Tilda Publishing
ЖУРНАЛ
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ISSN 1028-978X

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Tilda Publishing
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2025, № 11
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Химический состав и трибологические свойства алмазоподобных покрытий, сформированных импульсным лазерным осаждением углерода в реакционном газе — сероводороде

С. Н. Григорьев, Д. В. Фоминский, В. Н. Неволин, М. А. Волосова, А. И. Грунин, К. Ю. Максимова, В. Ю. Фоминский

Пассивирование свободных углеродных связей в алмазоподобных покрытиях a-C химическими связями с атомами серы и водорода может оказывать значительное влияние на трибологические свойства покрытий такого типа. Исследованы возможности регулируемого легирования элементами S и Н алмазоподобных покрытий a-C:H:S при использовании метода реакционного импульсного лазерного осаждения из углеродной мишени в сероводороде. Установлено, что повышение давления H2S с 2 до 20 Па позволило увеличивать концентрацию S от 10 до 50 ат. %. При этом концентрация H изменялась в меньшей степени (от 10 до 18 ат. %). Уменьшение скорости роста покрытия при повышении давления H2S указывало на взаимодействие углеродной лазерной плазмы с молекулами газа, вызывающего как активирование процессов легирования покрытий, так и образование летучих углеводородов. Исследование покрытий методом комбинационного рассеяния (КР спектроскопия) показало существенное влияние атомов S на локальную упаковку атомов С в покрытиях. Этот эффект оказал значительное влияние и на трибологические свойства покрытий a-C:H:S, осажденных на стальные подложки. В триботестах по методике возвратно-поступательного скольжения стального шарика наилучшими свойствами обладали покрытия, содержащие ~ 21 ат. % S и ~ 14 ат. % Н. Во влажном воздухе коэффициент трения для этих покрытий составлял ~ 0,17, но трибо-индуцированная графитизация покрытия обуславливала относительно быстрый износ в паре трения. В инертном газе (аргоне) коэффициент трения уменьшался до очень низкой величины 0,02 при слабом износе покрытия и контртела. В этих условиях графитизация покрытия a-C:H:S протекала только в тонком поверхностном слое (трибопленке), а заметного изменения структурного состояния самого покрытия в треке износа не обнаружено. Дальнейшее повышение концентрации серы оказало негативное влияние на трибологические свойства покрытий a-C:H:S.

Ключевые слова: алмазоподобные покрытия, трибологические свойства, коэффициент трения, импульсное лазерное осаждение, реакционная среда, элементный состав, легирование серой, спектроскопия комбинационного рассеяния.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-5-16
Григорьев Сергей Николаевич — МГТУ “СТАНКИН” (127055 Москва, Вадковский пер., 1), доктор технических наук, главный научный сотрудник, заведующий кафедрой высокоэффективных технологий и обработки, специалист в области обработки материалов и нанесения покрытий высокоэнергетическими потоками. E-mail: s.grigor@stankin.ru
Фоминский Дмитрий Вячеславович — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, cпециалист в области лазерных технологий модифицирования материалов и нанесения покрытий. E-mail: dmitryfominski@gmail.com
Неволин Владимир Николаевич — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области физики тонких пленок и наносистем. E-mail: vnnevolin@mephi.ru.
Волосова Марина Александровна — МГТУ “СТАНКИН” (127055 Москва, Вадковский пер., 1), доктор технических наук, доцент кафедры высокоэффективных технологий и обработки, cпециалист в области обработки материалов и нанесения покрытий с применением ионно-плазменных и аддитивных технологий. E-mail: m.volosova@stankin.ru
Грунин Алексей Игоревич — БФУ им. И. Канта (236041 Калининград, ул. Александра Невского, 14), кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, cпециалист в области нанесения тонкоплёночных покрытий и их исследования методом спектроскопии обратного резерфордовского рассеяния ионов. E-mail: alexey.grunin@gmail.com
Максимова Ксения Юрьевна — БФУ им. И. Канта (236041 Калининград, ул. Александра Невского, 14), научный сотрудник лаборатории, специалист в области лазерного напыления тонких плёнок и их исследования методами ионной спектроскопии. E-mail: xmaksimova@gmail.com
Фоминский Вячеслав Юрьевич — Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ” (115409 Москва, Каширское ш., 31), доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник, специалист в области физики твердого тела и наносистем различного функционального назначения. E-mail: vyfominskij@mephi.ru.
Ссылка на статью:
Григорьев С.Н., Фоминский Д.В., Неволин В.Н., Волосова М.А., Грунин А.И., Максимова К.Ю., Фоминский В.Ю. Химический состав и трибологические свойства алмазоподобных покрытий, сформированных импульсным лазерным осаждением углерода в реакционном газе — сероводороде. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 5 – 16. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-5-16
Литература содержит 19 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Григорьев С.Н., Фоминский Д.В., Неволин В.Н., Волосова М.А., Грунин А.И., Максимова К.Ю., Фоминский В.Ю. Химический состав и трибологические свойства алмазоподобных покрытий, сформированных импульсным лазерным осаждением углерода в реакционном газе — сероводороде. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 5 – 16. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-5-16
  1. Zhang R., Pu J., Yang Y., Guo L., Wang J. Probing the frictional properties of sulfur-doped diamond-like carbon films under high vacuum by first-principles calcu­lations. Appl. Surf. Sci., 2019, v. 481, pp. 1483 − 1489. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019. 03.182.
  2. Wang F., Wang L., Xue Q. Fluorine and sulfur co-doped amorphous carbon films to achieve ultra-low friction under high vacuum. Carbon, 2016, v. 96, pp. 411 − 420. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2015.09.084.
  3. Erdemir A., Eryilmaz O. Achieving superlubricity in DLC films by controlling bulk, surface, and tribochemistry. Friction, 2014, v. 2, pp .140 − 155. https://doi.org/10.1007/s40544-014-0055-1.
  4. Grigoriev S.N., Fominski V,Yu., Romanov R.I., Shelyakov A.V., Volosova M.A. Effect of energy fluence and Ti/W co-deposition on the structural, mechanical and tribological characteristics of diamond-like carbon coatings obtained by pulsed Nd:YAG laser deposition on a steel substrate. Surf. Coat. Technol., 2014, v. 259, pp. 415 – 425. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.10.056.
  5. Bai M., Yang L., Li J., Luo L., Sun S., Inkson  B. Mechanical and tribological properties of Si and W doped diamond like carbon (DLC) under dry reciprocating sliding conditions. Wear, 2021, v. 484 − 485, art. 204046. https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.204046.
  6. Freyman C.A., Chen Y., Chung Y.-W. Synthesis of carbon films with ultra-low friction in dry and humid air. Surf. Coat. Technol., 2006, v. 201, pp. 164 − 167. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.11.075.
  7. Moolsradoo N., Watanabe S. Modification of tribological performance of DLC films by means of some elements addition. Diam. Relat. Mater., 2010, v. 19, pp. 525 − 529. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2010.01.010.
  8. Grigoriev S.N., Fominski V.Yu., Volosova M.A., Romanov R.I., Demin M.V. Surface modification of diamond-like carbon coatings to control over run-in processes in friction pair. J. Frict. Wear, 2016, v. 37, no. 1, pp. 7 − 14. https://doi.org/10.3103/S1068366616010062.
  9. Романов Р.И., Фоминский Д.В., Неволин В.Н., Касьяненко В.А., Фоминский В.Ю. Выбор компо­нентов и нано-структурирование тонкопле­ноч­ных покрытий WS2/MoS2/a-C для снижения трения скольжения в осложненных условиях. Перспективные материалы, 2022, № 9, с. 64 − 76. DOI: 10.30791/1028-978X-2022-9-64-76. / Romanov R.I., Fominski D.V., Nevolin V.N., Kasianenko  V.A., Fominski V.Yu. Component selection and nano-structuring of WS2/MoS2/a-C thin-film coatings for reduction of sliding friction in difficult conditions. Inorg. Mater. Appl. Res., 2023, v. 14, no. 2, pp. 445 – 453. https://doi.org/10.1134/S2075113323020399.
  10. Yu G., Gong Z., Jiang B., Wang D., Bai C., Zhang J., Superlubricity for hydrogenated diamond like carbon induced by thin MoS2 and DLC layer in moist air. Diam. Relat. Mater., 2020, v. 102, art. 107668. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2019.107668.
  11. Jia Q., Yang Z., Zhang B., Gao K., Sun L., Zhang J., Macro superlubricity of 2D disulphide/ amorphous carbon heterogeneous via tribochemistry. Mater. Today Nano, 2023, v. 21, art. 100286. https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2022.100286.
  12. Romanov R.I., Fominski D.V., Demin M.V., Gritskevich M.D., Doroshina N.V., Volkov V.S., Fominski V.Yu. Tribological properties of WS2 thin films containing graphite-like carbon and Ni interlayers. Materials, 2023, v. 16, art. 282. https://doi.org/10.3390/ma16010282.
  13. Sun L., Gao K., Jia Q., Bai C., Zhang B., Tan X., Zhang J. Grown of superlubricity a-C:H/MoS2 film on 9Cr18Mo steel for industrial application. Diam. Relat. Mater., 2021, v. 117, art.108479. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2021.108479.
  14. Frezzotti M.L. Diamond growth from organic compounds in hydrous fluids deep within the Earth. Nature Comm., 2019, v.10, art. 4952. https://doi.org/10.1038/s41467-019-12984-y.
  15. Takeuchi T., Kojima T., Kageyama H. Carbon sulfur materials and methods for producing same. Patent US no. 10,710,960 B2. 14 July 2020.
  16. Berg J.S., Schwedt A., Kreutzmann A.-C., Kuypers  M.M.M., Milucka J. Polysulfides as intermediates in the oxidation of sulfide to sulfate by Beggiatoa spp. Appl. Environ. Microbiol., 2014, v. 80, no. 2, pp.629 − 636. http://dx.doi.org/10.1128/AEM.02852-13.
  17. Bloino J., Baiardi A., Biczysko M. Aiming at an accurate prediction of vibrational and electronic spectra for medium-to-large molecules: An overview. Int. J. Quantum Chem., 2016, v. 116, no. 21, pp. 1543 − 1574. https://doi.org/10.1002/qua.25188.
  18. Kurahashi Y., Tanaka H., Terayama M., Sugimura  J. Effect of environmental gas and trace water on the friction of DLC sliding with metals. Micromachines, 2017, v. 8, art. 217. https://doi.org/10.3390/mi8070217.
  19. Haneef M., Evaristo M., Yang L., Morina A., Trindade  B. Achieving superlubricity: Development of multilayer Co-doped DLC coatings and tribological evaluation with eco-friendly base oil and low-SAPS oil formulations. Materials, 2025, v. 18, art. 847. https://doi.org/10.3390/ma18040847.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Влияние состава на вязкость растворов и структуру высокопористых композиционных материалов альгинат–поливинилпирролидон–карбонатгидроксиапатит

А. А. Гречишникова, Е. С. Трофимчук, А. А. Егоров,
О. С. Антонова, С. К. Дедушенко, И. В. Фадеева

Получены композиционные гели на основе поливинилпирролидона (ПВП) и альгината (Алг) с карбонатгидроксиапатитом (КГА). Измерена их кинематическая и динамическая вязкости. Показано, что введение в полимер КГА в количестве до 40 масс. % приводит к снижению кинематической вязкости, а введение 50 масс. % КГА значительно ее повышает. Зависимость динамической вязкости гелей ПВП с Алг 1:1 и композиционных гелей носит характер псевдопластических жидкостей и в меньшей степени зависит от содержания КГА. Из композиционных гелей лиофилизацией получены высокопористые композиционные материалы. Исследована их микроструктура, пористость и определен средний размер пор. Показано, что при добавлении до 40 масс. % КГА объемная доля пор снижается с 95 до 70 об. % и уменьшается средний размер пор с 325 до 166 мкм. Исследованы механические свойства композитов при испытании на сжатие. Показано, что они демонстрируют поведение, характерное для макропористых структур. Модуль упругости возрастает с 8 до 184 кПа при увеличении содержания КГА с 10 до 50 масс. %. Установлено, что композиты демонстрируют обратимую деформацию на уровне 98 %. Результаты дают понимание о влиянии состава на вязкость и пористость композиционных материалов на основе альгината с КГА, полученных лиофилизацией раствора. Результаты механических испытаний на сжатие и обратимую деформацию позволяют рассматривать композиты альгинат – ПВП – КГА для применения в костной пластике.

