Tilda Publishing
ЖУРНАЛ
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ISSN 1028-978X (print)
ISSN 3033-733X (online)
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Tilda Publishing
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2026, № 2, аннотации статей

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Оксидные слои с сегментационными трещинами в термобарьерных покрытиях.
Обзор и анализ

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

В настоящее время оксидные слои в термобарьерных покрытиях формируют с дефектной структурой, пористой или со специально созданными перпендикулярно подложке сегментационными трещинами, уменьшающими остаточные напряжения при термоциклировании. Для анализа возможности формирования сегментационных трещин в термобарьерных покрытиях путём плазменного напыления в данной работе использованы три инженерных критерия, описывающие их получение: 1) удельная энтальпия плазменной струи — Neff/Q — отношение эффективной мощности плазмотрона (Neff) к расходу плазмообразующих газов (Q); 2) отношение Neff/(Q·d) — отношение удельной энтальпии плазменной струи к среднему размеру частиц напыляемого порошка (d); 3) погонная энергия — отношение Neff K/(V·В), где K — коэффициент, определяющий остаточную эффективную мощность на дистанции напыления, V — скорость перемещения плазмотрона относительно подложки, В — ширина покрытия при одном проходе. Второй и третий критерии определяют температуру напыляемых частиц и температуру покрытия в пятне напыления. От этих двух температур зависит когезионная прочность и возможность формирования сегментационных трещин. Путем аппроксимации приведенных в литературе данных в работе были получены уравнения, описывающие зависимость количества сегментационных трещин от величин предложенных критериев, температуры подложки и среднего размера напыляемых частиц. В первом приближении предложенными отношениями Neff/(Q·d) и (Neff·K)/(V·В) можно пользоваться при выборе режимов напыления на первом этапе планирования экспериментов. Так, например, при повышении значения второго критерия до 400 ГДж/(кг·м) и третьего критерия до 350 кДж/м2 среднее количество сегментационных трещин повышается до 5 шт. на 1 мм длины покрытия.

Ключевые слова: оксидные плазменные термобарьерные покрытия, сегментационные трещины, обзор.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-5-20
Калита Василий Иванович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), доктор технических наук, главный научный сотрудник, специалист в области плазменных процессов в металлургии и обработки металлов. 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 плазменных процессов в металлургии и обработки металлов.
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 плазменных процессов в металлургии и обработки металлов.
Ссылка на статью:
Калита В.И., Комлев Д.И., Радюк А.А. Оксидные слои с сегментационными трещинами в термобарьерных покрытиях. Обзор и анализ. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 5 – 20. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-5-20
Литература содержит 24 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Калита В.И., Комлев Д.И., Радюк А.А. Оксидные слои с сегментационными трещинами в термобарьерных покрытиях. Обзор и анализ. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 5 – 20. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-5-20
1.    Guo H.B., Vaßen R., Stover D. Atmospheric plasma sprayed thick thermal barrier coatings with high segmentation crack density. Surface and Coatings technology, 2004, v. 186, no. 3, pp. 353 – 363. doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.01.002
2.    Guo H.B., Vaßen R., Stover D. Thermophysical properties and thermal cycling behavior of plasma sprayed thick thermal barrier coatings. Surface and Coatings Technology, 2005, v. 192, no. 1, pp. 48 – 56. doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.02.004
3.    Karger M., Vaßen R., Stöver D. Atmospheric plasma sprayed thermal barrier coatings with high segmentation crack densities: Spraying process, microstructure and thermal cycling behavior. Surface and Coatings Technology, 2011, v. 206, no. 1, pp. 16 – 23. doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.06.032
4.    Guo H.B., Murakami H., Kuroda S. Effect of hollow spherical powder size distribution on porosity and seg­mentation cracks in thermal barrier coatings. Journal of the American Ceramic Society, 2006, v. 89, no. 12, pp. 3797 – 3804. doi.org/10.1111/j.1551-2916.2006.01322.x
5.    Guo H., Kuroda S., Murakami H. Microstructures and properties of plasma-sprayed segmented thermal barrier coatings. Journal of the American Ceramic Society, 2006, v. 89, no. 4, pp. 1432 – 1439.
6.    Guo H., Yi W., Lu W., Gong S. Thermo-physical properties and thermal shock resistance of segmented La2Ce2O7/YSZ thermal barrier coatings. Journal of thermal spray technology, 2009, v. 18, pp. 665 – 671. doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00912.x
7.    Behiye Aybike Yalçınyüz, Kamutzki F., Gurlo A., Rupprecht C. Optimization of segmented thermal barrier coatings (s-TBCs) for high-temperature applications. Journal of Thermal Spray Technology, 2023, v. 32, no. 8, pp. 2636 – 2646. doi.org/10.1007/s11666-023-01649-4
8.    Guo H.B., Kuroda S., Murakami H. Segmented thermal barrier coatings produced by atmospheric plasma spraying hollow powders. Thin Solid Films, 2006, v. 506. pp. 136 – 139. doi.org/10.1016/j.tsf.2005.08.142
9.    Izadinia M., Soltani R., Mahmoud Heydarzadeh Sohi. Effect of segmented cracks on TGO growth and life of thick thermal barrier. coating under isothermal oxidation conditions. Ceramics International, 2020, v. 46, no. 6, pp. 7475 – 7481. doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.11.245
10.  Edward J. Gildersleeve V, Sanjay Sampath. Durability of plasma sprayed thermal barrier coatings with controlled properties. Part I: For planar disk substrates. Surface and Coatings Technology, 2021, v. 424, art. 127678. doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.12767811.2023.36
11.  Kaita Ito, Hitoshi Kuriki, Hiroshi Araki, Seiji Kuroda, Manabu Enoki. Detection of segmentation cracks in top coat of thermal barrier coatings during plasma spraying by non-contact acoustic emission method. Science and Technology of Advanced Materials, 2014, v. 15, no. 3, art. 035007. doi:10.1088/1468-6996/15/3/035007
12.  Taylor T. Thermal barrier coating for substrates and process for producing it. Patent U.S. no. 50733433A. Publ. 17 Dec. 1991.
13.  Wang L., Zhong X.H., Shao F., Ni J.X., Yang J.S., Tao S.Y., Wang Y. What is the suitable segmentation crack density for atmospheric plasma sprayed thick thermal barrier coatings with the improved thermal shock resistance? Applied Surface Science, 2018, v. 431, pp. 101 – 111. doi.org/10.1016/j. apsusc.2017.05.030
14.  Wang Y.Y., Han Y.X., Lin C.C., Zheng W., Jiang C.F., Wei A.J., Liu Y.H., Zeng Y., Shi Y. Effect of spraying power on the morphology of YSZ splat and micro-structure of thermal barrier coating. Ceramics International, 2021, v. 47, no. 13, pp. 18956 – 18963. doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.03.238
15.  Chen D., Dambra C., Dorfman M. Process and properties of dense and porous vertically-cracked yttria stabilized zirconia thermal barrier coatings. Surface and Coatings Technology, 2020, v. 404, art. 126467. doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126467
16.  Rajabi M., Vafaeenezhad H., Aboutalebi M.R., Seyedein S.H. Thick thermal barrier coatings with different segmentation crack densities: microstructure analysis and thermal oxidation behavior. Ceramics International, 2023, v. 49, no. 3, pp. 4795 – 4806. doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.09.369
17.  Edward J. Gildersleeve V., Toshio Nakamura, Sanjay Sampath. Durability of plasma sprayed thermal barrier coatings with controlled properties. Part II: Effects of geometrical curvature. Surface and Coatings Technology, 2021, v. 424, art. 127671. doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127671
18.  Tailor S., Upadhyaya R., Manjunath S.Y., Dub A.V., Modi A., Modi S.C. Atmospheric plasma sprayed 7%-YSZ thick thermal barrier coatings with controlled segmentation crack densities and its thermal cycling behavior. Ceramics International, 2018, v. 44, no. 3, pp. 2691 – 2699. doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.10.219
19.  Haoran Peng, Yueguang Yu, Jianxin Dong, Tianjie Shi, Kang Yuan, Zheng Yan, Botian Bai. The effects of induction plasma spheroidization on the properties of yttrium-stabilized zirconia powders and the performance of corresponding thermal barrier coatings for gas turbine engine applications. Coatings, 2024, v. 14, no. 5, art. 627. doi.org/10.3390/coatings14050627
20.  Lirong Luo, Zhonghua Zou, Xiao Shan, Huangyue Cai, Lixia Yang, Hongyun Jin, Xiaofeng Zhao. Introducing segmentation cracks in air plasma- sprayed thermal barrier coatings by controlling residual stress. Journal of the American Ceramic Society, 2022, v. 105, no. 2, pp. 1286 – 1299. doi.org/10.1111/jace.18101
21.  Shinde Sh.V., Sampath S. Factors governing segmentation crack characteristics in air plasma sprayed ceramics. Journal of the European Ceramic Society, 2022, v. 42, no. 3, pp. 1077 – 1087. doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.10.064
22.  Chen D., Rocchio-Heller R., Dambra Ch. Segmented thermal barrier coatings for ID and OD components. Using the sinplex pro plasma torch. Journal of Thermal Spray Technology, 2019, v. 28, no. 7, pp. 1664 – 1673. doi.org/10.1007/s11666-019-00920-x
23.  Musalek R., Tesar T., Medricky J., Lukac F., Chraska T., Gupta M. Microstructures and thermal cycling properties of thermal barrier coatings deposited by hybrid water-stabilized plasma torch. Journal of Thermal Spray Technology, 2020, v. 29, pp. 444 – 461. doi.org/10.1007/s11666-020-00990-2
24.        Wang Y., Wang Ch., You Y., Cheng W., Dong M., Zhu Zh., Liu J., Xie W., Wang L., Zhang X., Wang Y. Finite element simulations of thermal stress distribution in thermal barrier coatings with different mullite whisker arrangements. Ceramics International, 2024, v. 50, no. 21, pp. 43397 – 43413. doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.08.190
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Исследование свойств порошка Ti3O5, полученного восстановлением порошка рутила TiO2 в потоке водорода

Т. Н. Сметюхова, Л. А. Арбанас, А. Н. Хрусталев, А. А. Холодкова,
А. Д. Соколов, И. А. Чмутин, И. А. Залетова, А. А. Ашмарин

Проведено комплексное исследование порошка пентаоксида трититана Ti3O5, полученного восстановлением в потоке водорода порошка рутила TiO2. Изучены границы температурной стабильности β-, λ- и α-фаз для полученного порошка Ti3O5. Определены значения диэлектрической проницаемости 11,0 – 12,5 и тангенс угла диэлектрических потерь
0,39 – 0,45 для β-Ti3O5 в гигагерцовом диапазоне частот для порошка со средним размером частиц 3 – 6 мкм. Исследована способность композиционного материала на основе радиопрозрачного термопластичного полиуретана и 33 % поглощающей электромагнитное излучение фазы β-Ti3O5 поглощать СВЧ-излучение. Показана принципиальная возможность применения ранее разработанной технологии синтеза β-Ti3O5 методом восстановления порошка рутила TiO2 в потоке водорода для создания радиопоглощающих СВЧ-излучение композиционных материалов на основе β-Ti3O5.

