практикум по физике-химии полимеров. Под редакцией В.Д. Куренкова. Москва, Химия, 1990, 298 с. / Kurenkov B.F. Praktikum po fizike i khimii polimerov [Practical work on physics andchemistry of polymers]. Moscow, Khimiya Publ., 1990, 298 p. (In Russ.).
18. Nachrob G. Untersuhung des Aushartungs grades von Duromerenmit Hilfe der Differentional- Thermoanalyse. Kunststoffe, 1970, no. 4.60, 261 p.
19. Петрюк И.П., Гайдадин А.Н, Ефремова С.А. Определение кинетических параметров термо­деструкции полимерных материалов по данным динамической термогравиметрии (методические указания). Волгоград, Волг. ГТУ, 2010, 16 с. / Petryuk I.P., Qaydadin A.N., Efremova S.A. Opredelenie kineticheskix parametrov termodestrukchii polimernix materialov po dannim dinamicheskoy termoqravimetrii (metodicheski ukazaniya) [Determination of kinetic parameters of thermal degradation of polymer materials according to dynamic thermogravimetry (methodical instructions)]. Volgograd, Volq. STU Publ., 2010, 16 p. (In Russ.).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Влияние длительности эксплуатации на физико-механические характеристики
полиэтиленовых труб

О. Ю. Елагина, А. В. Бурякин, Н. С. Почес

Экспериментально оценено снижение фактических физико-механических характеристик труб полиэтилена низкого давления (ПНД) в зависимости от срока и условий их эксплуатации. Для оценки влияния эксплуатационных воздействий на характеристики труб были определены: относительного удлинение и предел прочности при растяжении, термостабильность (индукционный период окисления (ИПО) материала), степень кристалличности. Установлено, что после длительной эксплуатации ПНД-труб по сравнению с исходными нормативными значениями наиболее значительно изменяются показатели относительного удлинения и индукционного периода окисления. При этом изменения показателей относительного удлинения и ИПО имеют сходный характер по потере свойств, что указывает на наличие взаимосвязи. Наиболее чувствительными показателями, по которым можно прогнозировать срок службы ПНД-труб являются относительное удлинение при разрыве и индукционный период окисления. На основании полученных данных представляется перспективным контролировать величину ИПО при определении технического состояния полиэтиленовых труб. Выполнен расчетный прогноз длительности эксплуатации полиэтиленовых труб по достижению ими предельного состояния.

Ключевые слова: трубы, полиэтилен, свойства, длительность эксплуатации.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-56-63
Елагина Оксана Юрьевна — РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина (119991, Москва, проспект Ленинский, 65, к. 1), доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой, специалист в области материаловедения, сварки и родственных технологий. E-mail: elaguina@mail.ru.
Бурякин Алексей Владимирович — РГУ нефти и газа (НИУ) имени
И.М. Губкина (119991, Москва, проспект Ленинский, 65, к. 1), кандидат технических наук, доцент, специалист в области материаловедения, нанесения защитных покрытий. E-mail: albur55@yandex.ru.
Почес Никита Сергеевич — РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина (119991, Москва, проспект Ленинский, 65, к. 1), инженер, специалист в области трибологии и механических свойств материалов. E-mail: nikitapoches@gmail.com.
Ссылка на статью:
Елагина О.Ю., Бурякин А.В., Почес Н.С. Влияние длительности эксплуатации на физико-механические характеристики полиэтиленовых труб. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 56 – 63.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-56-63
Литература содержит 7 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Елагина О.Ю., Бурякин А.В., Почес Н.С. Влияние длительности эксплуатации на физико-механические характеристики полиэтиленовых труб. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 56 – 63.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-56-63
1. Уиллоуби Д., Вудсон Р.Д., Суверлэнд Р. Полимерные трубы и трубопроводы. Справочник. Изд-во “Профессия”, Санкт-Петербург, 2010, 485 с. / Willoughby D.A., Woodson R.D., Sutherland R. Plastic Piping. Handbook. McGraw-Hill. N-Y, 2002, 750 p.