Ключевые слова: высокопористые материалы, вязкость, альгинат, поливинилпирролидон, карбонатгидроксиапатит, испытание на сжатие.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-17-28
Гречишникова Анна Александровна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334 Москва, Ленинский пр. 49), инженер-исследователь; Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики” (101000, Москва, Мясницкая ул., 11), эксперт; специалист в области химии и технологии неорганических веществ и материалов. E-mail: aforysenkova@gmail.com.
Трофимчук Елена Сергеевна — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова”, химический факультет (119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3), кандидат химических наук, старший преподаватель, специалист в области физикохимии высокомолекулярных соединений. E-mail:  elena_trofimchuk@mail.ru.
Егоров Алексей Александрович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский пр., 49), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области керамических и композиционных материалов. E-mail: alex1814@yandex.ru.
Антонова Ольга Станиславовна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский пр. 49), младший научный сотрудник, специалист в области керамических и композиционных материалов, сканирующей электронной микроскопии. E-mail osantonova@yandex.ru.
Дедушенко Сергей Константинович — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС” (119049, Москва, Ленинский пр. 4, стр. 1), кандидат химических наук, доцент, специалист в области неорганической химии, Мессбауэровской спектроскопии. E-mail:  dedushenko2002@mail.ru.
Фадеева Инна Вилоровна — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119361, Москва, Озерная ул., 48), кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области керамических и композиционных материалов. E-mail: fadeeva_inna@mail.ru.
Ссылка на статью:
Гречишникова А.А., Трофимчук Е.С., Егоров А.А., Антонова О.С., Дедушенко С.К., Фадеева И.В. Влияние состава на вязкость растворов и структуру высокопористых композиционных материалов альгинат–поливинилпирролидон–карбонатгидроксиапатит. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 17 – 28. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-17-28
Литература содержит 30 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Гречишникова А.А., Трофимчук Е.С., Егоров А.А., Антонова О.С., Дедушенко С.К., Фадеева И.В. Влияние состава на вязкость растворов и структуру высокопористых композиционных материалов альгинат–поливинилпирролидон–карбонатгидроксиапатит. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 17 – 28. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-17-28
  1. Carriero V.C., Di Muzio L., Petralito S. et al. Cryogel scaffolds for tissue-engineering: Advances and challenges for effective bone and cartilage regeneration. Gels, 2023, v. 9, no. 12. art. 979.
  2. Razavi M., Qiao Y., Thakor A.S. Three‐dimensional cryogels for biomedical applications. Journal of Biomedical Materials Research. Part A, 2019, v. 107, no. 12, pp. 2736 – 2755.
  3. Castanheira E.J., Rodrigues J.M., Mano J.F. Cryogels composites: recent Improvement in bone tissue engineering. Nano Letters, 2024, v. 24, no. 44, pp. 13875 – 13887.
  4. Suzuki O., Shiwaku Y., Hamai R. Octacalcium phosphate bone substitute materials: Comparison between properties of biomaterials and other calcium phosphate material. Dental materials journal, 2020, v. 39, no. 2, pp. 187 – 199.
  5. Ishikawa K., Hayashi K. Carbonate apatite artificial bone. Science and Technology of Advanced Materials, 2021, v. 22, no. 1, pp. 683 – 694.
  6. Joukhdar IH., Seifert A., Jüngst T. et al. Ice templating soft matter: Fundamental principles and fabrication approaches to tailor pore structure and morphology and their biomedical applications. Advanced Materials, 2021, v. 33, no. 34, pp. 1 – 25.
  7. Kosir A., Artusio F., Deck L.-T. et al. The impact of process parameters on the lyophilized porous micro-structure: A case study of dextran. Journal of Pharmaceutical Sciences, 2025, v. 114, no. 2, pp. 1434 – 1443.
  8. Murray B.J. Inhibition of ice crystallisation in highly viscous aqueous organic acid droplets Atmospheric Chemistry and Physics, 2008, v. 8, no. 17, pp. 8743 – 8771.
  9. Cunningham A., Hilyard N.C. Physical behaviour of polymeric foams – An overview. Low density cellular plastics: Physical basis of behaviour. Dordrecht, Springer, 1994, pp. 1 – 21.
  10. Teraoka I. Polymer solution. An introduction to physical properties. New York, John Wiley & Sons, Inc., 2002, 349 p.
  11. Jorge M.F.C., Caicedo Flaker C.H., Nassar S.F. et al. Viscoelastic and rheological properties of nanocomposite-forming solutions based on gelatin and montmorillonite. Journal of Food Engineering, 2014, v. 120, no. 1, pp. 81 – 87.
  12. Colby R.H. Structure and linear viscoelasticity of flexible polymer solutions: comparison of polyelectrolyte and neutral polymer solutions. Rheologica acta, 2010, v. 49, pp. 425 – 442.
  13. Lopez C.G., Matsumoto A., Shen A.Q. Dilute poly­electrolyte solutions: recent progress and open ques­tions. Soft Matter, 2024, v. 20., no. 12. pp. 2635 – 2687.
  14. Matsumoto A. Rheology of polyelectrolyte solutions: Current understanding and perspectives. Jurnal of the Society of Rheology, 2021, v. 50, no. 1, pp. 43 – 50.
  15. Colard C.A.L., Cave R.A., Grossiord N. et al. Conducting nanocomposite polymer foams from ice-crystal-templated assembly of mixtures of colloids. Advanced Materials, 2009, v. 21, no. 28, pp. 2894 – 2898.
  16. Tripathi A. Kathuria N., Kumar A. Elastic and macroporous agarose – gelatin cryogels with isotropic and anisotropic porosity for tissue engineering. Journal of Biomedical MAterials Research A, 2008, v. 90A, no. 3, pp. 680 – 694.
  17. Тетерина А.Ю., Фетисова В.Е., Федотов А.Ю. и др. Биосовместимые биодеградируемые компози­ционные материалы в системе биополимеры-фосфаты кальция для замещения костно-хрящевых дефектов. Материаловедение, 2020, № 8, с. 41 – 48. / Teterina A.Y., Fetisova V.E., Fedotov A.Y. et al. Biocompatible biodegradable composite materials in the biopolymer – calcium phosphate system for replacing osteochondral defects. Inorganic materials: Applied research, 2021, v. 12, no. 1, pp. 242 – 249.
  18. Shutov F.A. Foamed polymers. Cellular structure and properties. In: Advances in Polymer Science. Berlin, Springer, 2005, v. 51, 230 p., pp.155 – 218.
  19. Ben Djemaa I., Auguste S., Drenckhan-Andreatta  W., Andrieux S. Hydrogel foams from liquid foam templates: Properties and optimisation. Advances in Colloid and Interface Science, 2021, v. 294, art. 102478.
  20. Hössinger-Kalteis A., Reiter M., Jerabek M., Major Z. Overview and comparison of modelling methods for foams. Journal of Cellular Plastics, 2021, v. 57, no. 6. pp. 951 – 1001.
  21. Mann B.A., Holm C., Kremer K. Swelling of polyelectrolyte networks. Journal of Chemical Physics, 2005, v. 122, no. 15, art. 154903. https://doi.org/10.1063/1.1882275
  22. Szabó L., Gerber-Lemaire S., Wandrey C. Strategies to functionalize the anionic biopolymer na-alginate without restricting its polyelectrolyte properties. Polymers, 2020, v. 12, no. 4, art. 919.
  23. Yang H., Yan Y., Zhu P. et al. Studies on the viscosity behavior of polymer solutions at low concentrations. European Polymer Journal, 2005, v. 41, no. 2, pp. 329 – 340.
  24. Maia A.M.S., Villetti M.A., Borsali R., Balaban R.C. Polyelectrolyte and non-polyelectrolyte polyacrylamide copolymer solutions: The role of salt on the intra- and intermolecular interactions. Journal of the Brazilian Chemical Society, 2013, v. 24, no. 11, pp. 1871 – 1879.
  25. Chen X.G., Li J.P., Li Z.J. Aggregation kinetics of alginate-coated hematite nanoparticles in monovalent and divalent electrolytes. Acta Ecologica Sinica, 2006, v. 26, no. 5, pp. 1516 – 1522.
  26. Ma H.-L., Qi X.-r., Maitani Y., Nagai T. Preparation and characterization of superparamagnetic iron oxide nanoparticles stabilized by alginate. International Journal of Pharmaceutics, 2007, v. 333, no. 1-2, pp. 177 – 186.
  27. Barbetta A., Barigelli E., Dentini M. Porous alginate hydrogels: Synthetic methods for tailoring the porous texture. Biomacromolecules, 2009, v. 10, no. 8, pp. 2328 – 2337.
  28. Annabi N., Nichol J.W., Zhong X. et al. Controlling the porosity and microarchitecture of hydrogels for tissue engineering. Tissue Engineering – Part B: Reviews, 2010, v. 16, no. 4, pp. 371 – 383.
  29. Orgéas L., Gupta S., Martoïa F., Dumont P.J.J. Ice-templating hydrogels with high concentrations of cellulose nanofibers to produce architected cellular materials for structural applications. Materials and Design, 2022, v. 223, art. 111201.
  30. Lin A.S.P., Barrows T.H., Cartmell S.H., Guldberg R.E. Microarchitectural and mechanical characterization of oriented porous polymer scaffolds. Biomaterials, 2003, v. 24, no. 3, pp. 481 – 489.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Управление механическими свойствами цементных композитов с помощью
добавок-модификаторов

А. В. Пузатова, А. Д. Когай, М. А. Дмитриева, Т. С. Хлебцова

Рассмотрена эффективность добавок редиспергируемого полимерного порошка, эфира целлюлозы, формиата кальция для управления механическими свойствами цементных композитов. Определена начальная прочность образцов модифицированных цементных композитов через 30 – 90 минут твердения, исследована кинетика их твердения с использованием метода изотермической калориметрии. Для наиболее перспективных образцов определены реологические характеристики свежей смеси, прочностные характеристики на поздних сроках твердения (до 28 суток), проанализирована структура образцов с использованием метода компьютерной рентгеновской томографии. Добавки редиспергируемого полимерного порошка и формиата кальция в дозировке 2 % от массы цемента способствуют улучшению прочностных характеристик цементных композитов при сжатии. Обе добавки способствуют увеличению прочности образцов на 42 – 64 % в через 1 сутки и на 21 – 47 % после 3 суток. Через 7 суток добавка 2 % формиата кальция увеличивает прочность образцов на 32 %, а через 28 суток — на 15 %. Рассматриваемые добавки способствуют увеличению вязкости и плотности смеси, при этом, при добавлении 2 % редиспергируемого полимерного порошка сроки начала и конца схватывания сокращаются на 15 минут. Полученные результаты позволяют рассматривать изучаемые добавки как эффективные модификаторы цементных композитов, пригодных для строительства методом аддитивных технологий.