Ключевые слова: Ti3O5-пентаоксид трититана, полиморфные превращения, поглощающие композиционные материалы, СВЧ-излучение.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-21-28
Сметюхова Татьяна Николаевна — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “МИРЭА – Российский технологический университет” (119454, Москва, Проспект Вернадского, 78), научный сотрудник, специалист в области исследования материалов. E-mail: smetyukhova.t.n@yandex.ru.
Арбанас Левко Андреевич — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “МИРЭА – Российский технологический университет” (119454, Москва, Проспект Вернадского, 78), стажер-исследователь, специалист в области исследования материалов. E-mail: levko.147@icloud.com.
Хрусталев Арсений Николаевич — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “МИРЭА – Российский технологический университет” (119454, Москва, Проспект Вернадского, 78), инженер, специалист в области исследования материалов. E-mail: lywn@yandex.ru.
Холодкова Анастасия Андреевна — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “МИРЭА – Российский технологический университет” (119454, Москва, Проспект Вернадского, 78), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области исследования материалов. E-mail: anastasia.kholodkova@gmail.com.
Соколов Антон Дмитриевич — Акционерное общество “Научно-производственное предприятие “Исток” им Шокина” (141190, Фрязино,
ул. Вокзальная, 2а), научный сотрудник; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “МИРЭА – Российский технологический университет” (119454, Москва, Проспект Вернадского, 78), аспирант, специалист в области создания керамических материалов и их обработки. E-mail: laklic@mail.ru.
Чмутин Игорь Анатольевич — Акционерное общество “Технопарк Слава” (117246, Москва, Научный проезд, 20, стр.2), кандидат физико-математических наук, Руководитель Технологического центра коллективного пользования, специалист в области полимерных и композиционных материалов со специальными электрическими и электродинамическими свойствами. E-mail: chmutin@technopark-slava.ru; tchmutin@mail.ru.
Залетова Ирина Александровна — Акционерное общество “Государственный научный центр Российской Федерации “Исследовательский центр имени М.В. Келдыша” (125438, Москва, вн.тер.г.муниципальный округ Головинский, Онежская ул., 8), научный сотрудник, специалист в области исследования материалов. E-mail: irina-zaletova@mail.ru, nanocentre@kerc.msk.ru.
Ашмарин Артем Александрович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), ведущий научный сотрудник, специалист в области исследования материалов. E-mail: ashmarin_artem@list.ru.

Ссылка на статью:
Сметюхова Т.Н., Арбанас Л.А., Хрусталев А.Н., Холодкова А.А., Соколов А.Д., Чмутин И.А., Залетова И.А., Ашмарин А.А. Исследование свойств порошка Ti3O5, полученного восстановлением порошка рутила TiO2 в потоке водорода. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 21 – 28. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-21-28
Литература содержит 21 ссылку.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Сметюхова Т.Н., Арбанас Л.А., Хрусталев А.Н., Холодкова А.А., Соколов А.Д., Чмутин И.А., Залетова И.А., Ашмарин А.А. Исследование свойств порошка Ti3O5, полученного восстановлением порошка рутила TiO2 в потоке водорода. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 21 – 28. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-21-28
  1. Åsbrink S., Magnéli A. Crystal structure studies on trititanium pentoxide, Ti3O5. Acta Crystallographica, 1959, v. 12, рр. 575 − 581. doi: 10.1107/s0365110x59001694.
  2. Iwasaki H., Bright H., Rowland J.F. The polymorphism of the oxide Ti3O5. Journal of the Less Common Metals, 1969, v. 17, рр. 99 − 110. doi: 10.1016/0022-5088(69)90040-X.
  3. Zhao P., Li G., Li W.-L. et al. Progress in Ti3O5: Synthesis, properties and applications. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2021, v. 31, no. 11, рр. 3310 − 3327. doi: 10.1016/S1003-6326(21)65731-X.
  4. Tanaka K., Nasu T., Miyamoto Y., Ozaki N., Tanaka  S., Nagata T., Hakoe F., Yoshikiyo M., Nakagawa K., Umeta Y. et al. Structural phase transition between γ-Ti3O5 and δ-Ti3O5 by breaking of a one-dimensionally conducting pathway. Crystal Growth & Design, 2015, v. 15, no. 2, рр. 653 − 657. doi: 10.1021/cg5013439.
  5. Yoshimatsu K., Nakao H., Kumigashira H. Temperature-induced structural and electronic phase transitions in λ-phase Ti3O5. Phys. Rev. Materials, 2024, v. 8, art. 035002. doi: 10.1103/PhysRevMaterials.8.035002.
  6. Onoda M. Phase transitions of Ti3O5. Journal of Solid State Chemistry, 1998, v. 136, no. 1, pp. 67 − 73. doi: 10.1006/jssc.1997.7657.
  7. Shi Q., Chai G., Huang W. et al. Fabrication of nanocrystalline λ-Ti3O5 with tunable terahertz wave transmission properties across a temperature induced phase transition. Journal of Materials Chemistry C, 2016, v. 4, pp. 10279 – 10285. doi: 10.1039/c6tc03108k.
  8. Liu R., Shang J.-X., Wang F.-H. Electronic, magnetic and optical properties of β-Ti3O5 and λ-Ti3O5: A density functional study. Computational Materials Science, 2014, v. 81, pp. 158 – 162. doi: 10.1016/j.commatsci.2013.08.001.
  9. Fu X., Chen W., Zhang Z. et al. Preparing high purity λ-Ti3O5 and Li/λ-Ti3O5 as high-perfomance electromagnetic wave absorbers. Journal of Materials Chemistry C, 2021, v. 9, pp. 7976 − 7981. doi: 10.1039/D1TC01331A.
  10. Nasu T., Tokoro H., Tanaka K., Hakoe F., Namai A. and Ohkoshi S. Sol–gel synthesis of nanosized λ-Ti3O5 crystals. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2014, v. 54, art. 12008. doi: 10.1088/1757-899X/54/1/012008.
  11. Cai Y., Shi Q., Wand M. et al. Synthesis of nanoscale lambda-Ti3O5 via a PEG assisted sol-gel method. Journal of Alloys and Compounds, 2020, v. 848, art.  156585. doi: 10.1016/j.jallcom.2020.156585.
  12. Hong S.H. Crystal growth of some intermediate titanium oxide phases γ-Ti3O5, β-Ti3O5, Ti4O7, and Ti2O3 by chemical transport reactions. Acta Chemica Scandinavica, 1982, v. A36, no.3, pp. 207 − 217. doi: 10.3891/acta.chem.scand.36a-0207.
  13. Fan Y., Zhang C., Liu X. et al. Structure and transport properties of titanium oxide (Ti2O, TiO1+δ, and Ti3O5) thin films. Journal of Alloys and Compounds, 2019, v. 786, pp. 607 − 613. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.01.381.
  14. Хрусталев А. Н., Арбанас Л. А. Синтез и структура соединений гомологического ряда TinO2n-1, полученных восстановлением в водородной среде. Вопросы материаловедения, 2024, № 3, с. 57 − 71. / Khrustalev A.N., Arbanas L.A. Sintez i struktura soedineniy gomologicheskogo ryada TinO2n–1, poluchennych vosstanovleniem v vodorodnoy srede [Synthesis and structure of compounds of the homological series TinO2n–1 obtained by reduction in a hydrogen environment]. Voprosy Materialovedeniya [Questions of Materials Science], 2024, no. 3 (119), pp.  57 − 71. (In Russ.). doi: 10.22349/1994-6716-2024-119-3-57-71.
  15. Соколов А.Д., Левашова Л.В., Рыбкин В.Н. и др. Анализ результатов синтеза Ti3O5 путем восстановления порошка TiO2 в среде водорода. Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы, 2023, № 2, c. 76 − 86. / Sokolov A.D., Levashova L.V., Rybkin V.N. et al. Analiz rezultatov sinteza Ti3O5 putyom vosstanovleniya poroshka TiO2 v srede vodoroda [Analysis of the results of Ti3O5 synthesis by reduction of TiO2 power in hydrogen]. Elektronnaya technika. Seriya 2. Poluprovodnikovye pribory [Electronics. Series 2. Semiconductor devices], 2023, no. 2, pp.76 − 86. (In Russ.). doi: 10.36845/2073-8250-2023-269-2-76-86.
  16. Казанцев Ю.Н. Методы и средства измерения электродинамических характеристик радиопог­лощающих и радиопрозрачных материалов. Сборник трудов XIV Междунар. конф. по гиромагнитной электронике и электродинамике (Россия, Москва (Фирсановка), 13-16 ноября 1998). М.: Изд-во МЭИ, 1998, т. 2, 406 с, с. 205 − 227. / Kazantsev Yu.N. Metody i sredstva izmereniya elektrodinamicheskih harakteristik radiopogloshchayushchih i radioprozrachnyh mate­rialov [Methods and means of measurement of the electrodynamic characteristics of radio-absorbing and radio-materials]. Proceedings of XIVth International Conference on Gyromagnetic Electronics and Electrodynamics. Moscow (Firsanovka), Russia, 13 – 16 November 1998. Moscow, MEI Publ., v. 2, 406 p., pp. 205 − 227. (In Russ.).
  17. Дьяконова О. А., Каленов Д. С., Казанцев Ю. Н. Автоматизированный измерительный комплекс на основе комплекта скалярных анализаторов цепей. Журнал радиоэлектроники. 2016, № 10, с. 1 − 13. / D’yakonova O.A., Kalyonov D.S, Kazantsev Yu.N. Avtomatizirovannyj izmeritel’nyj kompleks na osnove komplekta skalyarnyh analizatorov cepej [Automated measuring system based on the set of scalar network analyzers]. Zhurnal Radioelektroniki [Journal of Radio Electronics], 2016, no. 10, pp.1 − 13. (In Russ.).
  18. Пархоменко М.П., Калёнов Д.С., Абакумов Ю.Ф. Резонаторный метод для определения диэлектри­ческих и магнитных параметров материалов и экспериментальная установка на его основе в миллиметровом диапазоне длин волн. Электронная техника. Cер. 1. СВЧ-техника, 2013, вып. 2(517), с. 43 − 57. / Parkhomenko M.P., Kalyonov  D.S., Abakumov U.F. Rezonatornyj metod dlya opredeleniya dielektricheskih i magnitnyh parametrov materialov i eksperimental’naya ustanovka na ego osnove v millimetrovom diapazone dlin voln [Cavity method for defining dielectric and magnetic parameters of materials and experimental installation based on it in mmwave range]. Elektronnaya tekhnika. Seriya 1. SVCh-tekhnika [Electronics. Series 1. Microwave engineering], 2013, no. 2 (517), pp. 43 − 57. (In Russ.).
  19. Дьяконова О.А., Казанцев Ю.Н., Калёнов Д.С. Измерительный комплекс для определения элект­ромагнитных характеристик материалов резонаторным методом с помощью скалярных анализаторов цепей. Журнал радиоэлектроники, 2017, № 7, с. 1 − 13. / D’yakonova O.A., Kazantsev Yu.N., Kalenov D.S. Izmeritel’nyj kompleks dlya opredeleniya elektromagnitnyh harakteristik materialov rezonatornym metodom s pomoshch’yu skalyarnyh analizatorov cepej [Measuring complex for determining electromagnetic characteristics of materials by the resonator method using scalar network analyzers]. Zhurnal radioelektroniki [Journal of Radio Electronics], 2017, no. 7, pp. 1 − 13. (In Russ.).
  20. Valeeva A.A., Gerasimov E.Yu., Reznitskikha O.G. Effect of particle size of titanium oxide β-Ti3O5 on its thermal stability. Mendeleev Commun., 2024, v. 34, pp. 601 – 603. doi: 10.1016/j.mencom.2024.06.043
  21. Andersson S., Collen B., Kuylenstierna U., Magneli  A. Phase analysis studies on the titanium-oxygen system. Acta Chemica Scandinavica, 1957, v. 11, pp. 1641 – 1652. doi: 10.3891/acta.chem.scand.11-1641.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Фотоотверждаемые гидрогели на основе полиэтиленгликоль диакрилата с контролируемой жесткостью для регенеративной медицины

