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

2026, № 5, аннотации статей

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Регулирование концентрации серы в слоях сульфида молибдена для качественного улучшения трибологических свойств нанослойных покрытий a-MoSx/a-C

С. Н. Григорьев, Д. В. Фоминский, В. Н. Неволин,
И. В. Суминов, М. Д. Грицкевич, В. Ю. Фоминский

Созданы многослойные покрытия, состоящие из чередующихся слоев аморфного сульфида молибдена (а-MoSx) и алмазоподобного углерода (а-С)С с применением комбинированного метода вакуумного и реакционного импульсного лазерного осаждения. Отношение атомных концентраций х = S/Mo в слоях сульфида молибдена составляло ~ 2 и 3, а толщина слоев не превышала 12 нм. Трибологические свойства покрытий исследовали методом скольжения стального шарика по диску в осложненных условиях. Модифицирование покрытий после трибо-воздействия исследовано методом комбинационного рассеяния. Установлено существенное влияние химического состава слоев сульфида молибдена на коэффициент трения и износостойкость покрытий при комнатной температуре тестирования. Повышение концентрации серы обеспечивало длительный твердосмазочный эффект как во влажном воздухе (коэффициент трения 0,1 – 0,2), так и в аргоне (коэффициент трения 0,015) за счет формирования трибопленки, содержащей композицию нанофаз 2H-MoS2 и а-С(S). При понижении температуры трибоиспытания в аргоне до –100 °С хорошие антифрикционные характеристики сохранялись, однако различия в свойствах созданных покрытий оказались менее выраженными.

Ключевые слова: многослойные покрытия, алмазоподобный углерод, сульфиды молибдена, концентрация серы, твердые смазки, импульсное лазерное осаждение, наноструктура, спектроскопия комбинационного рассеяния.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-5-18
Григорьев Сергей Николаевич — МГТУ “СТАНКИН” (127055, Москва, Вадковский пер., 3a) профессор, доктор технических наук, главный научный сотрудник, заведующий кафедрой высокоэффективных технологий и обработки, специалист в области обработки материалов и нанесения покрытий высокоэнергетическими потоками. Е-mail: s.grigor@stankin.ru.
Фоминский Дмитрий Вячеславович — МГТУ “СТАНКИН” (127055, Москва, Вадковский пер., 3a), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области лазерных технологий модифицирования материалов и нанесения покрытий. Е-mail: dmitryfominski@gmail.com
Неволин Владимир Николаевич — НИЯУ “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), доктор физико-математических наук, профессор, специалист в области физики тонких пленок и наносистем. E-mail: vnnevolin@mephi.ru.
Суминов Игорь Вячеславович — МГТУ “СТАНКИН” (127055, Москва, Вадковский пер., 3a), доктор технических наук, профессор, специалист в области обработки материалов и нанесения покрытий с применением ионно-плазменных и аддитивных технологий. E-mail: ist3@mail.ru.
Грицкевич Мария Дмитриевна — НИЯУ “МИФИ” (115409, Москва, Каширское ш., 31), инженер, специалист в области исследования трибологических свойств тонкопленочных покрытий. Е-mail: mgritskevich@yandex.ru.
Фоминский Вячеслав Юрьевич — НИЯУ “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. Е-mail: vyfominskij@mephi.ru.
Ссылка на статью:
Григорьев С.Н., Фоминский Д.В., Неволин В.Н., Суминов И.В., Грицкевич М.Д., Фоминский В.Ю. Регулирование концентрации серы в слоях сульфида молибдена для качественного улучшения трибологических свойств нанослойных покрытий a-MoSx/a-C. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 5 – 18. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-5-18
Литература содержит 28 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Григорьев С.Н., Фоминский Д.В., Неволин В.Н., Суминов И.В., Грицкевич М.Д., Фоминский В.Ю. Регулирование концентрации серы в слоях сульфида молибдена для качественного улучшения трибологических свойств нанослойных покрытий a-MoSx/a-C. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 5 – 18. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-5-18
  1. Орловский П.И., Гриценко В.В., Юхнев А.Д. и др. Искусственные клапаны сердца. СПб., ОЛМА Медиа Групп, 2007, 448 с. / Orlovskii P.I., Gricenko  V.V., Yuhnev A.D. Iskusstvennie klapani serdca [Artificial heart valves]. Saint Petersburg, OLMA Media Grupp Publ., 2007, 448 p. (In Russ.).