Ключевые слова: композиционный материал на основе цемента, добавки-модификаторы, механические свойства, аддитивные технологии.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-29-40
Пузатова Анастасия Вячеславовна — Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта (236041 Калининград, ул. А. Невского, 14), заведующая лабораторией, старший преподаватель, специалист в области строительных композиционных материалов. E-mail: asharanova@kantiana.ru.
Когай Алина Дмитриевна — Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта (236041 Калининград, ул. А. Невского, 14), аспирант, ассистент, научная специальность математическое моделирование, численные методы и комплексы программ. E-mail: ad.kogai@yandex.ru.
Дмитриева Мария Александровна — Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта (236041 Калининград, ул. А. Невского, 14), доктор физико-математических наук, доцент, профессор, специалист в области механики деформируемого твердого тела, строительных композиционных материалов. E-mail: admitrieva@kantiana.ru.
Хлебцова Татьяна Сергеевна — Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта (236041 Калининград, ул. А. Невского, 14), студент, направления строительство. E-mail: tata.khlebtsova@yandex.ru.
Ссылка на статью:
Пузатова А.В., Когай А.Д., Дмитриева М.А., Хлебцова Т.С. Управление механическими свойствами цементных композитов с помощью добавок-модификаторов. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 29 – 40. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-29-40
Литература содержит 38 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Пузатова А.В., Когай А.Д., Дмитриева М.А., Хлебцова Т.С. Управление механическими свойствами цементных композитов с помощью добавок-модификаторов. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 29 – 40. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-29-40
  1. Rubin A.P., Quintanilha L.C., Repette W.L. Influence of structuration rate, with hydration accelerating admixture, on the physical and mechanical properties of concrete for 3D printing. Construction and Building Materials, 2023, v. 363, art. 129826.
  2. Joh C., Lee J., Bui T. Q., Park J., Yang I.-H. Buildability and mechanical properties of 3D printed concrete. Materials, 2020, v. 13, art. 4919.
  3. Klyuev S., Klyuev A., Fediuk R., Ageeva M., Fomina E., Amran M., Murali G. Fresh and mechanical properties of low-cement mortars for 3D printing. Construction and Building Materials, 2022, v. 338, art. 127644.
  4. Wu Y., Liu C., Liu H., Zhang Z., He C., Liu S., Zhang R., Wang Y., Bai G. Study on the rheology and buildability of 3D printed concrete with recycled coarse aggregates. Journal of Building Engineering, 2021, v. 42, art. 103030.
  5. Amran M., Murali G., Hafizah N., Khalid A., Fediuk R., Ozbakkaloglu T., Lee Y.H., Haruna S., Lee Y.Y. Slag uses in making an ecofriendly and sustainable concrete: A review. Construction and Building Materials, 2021, v. 272, art. 121942.
  6. Volodchenko A.A., Lesovik V.S., Cherepanova I.A., Volodchenko A.N., Zagorodnjuk L.H., Elistratkin M.Y. Peculiarities of non-autoclaved lime wall materials production using clays. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., 2018, v. 327, art. 022021.
  7. De Azevedo A.R.G., Klyuev S., Marvila M., Vatin N., Alfimova N., De Lima T.E.S., Fediuk R., Olisov A. Investigation of the potential use of curauá fiber for reinforcing mortars. Fibers, 2020, v. 8, pp. 1 – 13.
  8. Sharanova A., Dmitrieva M. Selection of compositions for additive technologies in construction. E3S Web of Conferences, 2019, v. 97, art. 06018.
  9. Ibrahim K.A., Van Zijl G.P.A.G., Babafemi A.J. Influence of limestone calcined clay cement on properties of 3D printed concrete for sustainable construction. Journal of Building Engineering, 2023, v. 69, art. 106186.
  10. Kazemian A., Yuan X., Cochran E., Khoshnevis B. Cementitious materials for construction-scale 3D printing: Laboratory testing of fresh printing mixture. Constr. Build. Mater., 2017, v. 145, pp. 639 – 647.
  11. Woo S., Park I., Lee D., Yang J. Basic experimental evaluation of fresh and hardened properties of mortar using additive manufacturing. Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, 2021, v. 21, no. 6, pp. 167 – 176.
  12. Торшин А.О., Боровикова С.О., Корчунов И.В., Потапова Е.Н. Разработка строительной смеси для 3D-печати. Успехи в химии и химической технологии, 2018, т. 32, № 2(198), с. 164 – 166. / Torshin A.O., Borovikova S.O., Korchunov I.V., Potapova E.N. Razrabotka stroitel’noj smesi dlya 3D-pechati [Development of construction mixture for 3D printing]. Uspekhi v khimii i khimicheskoy tekhnologii [Advances in Chemistry and Chemical Technology], 2018, v. 32, no. 2(198), pp. 164 – 166. (In Russ.).
  13. Wu Y., Li M. Effects of Early-Age rheology and printing time interval on Late-Age fracture characteristics of 3D printed concrete. Construction and Building Materials, 2022, v. 351, art. 128559.
  14. Deng Z., Jia Z., Zhang C., Wang Z., Jia L., Ma L., Wang X., Zhang Y. 3D printing lightweight aggregate concrete prepared with shell-packing-aggregate method — Printability, mechanical properties and pore structure. Journal of Building Engineering, 2022, v. 62, art. 105404.
  15. Zhang Y., Zhang Y., She W., Yang L., Liu G., Yang Y. Rheological and harden properties of the high-thixotropy 3D printing concrete. Construction and Building Materials, 2019, v. 201, pp. 278 – 285.
  16. Bai G., Wang L., Wang F., Ma G. Assessing printing synergism in a dual 3D printing system for ultra-high performance concrete in-process reinforced cementitious composite. Additive Manufacturing, 2023, v. 61, art. 103338.
  17. Bai G., Wang L., Wang F., Cheng X. Printability and mechanical properties of 3D printing UHPC. Materials Reports, 2021, v. 35, no. 12, pp. 12063 – 12069.
  18. Ma G., Li Z., Wang L. Printable properties of cementitious material containing copper tailings for extrusion based 3D printing. Construction and Building Materials, 2018, v. 162, pp. 613 – 627.
  19. Chen Y., Figueiredo S.C., Li Z., Chang Z., Jansen K., Çopuroğlu O., Schlangen E. Improving printability of limestone-calcined clay-based cementitious materials by using viscosity-modifying admixture. Cement and Concrete Research, 2020, v. 132, art. 106040.
  20. Xu Z., Zhang D., Li H., Sun X., Zhao K., Wang Y.. Effect of FA and GGBFS on compressive strength, rheology, and printing properties of cement-based 3D printing material. Construction and Building Materials, 2022, v. 339, art. 127685.
  21. Liu H., Liu C., Wu Y., Bai G., He C., Zhang R., Wang  Y. Hardened properties of 3D printed concrete with recycled coarse aggregate. Cement and Concrete Research, 2022, v. 159, art. 106868.
  22. Arunothayan A.R., Nematollahi B., Bong S.H., Ranade  R., Sanjayan J.Hardened properties of 3D printable ultra-high performance fiber-reinforced concrete for digital construction applications. In book: Rheology and processing of construction materials (Ed. by V. Mechtcherine, K. Khayat, E. Secrieru). RheoCon SCC 2019. RILEM Bookseries, Springer, 2019, pp. 355 – 362.
  23. Arunothayan A.R., Nematollahi B., Khayat K.H., Ramesh A., Sanjayan J.G. Rheological characterization of ultra-high performance concrete for 3D printing. Cement and Concrete Composites, 2023, v. 136, art. 104854.
  24. Pasupathy K., Ramakrishnan S., Sanjayan J. 3D concrete printing of eco-friendly geopolymer containing brick waste. Cement and Concrete Composites, 2023, v. 138, art. 104943.
  25. Дерновая Е.С., Филатов С.Н., Папиров Р.В. Редиспергируемые полимерные порошки на основе винилацетата. Южно-Сибирский научный вестник, 2023, т. 49, № 3, с. 139 – 151. / Dernovaya E.S., Filatov S.N., Papirov R.V. Redispergiruemye polimernye poroshki na osnove vinilacetata [Redispersible polymer powders based on vinylacetate]. Yuzhno-Sibirskij nauchnyj vestnik [South-Siberian Scientific Bulletin], 2023, v. 49, no. 3, pp. 139 – 151. (In Russ.).
  26. Несветаев Г.В., Осипов В.В. O влиянии редиспер­гируемых полимерных порошков на модуль упругости и прочность сцепления строительных растворов. Инженерный вестник Дона, 2022, т. 91, № 7, с. 493 – 505. / Nesvetaev G.V., Osipov V.V. O vliyanii redispergiruemyh polimernyh poroshkov na modul’ uprugosti i prochnost’ scepleniya stroitel’nyh rastvorov [About influence of redispersible polymer powders on the modulus of elasticity and bonding strength of building mortars]. Inzhenernyj vestnik Dona [Engineering Journal of Don], 2022, v. 91, no. 7, pp. 493 – 505. (In Russ.).
  27. Корчунов И.В., Свентская Н.В. Влияние комплексных добавок на морозостойкость портландцемента. Успехи в химии и химической технологии, 2016, т. 30, № 7(176), с. 50 – 52. / Korchunov I.V., Sventskaya N.V. Vliyanie kompleksnyh dobavok na morozostojkost’ portlandcementa [Influence of complex additives on frost resistance of Portland cement]. Uspekhi v khimii i khimicheskoy tekhnologii [Advances in Chemistry and Chemical Technology], 2016, v. 30, no. 7(176), pp. 50 – 52. (In Russ.).
  28. Чикичев А.А., Белых С.А. Гидрофобизация строительных растворов добавками на основе полимерного остатка. Системы. Методы. Технологии, 2015, т. 27, № 3, с. 113 – 117. / Chikichev A.A., Belykh S.A. Gidrofobizaciya stroitel’nyh rastvorov dobavkami na osnove polimernogo ostatka [Water-repellency treatment of mortars by using additives based on polymer residue]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies], 2015, v. 27, no. 3, pp. 113 – 117. (In Russ.).
  29. Корнеев В.И. [Электронный ресурс]. Доклады Baltimix-2002. Режим доступа: https://baltimix.ru/confer_archive/reports/doclad02/Korneev1.php, 2002. / Korneev V.I. [Electronic resource]. Reports Baltimix-2002. Access mode: https://baltimix.ru/confer_archive/reports/doclad02/Korneev1.php, 2002. (In Russ.).
  30. Безногова О.Ю., Потапова Е.Н. Материалы для аддитивного строительного производства. Успехи в химии и химической технологии, 2022, т. 36, № 3(252), с. 16 – 18. / Beznogova O.Yu., Potapova E.N. Materialy dlya additivnogo stroitel’nogo proizvodstva [Materials for additive construction production]. Uspekhi v khimii i khimicheskoy tekhnologii [Advances in Chemistry and Chemical Technology], 2022, v. 36, no. 3(252), pp. 16 – 18. (In Russ.).
  31. Потапова Е.Н., Бурлов И.Ю., Азовцева О.В., Мин Х.Х. Вяжущие для 3D принтера. Техника и технология силикатов, 2023, т. 30, № 1, с. 8 – 15. / Potapova E.N., Burlov I.Yu., Azovtseva O.V., Min Kh.Kh. Vyazhushchie dlya 3D printera [Binders for 3D printer]. Tekhnika i tekhnologiya silikatov [Technique and technology of silicates], 2023, v. 30, no. 1, pp. 8 – 15. (In Russ.).
  32. Когай А.Д., Пузатова А.В., Дмитриева М.А., Лейцин В.Н. Применение цеолита в многокомпонентных мелкозернистых бетонах для строительной 3D-печати. Вестник МГСУ, 2024, т. 19, № 7, с. 1125 – 1137. / Kogai A.D., Puzatova A.V., Dmitrieva М.А., Leitsin V.N. Primenenie ceolita v mnogokomponentnyh melkozernistyh betonah dlya stroitel’noj 3D-pechati [Adding zeolite to multi-component fine-grain concrete used for 3D construction printing]. Vestnik MGSU [Bulletin MGSU], 2024. v. 19, no. 7, pp. 1125 – 1137. (In Russ.).
  33. ГОСТ 310.3-76. Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема: введ. 01.01.1978. Москва, Издательство стандартов, 1976, 6 с. / GOST 310.3-76. Tsementy. Metody opredeleniya normal’noy gustoty, srokov skhvatyvaniya i ravnomernosti izmeneniya ob»yema [Cements. Methods for determining of standard consistency, time of setting and soundness]: introduced 01.01.1978. Moscow, Publishing House of Standards, 1976, 6 p. (In Russ.).
  34. ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний: введ. 01.07.1986. Москва, Стандартинформ, 2018, 19 с. / GOST 5802-86. Rastvory stroitel’nyye. Metody ispytaniy [Mortars. Test methods]: introduced 01.07.1986. Moscow, Standartinform, 2018, 19 p. (In Russ.).
  35. Lootens D., Jousset P., Martinie L., Roussel N., Flatt R.J. Yield stress during setting of cement pastes from penetration tests. Cement and Concrete Research, 2009, v. 39, no. 5, pp. 401 – 408.
  36. Sharanova A.V., Lenkova D.A., Panfilova A.D. Study of strength kinetics of sand concrete system of accelerated hardening. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018, v. 347, art. 012014.
  37. Дмитриева М.А., Когай А.Д., Лейцин В.Н., Товпинец А.О., Шиняева М.В. Экспериментально-теоретический подход оценки структуры мелкозернистых модифицированных бетонов. Вестник МГСУ, 2023, т. 18, № 1, с. 70 – 81. / Dmitrieva M.A., Kogai A.D., Leitsin V.N., Tovpinets A.O., Shinyaeva M.V. Eksperimental’no-teoreticheskij podhod ocenki struktury melkozernistyh modificirovannyh betonov [An experimental and theoretical approach to assessing the structure of fine-grained modified concretes]. Vestnik MGSU [Bulletin MGSU], 2023,v. 18, no. 1, pp. 70 – 81. (In Russ.).
  38. Полуэктова В.А., Шаповалов Н.А. Полимер­цементная сухая строительная смесь для 3D-печати. Патент РФ № 2739910. Заявлен 29.07.20. Опубл. 29.12.20. / Poluektova V.A., Shapovalov N.A. Polimercementnaya suhaya stroitel’naya smes’ dlya 3D-pechati [Polymer-cement dry construction mixture for 3D printing]. Patent RF no. 273991. Declared 29.07.20. Publ. 29.12.20.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Получение керамических композиционных материалов на основе стабилизированного диоксида циркония методом свободного СВС-сжатия