В. А. Битанова, А. М. Мурашко, Д. С. Ларионов, У. Д. Дьячкова, А. Ю. Ефименко,
И. М. Щербаков, В. Э. Дубров, П. В. Евдокимов, В. И. Путляев

Исследованы гидрогели на основе полиэтиленгликоль диакрилата (ПЭГДА) — фотоотверждаемого производного полиэтиленгликоля (ПЭГ). Изучено влияние молекулярной массы ПЭГДА и состава полимеризуемых растворов на свойства получаемых гидрогелей, включая степень набухания, фоточувствительность, механические характеристики и цитотоксичность. Оценена возможность регулирования механических свойств гидрогелей для создания композитных материалов с контролируемой жесткостью, перспективных для применения в области регенеративной медицины.

Ключевые слова: гидрогель, полиэтиленгликоль диакрилат, 3D-печать, регенеративная медицина.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-29-40
Битанова Виктория Артемовна — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3), студент, специализируется в области органического синтеза, получения гидрогелей. E-mail: viktoriia.bitanova@chemistry.msu.ru.
Мурашко Альбина Максимовна — Московский государственный университет имени
М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3), аспирант, специализируется в области биокерамики, исследования полимеров. E-mail: murashkoam@my.msu.ru.
Ларионов Дмитрий Сергеевич — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3), младший научный сотрудник, специалист в области биоматериалов, получения фосфатов кальция. E-mail: dmiselar@gmail.com.
Дьячкова Ульяна Денисовна — Московский государственный университет имени
М.В. Ломоносова (119991, Москва, Ленинские горы, 1), аспирант, лаборант-исследователь, специализируется в области использования стволовых клеток и их секретома для регенеративной медицины. E-mail: dyachkovauliana@gmail.com.
Ефименко Анастасия Юрьевна — Московский государственный университет имени
М.В. Ломоносова (119991, Москва, Ленинские горы, 1), доктор медицинских наук, заведующая лабораторией репарации и регенерации тканей Центра регенеративной медицины МНОИ, специалист в области регенеративной медицины. E-mail: efimenkoay@my.msu.ru.
Щербаков Иван Михайлович — Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (119991, Москва, Ленинские горы, 1), ассистент кафедры общей и специализированной хирургии ФФМ МНОИ, специалист в области регенерации костной ткани. E-mail: imscherbackov@yandex.ru.
Дубров Вадим Эрикович — Московский государственный университет имени
М.В. Ломоносова (119991, Москва, Ленинские горы, 1), доктор медицинских наук, заведующий кафедрой общей и специализированной хирургии, специалист в области регенерации костной ткани. E-mail: vduort@gmail.com.
Евдокимов Павел Владимирович — Московский государственный университет имени
М.В. Ломоносова (119191, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, ассистент, специалист в области биокерамики, спекания фосфатов кальция. E-mail: pavel.evdokimov@gmail.com.
Путляев Валерий Иванович — Московский государственный университет имени
М.В. Ломоносова (119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3), кандидат химических наук, доцент, специалист в области материаловедения. E-mail: valery.putlayev@gmail.com.
Ссылка на статью:
Битанова В.А., Мурашко А.М., Ларионов Д.С., Дьячкова У.Д., Ефименко А.Ю., Щербаков И.М., Дубров В.Э., Евдокимов П.В., Путляев В.И. Фотоотверждаемые гидрогели на основе полиэтиленгликоль диакрилата с контролируемой жесткостью для регенеративной медицины. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 29 – 40. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-29-40
Литература содержит 30 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Битанова В.А., Мурашко А.М., Ларионов Д.С., Дьячкова У.Д., Ефименко А.Ю., Щербаков И.М., Дубров В.Э., Евдокимов П.В., Путляев В.И. Фотоотверждаемые гидрогели на основе полиэтиленгликоль диакрилата с контролируемой жесткостью для регенеративной медицины. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 29 – 40. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-29-40
  1. Chen G., Tang W., Wang X. et al. Applications of hydrogels with special physical properties in bio­medicine. Polymers, 2019, v. 11, no. 9, pp. 1420 – 1436.
  2. Ho T., Chang C., Chan H. et al. Hydrogels: Properties and applications in biomedicine. Molecules, 2022, v. 27, no. 9, pp, 2902 – 2930.
  3. Peppas N. A., Hilt J. Z., Khademhosseini A., Langer R. Hydrogels in biology and medicine: From molecular principles to bionanotechnology. Adv. Materials, 2006, v. 18, no. 11, pp. 1345 – 1360.
  4. Shin H., Jo S., Mikos A.G. Biomimetic materials for tissue engineering. Biomaterials, 2023, v. 24, no. 24, pp. 4353 – 4364.
  5. Holland T.A., Tabata Y., Mikos, A.G. In vitro release of transforming growth factor-beta 1 from gelatin microparticles encapsulated in biodegradable, injectable oligo(poly(ethylene glycol) fumarate) hydrogels. J. Control. Release, 2003, v. 91, no. 3, pp. 299 – 313.
  6. El-Sherbiny I.M., Yacoub M.H. Hydrogel scaffolds for tissue engineering: Progress and challenges. Glob. Cardiol. Sci. Pract., 2013, v. 38, pp. 317 – 342.
  7. Ahmad Z., Salman S., Ali Khan S. et al. Versatility of hydrogels: From synthetic strategies, classification, and properties to biomedical applications. Gels, 2022, v. 8, no. 3, pp. 167 – 191.
  8. Vashist A., Vashist A., Gupta Y.K., Ahmad S. Recent advances in hydrogel based drug delivery systems for the human body. J. Mater. Chem. B, 2014, v. 2, pp. 147 – 166.
  9. Billiet T., Gevaert E., De Schryver T. et al. Biomat., 2014, v. 35, no. 1, pp. 49 – 62.
  10. Yang G., Wang S. Polysaccharide-based multifunctional hydrogel bio-adhesives for wound healing: A review. Gels, 2023, v. 9, no. 2, pp. 138 – 161.
  11. 11. Geanaliu-Nicolae R.-E., Andronescu E. Blended natural support materials—collagen based hydrogels used in biomedicine. Mat., 2020, v. 13, no. 24, pp. 5641 – 5671.
  12. 12. Kapusta O., Jarosz A., Stadnik K. Antimicrobial natural hydrogels in biomedicine: Properties, applications, and challenges — A concise review. Mol. Sci., 2023, v. 24, no. 3, pp. 2191 – 2219.
  13. 13. Gyles D.A., Castro L.D., Ribeiro-Costa R.M. et al. A review of the designs and prominent biomedical advances of natural and synthetic hydrogel formulations. Eur. Pol. J., 2017, v. 88, pp. 373 – 392.
  14. Soliman B.G., Nguyen A.K., Gooding J. et al. Advancing synthetic hydrogels through nature-inspired materials chemistry. Adv. Mat., 2024, v. 36, no. 42, pp. 2404235 – 2404257.
  15. Gunatillake P., Mayadunne R. Recent developments in biodegradable synthetic polymers. Biotech. Ann. Rev., 2006, v. 12, pp. 301 – 347.
  16. Moore E.M., West J.L. Bioactive poly(ethylene glycol) acrylate hydrogels for regenerative engineering. Reg. Eng. Tr. Med., 2018, v. 5, pp. 167 – 179.
  17. La Y.-H., McCloskey B.D., Sooriyakumaran R. et al. Bifunctional hydrogel coatings for water purification membranes: Improved fouling resistance and antimicrobial activity. J. Memb. Sci., v. 372, no. 1-2, pp. 285 – 291.
  18. Hern D.L., Hubbell J.A. Incorporation of adhesion peptides into nonadhesive hydrogels useful for tissue resurfacing. J. Biomed. Mater. Res., v. 39, no. 2, pp. 266 – 276.
  19. Liu S.Q., Tay R., Khan M. et al. Synthetic hydrogels for controlled stem cell differentiation. Soft Mat., 2010, v. 6, pp. 67 – 81.
  20. Mau R., Nazir J., John S. et al. Preliminary study on 3D printing of PEGDA hydrogels for frontal sinus implants using digital light processing (DLP). Cur. Dir. Biomed. Eng., 2019, v. 5, no. 1, pp. 249 – 252.
  21. Yang Y., Zhou Y., Lin X. et al. Printability of external and internal structures based on digital light processing 3D printing technique. Pharm., 2020, v. 12, no. 3, pp. 207 – 222.
  22. Morris V.B., Nimbalkar S., Younesi M. et al. Mechanical properties, cytocompatibility and manufacturability of chitosan: PEGDA hybrid-gel scaffolds by stereolithography. Add. Man. Biomat. Tiss. Org., 2016, v. 45, pp. 286 – 296.
  23. Chen Q., Zou B., Lai Q. et al. SLA-3d printing and compressive strength of PEGDA/nHAP biomaterials. Cer. Int., 2022, v. 48, no. 20, pp. 30917 – 30926.
  24. Temenoff J.S., Athanasiou K.A., LeBaron R.G. et al. Effect of poly(ethylene glycol) molecular weight on tensile and swelling properties of oligo(poly(ethylene glycol) fumarate) hydrogels for cartilage tissue engineering. J. Biomed. Mater. Res., 2002, v. 59, no. 3, pp. 429 – 437.
  25. Tikhonova S.A., Evdokimov P.V., Putlyaev V.I. Formation of composites with a hydrogel matrix filled with cobalt ferrite/piezoelectric magnetoelectric elements by stereolithographic 3D printing. Inorg. Mat., v. 14, no 2, pp. 349 – 357.
  26. Guarino V., Alvarez-Perez M.A., Borriello A. et al. Conductive PANi/PEGDA macroporous hydrogels for nerve regeneration. Adv. Health. Mat., 2012, v. 2, no. 1, pp. 218 – 227.
  27. Nemir S., West J. L. Synthetic materials in the study of cell response to substrate rigidity. Ann. Biomed. Eng., 2010, v. 38, no. 1, pp. 2 – 20.
  28. Browning M.B., Cosgriff-Hernandez E. Development of a biostable replacement for PEGDA hydrogels. Biomacromol., 2012, v. 13, no. 3, pp. 779 – 786.
  29. Son K.H., Lee J.W. Synthesis and characterization of poly(ethylene glycol) based thermo-responsive hydrogels for cell sheet engineering. Mat., 2016, no. 9, pp. 854 – 874.
  30. Cha C., Kim S.Y., Cao L. et al. Decoupled control of stiffness and permeability with a cell-encapsulating poly(ethylene glycol) dimethacrylate hydrogel. Biomat., 2010, v. 31, pp. 4864 – 4871.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Огнезащитные покрытия на основе эпоксидной смолы “холодного” отверждения