  2. Camilleri L.F, Baily P., Legault B.J. Mitral and mitro-aortic valve replacement with sorin-bicarbon valves compared with St. Jude Medical valves. Cardiovasc. Surg., 2001, v. 9, no. 2, pp. 272 – 280.
  3. Liapina K.V., Dulnev P.G., Marinin A.I., Melnichenko T.V., Ustinov A.I. Preparation and properties of the collodial solution based on biogenic metal nanoparticles. Biotechnologia Acta, 2014, v. 7, no. 6, pp. 63 – 68.
  4. Rosas J.M., Bedia-Matamoros J., Rodríguez-Mirasol  J., et al. Kinetics of pyrolytic carbon infiltration for the preparation of ceramic/carbon and carbon/carbon composites. Carbon, 2004, no. 7, pp. 1285 – 1290.
  5. Грачев А.Ю. Исследование поверхности пиро­лити­ческого углерода, обработанного в сверхкри­тическом диоксиде углерода, на атомно-силовом микроскопе. Новые химические техно­ло­гии, защитные и специальные покрытия: производство и применение: сборник статей Международной научно-технической конференции. Пенза, 2015, c. 14 – 21. / Grachev A.Yu. Issledovanie poverhnosti piroliticheskogo ugleroda obrabotannogo v sverhkri­ticheskom diokside ugleroda_ na atomno_silovom mikroskope [Investigation of the surface of pyrolytic carbon treated in supercritical carbon dioxide using an atomic force microscope]. Novie himicheskie tehnologii zaschitnie i specialnie pokritiya proizvodstvo i primenenie sbornik statei Mejdunarodnoi nauchno-tehnicheskoi konferencii [New chemical technologies, protective and special coatings: production and application: collection of articles from the International Scientific and Technical Conference]. Penza, 2015, pp. 14 – 21. (In Russ.).
  6. Забродина М.В., Ушаков А.Г. Синтез пироли­ти­ческого углерода на основегазообразного углево­дородного сырья. Экология и безопасность в техно­сфере: современные проблемы и пути реше­ния. Сборник трудов Всероссийской научно-практи­ческой конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Кемерово, 2015, т. 1, с. 200 – 202. / Zabrodina M.V., Ushakov A.G. Sintez piroliticheskogo ugleroda na osnovegazoobraznogo uglevodorodnogo sirya [Synthesis of pyrolytic carbon based on gaseous hydrocarbon feedstock]. Ekologiya i bezopasnost v tehnosfere sovremennie problemi i puti resheniya. Sbornik trudov Vserossiiskoi nauchno prakticheskoi konferencii molodih uchenih aspirantov i studentov [Ecology and safety in the technosphere: contemporary problems and solutions. Collection of papers from the All-Russian scientific and practical conference of young scientists, postgraduates and students]. Kemerovo, 2015, v. 1, pp. 200 – 202. (In Russ.).
  7. Беленков Е.А., Ивановская В.В., Ивановский  А.Л. Наноалмазы и родственные углеродные наномате­риалы. Компьютерное материаловедение. Екатеринбург, УрО РАН, 2008, 169 с. / Belenkov  E.A., Ivanovskaya V.V., Ivanovskii A.L. Nanoalmazi i rodstvennie uglerodnie nanomateriali [Nanodiamonds and related carbon nanomaterials]. Kompyuternoe materialovedenie [Computer materials science]. Ekaterinburg, UrO RAN Publ., 2008, 169 p. (In Russ.).
  8. Антонов Е.Н., Попова А.В., Селезнева И.И. и др. Механические характеристики композитов поли­лактида и наноразмерных фосфатов кальция, сформированных в сверхкритическом диоксиде углерода. Сверхкритические флюиды: Теория и практика, 2011, т. 6, № 3, с. 5 – 14. / Antonov E.N., Popova A.V., Selezneva I.I. Mehanicheskie harakteristiki kompozitov polilaktida i nanorazmernih fosfatov kalciya sformirovannih v sverhkriticheskom diokside ugleroda [Mechanical properties of composites of polylactide and nanoscale calcium phosphates formed in supercritical carbon dioxide]. Sverhkriticheskie flyuidi: Teoriya i praktika [Supercritical Fluids: Theory and Practice], 2011, v. 6, no. 3, pp. 5 – 14. (In Russ.).