А. П. Чижиков, М. С. Антипов, А. С. Константинов, П. М. Бажин

Изучен процесс получения материалов и изделий на основе оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия ZrO2-xY2O3-MgO-TiB2, где x ϵ [0; 9] мол. % методом свободного СВС-сжатия. Рассмотрено влияние технологических параметров свободного СВС-сжатия, а именно, времени задержки перед приложением давления, скорости деформирования материала и давления прессования на процесс компактирования выбранных объектов исследования. Установлено, что существуют оптимальные диапазоны перечисленных технологических параметров, внутри которых исследованные материалы обладают наибольшей способностью к пластическому деформированию. Показано воздействие стабилизирующей добавки Y2O3 на процесс свободного СВС-сжатия выбранных объектов исследования. Установлено, при введении стабилизирующей добавки за счет повышения температуры и скорости горения происходит увеличение степени деформации исследованных материалов. Высокотемпературное сдвиговое деформирование изучаемых материалов способствует формированию тетрагональной модификации диоксида циркония в продуктах синтеза. В то время, как в материалах, полученных в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) без приложения давления происходит образование моноклинной, тетрагональной и кубической модификации ZrO2. В результате свободного СВС-сжатия в структуре компактированных продуктов синтеза наблюдается формирование текстуры в направлении, перпендикулярном оси приложения давления.

Ключевые слова: самораспространяющийся высокотемпературный синтез, оксид циркония, оксид иттрия, свободное СВС-сжатие, композиционный материал