Ю. М. Евтушенко, С. Х. Тоиров, В. А. Ушков, А. А. Берлин, А. Г. Гальченко

Изучены синергетические эффекты снижения горючести эпоксидной смолы “холодного” отверждения с использованием нестехиометрических фосфор-азотсодержащих антипиренов. Показано, что эффект снижения горючести при определении кислородного индекса и категории стойкости к горению достигается за счет образования защитного слоя пенококса. Этот эффект использован для получения огнезащитных покрытий интумесцентного типа. Найдены оптимальные соотношения фосфор и азотсодержащих прекурсоров антипиренов. Это позволило исключить использование пентаэритрита в качестве источника углерода, который ингибирует “холодное” отверждение эпоксидных смол. В качестве источника углерода применяется полимерная матрица, что предопределяет снижение продуктов деструкции при пожаре.

Ключевые слова: синергетический эффект, эпоксидная смола, антипирен, огнезащитные покрытия, кислородный индекс, категория стойкости к горению.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-41-49

Евтушенко Юрий Михайлович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (117393, Москва, Профсоюзная ул., 70), доктор химических наук, cтарший научный сотрудник, специалист в области огнезащитных материалов. E-mail: evt-yuri@mail.ru
Тоиров Сиёвуш Хисравович — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН (117393, Москва, Профсоюзная ул., 70), младший научный сотрудник, специалист в области огнезащитных материалов. E-mail: ovtoir@gmail.com.
Ушков Валентин Анатольевич — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский московский государственный строительный университет” (129337, Москва, ш. Ярославское, 26), доктор технических наук, профессор, специалист в области огнезащиты строительных материалов. E-mail: va.ushkov@yandex.ru.
Берлин Александр Александрович — Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН (119991, Москва, ул. Косыгина, 4), доктор химических наук, академик РАН, профессор, научный руководитель, специалист в области химической физики, полимерных и композиционных материалов. E-mail: berlin@chph.ras.ru.
Гальченко Александр Георгиевич — “НИИграфит” им. С.Е. Вяткина (111524, ул. Электродная, 2), кандидат химических наук, ведущий инженер, специалист в области полимерных материалов пониженной горючести. E-mail: alexgal76@mail.ru.
Ссылка на статью:
Евтушенко Ю.М., Тоиров С.Х., Ушков В.А., Берлин А.А., Гальченко А.Г. Огнезащитные покрытия на основе эпоксидной смолы “холодного” отверждения. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 41 – 49. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-41-49
Литература содержит 8 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Евтушенко Ю.М., Тоиров С.Х., Ушков В.А., Берлин А.А., Гальченко А.Г. Огнезащитные покрытия на основе эпоксидной смолы “холодного” отверждения. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 41 – 49. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-41-49
  1. Li F-F. Comprehensive review of recent research advances on flame-retardant coatings for building materials: Chemical ingredients, micromorphology, and processing techniques. Molecules, 2023, v. 28, art. 1842. https://doi.org/10.3390/molecules28041842.
  2. Wang Z., Rong X., Zhao L. et al. Effects of substrate surface characteristics on the adhesion properties of geopolymer coatings. ACS Omega, 2022, v. 7, no. 14, pp. 11988 – 11994. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c00170.
  3. Sabee M.M.S.M., Itam Z., Beddu S. et al. Flame retardant coatings: Additives, binders, and fillers. Polymers, 2022, v. 14, no. 14, art. 2911. https://doi.org/10.3390/polym14142911.
  4. Puri Ravindra G., Khanna A.S. Intumescent coatings: A review on recent progress. J. Coat. Techn. Res., 2017, v.  14, no. 1, pp. 1 – 20. doi:10.1007/s11998-016-9815-3.
  5. Soares I., Ferreira I.L., Silva H. et al. Fire-retardant and fire-resistant coatings: From industry to the potential use on cultural heritage. J. Cult. Herit., 2024, v. 68, pp. 316 – 327. https://doi.org/10.1016/j.culher. 2024.06.014.
  6. Chi Z., Guo Z., Xu Z. et al. A DOPO-based phosphorus-nitrogen flame retardant bio-based epoxy resin from diphenolic acid: Synthesis, flame-retardant behavior and mechanism. Polym. Degrad. Stabil., 2020, v. 176, art. 109151. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2020.109151.
  7. Markwart J.S., Battig A., Zimmermann L. et al. Systematically controlled decomposition mechanism in phosphorus flame retardants by precise molecular architecture: P−O vs P−N. ACS Appl. Polym. Mater., 2019, v. 1., pp 1118 – 1128. http://pubs.acs.org/action/showCitFormats?doi=10.1021/acsapm.9b00129.
  8. Evtushenko Yu.M., Grigoriev Yu.A., Rudakova T.A. et al. Effect of aluminum hydroxide on the fireproofing properties of ammonium polyphosphate-petaerythritol-based intumescent coating. J. Coat. Techn. Res., 2019, v. 16, no. 5, pp. 1389 – 1398.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Влияние аминопроизводных модификаторов на свойства эпоксидной композиции ЭД-20

М. И. Шатирова, У. Ш. Джафарова, Г. М. Мамедова

Изучено влияние шести новых модификаторов N-(оксиран-2-илметил)-N-(проп-2-инил)проп-2-ин-1-амин (I), N-(бицикло[2.2.1]гепт-5-ен-2-илметил)-N-(оксиран-2-илметил)-проп-2-ин-1-амин (II), N-(оксиран-2-илметил)-N-((тетрагидро-2Н-пиран-3-ил)метил)проп-2-ин-1-амин (III), N-(2,2-диметил-1,3-диоксолан-4-ил)-2-метил-N-(проп-2-инил)проп-2-ин-1-амин (IV), 2-хлоро-N-(оксиран-2-илметил)-N-(проп-2-инил)проп-2-ен-1-амин (V), 2-хлоро-N-(проп-2-илметил)-N-(тииран-2-ил)-проп-2-ен-1-амин (VI) в количестве 10, 20 и 30 масс. ч. на ключевые физико-механические (прочность на изгиб, теплостойкость по Вика) и диэлектрические свойства (диэлектрическая проницаемость ε) полученных термореактивных материалов при введении их в эпоксидную композицию на основе олигомера ЭД-20, отверждённого полиэтиленполиамином. Результаты показали, что введение соединений II, IV и VI способствует значительному повышению прочностных характеристик и термостойкости композиции (до 70 МПа и 130 °C при 20 масс. ч. добавки в случае соединения IV), что связано с высокой реакционной способностью их структурных фрагментов. Соединения I и III, напротив, обеспечивают умеренное снижение диэлектрической проницаемости (ε ≤ 3,5) по сравнению с другими модифицированными композициями и контрольным образцом (ε ≈ 3,6 – 3,8), что может быть полезно при разработке материалов с пониженными диэлектрическими потерями. Проведённый сравнительный анализ модифицирующего эффекта различных соединений позволил выделить соединение IV как наиболее эффективное по комплексу свойств, соединение II — как усилитель механической прочности, а соединение VI — как сбалансированный модификатор, обеспечивающий улучшение всех исследованных характеристик. Установлена возможность направленного регулирования свойств эпоксидных композиций путём выбора структуры аминного модификатора, что открывает перспективы для разработки новых функциональных материалов с заданными эксплуатационными параметрами.