2. Калютик А.А., Киселев В.Г., Королев И.А. Трубопроводы из полимерных материалов. Санкт-Петербург, Изд-во СПбПУ, 2016, 120 с. / Kalyutik A.A., Kiselev V.G., Korolev I.A. Truboprovodi iz polimernih materialov: uchebnoe pjsjbie [Polymer pipelines]. Saint Petersburg, SPbPolyTechU Publ., 2016, 120 p. (In Russ.).
3. https://santexnika-info.ucoz.ru/_ld/0/6_poli_etil.pdf
4. https://icaplast.ru/files/docs/instr_2016_polietilen.pdf
5. Крылов И.К., Корнеева Н.В., Кудинов В.В. Влияние жесткой и пластичной матриц на предельную прочность и механизмы разрушения полимерных композиционных материалов при ударе и в статике. Перспективные материалы, 2022, № 10, c. 64 – 82. / Krylov I.K., Korneeva N.V., Kudinov V.V. Influence of rigid and flexible matrices on ultimate strength and fracture mechanisms of polymer composite materials upon impact and in static loading conditions. Inorganic Materials: Applied Research, 2023, v. 14, no. 2, pp. 572 – 586.
6. Кимельблат В.И., Вольфсон С.И., Чеботарева И.Г. Прогнозирование эксплуатационных качеств экструзионного полиэтилена низкого давления по реологическим характеристикам. Механика композитных материалов, 1996, № 4, с. 558 – 663. / Kimelblat V.I., Wolfson S.I., Chebotareva I.G. Prognozirovanie expluatacionnih kachestv extru­zionnogo polietilena nizkogo davlenia po reologicyeskim harakteristikam [Prediction of the operational qualities of low-pressure extrusion polyethylene by rheological characteristics]. Mehanika kompozitnih materialov [Mechanics of composite materials], 1996, no. 4, pp. 558 – 563. (In Russ.).
7. Берштейн В.А., Егоров В.М. Дифференциальная сканирующая калориметрия в физикохимии полимеров. Ленинград, Химия, 1990, 256 с. / Berstein V.A., Egorov V.M. Differencialnaya skani­ruyushaya kalorimttriya v fizikohimiya polimerov [Differential scanning calorimetry in polymer physicochemistry]. Leningrad, Himiya Publ., 1990, 256 p. (In Russ.).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Структура и микротвердость стального Р6М5 покрытия после напыления
и последующей фрикционной обработки

В. И. Калита, Д. И. Комлев, А. А. Радюк, А. Б. Михайлова

Разработан и исследован процесс фрикционной обработки плазменного покрытия из стали Р6М5 на цилиндрической подложке. Фрикционную обработку выполняли в течение 10 – 70 с циклическим приложением давления 30 МПа двух инструментов из стали Р18М5 на вращающееся со скоростью 900 об/мин покрытие, в том числе и с дополнительным перемещением инструментов вдоль образующей цилиндрической подложки. С увеличением времени фрикционной обработки температура поверхности покрытия повышается до 1202 °С, что достаточно для пластического деформирования материала покрытия. Микротвердость покрытия после плазменного напыления равная 3,13 ГПа, после фрикционной обработки повышается до 7,64 ГПа. Большая степень деформации верхних слоев покрытия под действием инструментов определяет повышение микротвердости покрытия от подложки к свободной поверхности с 5,85 до 7,64 ГПа.

Ключевые слова: плазменное покрытие, FeCWMoCrV сталь, фрикционная обработка, цилиндрическая подложка, микроструктура, микротвердость.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-64-75
Калита Василий Иванович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), доктор технических наук, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией, специалист в области плазменного напыления. E-mail: vkalita@imet.ac.ru.
Комлев Дмитрий Игоревич — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области плазменного напыления. E-mail: imet-lab25@yandex.ru.
Радюк Алексей Александрович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области плазменного напыления. E-mail: imet-lab25@yandex.ru.