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-41-53
Чижиков Андрей Павлович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432 Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза керамических композиционных материалов. E-mail: chij@ism.ac.ru.
Антипов Михаил Сергеевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432 Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), младший научный сотрудник, специалист в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза металлокерамических композиционных материалов. E-mail: m_antipov@ism.ac.ru.
Константинов Александр Сергеевич — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432 Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области самораспространяющегося высокотемпературного синтеза металлокерамических композиционных материалов. E-mail: konstanta@ism.ac.ru.
Бажин Павел Михайлович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432 Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), заместитель директора ИСМАН, доктор технических наук, специалист в области материаловедения и прямого получения изделий в результате сочетания процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и сдвигового высокотемпературного деформирования. E-mail: bazhin@ism.ac.ru.
Ссылка на статью:
Чижиков А.П., Антипов М.С., Константинов А.С., Бажин П.М. Получение керамических композиционных материалов на основе стабилизированного диоксида циркония методом свободного СВС-сжатия. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 41 – 53. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-41-53
Литература содержит 59 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Чижиков А.П., Антипов М.С., Константинов А.С., Бажин П.М. Получение керамических композиционных материалов на основе стабилизированного диоксида циркония методом свободного СВС-сжатия. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 41 – 53. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-41-53
  1. Shojaie-bahaabad M., Bozorg M., Najafizadeh M., Cavaliere P. Ultra high temperature ceramic coatings in thermal protection systems (TPS). Ceramics International, 2023, v. 50, pp. 9937 – 9951. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.12.372.
  2. Malinina E.A., Myshletsov I.I., Buzanov G.A. et al. A new approach to the synthesis of nanocrystalline cobalt boride in the course of the thermal decomposition of cobalt complexes [Co(DMF)6]2+ with boron cluster anions. Molecules, 2023, no. 28, art. 453. https://doi.org/10.3390/molecules28010453.
  3. Козерожец И.В., Панасюк Г.П., Семенов Е.А. Исследование превращения наноразмерного порошка бемита и γ-Аl2О3 при термической обработке. Журнал нерганической химии, 2020, т. 65, № 4, с. 549 – 553. https://doi.org/ 10.31857/S0044457X20040091. / Kozerozhets I.V., Panasyuk G.P., Semenov E.A. et al. Transformations of nanosized boehmite and γ-Аl2О3 upon heat treatment. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2020, v. 65, no. 4, pp. 587 – 591. https://doi.org/10.1134/S0036023620040099.
  4. Guria J.F., Bansal A., Kumar V. Effect of additives on the thermal conductivity of zirconium diboride based composites – A review. Journal of the European Ceramic Society, 2021, v. 41, pp. 1 – 23. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.08.051.
  5. Liu B., Cui G., Sun J. et al. Fabrication and mechanical properties of TiN whisker toughening TiB2 based ceramic cutting tool composite. Ceramics International, 2024, v. 50, pp. 1874 – 1878. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.10.288.
  6. Wang X., Zhao., Gan Y. et al. Cutting performance and wear mechanisms of the graphene-reinforced Al2O3-WC-TiC composite ceramic tool in turning hardened 40Cr steel. Ceramics International, 2022, v. 48, pp. 13695 – 13705. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.01.251.
  7. Akhtar S.S. A critical review on self-lubricating ceramic-composite cutting tools. Ceramics International, 2021, v. 47, pp. 20745 – 20767. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.04.094.
  8. Белов Д.С., Клауч Д.Н., Блинков И.В. и др. Стойкость режущего инструмента с осажденными керамико-металлическими покрытиями (Ti,Al)N – Cu и (Ti,Al)N – Ni при точении и фрезеровании сталей. Физика и химия обработки материалов, 2023, № 5, с. 37 – 46. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2023-5-37-46. / Belov D.S., Klauch D.N., Blinkov I.V. et al. Durability of cutting tools with deposited ceramic-metal coatings (Ti, Al)N–Cu and (Ti, Al)N–Ni during turning and milling of steels. Inorganic Materials: Applied Research, 2024, v. 15, pp. 752 – 759. https://doi.org/10.1134/S2075113324700175.
  9. Калита В.И., Радюк А.А., Комлев Д.И. и др. Керметные плазменные покрытия с карбидами TiC и TiCrC. Физика и химия обработки материалов, 2022, № 2, с. 23 – 34. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2022-2-23-34. / Kalita V.I., Radyuk A.A., Komlev D.I. et al. Cermet plasma coatings with TiC and TiCrC carbides. Inorganic Materials: Applied Research, 2023, v. 14, pp. 707 – 715. https://doi.org/10.1134/S2075113323030164.
  10. Zhang X.H., Xu J.L., Luo J.M. et al. Preparation, microstructure and corrosion resistance of Al2O3 coatings by cathodic plasma electrolytic deposition on sintered NdFeB permanent magnet. Journal of Alloys and Compounds, 2023, v. 969, art. 172442. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.172442.
  11. Khalib A., Ahmad M.S., Shya L.C. et al. Towards synergistic sintering of TiO2/Cu ceramic/metal interpenetrating phase composite and its application as structural material for hydrogen combustion. Materials Letters, 2025, v. 382, art. 137957. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2024.137957.
  12. Song S., Gao Z., Lu B., et al. Performance optimization of complicated structural SiC/Si composite ceramics prepared by selective laser sintering. ЖУРНАЛ 2020, v. 46, pp. 568 – 575. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.09.004.
  13. Pedzhic Z., Jasionowski R., Ziqbka M. Cavitation wear of structural oxide ceramics and selected composite materials. Journal of the European Ceramic Society, 2014, v. 34, pp. 3351 – 3356. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.04.022.
  14. Zhao Y., Zhang H., Yan Z., Wu J. Performance enhancement of intermediate-temperature SOFCs using Ba0.5Sr0.5Sc0.2-xTaxCo0.8O3-δ-based composite cathodes. Materials Science and Engineering: B, 2025, v. 312, art. 117853. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2024. 117853.
  15. Bhasin I., Kant K.M. Development of conducting Bi0.5Sr0.5FeO3–δ-Gd0.1Ce0.9O2–δ composite cathodes for IT-SOFC. Materials Letters, 2024, v. 354, art. 135344. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2023.135344.
  16. Pichandi R., Tiwari P., Basu S. et al. Ca2Fe2O5 and Ca2Co2O5 based composite cathode for IT-SOFC application. Solid State Ionics, 2024, v. 404, art. 116418. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2023.116418.
  17. Jabeen F., Gupta N.K., Khan M.S. et al. Investigation of electrical, dielectric and multiferroic properties of 0.7Bi0.95Sm0.05Fe1-xGaxO3-0.3BaTiO3 composite ceramic system for high temperature piezoelectric applications. Materials Today Communications, 2024, v. 41, art. 110543. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.110543.
  18. Панасюк Г.П., Козерожец И.В., Данчевская М.Н. и др. Новый метод синтеза мелкокристаллической алюмомагниевой шпинели. Доклады Академии наук, 2019, т. 487, № 4, с. 387 – 390. https://doi.org/10.31857/S0869-56524874387-390. / Panasyuk G.P., Kozerozhets I.V., Danchevskaya M.N. et al. A new method for synthesis of fine crystalline magnesium aluminate spinel. Doklady chemistry, 2019, v. 487, no. 2, pp. 218 – 220. https://doi.org/10.1134/S0012500819080019.
  19. Li X., Tang J., Qiao J. et al. Effect of Ti3AlC2 addition on the densification and high- temperature erosion resistance of TiB2 composite ceramics fabricated by SPS. Journal of Alloys and Compounds, 2024, v. 1002, art. 175462. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.175462.
  20. Zhang R., Zhang H., Liu F. et al. High temperature oxidation resistance behavior of Ti3SiC2/Cu composites under migration of Ti and Cu atomic. Ceramics International, 2024, v. 50, pp. 49490 – 49500. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.09.293.
  21. Оболкина Т.О., Гольдберг М.А., Смирнов С.В. и др. Влияние Mn2+ на микроструктуру и механические свойства керамических материалов на основе ZrO2 - Al2O3 - SiO2. Физика и химия обработки материалов, 2022, № 6, с. 26 – 32. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2022-6-26-32. / Obolkina T.O., Goldberg M.A., Smirnov S.V. et al. The effect of Mn2+ on the microstructure and mechanical properties of ZrO2–Al2O3–SiO2 ceramic materials. Inorganic Materials: Applied Research, 2024, v. 14, pp. 794 – 799. https://doi.org/10.1134/S2075113323030322.
  22. Шиманский В.И., Шевелева В.В., Асташинский В.М. и др. Окисление циркония, легированного хромом, при воздействии компрессионных плазменных потоков. Физика и химия обработки материалов, 2023, № 3, с. 18 – 32. https://doi.org/10.30791/0015-3214-2023-3-18-32. / Shymanski V.I., Sheveleva V.V., Uglov V.V. et al. Oxidation of zirconium alloyed with chromium atoms by means of impact of compression plasma flows. Inorganic Materials: Applied Research, 2024, v. 15, pp. 675 – 685. https://doi.org/10.1134/S2075113324700096.
  23. Alhan S., Nehra M., Dilbaghi N., Kumar S. Synthesis of ZrO2 and its composite with activated carbon for lead adsorption and antibacterial applications. Hybrid Advances, 2024, v. 7, art. 100321. https://doi.org/10.1016/j.hybadv.2024.100321.
  24. Chitoria A.K., Mir A., Shah M.A. A review of ZrO2 nanoparticles applications and recent advancements. Ceramics International, 2023, v. 49, pp. 32343 – 32358. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.06.296.
  25. Coelho F.E.B., Magnacca G., Boffa V. et al. From ultra to nanofiltration: A review on the fabrication of ZrO2 membrane. Ceramics International, 2023, v. 49, pp. 8683 – 8708. https://doi.org/10.1016/j.ceramint. 2023.01.076.
  26. Liu L., Wang S., Jiang G., Liu H., Yang J., Li Y. Continuous supercritical hydrothermal synthesis of stabilized ZrO2 nanocomposites: Doping mechanism of typical metals and transition elements. Materials Today Chemistry, 2024, v. 35, art. 101902. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2024.101902.
  27. Zhao Y., Xu L., Guo M. et al. Effects of calcination temperature on grain growth and phase transformation of nano-zirconia with different crystal forms prepared by hydrothermal method. Journal of Materials Research and Technology, 2022, v. 19, pp. 4003 – 4017. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.06.137.
  28. Matsui K., Yoshida H., Ikuhara Y. Review: microstructure-development mechanism during sintering in polycrystalline zirconia. International Materials Reviews, 2018, v. 63, pp. 375 – 406. https://doi.org/10.1080/09506608.2017.1402424.
  29. Fujii S., Shimazaki K., Kuwabara A. Empirical interatomic potentials for ZrO2 and YSZ polymorphs: Application to a tetragonal ZrO2 grain boundary. Acta Materialia, 2024, v. 262, art. 119460. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119460.
  30. Keerthana L., Sakthivel C., Prabha I. MgO-ZrO2 mixed nanocomposites: fabrication methods and applications. Materials Today Sustainability, 2019, v. 3–4, art. 100007. https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2019.100007.
  31. Liu S., Song Z., Wang J., Han B., Sun Y. In situ self-assembly preparation and characterization of CaO–ZrO2 nanopowders under vacuum. Vacuum, 2023, v. 213, art. 112089. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2023.112089.
  32. Song X., Ding Y., Zhang J. et al. Thermophysical and mechanical properties of cubic, tetragonal and monoclinic ZrO2. Journal of Materials Research and Technology, 2023, v. 23, pp. 648 – 655. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.01.040.
  33. He H., Tian H., Huang J. et al. Dynamic creep of Al2O3 whisker-reinforced ZrO2 ceramic composite. Journal of the European Ceramic Society, 2025, v. 45, art. 116943. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2024.116943.
  34. Zuo F., Meng F., Lim D.T. et al. Influence of whisker-aspect-ratio on densification, microstructure and mechanical properties of Al2O3 whiskers-reinforced CeO2-stabilized ZrO2 composites. Journal of the European Ceramic Society, 2018, v. 38, pp. 1796 – 1801. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.11.037.
  35. Cui K., Shen X., Zhang Y. et al. Microstructure, phase evolution, mechanical properties and slag corrosion resistance of ZrO2 reinforced Al2O3–Cr2O3 composites. Journal of Materials Research and Technology, 2023, v. 25, pp. 5520 – 5537. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.07.002.
  36. Wang J., Yuan L., Chen S. et al. Thermal shock resistance of Cr2O3–Al2O3–ZrO2 bricks with the microstructure of Cr2O3 aggregates coated by ZrO2. Ceramics International, 2021, v. 47, pp. 31433 – 31441. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.08.019.
  37. Liu X., Ling Y., Tian X. et al. Improved sinterability and thermal shock resistance of MgO–ZrO2 composites due to in-situ formed MgAl2O4. Ceramics Intarnational, 2024, v. 50, pp. 38485 – 38494. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.07.213.
  38. Lee J., Jang K.B., Lee S. Mechanical properties of TiC reinforced MgO–ZrO2 composites via spark plasma sintering. Ceramics Imternational, 2023, v. 49, pp. 17255 – 17260. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.02.091.
  39. Zhang Z., Liu H., Zhang Z. et al. SiC whisker toughened WC-Al2O3-ZrO2 binderless cemented carbides via fast-hot-pressed sintering and DFT calculations. Ceramic International, 2024, v. 50, pp. 27749 – 27757. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.05.073.
  40. Zhu T., Guo W., Zhang J. et al. Synergistic toughening effect of SiC whiskers and particles in ZrO2–Al2O3–SiC ceramics. Ceramics International, 2023, v. 49, pp. 36337 – 36343. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.08.317.
  41. Navas V.G., Sanda A., Sanz C. Surface integrity of rotary ultrasonic machined ZrO2–TiN and Al2O3–TiC–SiC ceramics. Journal of the European Ceramic Society, 2015, v. 35, pp. 3927 – 3941. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.06.018.
  42. Qin Z., Wang Y., Ye J. et al. Effect of TiC addition on microstructure and properties of network structured TiC–ZrO2 composite conductive ceramics. Ceramics International, 2024, v. 50, pp. 32938 – 32946. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.06.106.
  43. Ban J., Zhou C., Feng L. et al. Preparation and application of ZrB2-SiCw composite powder for corrosion resistance improvement in Al2O3–ZrO2–C slide plate materials. Ceramics International, 2020, v. 46, pp. 9817 – 9825. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.12.255.
  44. Малинина Е.А., Гоева Л.В., Бузанова Г.А. и др. Синтез и физико-химические свойства бинарных боридов кобальта(ii). Термическое восстановление комплексов-прекурсоров [CoLn][B10H10] (L = H2O, n = 6; N2H4, n = 3). Журнал неорганической химии, 2019, т. 64, № 11, с. 1136 – 1145. https://doi.org/10.1134/S0044457X19110126. / Malinina E.A., Goeva L.V., Buzanov G.A. Synthesis and physicochemical properties of binary cobalt(II) borides. Thermal reduction of precursor complexes [CoLn][B10H10] (L = H2O, n = 6; N2H4, n = 3). Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2019, v. 64, pp. 1325 – 1334. https://doi.org/10.1134/S0036023619110123.
  45. Baqiah H., Kechik M.M.A., Pasupuleti J. et al. Nanostructure, optical, electronic, photoluminescence and magnetic properties of Co-doped ZrO2 sol–gel films. Results in Physics, 2023, v. 55, art. 107194. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2023.107194.
  46. Huo F., Shen Y.A., He S. et al. Fabrication of NiO/ZrO2 nanocomposites using ball milling-pyrolysis method. Vacuum, 2021, v. 191, art. 110370. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2021.110370.
  47. Khan A.R., Patra A., Majumdar B. Synthesis of nano Y2O3, TiO2, ZrO2 dispersed W-Ni-Nb-Mo alloys by mechanical alloying, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2022, v. 103, art. 105753. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2021.105753.
  48. Hao Z., Ling G., Shengnan Z. et al. Hydrothermal synthesized F doped ZrO2 powders with novel photocatalytic activities. Inorganic Chemistry Communications, 2024, v. 162, art. 112170. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2024.112170.
  49. Kozerozhets I.V., Panasyuk G.P., Semenov E.A. et al. New approach to prepare the highly pure ceramic precursor for the sapphire synthesis. Ceramics International, 2020, v. 46, pp. 28961 – 28968. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.08.067.
  50. Husain M.S., Pandey V., Ahmed H. et al. Structural and optical analyses of hydrothermally synthesized ZrO2 nanopowder. Materials Today: Proceedings, 2023. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.06.079
  51. Чижиков А.П., Константинов А.С., Бажин П.М. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез керамического материала на основе алюмомагниевой шпинели и диборида титана. Журнал неорганической химии, 2021, т. 66, № 8, с. 1002 – 1008. https://doi.org/10.31857/S0044457X21080031. / Chizhikov A.P., Konstantinov A.S., Bazhin P.M. Self-propagating high-temperature synthesis of ceramic material based on aluminum-magnesium spinel and titanium diboride. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2021, v. 66, no. 8, pp. 1115 – 1120. https://doi.org/10.1134/S0036023621080039.
  52. Bazhin P.M., Kovalev D.Yu., Luginina M.A., Averichev  O.A. Combustion of Ti–Al–C compacts in air and helium: a TRXRD study. International Journal of Self-Propagating High Temperature Synthesis, 2016, v. 25, no. 1, pp. 30 – 34. https://doi.org/10.3103/S1061386216010027.
  53. Bazhin P.M., Stolin A.M., Konstantinov A.S. et al. Ceramic Ti–B composites synthesized by combustion followed by high-temperature deformation. Materials, 2016, v. 9, no. 12, art. 1027. https://doi.org/10.3390/ma9121027.
  54. Bazhin P., Chizhikov A., Bazhina A. et al. Titanium-titanium boride matrix composites prepared in-situ under conditions combining combustion processes and high-temperature shear deformation. Materials Science and Engineering: A, 2023, v. 874, art. 145093. https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.145093.
  55. Антипов М.С., Бажин П.М., Чижиков А.П. и др. Формуемость, фазовый состав и микроструктура материалов на основе TIC–(5–50 МАС. %) NiCr, полученных в условиях свободного СВС-сжатия. Журнал неорганической химии, 2022, т. 67, № 10, с. 1498 – 1504. https://doi.org/10.31857/S0044457X22100361. / Antipov M.S., Bazhin P.M., Chizhikov A.P. et al. Formability, phase composition, and microstructure of TiC–(5–50 wt %) NiCr–based materials obtained by free SHS compression. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2022, v. 67, № 10, pp. 1658 – 1664. https://doi.org/10.1134/S0036023622100564.
  56. Прокопец А.Д., Бажин П.М., Константинов А.С. и др. Строение и механические характеристики слоистого композиционного материала на основе МАХ-фазы Ti3AlC2, полученного методом свободного СВС-сжатия. Неорганические материалы, 2021, т. 57, № 9, с. 986 – 990. https://doi.org/10.31857/S0002337X2109013X. / Prokopets A.D., Bazhin P.M., Konstantinov A.S. et al. Structure and mechanical characteristics of a laminated Ti3AlC2 MAX phase-based composite material prepared by a free self-propagating high-temperature synthesis compression method. Inorganic Materials, 2021, v. 57, no. 9, pp. 937 – 941. https://doi.org/10.1134/S0020168521090132.
  57. Chizhikov A.P., Bazhin P.M., Stolin A.M. Features of the structure and phase composition of materials based on aluminum oxide and chromium borides obtained under conditions of SHS and free SHS compression. Letters on Materials, 2020, v. 10, no. 2, pp. 135 – 140. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-2-135-140.
  58. Чижиков А.П., Константинов А.С., Антипов М.С. и др. Самораспространяющийся высокотем­пе­ратурный синтез композиционного материала на основе стабилизированного оксида циркония. Новые огнеупоры, 2023, № 7, с. 17 – 23. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-7-17-22. / Chizhikov A.P., Konstantinov A.S., Bazhin P.M. et al. Self-propagating high temperature synthesis of composite material based on stabilized zirconium oxide. Refractories and Industrial Ceramics, 2023, v. 64, no. 4, pp. 373 – 377. https://doi.org/10.1007/s11148-024-00855-z.
  59. Chizhikov A.P., Konstantinov A.S., Bazhin P.M. et al. Influence of technological parameters on the process of SHS-extrusion of composite material MgAl2O4‑TiB2. Letters on Materials, 2022, no. 12, pp. 158 – 163. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2022-2-158-163
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Синтез функционально-градиентного материала методом прямого лазерного выращивания
с ультразвуковым воздействием