Ключевые слова: эпоксидная композиция, модификаторы, прочность, теплостойкость, диэлектрические свойства, эпоксидный олигомер.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-50-56
Шатирова Махруза Исмаил — Институт полимерных материалов Министерства науки и образования Азербайджанской Республики (AZ 5004, Республика Азербайджан, Сумгайыт, ул. С. Вургуна, 124), кандидат химических наук, доцент, заведующая лабораторией, специалист в области органической химии, занимается синтезом органических соединений и изучением их химических и практических свойств (биологическая активность, использование в качестве присадок, модификаторов, ингибиторов и др.). E-mail:
mshatirova@mail.ru.
Джафарова Улдуз Шамсаддин — Институт химии присадок имени академика А.М. Кулиева Министерства науки и образования Азербайджанской Республики (AZ 1029, Республика Азербайджан, Баку, Беюкшорское шоссе, квартал 2062), научный сотрудник, специализируется в области органической химии и химии нефтяных присадок, занимается синтезом непредельных соединений и их практическим применением. E-mail: ulduz.ceferova.82@mail.ru.
Мамедова Гюльнур Мехман — Институт полимерных материалов Министерства науки и образования Азербайджанской Республики (AZ 5004, Республика Азербайджан, Сумгайыт, ул. С. Вургуна, 124), научный сотрудник, специализируется в области химии гетероциклических соединений, занимается синтезом и исследованием их химических свойств. E-mail: gulnurpmi@mail.ru.
Ссылка на статью:
Шатирова М.И., Джафарова У.Ш., Мамедова Г.М. Влияние аминопроизводных модификаторов на свойства эпоксидной композиции ЭД-20. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 50 – 56. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-50-56
Литература содержит 21 ссылку.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Шатирова М.И., Джафарова У.Ш., Мамедова Г.М. Влияние аминопроизводных модификаторов на свойства эпоксидной композиции ЭД-20. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 50 – 56. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-50-56
  1. Чернин И.З., Смехов Ф.М., Жердев Ю.В. Эпоксидные полимеры и композиции. Москва, Химия, 1982, 230 с. / Chernin I.Z., Smekhov F.M., Zherdev Yu.V. Ehpoksidnye polimery i kompozicii [Epoxy polymers and compositions]. Moscow, Khimiya Publ., 1982, 230  p. (In Russ.).
  2. Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. СПб., Профессия, 2008, 822 с. / Mikhaylin Yu.A. Konstrukcionnye polimernye kompozicionnye materialy [Structural polymer composite materials]. St. Petersburg, Profession Publ., 2008, 822 p. (In Russ.).
  3. Зайцев Ю.С., Кочергин Ю.С., Пактер М.К., Кучер Р.В. Эпоксидные олигомеры и клеевые композиции. Киев, Наукова думка, 1990, 200 с. / Zaitsev  Yu.S., Kochergin Yu.S., Pakter M.K., Kucher R.V. Ehpok­sidnye oligomery i kleevye kompozicii [Epoxy oligomers and adhesive compositions]. Kyiv, Naukova Dumka Publ., 1990, 200 p. (In Russ.).
  4. Полимерные материалы с пониженной горючестью. Под ред. Праведникова А.Н. Москва, Химия, 1986, 224 с. / Polimernye materialy s ponizhennoj goryuchest’yu [Polymer materials with reduced flammability]. Ed. by Pravednikov A.N. Moscow, Khimiya Publ., 1986, 224 p. (In Russ.).
  5. Кочнова З.А., Жаворонок Е.С., Чалых А.Е. Эпоксидные смолы и отвердители: промышленные продукты. Москва, Химия, 2006, 200 с. / Kochnova Z.A., Zhavoronok E.S., Chalykh A.E. Ehpoksidnye smoly i otverditeli: promyshlennye produkty [Epoxy resins and hardeners: industrial products]. Moscow, Khimiya Publ., 2006, 200 p. (In Russ.).
  6. Ellis B. (Ed.). Chemistry and technology of epoxy resins. Springer, 1993, 342 p.
  7. Композиционные материалы. Под ред. Васильева В.В. Тарнапольского Ю.М. Москва, Машиностроение, 1990, 512 с. / Kompozicionnye materialy [Composite materials]. Ed. by Vasiliev V.V., Tarnapolsky Yu.M. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1990, 512 p. (In Russ.).
  8. Благонравова A.A., Непомнящий А.И. Лаковые эпоксидные смолы. Москва, Химия, 1970, 248 с. / Blagonravova A.A., Nepomnyashchiy A.I. Lakovye ehpoksidnye smoly [Varnish epoxy resins]. Moscow, Khimiya Publ., 1970, 248 p. (In Russ.).
  9. Гуль В.Е., Шенфиль Л.З. Электропроводящие полимерные композиции. Москва, Химия, 1984, 240 с. / Gul V.E., Shenfil L.Z. Ehlektroprovodyashchie polimernye kompozicii [Electrically conductive polymer composites]. Moscow, Khimiya Publ., 1984, 240 p. (In Russ.).
  10. Соколова Ю.А., Готлиб Е.М. Модифицированные эпоксидные клеи и покрытия в строительстве. Москва, Стройиздат, 1990, 176 с. / Sokolova Yu.A., Gotlib E.M. Modificirovannye ehpoksidnye klei i pokrytiya v stroitel’stve [Modified epoxy adhesives and coatings in construction]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1990, 176 p. (In Russ.).
  11. Кербер М.Л., Виноградов В.М., Головкин Г.С. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие. под ред. А.А. Берлина. Санкт-Петербург, Профессия, 2011, 560 с. / Kerber M.L., Vinogradov V.M., Golovkin  G.S. Polimernye kompozicionnye materialy: struktura, svojstva, tekhnologiya: uchebnoe posobie. pod redakciej A.A. Berlina. [Polymer composite materials: structure, properties, technology. Textbook. Ed. by Berlin A.A.]. St. Petersburg, Profession Publ., 2011, 560 p. (In Russ.).
  12. Полоз А.Ю., Эбич Ю.Р., Долинская Р.М., Прокопчук Н.Р. Оценка эффективности эпокси­дсо­­дер­жа­щих разбавителей модифи­каторов для эпоксидных композиций. Полимерные материалы и технологии. 2021, т. 7, № 1. с. 33 – 40. https://doi.org/10.32864/polymmattech-2021-7-1-33-40. / Poloz  A.Yu., Ebich Yu.R., Dolinskaya R.M., Prokopchuk N.R. Ocenka ehffektivnosti ehpoksidso­derzhashchikh razbavitelej modifikatorov dlya ehpoksidnykh kompozicij [Assessment of the effectiveness of epoxy-containing reactive diluents for epoxy compositions]. Polimernye materialy i tekhnologii [Polymer Materials and Technologies], 2021, v 7, no. 1, pp. 33 – 40. https://doi.org/10.32864/polymmattech-2021-7-1-33-40. (In Russ.).
  13. Friedrich K., Fakirov S., Zhang Z. New York (NY) etc. Polymer composytes from nano- to macro-scale. Springer Sci. and Business Media, Inc., 2005, 368 p.
  14. Mohit H., Rangappa M., Gapsari S., et al. Effect of fiber and particle fillers on the mechanical performance of epoxy systems. J. Compos. Mater., 2023, v. 57, pp. 1234 – 1250.
  15. Shao X., Zhao P., Tian Z., et al. A novel bio-based anhydride curing agent for the synthesis of high-performance epoxy resin. Polym. Degrad. Stab., 2024, v. 229, art. 110979. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2024.110979.
  16. Wu D., Xing Y., Zhang D., et al. Optimized interfacial compatibility of carbon fiber and epoxy resin via controllable thickness and activated ingredients of polydopamine layer. Carbon Lett., 2024, v. 34, no. 46, pp. 351 – 359. https://doi.org/10.1007/s42823-023-00638-5.
  17. Иржак В.И., Розенберг Б.А., Ениколопян  Н.С. Сетчатые полимеры. Синтез, структура, свойства. Москва, Наука, 1979, 248 с. / Irzhak  V.I., Rozenberg  B.A., Enikolopyan N.S. Setchatye polimery. Sintez, struktura, svojstva [Crosslinked polymers. Synthesis, structure, properties]. Moscow, Nauka Publ., 1979, 248  p. (In Russ.).
  18. Велиев М.Г., Шатирова М.И., Аскеров  О.В., Гахраманов Р.Ф. Синтез и свойства галогенсодер­жащих эпоксидных соединений аллилового ряда. Изв. ВУЗ-ов. Хим. и хим. технология, 2001, № 1, с. 59 – 62. / Veliev M.G., Shatirova M.I., Askerov O.V., Gakhramanov R.F. Sintez i svojstva galogensoderzhashchikh ehpoksidnykh soedinenij allilovogo ryada [Synthesis and properties of halogen-containing epoxy compounds of the allyl series]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Khim. i khim. tekhnologiya [Proceedings of Universities. Chemistry and Chemical Technology], 2001, no. 1, pp. 59 – 62. (In Russ.).
  19. Велиев М.Г., Шатирова М.И., Ищенко Н.Я., Чалабиева А.З. Модификация эпоксидиановой смолы тетрахлорбициклическими соединениями, содер­жащими дикарбонильные мостики. Пластические массы, 2007, № 6, с. 23 – 24. / Veliev M.G., Shatirova M.I., Ishchenko N.Ya., Chalabieva A.Z. [Modification of epoxy resin with tetrachlorobicyclic compounds containing dicarbonyl bridges]. Plasticheskie massy [Plastic masses], 2007, no. 6, pp. 23 – 24. (In Russ.).
  20. Велиев М.Г., Шатирова М.И., Ищенко Н.Я., Гусейнова З.Н., Ибрагимова А.И. Синтез и моди­­фи­ка­ция эпоксидиановой смолы ЭД-20 некоторыми высоконепредельными сложными эфирами. Журн. приклад. хим., 2008, т. 81, №  6, с. 976 – 980. / Veliev M.G., Shatirova M.I., Ishchenko N.Y., Guseinova Z.N., Ibragimova A.I. Synthesis and modification of ED-20 epoxy-44’-isopropylidenediphenol resin with highly unsaturated esters. Russian Journal of Applied Chemistry, 2008, v. 81, no. 6, pp. 1015 – 1018. DOI: 10.1134/S1070427208060177.
  21. Шатирова М.И., Авдеев Я.Г., Джафарова У.Ш. Замещенные пропаргиламины — перспективные ингибиторы кислотной коррозии сталей для нефтедобычи. Журн. приклад. хим., 2021, т. 94, № 8, с. 1040 – 1049. DOI: 10.31857/S0044461821080107. / Shatirova M.I., Avdeev Y.G., Dzhafarova U.S. Substituted propargylamines–acid corrosion inhibitors for steel in petroleum industry. Russian Journal of Applied Chemistry, 2021, v. 94, no. 8, pp. 1088 – 1096. DOI: 10.1134/S1070427221080103.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Электроосаждение и свойства гальванических покрытий сплавом олово-цинк
из щелочного электролита

С. Ю. Киреев, С. Н. Киреева, Г. В. Козлов, А. З. Янгуразова,
Ю. Н. Кирилина, А. С. Балыбердин

Представлены результаты разработки технологии электроосаждения покрытий сплавом олово-цинк из щелочного электролита. Исследование направлено на замену токсичных кадмиевых и свинцовых покрытий экологичной альтернативой с сохранением функциональных характеристик. В ходе исследования определен оптимальный состав электролита: концентрация Na2SnO3 — 0,14 – 0,16 моль/л, ZnO — 0,05 – 0,07 моль/л, NaOH — 90 – 110 г/л, цитрат натрия — 10 – 15 г/л, лаурилсульфат натрия — 0,8 – 1,2 г/л. Установлены режимы осаждения: плотность тока — 1,0 – 1,2 А/дм², температура — 40 – 45 °C, pH — 11,0 – 11,5, обеспечивающие скорость формирования покрытия 12 – 15 мкм/ч. При плотности тока 1,0 А/дм² и температуре 40 °C достигнуто содержание цинка 30 %, что способствует катодной защите подложки и формированию барьерного слоя. Максимальный выход по току (78 – 82 %) получен при концентрации цитрата натрия 10 г/л и лаурилсульфата натрия 1 г/л. Покрытия демонстрируют коррозионную стойкость свыше 1000 ч в 3,5 % растворе хлорида натрия и 600 – 800 ч в условиях солевого тумана, микротвердость — 880 – 1177 МПа, коэффициент трения — 0,2 – 0,3 и переходное сопротивление — 15 – 25 мкОм·см. Введение цитрата натрия в электролит улучшило морфологию покрытия, а лаурилсульфат натрия снизил шероховатость поверхности и минимизировал выделение водорода. Показано, что полученные Sn–Zn-покрытия превосходят традиционные Sn–Pb-аналоги по коррозионной стойкости и экологичности.