Михайлова Александра Борисовна —Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области рентгеновского анализа материалов. E-mail: sasham1@mail.ru.
Ссылка на статью:
Калита В.И., Комлев Д.И., Радюк А.А., Михайлова А.Б. Структура и микротвердость стального Р6М5 покрытия после напыления и последующей фрикционной обработки. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 64 – 75.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-64-75
Литература содержит 17 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Калита В.И., Комлев Д.И., Радюк А.А., Михайлова А.Б. Структура и микротвердость стального Р6М5 покрытия после напыления и последующей фрикционной обработки. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 64 – 75.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-64-75
1. Fitseva V., Hanke S., dos Santos J. F., Stemmer P., Gleising B. The role of process temperature and rotational speed in the microstructure evolution of Ti-6Al-4V friction surfacing coatings. Materials & Design, 2016, v. 110, pp. 112 – 123.
2. Morisada Y., Fujii H., Mizuno T., Abe G., Nagaoka  T., Fukusumi M. Modification of thermally sprayed cemented carbide layer by friction stir processing. Surface and Coatings Technology, 2010, v. 204, no. 15, pp. 2459 – 2464.
3. Peat T., Galloway A., Toumpis A., McNutt P., Iqbal N. The erosion performance of cold spray deposited metal matrix composite coatings with subsequent friction stir processing. Applied Surface Science, 2017, v. 396, pp. 1635 – 1648.
4. Huang C., Li W., Feng Y., Xie Y., Planche M.P., Liao H., Montavon G. Microstructural evolution and mechanical properties enhancement of a cold-sprayed CuZn alloy coating with friction stir processing. Materials Characterization, 2017, v. 125, pp. 76 – 82.
5. Tanigawa H., Ozawa K., Morisada Y., Noh S., Fujii H. Modification of vacuum plasma sprayed tungsten coating on reduced activation ferritic/martensitic steels by friction stir processing. Fusion Engineering and Design, 2015, v. 98, pp. 2080 – 2084.
6. Guo D., Kwok C.T., Chan S.L.I. Fabrication of stainless steel 316L/TiB2 composite coating via friction surfacing. Surface and Coatings Technology, 2018, v. 350, pp. 936 – 948.
7. Калита В.И., Комлев Д.И. Плазменные покрытия с нанокристаллической и аморфной структурой. М.: Издательский Дом Библиотека, 2008, 400 с. / Kalita V.I., Komlev D.I. Plazmenny`e pokry`tiia s nanokristallicheskoi` i amorfnoi` strukturoi` [Plasma coatings with nanocrystalline and amorphous structure]. Moscow, Publishing House Library, 2008, 400 p. (In Russ.).
8. Семенов А. П. Исследование схватывания металлов при совместном пластическом деформировании. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1953, 154 c. / Semenov A.P. Issledovanie skhvaty`vaniia metallov pri sovmestnom plasticheskom deformirovanii [Study of the setting of metals during joint plastic deformation]. Moscow, Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1953, 154 p. (In Russ.).
9. Виноградов Г.А., Семенов Ю.Н., Катрус О.А., Каташнинский В.П., Прокатка металлических порошков. М.: Металлургия, 1969, 382 с. / Vinogradov G.A., Semenov Yu.N., Katrus O.A., Katashninsky V.P., Prokatka metallicheskikh poroshkov [Rolling of metal powders]. Moscow, Metallurgy Publ., 1969, 382 p. (In Russ.).
10. Бледнова Ж.М., Балаев Э.Ю.О., Дмитренко Д.В. Способ повышения прочности детали с покрытием. Патент РФ № 2625619, C1. Заявл. 10.10.2016. Опубл. 17.07.2017. / Blednova Zh.M., Balaev E.Yu.O., Dmitrenko D.V. Sposob povy`sheniia prochnosti detali s pokry`tiem [A method for increasing the strength of a coated part]. Patent RF № 2625619, C1, Declared 10.10.2016. Published 17.07.2017 (In Russ.).