  9. Саримсков А.А., Мирвохидова А.Ж. Применение полимерных материалов в медицине. Экономика и социум, 2020, № 2, с. 367 – 370. / Sarimskov A.A., Mirvohidova A.J. Primenenie polimernih materialov v medicine [The use of polymer materials in medicine]. Ekonomika i socium [Economy and society], 2020, no. 2, pp. 367 – 370. (In Russ.).
  10. Лукин Е.С., Макаров Н.А., Козлов А.И. Современная оксидная керамика и области ее применения. Конструкции из композиционных материалов, 2007, № 1, с. 3 – 13. / Lukin E.S., Makarov N.A., Kozlov A.I. Sovremennaya oksidnaya keramika i oblasti ee primeneniya [Modern oxide ceramics and their applications]. Konstrukcii iz kompozicionny`x materialov [Composite structures], 2007, no. 1, pp. 3 – 13. (In Russ.).
  11. Xuan Sun., Jihua Huang, Jian Yang, Shuhai Chen. Microstructure evolution and mechanical properties of in-situ bimodal TiCFe coatings prepared by reactive plasma spraying. Ceramics International, 2018, no. 45, рр. 5848 – 5857.
  12. Lanming Hu. Suyun Li, Chao Li, Guanya Fu. Deposition and properties of plasma sprayed NiCrCoMo–TiC composite coatings. Materials Chemistry and Physics, 2020, no. 254, art. 123502.
  13. Khor K.A. Gua Y.W., Panb D., Cheangc P. Microstructure and mechanical properties of plasma sprayed HA/YSZ/Ti–6Al–4V composite coatings. Biomaterials, 2004, no. 25, рр. 4009 – 4017.
  14. Roduner E. Nanoscopic materials.  Size-dependent phenomena. Cambridge, RSC, 2006, 285 p. https://doi.org/10.1021/ja069840p
  15. DIN EN ISO 13356-2016 Implants for surgery - Ceramic materials based on yttria-stabilized tetragonal zirconia (Y-TZP) (ISO 13356:2015). Имплантаты для хирургии. Керамические материалы на основе диоксида циркония тетрагональной модификации, стабилизированного оксидом иттрия (Y-TZP). Международный стандарт. Утвержден и введен в действие Deutsches Institut fur Normung 01.02.2016. Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. URL: https://docs.cntd.ru/document/440123868 (дата обращения: 16.03.2026  г.).
  16. Carter C. Barry, Norton M. Grant. Ceramic Materials. Springer, New York, 2013, 799 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-3523-5
  17. Gates R.S., Hsu S.M. Tribochemistry between water and Si3N4 and SiC: induction time analysis. Tribol. Lett., 2004, v.17, no. 3, pp. 399 – 407. https://doi.org/10.1023/B:TRIL.0000044488.84437.68
  18. Koji Kato. Tribology of ceramics. Wear, 1990, v. 136, no. 1, pp. 117 – 133. https://doi.org/10.1016/0043-1648(90)90075-L
  19. Sreejith P.S., Ngoi B.K.A. New materials and their machining. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2001, v. 18, no. 8, pp. 537 – 544. https://doi.org/10.1007/s001700170030
  20. Marinescu I., Uhlmann E., Toshiro Doi (Eds.). Handbook of lapping and polishing. CRC Press, 2006, 512 p. https://doi.org/10.1201/9781420017632
  21. P 50-95-88. Рекомендации. Обеспечение износо­стойкости изделий. Москва, Гос. комитет СССР по стандартам, 1989, 25 с. / P 50-95-88 Rekomendacii. Obespechenie iznosostojkosti izdelij [Recommendations. Ensuring wear resistance of products]. Moscow, State Committee of the USSR for Standards, 1989, 25 p. (In Russ.).