Ключевые слова: гальванические покрытия, электроосаждение, олово-цинковый сплав (Sn−Zn), щелочной электролит, бессвинцовые покрытия, директива RoHS, коррозионная стойкость.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-57-66
Киреев Сергей Юрьевич — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пензенский государственный университет (440026, Пенза, ул. Красная, 40), доктор технических наук, профессор, декан, заведующий кафедрой, специалист в области химической технологии, материаловедения и технологии электрохимических процессов и защиты от коррозии. E-mail: sergey58_79@mail.ru; Dean_fptet@pnzgu.ru.
Киреева Светлана Николаевна — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пензенский государственный университет (440026, Пенза, ул. Красная, 40), кандидат технических наук, доцент, специалист в области технологии электрохимических процессов и защиты от коррозии. E-mail: svetlana58_75@mail.ru.
Козлов Геннадий Васильевич — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пензенский государственный университет (440026, Пенза, ул. Красная, 40), доктор технических наук, профессор, директор Политехнического института, специалист в области технологии электрохимических процессов и защиты от коррозии. E-mail: gvk17@yandex.ru.
Янгуразова Альфия Зякярьяевна — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пензенский государственный университет (440026, Пенза, ул. Красная, 40), старший преподаватель, специалист в области технологии электрохимических процессов и защиты от коррозии. E-mail: alfiya570@mail.ru.
Кирилина Юлия Николаевна — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пензенский государственный университет (440026, Пенза, ул. Красная, 40), кандидат технических наук, доцент, специалист в области технологии электрохимических процессов и защиты от коррозии. E-mail: kirilina.julija@yandex.ru.
Балыбердин Алексей Сергеевич — Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пензенский государственный университет (440026, Пенза, ул. Красная, 40), студент
2 курса, специализируется в области технологии электрохимических процессов и защиты от коррозии. E-mail: bwa704l@gmail.com.
Ссылка на статью:
Киреев С.Ю., Киреева С.Н., Козлов Г.В., Янгуразова А.З., Кирилина Ю.Н., Балыбердин А.С. Электроосаждение и свойства гальванических покрытий сплавом олово-цинк из щелочного электролита. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 57 – 66. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-57-66
Литература содержит 25 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Киреев С.Ю., Киреева С.Н., Козлов Г.В., Янгуразова А.З., Кирилина Ю.Н., Балыбердин А.С. Электроосаждение и свойства гальванических покрытий сплавом олово-цинк из щелочного электролита. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 57 – 66. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-57-66
  1. Cuthbertson J.W., Angles R.M. The electrodeposition and properties of tin‐zinc alloys. Journal of the Electrochemical Society, 1948, v. 94, no. 2, 73 p.
  2. Dubent S., Mertens M.L.A.D., Saurat M. Electrodeposition, characterization and corrosion behaviour of tin – 20 wt.% zinc coatings electroplated from a non-cyanide alkaline bath. Materials Chemistry and Physics, 2010, v. 120, no. 2-3, pp. 371 − 380.
  3. Benidir, S., Madani, A., Baka, O. et al. Influence of applied potential on tin content in electrodeposition of Zn–Sn alloy coatings and its effect on corrosion protection. Inorganic and Nano-Metal Chemistry, 2022, v. 52, no. 7, pp. 899 − 909.
  4. Singh A.P., Srivastava C. Effect of zinc clustering, micro-texture, and surface oxide constituents on the electrochemical corrosion of Sn-Zn coatings electrodeposited at different current densities. Journal of Materials Science, 2025, v. 60, no. 3, pp. 1328 − 1347.
  5. Das V.G. Kumar. Tin in applications: Meeting the “green” challenge. The University of Malaya Press, 2014, 205 p.
  6. Joscha B., Annkatrin K., Michael R. Beyond RoHS and REACH: Relevant CMR substances in electronic products. Electronics Goes Green 2024+ (EGG), Berlin, Germany, 2024, pp. 1-5, doi: 10.23919/EGG62010.2024.10631244
  7. Ibrahim Al-Ezzi A.S. Influence of bismuth addition on the microstructure, wettability, thermal properties and electrical resistivity of Sn – Zn – based solder alloys. Welding International, 2025, v. 39, no. 4, pp. 322 − 336.
  8. Maniam K.K., Paul S. Corrosion performance of electrodeposited zinc and zinc –alloy coatings in marine environment. Corrosion and Materials Degradation, 2021, v. 2, no. 2, pp. 163 −189.
  9. Wencheng Du, Jianping Yan, Chuheng Cao et al. Electrocrystallization orientation regulation of zinc metal anodes: strategies and challenges. Energy Storage Materials, 2022, v. 52, pp. 329 − 354.
  10. Киреев С.Ю., Перелыгин Ю.П. Методы определения паяемости покрытий. Гальванотехника и обработка поверхности, 2011, т. 19, № 2, с. 52 − 57. / Kireev S.Yu., PerelyginYu.P. Metody opredeleniya payaemosti pokrytii [Methods for determining solderability of coatings]. Galvanotekhnika i obrabotka poverkhnosti [Electroplating and Surface Treatment], 2011, v. 19, no. 2, pp. 52 – 57. (In Russ.).
  11. Перелыгин Ю.П., Киреев С.Ю., Виноградов  С.Н. Износостойкость и антифрикционные свойства гальванических покрытий палладием, оловом, цинком и сплавами на их основе. Трение и смазка в машинах и механизмах, 2012, № 10, c. 13 − 16. / Perelygin Yu.P., Kireev S.Yu., Vinogradov  S.N. Iznosostoykost i antifriktsionnye svoistva galvanicheskikh pokrytii palladiem, olovom, tsinkom i splavami na ikh osnove [Wear resistance and antifriction properties of galvanic coatings of palladium, tin, zinc and their alloys]. Trenie i smazka v mashinakh i mekhanizmakh [Friction and Lubrication in Machines and Mechanisms], 2012, no. 10, pp. 13 – 16. (In Russ.).
  12. Виноградов С.Н., Перелыгин Ю.П., Киреев С.Ю. Износостойкость и антифрикционные свойства гальванических покрытий. Методы определения. Гальванотехника и обработка поверхности, 2012, т. 20, № 3, c. 53−56. / Vinogradov S.N., Perelygin Yu.P., Kireev S.Yu. Iznosostoykost i antifriktsionnye svoistva galvanicheskikh pokrytii. Metody opredeleniya [Wear resistance and antifriction properties of galvanic coatings. Methods of determination]. Galvanotekhnika i obrabotka poverkhnosti [Electroplating and Surface Treatment], 2012, v. 20, no. 3, pp. 53 – 56. (In Russ.).
  13. Киреев С.Ю., Перелыгин Ю.П., Виноградов С.Н. и др. Переходное сопротивление гальванических покрытий как “структурно-чувствительное” свойство. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки, 2010, № 1, c. 134 − 145. / Kireev S.Yu., Perelygin Yu.P., Vinogradov S.N., et al. Perekhodnoe soprotivlenie galvanicheskikh pokrytii kak “strukturno-chuvstvitelnoe” svoistvo [Transitional resistance of galvanic coatings as a “structure-sensitive” property]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Povolzhskii region. Tekhnicheskie nauki [Proceedings of Higher Educational Institutions.Volga Region. Engineering Sciences], 2010, no. 1, pp. 134 – 145. (In Russ.).
  14. Sengupta S., Bhattacharyya K., Mandal J. et al. Complexation, retention and release pattern of arsenic from humic/fulvic acid extracted from zinc and iron enriched vermicompost. Journal of Environmental Management, 2022, v. 318, art. 115531.
  15. Yang D., Wu Z., Ren K. et al. Recent advances of the thermodynamic behavior of tin species in aqueous solution. Journal of Mining and Metallurgy, Section B: Metallurgy, 2023, v. 59, no. 1, pp. 1 − 15.
  16. Al-Hinai A.T., Al-Hinai M.H., Dutta J. Application of Eh-pH diagram for room temperature precipitation of zinc stannate microcubes in an aqueous media. Materials research bulletin, 2014, v. 49, pp. 645 − 650.
  17. Bhavanari M., Lee K.R., Tseng C.J. et al. New insights into interface charge-transfer mechanism of copper-iron layered double hydroxide cathodic electrocatalyst in alkaline electrolysis. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2022, v. 10, no 2, art. 107287.
  18. Кирикова Д.И., Киреева С.Н., Киреев С.Ю. и др. Электроосаждение цинка из кислого лактатного электролита с использованием униполярного гальваностатического режима импульсного электролиза. Гальванотехника и обработка поверхности, 2016, т. 24, №. 3, c. 32−38. / Kirikova  D.I., Kireeva S.N., Kireev S.Yu. Elektroosazhdenie tsinka iz kislogo laktatnogo elektrolita s ispolzovaniem unipolyarnogo galvanostaticheskogo rezhima impulsnogo elektroliza [Electrodeposition of zinc from acidic lactate electrolyte using unipolar galvanostatic pulsed electrolysis]. Galvanotekhnika i obrabotka poverkhnosti [Electroplating and Surface Treatment], 2016, v. 24, no. 3, pp. 32 – 38. (In Russ.).
  19. Sekar R. Synergistic effect of additives on electrodeposition of copper from cyanide-free electrolytes and its structural and morphological characteristics. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2017, v. 27, no. 7, pp. 1665 − 1676.
  20. Minzari D., Jellesen M. S., Møller P. et al. On the electrochemical migration mechanism of tin in electronics. Corrosion Science, 2011, v. 53, no. 10, pp. 3366 − 3379.
  21. Abdioğlu B.Ü. Potential controlled electrochemical coating and characterization of nanocrystalline Sn-Zn based thin films. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 2024, v. 14, no. 2, pp. 526 − 537.
  22. Fine M.E. Physical basis for mechanical properties of solders. Hand book of Lead-Free Solder Technology for Microelectronic Assemblies. CRC Press, 2004, pp. 228 − 255.
  23. Zhang P., Zhang Y., Sun Z. Spontaneous growth of metal whiskers on surfaces of solids: A review. Journal of Materials Science & Technology, 2015, v. 31, no. 7, pp. 675 − 698.
  24. Chung Y., Lee C.W. Electrochemically fabricated alloys and semiconductors containing indium. Journal of Electrochemical Science and Technology, 2012, v. 3, no. 3, pp. 95 − 115.
  25. Cheng C., Chen Z., Fan Y. et al. Corrosion behavior and protective performance of robustness mineralized layer formed on AZ80-0.38 Nd (wt%) alloy. Corrosion Science, 2023, v. 214, art. 111021.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Армированный алюминидами железа алюмоматричный композит, изготовленный методом многопроходной фрикционной перемешивающей обработки