11. Багмутов В.П., Калита В.И., Захаров И.Н., Паршев С.Н. Структура и механические свойства плазменных покрытий после электромеханической обработки. Физика и химия обработки материалов, 2007, № 3, с. 22 – 28. / Bagmutov V.P., Kalita V.I., Zakharov I.N., Parshev  S.N. Struktura i mehanicheskie svoi`stva plazmenny`kh pokry`tii` posle e`lektromehanicheskoi` obrabotki [Structure and mechanical properties of plasma coatings after electromechanical treatment]. Fizika i Khimiya Obrabotki Materialov [Physics and Chemistry of Materials Treatment], 2007, no. 3, pp. 22 – 28. (In Russ.).
12. Ivannikov A.Y., Kalita V.I., Komlev D.I., Radyuk A.A., Bagmutov V.P., Zakharov I.N., Parshev S.N. The effect of electromechanical treatment on structure and properties of plasma sprayed Fe-6W-5Mo-4Cr-2V-C coating. Surface and Coatings Technology, 2018, v. 335, pp. 327 – 333. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2017.12.051.
13. Wenya Li, Dong Wu, Kaiwei Hu, Yaxin Xu, Xiawei Yang, Yong Zhang. A comparative study on the employment of heat treatment, electric pulse processing and friction stir processing to enhance mechanical properties of cold-spray-additive-manufactured copper. Surface and Coatings Technology, 2021, v. 409, art. 126887.
14. Gang Ji, Hong Liu, Guan-Jun Yang, Cheng-Xin Li, Xiao-Tao Luo, Guang-Yu He, Li Zhou. Effect of friction stir spot processing on microstructure and mechanical properties of cold-sprayed Al coating on Ti substrate. Surface and Coatings Technology, 2021, v. 421, art. 127352.
15. Damodaram R., Pranav Rai, S. Cyril Joseph Daniel, Ranjit Bauri, Devinder Yadav. Friction surfacing: A tool for surface crack repair. Surface and Coatings Technology, 2021, v. 422. art. 127482.
16. Peng Hana, Wen Wanga, Zhihao Liua, Ting Zhanga, Qiang Liua, Xiaohu Guana, Ke Qiaoa, Dongming Yea, Jun Caia, Yingchun Xieb, Kuaishe Wanga. Modification of cold-sprayed high-entropy alloy particles reinforced aluminum matrix composites via friction stir processing. Journal of Alloys and Compounds, 2022, v. 907, art. 164426.
17. Wen Wanga, Peng Hana, Yinghui Wanga, Ting Zhanga, Pai Penga, Ke Qiaoa, Zhi Wanga, Zhihao Liua, Kuaishe Wanga. High-performance bulk pure Al prepared through cold spray-friction stir processing composite additive manufacturing. Journal of Materials Research and Technology, 2020, v. 9, no. 4, pp. 9073 – 9079.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Экспериментальная верификация механизма формирования конденсированных продуктов
из порошковой смеси Ti – B – TiH2 в процессе СВС

А. Г. Тарасов, А. В. Линде, В.Т. Телепа, И. А. Студеникин

Экспериментально исследованы особенности СВ-синтеза в режиме горения и электротеплового взрыва из порошковой смеси Ti + B + 10 масс. % TiH2. Определен тип механизма формирования конденсированных продуктов для каждого режима. Обнаружено, что в процессе СВС для данного состава независимо от режима синтеза реализуется равновесный механизм. Проведено сравнение фазового состава продуктов для двух режимов. Экспериментально подтверждена принципиальная возможность для многокомпонентных смесей, в которых реализуется равновесный механизм, синтезировать продукт одинакового фазового состава с различной морфологией (спеченный или плавленый).

Ключевые слова: самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), электротепловой взрыв (ЭТВ), эволюция структуры, структурная макрокинетика (СМК), фазовые превращения, механизм образования продуктов.

DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-76-82
Тарасов Алексей Геннадьевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области быстропротекающих физико-химических процессов. Е-mail: aleksei_tarasov@mail.ru.
Линде Александр Викторович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им.