  22. Yan X., Zhang B., Wang Y., Hong H., Li H., Cheng B., Yang J., Li B., Wang X. Preparation of high-performance zirconia toughened alumina doped with Cr2O3 and SrO for artificial joints by spray granulation. Ceramics International, 2024, v. 50, no. 16, pp. 28641 – 28651. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.05.175
  23. Feng M., Chen M., Yu Z., Chen Z., et al. Crystallization and wear behavior of SiO2–Al2O3–ZrO2–Ba(Sr, Ca)O glass-ceramics added with Cr2O3 by different methods. Ceramics International, 2019, v. 45, no. 17, pp. 22617 – 22624. https://doi.org/10.1016/j.ceramint. 2019.07.294
  24. Rahvar M., Ahmadi Lakalayeh G., Nazeri N., Karimi  R., Borzouei H., Ghanbari H. Micro/nanoscale surface engineering to enhance hemocompatibility and reduce bacterial adhesion for cardiovascular implants. Materials Chemistry and Physics, 2022, 289, art. 126445. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.126445
  25. Fomin A. Theoretical dependence of hardness on the structural parameters for hard and superhard ceramics. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2020, v. 88, art. 105201. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2020.105201
  26. Ignjatovic V., Pelkmans L., Kelchtermans H. Diffe­rences in the mechanism of blood clot formation and nanostructure in infants and children compared with adults. Thrombosis Research, 2015, v. 136, no. 6, pp. 1303 – 1309. https://doi.org/10.1016/j.thromres.2015.10.034
  27. Fomin A.A. Plasma-induction spraying of nanocrystal­line hydroxyapatite coatings obtained on titanium intraosseous implants. Handbook of nanoceramic and nanocomposite coatings and materials. Oxford, Butterworth-Heinemann, 2015, pp. 293 – 317, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-799947-0.00013-4
  28. Elabbasy M.T., Algahtani F.D., H.F. Alshammari. Improvement of mechanical and antibacterial features of hydroxyapatite/chromium oxide/graphene oxide nanocomposite for biomedical utilizations. Surface and Coatings Technology, 2022, v. 440, art. 128476. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128476
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Исследование влияния термического воздействия на механические свойства и микроструктуру поликарбоната

Д. Е. Чечин, Л. А. Плясункова, П. А. Степанов

Описаны изменения микроструктуры и механических свойств (предела прочности и модуля упругости при растяжении) поликарбоната после термического воздействия при температуре 145 °С в течение 5, 10, 15 и 25 ч. Исследование проведено на образцах, изготовленных из листового поликарбоната двух марок — ВТП-8/ПК-ЭА-7,0 (Россия) и Lexan ULG 1003 (Нидерланды). Показано повышение предела прочности при растяжении после снятия внутренних напряжений в материале, а также его последующее снижение при увеличении длительности термического воздействия. Отмечено уменьшение модуля упругости при растяжении после снятия внутренних напряжений с последующей стабилизацией его значения, не зависящей от длительности термообработки. Анализ микроструктуры после термического воздействия выявил образование при разрушении ортогональных трещин, что является признаком охрупчивания материала и снижения его способности к локальной пластической перестройке. Температурное воздействие приводит к деградации микроструктуры поликарбонатов, сопровождающейся образованием трещин, расслоений и очагов кристаллизации. Отмечено увеличение размеров сферических доменов цепочек макромолекул поликарбонатов со 125 – 250 нм у исходного материала до ~ 250 – 500 нм после термического воздействия продолжительностью 15 – 25 ч.

Ключевые слова: поликарбонат, кристаллизация, предел прочности при растяжении, сканирующая электронная микроскопия.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-19-26
Чечин Дмитрий Евгеньевич — АО “ОНПП “Технология” им. А.Г. Ромашина” (249030, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, 15), начальник сектора, специалист в области изготовления изделий авиационного остекления из органических материалов. Е-mail: chechinde@technologiya.ru.
Плясункова Лариса Александровна — АО “ОНПП “Технология” им. А.Г. Ромашина” (249030, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, 15), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области микроструктурных исследований керамических, стеклокерамических и композиционных материалов. Е-mail: info@technologiya.ru.