Е. О. Княжев, А. В. Чумаевский, Н. Л. Савченко, А. М. Черемнов, С. Ю. Тарасов, Е. А. Колубаев

Изучены структурная эволюция и механические свойства сплава Al-Mg после многопроходной фрикционной перемешивающей обработки (ФПО) с добавлением 5, 10 и 15 об. % железного порошка. При увеличении количества проходов ФПО железосодержащие частицы измельчаются и более равномерно распределяются в алюминиевой матрице. Диффузионное взаимодействие при ФПО между Al и Fe приводят к формированию интерметаллических соединений типа Al6Fe и Al13Fe4. In-situ диффузионная реакция между Al и Fe не завершается даже после четырёх проходов ФПО, так как в зоне перемешивания все ещё присутствуют частицы железа в оболочке из интерметаллидов Al–Fe. После 4-проходной обработки трением с перемешиванием было достигнуто однородное распределение интерметаллических соединений типа Al6Fe и Al13Fe4 в зонах перемешивания, что позволило увеличить микротвердость в два раза по сравнению с базовым сплавом. Также повышаются значения предела прочности композитов на разрыв при одновременном снижении пластичности.

Ключевые слова: фрикционная перемешивающая обработка, алюминиево-магниевый сплав, железо, порошок, композиционный материал, структура, механические свойства, рентгеноструктурный анализ.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-67-75
Княжев Евгений Олегович — Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (634055, Томск, Академический проспект, 2/4), младший научный сотрудник, специалист в области фрикционной перемешивающей обработки металломатричных композиционных материалов. E-mail: clothoid@ispms.ru.
Чумаевский Андрей Валерьевич — Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (634055, Томск, Академический проспект, 2/4), доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области фрикционной перемешивающей обработки металломатричных композиционных материалов. E-mail: tch7av@ispms.ru.
Савченко Николай Леонидович — Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (634055, Томск, Академический проспект, 2/4), доктор технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области трибологии металлических, металлокерамических и керамических композиционных систем. E-mail: savnick@ispms.ru
Черемнов Андрей Максимович — Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (634055, Томск, Академический проспект, 2/4), младший научный сотрудник, специалист в области фрикционной перемешивающей обработки металломатричных композиционных материалов. E-mail: amc@ispms.ru.
Тарасов Сергей Юльевич — Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (634055, Томск, Академический проспект, 2/4), доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области трибологии металлических, металлокерамических и керамических композиционных систем. E-mail: tsy@ispms.ru
Колубаев Евгений Александрович — Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (634055, Томск, Академический проспект, 2/4), доктор технических наук, директор Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, специалист в области физики получения металломатричных композиционных систем различного функционального назначения. E-mail: eak@ispms.ru.
Ссылка на статью:
Княжев Е.О., Чумаевский А.В., Савченко Н.Л., Черемнов А.М., Тарасов С.Ю., Колубаев Е.А. Армированный алюминидами железа алюмоматричный композит, изготовленный методом многопроходной фрикционной перемешивающей обработки. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 67 – 75. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-67-75
Литература содержит 24 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Княжев Е.О., Чумаевский А.В., Савченко Н.Л., Черемнов А.М., Тарасов С.Ю., Колубаев Е.А. Армированный алюминидами железа алюмоматричный композит, изготовленный методом многопроходной фрикционной перемешивающей обработки. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 67 – 75. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-67-75

  1. Ujah C.O., Von Kallon D.V. Trends in aluminium matrix composite development. Crystals, 2022, v. 12, no. 10, art. 1357.
  2. 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, part 5, pp. 3094 – 3101.
  3. Theja P.C., Suresh R., Reddy M.C.S. A review on —fabrication and testing methods of aluminium metal matrix nano composites for various applications. Materials Today: Proceedings, 2022, v. 56, part 3, pp. 1137 – 1142.
  4. Dev Srivyas P., Charoo M. Aluminum metal matrix composites a review of reinforcement; mechanical and tribological behavior. International Journal of Engineering and Technology, 2018, v. 7, pp. 117 – 122.
  5. Aliofkhazraei M., Aliofkhazraei M. Intermetallic compounds — formation and applications. IntechOpen, 2018, 226 p.
  6. Deevi S.C., Sikka V.K. Nickel and iron aluminides: an overview on properties, processing, and applications. Intermetallics, 1996, v. 4, no. 5, pp. 357 – 375.
  7. Stoloff N.S. Iron aluminides: present status and future prospects. Materials Science and Engineering: A, 1998, v. 258, pp. 1 – 14.
  8. Pradhan S.K., Chatterjee S., Mallick A.B., Das D. A simple stir casting technique for the preparation of in situ Fe-aluminides reinforced Al-matrix composites. Perspectives in Science, 2016, v. 8, pp. 529 – 532.
  9. Chatterjee S., Sinha A., Das D., Ghosh S., Basumallick  A. Microstructure and mechanical properties of Al/Fe-aluminide in-situ composite prepared by reactive stir casting route. Materials Science and Engineering: A, 2013, v. 578, pp. 6 – 13.
  10. Kang N., Fu Y., Coddet P., Guelorget B., Liao H., Coddet C. On the microstructure, hardness and wear behavior of Al-Fe-Cr quasicrystal reinforced Al matrix composite prepared by selective laser melting. Materials & Design, 2017, v. 132, pp. 105 – 111.
  11. Ai X., Wang J., Wen T., Yang F., Dong X., Yang H., et al. A high Fe-containing AlSi12 alloy fabricated by laser powder bed fusion. Journal of Materials Research and Technology, 2022, v. 18, pp. 4513 – 4521.
  12. Roy D., Ghosh S., Basumallick A., Basu B. Preparation of Fe-aluminide reinforced in situ metal matrix composites by reactive hot pressing. Materials Science and Engineering: A, 2006, v. 415, no. 1-2, pp. 202 – 206.
  13. Roy D., Basu B., Basu Mallick A., Manoj Kumar B.V., Ghosh S. Understanding the unlubricated friction and wear behavior of Fe-aluminide reinforced Al-based in-situ metal-matrix composite. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2006, v. 37, no. 9, pp. 1464 – 1472.
  14. Mallik B., Sikdar K., Roy D. Tribological performance of in situ reinforced Al-based metal matrix composite processed by spark plasma sintering. Materials Performance and Characterization, 2019, v. 8, no. 1, pp. 62 – 71.
  15. Zykova A., Chumaevskii A., Gusarova A., Kalashnikova T., Fortuna S., Savchenko N., et al. Microstructure of in-situ friction stir processed Al-Cu transition zone. Metals, 2020, v. 10, no. 6, art. 818.
  16. Kalashnikov K.N., Tarasov S.Y., Chumaevskii A.V.., Fortuna S.V., Eliseev A.A., Ivanov A.N. Towards aging in a multipass friction stir–processed АА2024. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2019, no. 103, pp. 2121 – 2132.
  17. Zykova A., Chumaevskii A., Gusarova A., Gurianov  D., Savchenko N., Kolubaev E., et al. Evolution of microstructure in friction stir processed dissimilar cuzn37/aa5056 stir zone. Materials, 2021, v. 14, no. 18, art. 5208.
  18. Koch C.C. Intermetallic matrix composites prepared by mechanical alloying — A review. Materials Science and Engineering: A, 1998, v. 244, pp. 39 – 48.
  19. Tarasov S.Y., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A. A proposed diffusion-controlled wear mechanism of alloy steel friction stir welding (FSW) tools used on an aluminum alloy. Wear, 2014, v. 318, no. 1-2, pp. 130 – 134.
  20. Rubtsov V., Chumaevskii A., Gusarova A., Knyazhev  E., Gurianov D., Zykova A., et al. Macro- and microstructure of in situ composites prepared by friction stir processing of AA5056 admixed with copper powders. Materials, 2023, v. 16, no. 3, art. 1070.
  21. Lee I.S., Kao P.W., Ho N.J. Microstructure and mechanical properties of Al–Fe in situ nanocomposite produced by friction stir processing. Intermetallics, 2008, v. 16, pp. 1104 – 1108.
  22. Sarkari Khorrami M., Samadi S., Janghorban Z., Movahedi M. In-situ aluminum matrix composite produced by friction stir processing using FE particles. Materials Science and Engineering: A, 2015, v. 641, pp. 380 – 390.
  23. Najafi A., Movahedi M., Yarandi A.S. Properties–microstructure relationship in Al–Fe in situ composite produced by friction stir processing. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, 2019, v. 233, no. 10, pp. 1955 – 1965.
  24. Eftekhari M., Movahedi M., Kokabi A.H. Microstructure, strength, and wear behavior relationship in Al-Fe3O4 nanocomposite produced by multi-pass friction stir processing. Journal of Materials Engineering and Performance, 2017, v. 26, no. 7, pp. 3516 – 3530.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Исследование методами рентгеновской дифракции структуры стабилизированного оксидом самария диоксида циркония с добавками оксидов кальция и стронция

В. П. Сиротинкин, Л. И. Подзорова, А. А. Ильичева, Н. А. Михайлина, О. И. Пенькова

Методом Ритвельда по рентгенодифракционным данным проведено структурное исследование поверхности спеченных при 1050 и 1400 °С образцов, состоящих из диоксида циркония, стабилизированного в тетрагональной форме оксидом самария (3 мол. %), без модификатора и с модификаторами: оксидом кальция (1 мол. %) или оксидом стронция (1 мол. %). Добавление оксидов кальция и стронция оказывает незначительное влияние на структуру керамических образцов. Спеченные при 1050 °С образцы содержат только одну тетрагональную форму диоксида циркония. В спеченных при 1400 °С образцах кроме тетрагональной присутствует кубическая форма диоксида циркония. Микроструктурные характеристики образцов (размеры областей когерентного рассеяния и микродеформации) определены по профилям отдельных дифракционных пиков. Добавление модификаторов не вносит существенных изменений.