А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. E-mail: alex-linde@mail.ru.
Телепа Владимир Тимофеевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8), доктор физико-математических наук, специалист в области быстропротекающих физико-химических процессов. E-mail: magnetic@ism.ac.ru.
Студеникин Иван Александрович —Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, 8), научный сотрудник, специалист в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Е-mail: studenikin@ism.ac.ru.
Ссылка на статью:
Тарасов А.Г., Линде А.В., Телепа В.Т., Студеникин И.А. Экспериментальная верификация механизма формирования конденсированных продуктов из порошковой смеси Ti – B – TiH2в процессе СВС. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 76 – 82. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-76-82
Литература содержит 32 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Литература/References
к статье Тарасов А.Г., Линде А.В., Телепа В.Т., Студеникин И.А. Экспериментальная верификация механизма формирования конденсированных продуктов из порошковой смеси Ti – B – TiH2в процессе СВС. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 76 – 82. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-5-76-82
1. Merzhanov A.G. Solid flames: discoveries, concepts, and horizons of cognition. Comb. Sci. Tech., 1994, v. 98, no. 4 – 6, pp. 307 – 336. doi:10.1080/00102209408935417
2. Rogachev A.S., Mukasyan A.S. Combustion for material synthesis. Boca Raton, CRC Press, 2014, v. 424. doi:10.1201/b17842
3. Алымов М.И., Рубцов Н.М., Сеплярский Б.С. Волны горения в конденсированных средах: инициирование, критические явления, размерные эффекты. М.: РАН, 2020, 316 c. / Alymov M.I., Rubchov N.M., Seplyarskii B.S. Volny goreniya v kondensirovannyh sredah: iniciirovaniye, kriticheskie yavleniya, razmerniye effekty [Combustion waves in condensed media: initiation, critical phenomena, dimensional effects]. Moscow, RAS Publ., 2020, 316 p. (In Russ.).
4. Merzhanov A.G., Rogachev A.S. Structural macrokinetics of SHS processes. Pure and Appl. Chem., 1992, v. 64, no. 7, pp. 941 – 953.
5. Rogachev A.S., Mukasyan A.S., Structural macro­kinetics, concise encyclopedia of self-propagating high-temperature synthesis. Elsevier, 2017, pp. 366 – 367. doi:10.1016/B978-0-12-804173-4.00147-2
6. Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспрастраняющегося высокотемпературного синтеза материалов. М.: Машиностроение–1, 2007, 567 с. / Amosov A.P., Borovinskaya I.P., Merzhanov A.G. Poroshkovaya tehnologiya samo-rarsprostra-nyayuschegosya vysokotemperaturnogo sinteza materialov [Powder technology of self-propagating high-temperature synthesis of materials]. Moscow, Maschinostroeniye–1 Publ., 2007, 567 p. (In Russ.).
7. Мержанов А.Г., Мукасьян А.С. Твердопламенное горение. Москва, Торус Пресс, 2007, 336 с. / Merzhanov A.G., Mukasyan A.S. Tverdoplamennoe goreniye [Solid-flame combustion]. Moscow, Torus Press, 2007, 336 p. (In Russ.). / Алдушин А.П., Мержанов А.Г., Хайкин Б.И. О некоторых особенностях горения конденсированных систем с тугоплавкими продуктами реакции, Доклады академии наук СССР, 1972, т. 204, № 5, с. 1139 – 1142.
8. Aldushin A.P., Merzhanov A.G., Haykin B.I. O nekotoryh osobennostyah goreniya kondensirovannyh system s tugoplavkimi produktami reakcii [On some features of combustion of condensed systems with refractory reaction products]. Doklady akademii nauk SSSR [Reports of the Academy of Sciences of the USSR], 1972, v. 204, no. 5, pp. 1139 – 1142. (In Russ.).