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

Рассмотрена возможность синтеза функционально-градиентного материала методом прямого лазерного выращивания с ультразвуковым воздействием. В качестве источника высокочастотных колебаний использован излучатель Ланжевена мощностью 100 Вт и частотой 20 кГц. Исследована переходная структура от нержавеющей стали марки EuTroLoy 16316D.04 к никелевому сплаву Inconel 625. Благодаря ультразвуковому воздействию удалось добиться структуры, состоящей из равноосных столбчатых дендритов. Проанализировано распределение элементов вдоль центральной линии поперечного сечения образцов. Отмечено влияние ультразвуковых колебаний на относительное содержание Fe и Ni, при котором происходит сглаживание элементного состава при переходе от одного композиционного состава к другому. Анализ микротвердости вдоль линии параллельной центральной линии поперечного сечения образцов показал спад значений микротвёрдости при переходе от 100 % содержания Inconel 625 к 100 % содержанию нержавеющей стали, при этом значение микротвердости, полученное при ультразвуковом воздействии, на 5 – 7 % выше, чем при его отсутствии.

Ключевые слова: прямое лазерное выращивание, ультразвуковые колебания, функционально-градиентный материал, Inconel 625, EuTroLoy 16316D.04, микроструктура, микротвердость, элементный состав.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-54-62
Шварц Иван Валерьевич — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (420111 Казань, ул. К. Маркса, 10), ассистент кафедры, специалист в области сварки и родственных процессов. E-mail: IVShvarts@kai.ru.
Никифоров Сергей Александрович — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (420111 Казань, ул. К. Маркса, 10), старший преподаватель, специалист в области математического моделирования аддитивных процессов. E-mail: SANikiforov@kai.ru
Горунов Андрей Игоревич — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (420111 Казань, ул. К. Маркса, 10), доктор технических наук, профессор, специалист в области лазерных аддитивных технологий. E-mail: AIGorunov@kai.ru
Гильмутдинов Альберт Харисович — Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ (420111 Казань, ул. К. Маркса, 10), доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой, специалист в области атомной спектроскопии, физики плазмы и нанотехнологий. E-mail: albert.gilmutdinov@kai.ru.
Ссылка на статью:
Шварц И.В., Никифоров С.А., Горунов А.И., Гильмутдинов А.Х. Синтез функционально-градиентного материала методом прямого лазерного выращивания с ультразвуковым воздействием. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 54 – 62. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-54-62
Литература содержит 21 ссылку.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Шварц И.В., Никифоров С.А., Горунов А.И., Гильмутдинов А.Х. Синтез функционально-градиентного материала методом прямого лазерного выращивания с ультразвуковым воздействием. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 54 – 62. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-54-62
  1. Yuezhang Ju, Chengning Li, Xiaocong Yang, Lingzhi Ba, Ying Wang, Xinjie Di. Recent progress on additive manufacturing of steel-based functionally graded materials. Materials Today Communications, 2024, v. 40, art. 109953. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.109953.
  2. Zhenglin Liu, Minghao Nie, Tailin Yue, Pengfei Jiang, Xingran Li, Zhihui Zhang. Directed energy deposition of functional gradient material to enhance mechanical properties of heterogeneous stainless steels. Optics & Laser Technology, 2024, v. 179, art. 111326. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.111326.
  3. Xiaoyan Yu, Jiaxiang Xue, Qingkai Shen, Zehong Zheng, Ning Ou, Wei Wu, Li Jin. Effect of composition gradient design on microstructure and mechanical properties of dual-wire plasma arc additively manufactured 316L/IN625 functionally graded materials. Materials Chemistry and Physics, 2023, v. 307, art. 128121. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.128121.
  4. Bo Chen, Yi Su, Zhuohong Xie, Caiwang Tan, Jicai Feng. Development and characterization of 316L/Inconel625 functionally graded material fabricated by laser direct metal deposition. Optics & Laser Technology, 2020, v. 123, art. 105916. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.105916.
  5. Ying Li, Martina Koukolíková, Jan Džugan, Michal Brázda. High temperature fracture behavior of 316L stainless steel-Inconel 718 functionally graded materials manufactured by directed energy deposition: Role of interface orientation and heat treatment. Materials Science and Engineering: A, 2024, v. 898, art. 146389. https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.146389.
  6. Reza Ghanavati, Homam Naffakh-Moosavy, Mahmoud Moradi. Additive manufacturing of thin-walled SS316L-IN718 functionally graded materials by direct laser metal deposition. Journal of Materials Research and Technology, 2021, v. 15, pp. 2673 – 2685. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.09.061.
  7. Jiayang Lu, Wenya Li. Improvement of tensile properties of laser directed energy deposited IN718/316L functionally graded material via different heat treatments. Materials Science and Engineering: A, 2023, v. 866, art. 144694. https://doi.org/10.1016/j.msea.2023.144694.
  8. Omid Mehrabi, S.M. Hossein Seyedkashi, Mahmoud Moradi. Experimental and response surface study on additive manufacturing of functionally graded steel-inconel wall using direct laser metal deposition. Optics & Laser Technology, 2023, v. 167, art. 109707. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2023.109707.
  9. Gang Xu, Liujun Wu, Youyu Su, Zhanfeng Wang, Kaiyu  Luo, Jinzhong Lu. Microstructure and mechanical properties of directed energy deposited 316L/Ti6Al4V functionally graded materials via constant/gradient power. Materials Science and Engineering: A, 2022, v. 839, art. 142870. https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.142870.
  10. Aziz Ul Hassan Mohsan, Mina Zhang, Dafeng Wang, Su Zhao, Yishen Wang, Changyong Chen, Jiahao Zhang. State-of-the-art review on the Ultrasonic Vibration Assisted Laser Cladding (UVALC). Journal of Manufacturing Processes, 2023, v. 107, pp. 422 – 446. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2023.10.066.
  11. Xuekai Li, Wei Wang, Yihong Wu, Donghu Zhou, Huijun Kang, Enyu Guo, Jiehua Li, Zongning Chen, Yanjin Xu, Tongmin Wang. Ultrasonic field-assisted metal additive manufacturing (U-FAAM): Mechanisms, research and future directions. Ultrasonics Sonochemistry, 2024, v. 111, art. 107070. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2024.107070.
  12. Шварц И.В., Никифоров С.А., Горунов А.И., Гильмутдинов А.Х. Анализ влияния ультразвуковых колебаний на микроструктуру нержавеющей стали в процессе прямого лазерного выращивания. Перспективные материалы, 2025, № 8, с. 61 – 71. / Shvarts I.V., Nikiforov S.A., Gorunov A.I., Gilmutdinov A.Kh. Analiz vliyaniya ul’trazvukovyh kolebanij na mikrostrukturu nerzhaveyushchej stali v processe pryamogo lazernogo vyrashchivaniya [The analysis of ultrasonic impact on microstructure of stainless steel during direct metal deposition process]. Perspektivnye materialy [Advanced Materials], 2025, no. 8, pp. 61 – 71 (In Russ.).
  13. Shivank Tyagi, Sai Kumar Balla, M. Manjaiah, Clodualdo Aranas. Microstructure and mechanical properties of stainless steel 316L-Inconel 625 bimetallic structure fabricated by laser wire direct energy deposition. Journal of Materials Research and Technology, 2024, v. 33, pp. 8361 – 8371. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.11.130.
  14. Seung Weon Yang, Jongcheon Yoon, Hyub Lee, Do Sik Shim. Defect of functionally graded material of inconel 718 and STS 316L fabricated by directed energy deposition and its effect on mechanical properties. Journal of Materials Research and Technology, 2022, v. 17, pp. 478 – 497. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.01.029.
  15. Yuezhang Ju, Chengning Li, Xiaocong Yang, Lingzhi Ba, Ying Wang, Xinjie Di. Recent progress on additive manufacturing of steel-based functionally graded materials. Materials Today Communications, 2024, v. 40, art. 109953. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.109953.
  16. Zhehe Yao, Zhen Wang, Jian Chen, Yongfeng Sui, Jianhua Yao. Equiaxed microstructure formation by ultrasonic assisted laser metal deposition. Manufacturing Letters, 2022, v. 31, pp. 56 – 59. https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2021.07.002.
  17. Tae-Won Jeong, Young Tae Cho, Choon-Man Lee, Dong-Hyeon Kim. Effects of ultrasonic treatment on mechanical properties and microstructure of stainless steel 308L and Inconel 718 functionally graded materials fabricated via double-wire arc additive manufacturing. Materials Science and Engineering: A, 2024, v. 896, art. 146298. https://doi.org/10.1016/j.msea.2024. 146298.
  18. Jiandong Wang, Yu Xue, De Xu, Yuzhou Zeng, Liqun Li, Zhenqiang Wang, Fengchun Jiang. Effects of layer-by-layer ultrasonic impact treatment on microstructure and mechanical properties of 304 stainless steel manufactured by directed energy deposition. Additive Manufacturing, 2023, v. 68, art. 103523. https://doi.org/10.1016/j.addma.2023.103523.
  19. Gilmutdinov A.K., Gorunov A.I., Nyukhlaev O.A. et al. Investigations of the sound frequency effect on laser acoustic welding of stainless steel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2020, v. 106, pp. 3033 – 3043. https://doi.org/10.1007/s00170-019-04825-5.
  20. Huachen Li, Li Cui, Dingyong He, Zhenfu Shi, Fanhui Bu, Qing Cao, Shengjun Wan. Non-contact ultrasonic vibration-assisted laser metal deposition manufacturing Fe-based powder: Numerical simulation and experimental investigation. Materials Today Communications, 2024, v. 40, art. 109865. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.109865.
  21. Nagasivamuni Balasubramani, Jeffrey Venezuela, Nan  Yang, Gui Wang, David StJohn, Matthew  Dargusch. An overview and critical assessment of the mechanisms of microstructural refinement during ultrasonic solidification of metals. Ultrasonics Sonochemistry, 2022, v. 89, art. 106151. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2022.106151.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Получение порошков алюминия и композитов на его основе в высокоскоростной струе плазмы дугового разряда

Д. С. Никитин, А. Насырбаев, И. И. Шаненков, А. И. Циммерман, А. А. Сивков

Предложена единая стратегия получения порошков алюминия и композитов с алюминиевой матрицей в высокоскоростной струе плазмы дугового разряда. При ускорении плазменной струи в коаксиальном магнитоплазменном ускорителе происходит электроэрозия материала металлической электродной системы, что позволяет синтезировать алюминиевый порошок с полимодальным распределением частиц по размерам. Дополнительно возможно вводить в металлическую матрицу армирующие частицы в виде карбида бора, который предварительно закладывается в канал формирования плазменной структуры. В итоге получены композиционные порошковые материалы с концентрацией твердого карбида от 6,0 до 14,4 масс. %, равномерно распределенного в алюминиевой матрице. Предварительная плазмохимическая обработка металлической матрицы и армирующего компонента создает положительные эффекты при последующем спекании композитов. Достигнуты высокие степени уплотнения (до 99 %) и физико-механические свойства (микротвердость 140 – 215 HV) объемных образцов по сравнению со стандартными материалами (40 – 47 HV). Предложенный метод соединения металлической матрицы (алюминия) и армирующего керамического компонента (сверхтвердого карбида) путем in situ позволяет избежать недостатков более распространенного подхода ex situ (высокая пористость, рекристаллизация, неравномерное распределение и агломерация частиц) и улучшить конечные свойства как чисто металлических изделий, так и металломатричных композитов.