Ключевые слова: оксид циркония, рентгеновская дифракция, метод Ритвельда, фазовый состав, микроструктурные характеристики.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-76-84
Сиротинкин Владимир Петрович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект 49), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области рентгеноструктурного анализа материалов. E-mail: sir@imet.ac.ru.
Подзорова Людмила Ивановна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области физической химии неорганических материалов, материаловдения, керамики.
Ильичева Алла Александровна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), старший научный сотрудник, специалист в области неорганической химии и синтеза неорганических материалов.
Михайлина Нина Александровна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области неорганической химии и синтеза неорганических материалов.
Пенькова Ольга Ивановна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области технологии керамических материалов.
Ссылка на статью:
Сиротинкин В.П., Подзорова Л.И., Ильичева А.А., Михайлина Н.А., Пенькова О.И. Исследование методами рентгеновской дифракции структуры стабилизированного оксидом самария диоксида циркония с добавками оксидов кальция и стронция. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 76 – 84. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-76-84
Литература содержит 28 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Сиротинкин В.П., Подзорова Л.И., Ильичева А.А., Михайлина Н.А., Пенькова О.И. Исследование методами рентгеновской дифракции структуры стабилизированного оксидом самария диоксида циркония с добавками оксидов кальция и стронция. Перспективные материалы, 2026, № 2, с. 76 – 84. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-2-76-84

  1. Piconi C., Maccauro G. Zirconia as a ceramic biomaterial. Biomaterials, 1999. v. 20. pp. 1 – 25.
  2. Kelly J.R., Denry I. Stabilized zirconia as a structural ceramic: a review. Dental Materials, 2008, v. 24, pp. 289 – 298.
  3. Garvie R.C., Hannik R.H., Pascoe R.T. Ceramic steel? Nature, 1975, v. 258, pp. 703 – 704.
  4. Virkar A.V., Matsumoto R.L.K. Ferroelastic domain switching as a toughening mechanism in tetragonal zirconia. Journal of the American Ceramic Society, 1986, v. 69, pp. C224 – C226.
  5. Chevalier J., Gremillard L., Virkar A.V., Clarke  D.R. The tetragonal-monoclinic transformation in zirconia: lessons learned and future trends. Journal of the American Ceramic Society, 2009, v. 92, pp. 1901 – 1920.
  6. Chevalier J., Liens A., Reveron H., Zhang F., Reynaud P., Douillard T., Preiss I., Sergo V., Lughi V., Swain M., Courtois N. Forty years after the promise of “ceramic steel?”: Zirconia-based composites with a metal-like mechanical behavior. Journal of the American Ceramic Society, 2020, v. 103, pp. 1482 – 1513.
  7. Borshers L., Stiesch M., Bach F.-W., Buhl J.-C., Hubsch C., Kellner T., Kohorst P., Jendras M. Influence of hydrothermal and mechanical conditions on the strength of zirconia. Acta Biomaterialia, 2010, v. 6, pp. 4547 – 4552.
  8. Cattani-Lorente M., Scherrer S., Ammann P., Jobin  M., Wiskott H.W.A. Low temperature degradation of a Y-TZP dental ceramic. Acta Biomaterialia, 2011, v. 7, pp. 858 – 865.
  9. Kohorst P., Borchers L., Strempel J., Stiesch M., Hasel  T., Bach F.-W., Hubsch C. Low-temperature degradation of different zirconia ceramics for dental applications. Acta Biomaterialia, 2012, v. 8, pp. 1213 – 1220.
  10. Подзорова Л.И., Титов С.А., Ильичева А.А., Михайлина Н.А., Пенькова О.И, Левин В.М., Мороков Е.С. Эффект гидротермального воздей­ствия на свойства и микроструктуру биоинертной керамики Yb-TZP. Материаловедение, 2015, № 7, c. 52 – 56. / Podzorova L.I., Titov S.A., Il’icheva A.A., Mikhailina N.A., Pen’kova O.I., Levin V.M., Morokov  E.S. Effect of hydrothermal influence on properties and microstructure of bioinert ceramic Yb-TZP. Inorganic Materials: Applied Research, 2016, v. 7, pp. 74 – 78.
  11. Подзорова Л.И., Ильичева А.А., Михайлина Н.А., Пенькова О.И., Титов С.А., Шворнева Л.И., Губарева  В.Е., Пенкина Т.Н. Низкотемпературное старение керамики на основе тетрагонального диоксида циркония, стабилизированного катионами иттрия и иттербия. Перспективные материалы, 2017, № 2, с. 27 – 34. / Podzorova L.I., Il’icheva  A.A., Mikhailina N.A., Pen’kova O.I., Shvorneva L.I., Gubareva V.E., Penkina T.N., Titov S.A. Low-temperature aging of ceramic on the basis of tetragonal zirconium dioxide stabilized by cations of yttrium and ytterbium. Inorganic Materials: Applied Research, 2017, v. 8, pp. 713 – 717.
  12. Сиротинкин В.П., Подзорова Л.И., Михайлина Н.А., Пенькова О.И. Рентгенодифракционное исследо­вание структурных изменений высокопрочной керамики на основе оксида циркония с добавками оксидов иттербия и неодима после гидротер-мальной обработки. Кристаллография, 2022, т. 67, с. 325 – 333. / Sirotinkin V.P., Podzorova L.I., Mikhailina N.A., Pen’kova O.I. X-ray diffraction study of structural changes in high-strength ceramics based on zirconium oxide with additions of ytterbium and neodymium oxides after hydrothermal treatment. Crystallography Reports, 2022, v. 67, pp. 278 – 285.
  13. Sasaki K., Nakano M., Mimurada J., Ikuhara Y., Sakuma T. Strain hardening in superplastic codoped yttria-stabilized tetragonal-zirconia polycrystals. J. Am. Ceram. Soc., 2001, v. 84, pp. 2981 – 2986.
  14. Kan Y., Zhang G., Wang P., Van der Biest O., Vleugels J. Yb2O3 and Y2O3 co-doped zirconia ceramics. J. Eur. Ceram. Soc., 2006, v. 26, pp. 3607 – 3612.
  15. Meyer D., Eisele U., Satet R., Rodel J. Codoping of zirconia with yttria and scandia. Scripta Mater., 2008, v. 58, pp. 215 – 218.
  16. Yashima M., Ishizawa N., Yoshimura M. High-temperature X-ray study of the cubic – tetragonal diffusionless phase transition in the ZrO2 – ErO1,5 system: I, phase change between two forms of a tetragonal phase, t’-ZrO2 and t’’-ZrO2, in the compositionally homogeneous 14 mol% ErO1,5 - ZrO2. J. Amer. Ceram. Soc., 1993, v. 76, pp. 649 – 656.
  17. Yashima M., Sasaki S., Kakihana M., Yamaguchi Y., Arashi H., Yoshimura M. Oxygen-induced structural change of the tetragonal phase around the tetragonal-cubic phase boundary in ZrO2 – YO1,5 solid solutions. Acta Cryst., 1994, v. B50, pp. 663 – 672.
  18. Yashima M., Kakihana M., Yoshimura M. Metastable – stable phase diagrams in the zirconia-containing systems utilized in solid-oxide fuel cell application. Solid State Ionics, 1996, v. 86 – 88, pp. 1131 – 1149.
  19. Sirotinkin V., Podzorova L., Il’icheva A. Comparative X-ray study of the Yb2O3 stabilized zirconia ceramics doped with SrO and CaO. Materials Chemistry and Physics, 2022, v. 277, art. 125496.
  20. Borik M., Chislov A., Kulebyakin A., Lomonova E., Milovich F., Myzina V., Ryabochkina P., Sidorova N., Tabachkova N. Phase composition and mechanical properties of Sm2O3 partially stabilized zirconia crystals. Crystals, 2022, v. 12, art. 1630.
  21. Borik M.A., Kulebyakin A.V., Lomonova E.E., Milovich F.O., Myzina V.A., Ryabochkina P.A., Sidorova N.V., Tabachkova N.Yu., Chislov A.S. Effect of heat treatement on the structure and mechanical properties of zirconia crystals partially stabilized with samarium oxide. Modern Electronics Materials, 2023, v. 9, pp. 123 – 131.
  22. Kraus W., Nolze G. Powder cell – a program for the represantation and manipulation of crystal structures and caculation of the resulting X-ray powder patterns. J. Appl. Cryst., 1996, v. 29, pp. 301 – 303.
  23. Rodriguez-Carvajal J. Recent advances in magnetic structure determination by neutron powder diffraction. Physica B, 1993, v. 192, pp. 55 – 69.
  24. Roisnel R, Rodriguez-Carvajal J. WinPLOTR: A windows tool for powder diffraction patterns analysis. Materials Science Forum. Proc. Eur. Powder Diffract., 2001, v. 11, pp. 378 – 381.
  25. De Keijser Th.H., Langford J.I., Mittemeijer E.J., Vogels  A.B.P. Use of the Voigt function in a single-line method for the analysis of X-ray diffraction line broadening. J. Appl. Cryst., 1982, v. 15, pp. 308 – 314.
  26. Teufer G. The crystal structure of tetragonal ZrO2. Acta Crystallographica, 1962, v. 15, p. 1187, https://doi.org/10.1107/S0365110X62003114
  27. Shannon R.D. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomic Distances in Halides and Chalcogenides. Acta Crystallographica Section A, 1976, v. A32, pp. 751 – 767. http://dx.doi.org/10.1107/S0567739476001551
  28. Шевченко В.Я. Введение в техническую керамику. Москва, Наука, 1993, 112 с. / Shevchenko V.Ya. Vvedenie v tekhnicheskuyu keramiku [Introduction to technical ceramics]. Moscow, Nauka Publ., 1993, 112 p. (In Russ.).
Made on
Tilda