9. Тарасов А.Г., Студеникин И.А. Выявление меха­низма формирования конденсированных продуктов при горении порошковых смесей титана и бора. Перспективные материалы, 2017, № 1, с. 49 – 53. / Tarasov A.G., Studenikin I.A. Viyavleniye mehanizma formirovaniya kondensirovannyh produktov pri gorenii poroshkovyh smesey titana i bora [Identification of the mechanism of formation of condensed products upon combustion of powder mixtures of titanium and boron], Perspektivnye Materialy [Advanced Materials], 2017, no. 1, pp. 49 – 53. (In Russ.)
10. Tarasov A.G., Studenikin I.A., Combustion of Ti–B mixtures in argon coflow: impact of H2 + B reaction. International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 2018, v. 27, no. 3, pp. 198 – 199. doi: 10.3103/S1061386218030111.
11. Щербаков В.А., Щербаков А.В., Бостанджиян С.А. Электротепловой взрыв смеси титан-сажа в условиях квазиизостатического сжатия. I. Тепловые и электрические параметры. Физика горения и взрыва, 2019, № 1, с. 83 – 91. doi: 10.15372/FGV20190108 / Scherbakov V.A., Scherbakov A.V., Bostanjiyan S.A. Elektroteplovoy vzryv smesi titan-saja v usloviyah kvaziistaticheskogo sjatiya. I. Teploviye i elektricheskiye parametry [Electrothermal explosion of a titanium-soot mixture under quasi-isostatic compression. I. Thermal and electrical parameters]. Fizika goreniya I vzryva [Physics of combustion and explosion], 2019, no. 1,
pp. 83 – 91. doi: 10.15372/FGV20190108 (In Russ.).
12. Щербаков А.В., Щербаков В.А., Баринов В.Ю., Вадченко С.Г., Линде А.В. Влияние механического активирования реакционной смеси на формиро­вание микроструктуры композитов ZrB2‒CrB, полученных электротепловым взрывом под давлением. Новые огнеупоры, 2019, № 4, с. 61 – 64. doi.org/10.17073/1683-4518-2019-4-61-64 / Scherbakov V.A., Scherbakov A.V., Barinov V.Yu., Vadchenko S.G., Linde A.V. Vliyaniye mehanicheskogo aktivirovaniya reakcionnoy smesi na formirovaniye mikrostruktury kompozitov ZrB2‒CrB, poluchennyh elektroteplovym vzryvom pod davleniem [The effect of mechanical activation of the reaction mixture on the formation of the microstructure of ZrB2‒CrB composites obtained by electrothermal explosion under pressure]. Noviye ogneupory [New refractories], 2019, no. 4, pp. 61 – 64. (In Russ.). doi.org/10.17073/1683-4518-2019-4-61-64
13. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. В 3–х томах. Москва, Машиностроение, 1996, 2464 с. / Lyakishev N.P. Diagrammy sostoyaniya dvoynyh metallicheskih system [Diagrams of the state of double metal systems]. Moscow, Mashinostroeniye Publ., 1996, 2464 p. (In Russ.)
14. Konstantinov A.S., Bazhin P.M., Stolin A.M., Kostitsyna E.V., Ignatov A.S. Ti-B-based composite materials: Properties, basic fabrication methods, and fields of application (review). Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2018, v. 108, pp. 79 – 88. doi.org/10.1016/j.compositesa.2018.02.027.
15. Bagliuk G.A., Stasiuk A.A., Savvakin D.G. Effect of titanium diboride content on basic mechanical properties of composites sintered from TiH2 + TiB2 powder mixtures. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2020, v. 58, no. 11 – 12, pp. 642 – 650. doi: 10.1007/s11106-020-00120-1.
16. Zhang T., Zhao N., Shi C., He C., Liu E. Regulation of the interface binding and mechanical properties of TiB/Ti via doping-induced chemical and structural effects. Computational Materials Science, 2020, v. 174,
art. 109506. doi: 10.1016/j.commatsci.2019.109506.
17. Bao Y., Huang L., An Q., Jiang S., Zhang R., Geng L., Ma X., Metal transfer and microstructure evolution during wire-feed deposition of TiB/Ti composite coating. Journal of Materials Processing Technology, 2020, v. 274, art. 116298. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2019.116298.