Ключевые слова: порошки, алюминий, карбид бора, металломатричные композиты, искровое плазменное спекание, армирование, микротвердость.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-63-76
Никитин Дмитрий Сергеевич — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634050 Томск, проспект Ленина, 30), кандидат технических наук, доцент, доцент, специалист в области плазмохимических технологий получения материалов. E-mail: nikitindmsr@yandex.ru; nikitindmsr@tpu.ru.
Насырбаев Артур — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634050 Томск, проспект Ленина, 30), ассистент, специалист в области плазмохимических технологий получения материалов. E-mail: arn1@tpu.ru.
Шаненков Иван Игоревич — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634050 Томск, проспект Ленина, 30), кандидат технических наук, доцент, специалист в области плазмохимических технологий получения материалов. E-mail: shanenkovii@tpu.ru.
Циммерман Александр Игоревич — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634050 Томск, проспект Ленина, 30), кандидат технических наук, ассистент, специалист в области плазмохимических технологий получения материалов. E-mail: aic6@tpu.ru.
Сивков Александр Анатольевич — Национальный исследовательский Томский политехнический университет (634050 Томск, проспект Ленина, 30), доктор технических наук, старший научный сотрудник, профессор, специалист в области плазмохимических технологий получения материалов. E-mail: sivkov@tpu.ru.
Ссылка на статью:
Никитин Д.С., Насырбаев А., Шаненков И.И., Циммерман А.И., Сивков А.А. Получение порошков алюминия и композитов на его основе в высокоскоростной струе плазмы дугового разряда. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 63 – 76. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-63-76
Литература содержит 32 ссылкb.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Никитин Д.С., Насырбаев А., Шаненков И.И., Циммерман А.И., Сивков А.А. Получение порошков алюминия и композитов на его основе в высокоскоростной струе плазмы дугового разряда. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 63 – 76. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-63-76
  1. Khalid M.Y., Umer R., Khan K.A. Review of recent trends and developments in aluminium 7075 alloy and its metal matrix composites (MMCs) for aircraft applications. Results in Engineering, 2023, v. 20, art. 101372.
  2. Samal P., Vundavilli P.R., Meher A., Mahapatra M.M. Recent progress in aluminum metal matrix composites: A review on processing, mechanical and wear properties. Journal of Manufacturing Processes, 2020, v. 59, pp. 131 – 152.
  3. Idusuyi N., Olayinka J.I. Dry sliding wear characteristics of aluminium metal matrix composites: a brief overview. Journal of Materials Research and Technology, 2019, v. 8, no. 3, pp. 3338 – 3346.
  4. Miracle D.B. Metal matrix composites - From science to technological significance. Composites Science and Technology, 2005, v. 65, no. 15 – 16, pp. 2526 – 2540.
  5. Zhang X., Zhao N., He C. The superior mechanical and physical properties of nanocarbon reinforced bulk composites achieved by architecture design – A review. Progress in Materials Science, 2020, v. 113, art. 100672.
  6. Gill R.S., Samra P.S., Kumar A. Effect of different types of reinforcement on tribological properties of aluminium metal matrix composites (MMCs) — A review of recent studies. Materials Today: Proceedings, 2022, v. 56, pp. 3094 – 3101.
  7. Sadhu K.K., Mandal N., Sahoo R.R. SiC/graphene reinforced aluminum metal matrix composites prepared by powder metallurgy: A review. Journal of Manufacturing Processes, 2023, v. 91, pp. 10 – 43.
  8. Qiu C., Su Y., Yang J., Chen B., Ouyang Q., Zhang D. Structural modelling and mechanical behaviors of graphene/carbon nanotubes reinforced metal matrix composites via atomic-scale simulations: A review. Composites Part C: Open Access, 2021, v. 4, art. 100120.
  9. Zhao Z., Bai P., Du W., Liu B., Pan D., Das R., Liu  C., Guo Z. An overview of graphene and its derivatives reinforced metal matrix composites: Preparation, properties and applications. Carbon, 2020, v. 170, pp. 302 – 326.
  10. Shinde S.S., Barve S.B. Advances in hybrid aluminium metal matrix composite produced by stir casting route: A review on applications and fabrication characteristics. Materials Today: Proceedings, 2024, doi: 10.1016/j.matpr.2024.05.029.
  11. Sathiyaraj S., Senthilkumar A., Muhammed Ameen P., Sundar R., Saseendran V. Experimental investigations on mechanical properties of Al-B4C metal matrix composites. Materials Today: Proceedings, 2021, v. 45, pp. 6372 – 6376.
  12. Ibrahim I.A., Mohamed F.A., Lavernia E.J. Particulate reinforced metal matrix composites - a review. Journal of Materials Science, 1991, v. 26, no. 5, pp. 1137 – 1156.
  13. Assar A.E.M. Fabrication of metal matrix composite by infiltration process - Part 2: Experimental study. Journal of Materials Processing Technology, 1998, v. 86, no. 1–3, pp. 152 – 158.
  14. Prabu S.B., Karunamoorthy L., Kathiresan S., Mohan  B. Influence of stirring speed and stirring time on distribution of particles in cast metal matrix composite. Journal of Materials Processing Technology, 2006, v. 171, no. 2, pp. 268 – 273.
  15. Suryanarayana C., Al-Aqeeli N. Mechanically alloyed nanocomposites. Progress in Materials Science, 2013, v. 58, no. 4, pp. 383 – 502.
  16. Bahrami A., Pech-Canul M.I., Soltani N., Gutiérrez C.A., Kamm P.H. and Gurlo A. Tailoring microstructure and properties of bilayer-graded Al/B4C/MgAl2O4composites by single-stage pressureless infiltration. Journal of Alloys and Compounds, 2017, v. 694, pp. 408 – 418.
  17. Bahrami A., Pech-Canul M.I., Gutierrez C.A., Soltani  N. Effect of rice-husk ash on properties of laminated and functionally graded Al/SiC composites by one-step pressureless infiltration. Journal of Alloys and Compounds, 2015. v. 644, pp. 256 – 266.
  18. Schramm Deschamps I., dos Santos Avila D., Vanzuita  Piazera E., Dudley Cruz R.C., Aguilar C., Klein A.N. Design of in situ metal matrix composites produced by powder metallurgy – A critical review. Metals, 2022, v. 12, art. 2073.
  19. Palanivel R., Dinaharan I., Laubscher R.F., Davim  J.P. Influence of boron nitride nanoparticles on microstructure and wear behavior of AA6082/TiB2 hybrid aluminum composites synthesized by friction stir processing. Materials and Design, 2016, v. 106, pp. 195 – 204.
  20. Câmara N.T., Raimundo R.A., Lourenço C.S., Morais L.M.F., Silva D.D.S., Gomes R.M., Morales M.A., Macedo D.A., Gomes U.U., Costa  F.A. Impact of the SiC addition on the morphological, structural and mechanical properties of Cu-SiC composite powders prepared by high energy milling. Advanced Powder Technology, 2021, v. 32, no. 8, pp. 2950 – 2961.
  21. Purić J., Dojčinović I.P., Astashynski V.M., Kuraica M.M., Obradović B.M. Electric and thermodynamic properties of plasma flows created by a magnetoplasma compressor. Plasma Sources Science and Technology, 2003, v. 13, no. 1, art. 74.
  22. Sivkov A.A., Nikitin D.S., Pak A.Ya., Rakhmatullin  I.A. Direct plasmadynamic synthesis of ultradisperse silicon carbide. Technical Physics Letters, 2013, v. 39, no. 1, pp. 105 – 107.
  23. Kvashnin A.G., Nikitin D.S., Shanenkov I.I., Chepkasov I.V., Kvashnina Y.A., Nassyrbayev A., Sivkov A.A., Bolatova Z., Pak A.Y. Large‐scale synthesis and applications of hafnium–tantalum carbides. Advanced Functional Materials, 2022, v. 32, no. 38, art. 2206289.
  24. Sivkov A., Vympina Y., Ivashutenko A., Rakhmatullin  I., Shanenkova Y., Nikitin D., Shanenkov I. Plasma dynamic synthesis of highly defective fine titanium dioxide with tunable phase composition. Ceramics International, 2022, v. 48, no. 8, pp. 10862 – 10873.
  25. Shanenkov I., Tsimmerman A., Nassyrbayev A., Nikitin  D., Tabakaev R., Sivkov A. Plasma dynamic synthesis of dispersed metal oxide materials in CO2 medium. Ceramics International, 2023, v. 49, no. 21, pp. 34232 – 34247.
  26. Chen L., Chen W., Zhang S., Zou S., Cheng T., Zhu D. Effect of bimodal powder on densification and mechanical properties of 316L stainless steel fabricated by binder jet 3D printing. Journal of Materials Research and Technology, 2023, v. 27, pp. 4043 – 4052.
  27. Migas D., Myalska-Glowacka H., Chmiela B., Maciag T., Mikuszewski T., Moskal G., Matus K., Godzierz M. Microstructural characterization of cerium rich phases in new polycrystalline Co–Al–W-xCe superalloys. Journal of Materials Research and Technology, 2022, v. 20, pp. 1665 – 1676.
  28. Wang C., Liang S., Cui J., Wang X., Wei Y. First-principles study of the mechanical and thermodynamic properties of Al4W, Al5W and Al12W under pressure. Vacuum, 2019, v. 169, art. 108844.
  29. Mostafaei A., Rodriguez De Vecchis P., Nettleship  I., Chmielus M. Effect of powder size distribution on densification and microstructural evolution of binder-jet 3D-printed alloy 625. Materials & Design, 2019, v. 162, pp. 375 – 383.
  30. Herzallah H., Elsayd A., Shash A., Adly M. Effect of carbon nanotubes (CNTs) and silicon carbide (SiC) on mechanical properties of pure Al manufactured by powder metallurgy. Journal of Materials Research and Technology, 2020, v. 9, no. 2, pp. 1948 – 1954.
  31. Bharathi P., Kumar T.S. Mechanical characteristics and wear behaviour of Al/SiC and Al/SiC/B4C hybrid metal matrix compositesf through powder metallurgy route. Silicon, 2023, v. 15, no. 10, pp. 4259 – 4275.
  32. Saremi Ghareh Ghol M., Malti A., Akhlaghi F. Effect of WC nanoparticles content on the microstructure, hardness and tribological properties of Al-WC nanocomposites produced by flake powder metallurgy. Materials Chemistry and Physics, 2023, v. 296, art. 127252.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Синтез фаз системы W – C – B методом химического осаждения из газовой фазы

А. В. Полигенько, К. М. Осипов, Е. А. Рубан, А. А. Шапоренков, В. В. Душик

Рассмотрены вопросы формирования боридов вольфрама в системе W–C–B методом химического газофазного осаждения из парогазовой смеси, содержащей гексафторид вольфрама, водород и триметиламин-боран (ТМАБ), с использованием аргона в качестве газа-носителя. Описана принципиальная схема рабочей установки оригинальной конструкции, приведены использованные материалы и режимы осаждения. Показана принципиальная возможность формирования фаз WB и W2B5 при их осаждении с применением фторидного прекурсора вольфрама. Представлены данные о фазовом составе и морфологии осадков, полученных при различных режимах осаждения, а также предложен возможный механизм фазообразования при химическом осаждении из газовой смеси WF6 – H2 – ТМАБ.

Ключевые слова: вольфрам, бор, бориды вольфрама, химическое осаждение из газовой фазы, защитные и функциональные покрытия.

DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-77-86
Полигенько Андрей Валериевич — Университет науки и технологий МИСИС (119049 Москва, Ленинский пр., 4, стр. 1), аспирант, специалист в области металлургии черных и цветных металлов. E-mail: 1600615@edu.misi.ru;  andreupoligenko@gmail.com.
Осипов Кирилл Михайлович — Университет науки и технологий МИСИС (119049 Москва, Ленинский пр., 4, стр. 1), аспирант; Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) (119071 Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4), инженер, специалист в области физико-химии процессов и материалов. E-mail: kirillos382000@mail.ru.
Рубан Евгений Андреевич — Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) (119071 Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4), научный сотрудник, специалист в области физической химии и электрохимии. E-mail: evgeny.ruban991@gmail.com.
Шапоренков Андрей Александрович — Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) (119071 Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4), научный сотрудник, специалист в области физической химии и электрохимии. E-mail: shipr24@mail.ru.
Душик Владимир Владимирович — Университет науки и технологий МИСИС (119049 Москва, Ленинский пр. 4, стр. 1), кандидат химических наук, доцент; Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) (119071 Москва, Ленинский проспект, 31, корп. 4), заведующий лабораторией, специалист в области гетерогенного синтеза тугоплавких систем. E-mail: v.dushik@gmail.com.
Ссылка на статью:
Полигенько А.В., Осипов К.М., Рубан Е.А., Шапоренков А.А., Душик В.В. Синтез фаз системы W – C – B методом химического осаждения из газовой фазы. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 77 – 86. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-77-86
Литература содержит 25 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Полигенько А.В., Осипов К.М., Рубан Е.А., Шапоренков А.А., Душик В.В. Синтез фаз системы W – C – B методом химического осаждения из газовой фазы. Перспективные материалы, 2025, № 11, с. 77 – 86. DOI: 10.30791/1028-978X-2025-11-77-86
  1. Kiessling R. The crystal structures of molybdenum and tungsten borides. Acta Chem Scand, 1947, no. 1, pp. 893 – 916.
  2. Bykova E, Ovsyannikov S.V., Bykov M., Yin Y., Fedotenko T., Holz H., Gabel S., Merle B., Chariton S., Prakapenka V.B., Dubrovinskaya N., Goncharov A.F., Dubrovinsky L. Synthesis, crystal structure, and properties of stoichiometric hard tungsten tetraboride WB4. J. Mater. Chem. A, 2022, v. 10, pp. 20111 – 20120. doi: 10.1039/D2TA02268K
  3. Chretien A., Helgorsky J. Borides of molybdenum and tungsten, MoB4 and WB4; New compounds. Compt. Rend., 1961, v. 252, p. 742 – 744.
  4. Gong W., Liu C., Song X., Li Q., Ma Y., Chen. C. Unravelling the structure and strength of the highest boride of tungsten WB4.2. Physical Review B, 2019, v. 100, no. 22, pp. 1–5.
  5. Nowotny H., Haschke F., Benesovsky F. Bor-reiche Wolframboride. Monatshefte Fur Chemie, 1967, v. 98, no. 3, pp. 547 – 554.
  6. Lundstrom T., Rosenberg I. The crystal structure of the molybdenum boride Mo1−xB3. J. Solid State Chem., 1973, v. 6, pp. 299 – 305. doi: 10.1016/0022-4596(73)90194-1
  7. Gonzalez Szwacki N. The structure and hardness of the highest boride of tungsten, a borophene-based compound. Sci. Rep., 2017, v. 7, art. 4082. doi: 10.1038/s41598-017-04394-1
  8. Kvashnin A.G., Zakaryan H.A., Zhao C., Duan, Y., Kvashnina Y.A., Xie C., Dong H., Oganov A.R., New tungsten borides, their stability and outstanding mechanical properties. J. Phys. Chem. Lett., 2018, v. 9, no. 12, pp. 3470 – 3477. doi: 10.1021/acs.jpclett.8b01262
  9. Kvashnin A.G., Rybkovskiy D.V., Filonenko V.P., Bugakov V.I., Zibrov I.P., Brazhkin V.V., Oganov  A.R., Osiptsov A.A., Zakirov A.Y. WB5-x: Synthesis, properties, and crystal structure - new insights into the long-debated compound. Adv. Sci. (Weinh), 2020, v. 7, no. 16, art. 2000775. doi: 10.1002/advs.202000775
  10. Pervikov A.V., Krinitcyn M.G., Glazkova E.A. et al. Synthesis of tungsten carbide from bimodal tungsten powder produced by electrical explosion of wire. Int. J. Refract. Hard Met., 2022, v. 103, art. 105733. doi: 10.1016/j.ijrmhm.2021.105733
  11. Jiang C.C., Goto T., Hirai T. Preparation of titanium carbide plates by chemical vapour deposition. J. Mater. Sci., 1990, v. 25, pp. 1086 – 1093. doi: 10.1007/BF03372207
  12. Алиева А.З., Керимова У.А., Юнусов С.Г., Алиева  Н.М. Синтез хромового соединения методом CVD и его исследование физическими методами. Вестник Томского государственного университета. Химия, 2024, т. 33, с. 93 – 102. doi: 10.17223/24135542/33/9 / Aliyeva A.Z., Kerimov. U.A., Yunusov S.G., Aliyeva  N.M. Sintez hromovogo soedineniya metodom CVD i ego issledovanie fizicheskimi metodami [Synthesis of chrome compounds by CVD method and its study by physical methods]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia [Tomsk State University Journal of Chemistry], 2024, v. 33, pp. 93–102. doi: 10.17223/24135542/33/9. (In Russ.).
  13. Jeong-Hun Choi, Min-Ji Ha, Jae Chan Park, Tae Joo Park, Woo-Hee Kim, Myoung-Jae Lee, Ji-Hoon Ahn. A strategy for wafer-scale crystalline MoS2 thin films with controlled morphology using pulsed metal–organic chemical vapor deposition at low temperature. Adv. Mater. Interfaces, 2021, v. 9, no. 4, art. 2101785. doi: 10.1002/admi.202101785
  14. Lipei P., Shiwei W., Xicheng W., Wei P., Yafeng W., Tengshi L., Shaobo L., Xiangjun M., Han D. Large-size and ultrahigh purity tungsten with enhanced physical properties via chemical vapor deposition. J. Am. Chem. Soc., 2024, v. 9, pp. 42549 – 42556, doi: 10.1021/acsomega.4c06723
  15. Mohsin A., Faizan A., Boxiong Y. and Akmal A. A comprehensive account of biomedical applications of CVD diamond coatings. J. Phys. D: Appl. Phys., 2021, v. 54, art. 443001. doi: 10.1088/1361-6463/ac0ca2
  16. Shi Z., Yuan Q., Wang Y., Nishimura K., Yang G., Zhang B., Jiang N., Li H. Optical properties of bulk single-crystal diamonds at 80–1200 K by vibrational spectroscopic methods. Materials, 2021, v. 14, no. 23, art. 7435. doi: 10.3390/ma14237435
  17. Saraswati B. Nonlinear electronic devices on single-layer CVD graphene for thermistor. Nanotechnology, 2024, v. 35, art. 505710. doi: 10.1088/1361-6528/ad7f5e
  18. Deng J., Jiang F., Zha X., Zhang T., Yao H., Zhu  D., Zhu H., Xie H., Wang F., Wu X., Yan L. Impact resistance of CVD multi-coatings with designed layers. Coatings, 2023, v. 13, no. 5, art. 815. doi: 10.3390/coatings13050815
  19. Pierson H.O. Handbook of chemical vapor deposition (CVD). Park Ridge, New Jersey, U.S.A., Noyes Publications, 1999, 88 p.
  20. Самсонов Г.В., Серебрякова Т.И., Неронов В.А. Бориды. Москва, Атомиздат, 1975, 375 с. / Samsonov G.V., Serebryakova T.I., Neronov V.A. Boridy [Borides]. Moscow, Atomizdat Publ., 1975, 375  p. (In Russ.).
  21. Trimethylamineborane. CAS Common Chemistry. Режим доступа: https://commonchemistry.cas.org/detail?cas_rn=75-22-9 (дата обращения 4. 11. 2024)
  22. Душик В.В., Рубан Е.А., Шапоренков А.А., Дровосеков А.Б., Рожанский Н.В., Гладких  Н.А. Механические свойства и коррозионно-электрохи­мическое поведение многослойных покрытий системы Ni-P и W-C, получаемых методами химико-каталитической металлизации и химического газофазного осаждения. Часть 1: Структура и механические свойства покрытий. Коррозия: материалы, защита, 2021, № 12, c. 15 – 21. doi: 10.31044/1813–7016–2021–0–12–15–21 / Dushik V.V., Ruban E.A., Shaporenkov A.A. et al. Mechanical properties and corrosion–electrochemical behavior of multilayer coatings of the Ni–P and W–C system obtained by the electroless plating method and chemical vapor deposition. Part 1. Structure and mechanical properties of coatings. Prot. Met. Phys. Chem. Surf, 2022, v. 58, pp. 1301 – 1306. doi: 10.1134/S2070205122070048
  23. Душик В.В., Левдикова К.С., Шапоренков  А.А., Крутских В.М., Рыбкина Т.В., Гладких Н.А. Механи­ческие свойства и коррозионно-электрохимическое поведение многослойных покрытий системы Ni-P и W-C, получаемых методами химико-каталитической металлизации и химического газофазного осаждения. Часть 2: Коррозионно-электрохимическое поведение покрытий. Коррозия: материалы, защита, 2022, № 2, c. 43 – 46. / Dushik V.V., Levdikova K.S., Shaporenkov A.A., Krutskih V.M., Rybkina T.V., Gladkih N.A., Mekhanicheskie svojstva i korrozionno-elektrohimicheskoe povedenie mnogoslojnyh pokrytij sistemy Ni-P i W-C, poluchaemyh metodami himiko-kataliticheskoj metallizacii i himicheskogo gazofaznogo osazhdeniya. Chast’ 2: Korrozionno-elektrohimicheskoe povedenie pokrytij. [Mechanical properties and corrosion-electrochemical behavior of multilayer coatings of the Ni-P and W-C systems obtained by chemical-catalytic metallization and chemical vapor deposition. Part 2: Corrosion-electrochemical behavior of coatings] Korroziya: materialy, zashchita [Corrosion: Materials, Protection], 2022, no. 2, pp. 43 – 46 (in Russ.). doi: 10.31044/1813–7016–2022–0–2–43–48
  24. Душик В.В., Рубан Е.А, Дровосеков А.Б., Шапоренков А.А., Рожанский Н.В. Синергетический эффект в многослойных покрытиях систем Ni–P–W и W–C, получаемых методом химико-каталитической металлизации и химического осаждения из газовой фазы. Поверхность: Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 12, с. 54 – 62. doi: 10.31857/S102809602312004X / Dushik V.V., Ruban E.A., Drovosekov A.B., Shaporenkov A.A., Rozhanskiy N.V. Synergetic effect in Ni–P–W and W–C multilayer coating systems obtained by chemical-catalytic metallization and chemical-vapor deposition. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2024, no. 12, pp. 54 – 62. doi: 10.1134/S1027451023060265
  25. Душик В.В., Редькина Г.В., Рожанский Н.В., Рыбкина Т.В., Шапоренков А.А., Мащенко В.Е. Коррозионно-электрохимическое поведение CVD-покрытий на основе β-W в растворе NaCl. Коррозия: материалы, защита, 2019, № 12, с. 29 – 33. doi: 10.31044/1813–7016–2019–0–12–29–32 / Dushik V.V., Redkina G., Rozhanskii N.V. et al. Corrosion and electrochemical behavior of β-W CVD coatings in NaCl solution. Prot. Met. Phys. Chem. Surf., 2020, v. 56, pp. 1321 – 1324. doi: 10.1134/S2070205120070059 – 1344
Made on
Tilda