18. Lin Y., Lin Z., Chen Q., Lei Y., Fu H., Laser in-situ synthesis of titanium matrix composite coating with TiB-Ti network-like structure reinforcement. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2019, v. 29, no. 8, pp. 1665 – 1676. doi: 10.1016/S1003-6326(19)65073-9.
19. Mao J., Huang G., Wang L., Han Y., Lu W. Micro­structural evolutions of in-situ TiB whisker reinfor­ce­ment during laser welding TiB/Ti composites. Rare Metal Materials and Engineering, 2017, v. 46, pp. 112 – 117.
20. Zhang J., Zhangfan, Ke W., Fu Z., Growth of TiB whisker in in-situ fabricating TiB/Ti composites. Science of Advanced Materials, 2018, v. 10, pp. 66 – 69. doi: 10.1166/sam.2018.2853.
21. Tarasov A.G., Studenikin I.A., Combustion synthesis of eutectic TiB2/TiN alloy. International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 2019, v. 28, no. 1, pp. 74 – 76. DOI: 10.3103/S1061386219010126.
22. Tarasov A.G., Studenikin I.A. Eutectic TiB2/TiN alloy by SHS from granulated Ti–B–TiH2 mixtures: Some special features, Int. J. of SHS, 2021, v. 30, no. 2, pp. 119 – 121. doi: 10.3103/S1061386221020138.
23. https://www.ism.ac.ru/n_scientific_production/doc/shs_pwd/24.pdf
24. Rubtsov N.M., Seplyarskii B.S., Alymov M.I. The convective–conductive theory of combustion of condensed substances, ignition and wave processes in combustion of solids. Heat and Mass Transfer, Springer, 2017, pp. 117 – 167.
25. Selva K., Chandrasekar P., Chandramohan P., Mohanraj M. Characterisation of titanium–titanium boride composites processed by powder metallurgy techniques. Materials characterization, 2012, v. 73, pp. 43 – 51, doi: 10.1016/j.matchar.2012.07.014.
26. Abkowitz S., Cerime Ti. Discontinuously reinforced Ti-matrix composites: Manufacturing, properties, and applications. J. Miner. Met. Mater. Soc., 2004, v. 56, pp. 38 – 41.
27. Zhang Z., Shen X., Zhang Ch., Wei S., Lee Sh., Wanga F. A new rapid route to in-situ synthesize TiB–Ti system functionally graded materials using spark plasma sintering method, Mater. Sci. Eng., 2013, v. 565, pp. 326 – 332.
28. Karthiselva N.S., Murty B.S., Srinivasa R.B., Low temperature synthesis of dense TiB2 compacts by reaction spark plasma sintering. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2014, v. 48, pp. 201 – 210. doi: 10.1016/j.ijrmhm.2014.09.015.
29. Takashi S., The automotive application of disconti­nuously reinforced TiB-Ti composites. JOM, 2004, v. 56, no. 5, pp. 33 – 36.
30. Kang N., Coddet P., Liu Q., Liao H., Coddet C. In-situ TiB/near alpha Ti matrix composites manufactured by selective laser melting. Additive Manufacturing, 2016, v. 11, pp. 1 – 6. doi: 10.1016/j.addma.2016.04.001.
31. Hooyar A., Konda G. P., Lai-Chang Z., Calin M., Okulov I.V., Scudino S., Jürgen Eckert C.Y. Effect of powder particle shape on the properties of in situ Ti–TiB composite materials produced by selective laser melting. Journal of Materials Science & Technology, 2015, v. 31, pp. 1001 – 1005.
32. Attar H., Löber L., Funk A., Calin M., Zhang L.C., Prashanth K.G., Scudino S., Zhang Y.S., Eckert J., Mechanical behavior of porous commercially pure Ti and Ti–TiB composite materials manufactured by selective laser melting. Materials Science & Engineering A., 2015, v. 625, pp. 350 – 356. doi.org/10.1016/j.msea.2014.12.03
Made on
Tilda