Степанов Петр Александрович — АО “ОНПП “Технология” им. А.Г. Ромашина” (249030, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, 15), кандидат физико-математических наук, доцент, начальник лаборатории, специалист в области материаловедения и технологии композиционных материалов. Е-mail: info@technologiya.ru.
Ссылка на статью:
Чечин Д.Е., Плясункова Л.А., Степанов П.А. Исследование влияния термического воздействия на механические свойства и микроструктуру поликарбоната. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 19 – 26. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-19-26
Литература содержит 11 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Чечин Д.Е., Плясункова Л.А., Степанов П.А. Исследование влияния термического воздействия на механические свойства и микроструктуру поликарбоната. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 19 – 26. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-19-26
  1. Марков А.В., Дериволков Д.И., Дуванов Д.С. Исследование напряженного состояния и оценка остаточных напряжений в термодеформированном листовом поликарбонате. Пластические массы, 2019, №3−4, с. 21 − 24. / Markov A.V., Derivolkov D.I., Duvanov D.S. Issledovanie napryazhennogo so­stoya­niya i otsenka ostatochnykh napryazheniy v termodeformirovannom listovom polycarbonate [Study of the stress state and assessment of residual stresses in thermally deformed polycarbonate sheets]. Plasticheskie massy [Plastics], 2019, № 3−4, pp. 21 − 24. (In Russ.).
  2. Золкина И.Ю., Радзинский С.А., Америк В.В. и др. Многослойные прозрачные листовые материалы на основе поликарбоната. Сборник докладов круглого стола ФГУП “ВИАМ” ГНЦ РФ “Материалы остекления в авиационной промышленности” (Москва, 16 ноября 2016). Москва, Издательство ВИАМ, 2016, 12 с. / Zolkina I.Y., Radzinskiy S.A., Americ V.V., et al. Mnogosloynyye prozrachnyye listovyye materialy na osnove polycarbonate [Multilayer transparent sheet materials based on polycarbonate]. Sbornik dokladov kruglogo stola FGYP VIAM GNC RF “Materialy ostekleniya v aviatsionnoy promyshlennosti” [Collection of reports of the round table of FSUE VIAM SSC RF “Glazing materials in the aviation industry”]. (Moscow, November 16, 2016). Moscow, VIAM Publ., 2016, 12 p. (In Russ.).
  3. Шнелл Г. Химия и физика поликарбонатов. Москва, Изд. Химия, 1967, 232 с. / Schnell H. Chemistry and physics of polycarbonates. Interscience publishers, 1964, 225 p.
  4. Шерышев М.А. Пневмо-вакуумформование. СПб, ЦОП “Профессия”, 2010, 192 с. / Sheryshev M.A. Pnevmo-vakuumformovanie [Pneumatic vacuum forming]. St. Petersburg, COP “Professiya” Publ., 2010, 192 p. (In Russ.).
  5. Kinloch A.J. Adhesion and adhesives: Science and technology. Springer–Science+Business Media, B.V., 1987, 451 p.
  6. Quinn G.D. NIST Recommended practice guide: Fractography of ceramics and glasses. 3rd edition. Special Publication (NIST SP), National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, 2020. MD, [online], https://doi.org/10.6028/NIST.SP.960-16e3 (Accessed March 17, 2026).
  7. Jeffrey A., Jansen J.A. Fractographic characterization of polycarbonate failure modes. Chicago, USA, 16 – 20 May 2004, Brookfield Center, USA, Society of Plastics Engineers 2004, pp. 4094–4099.
  8. Солнцев C.С., Морозов Е.М. Разрушение стекла. Москва, Издательство ЛКИ, 2008, 152 с. / Solntsev C.C., Morozov E.M. Razrusheniye stekla [Glass destruction]. Moscow, LKI Publ., 2008, 152 p. (In Russ.).
  9. Ho-Huu C., Ha-Anh T., Vu-Khanh T. Effects of aging on fracture behavior of polycarbonate. Damage & Fracture Mechanics VI. WIT Press, 2000, pp. 365 – 374.
  10. Chinh Huu Ho, Khanh T. Physical aging and time-temperature behavior concerning fracture performance of polycarbonate. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 2004, №1−3, pp. 103 − 114.
  11. Kinloch A.J., Young R.J. Fracture behavior of polymers. Springer Dordrecht, 1995, 496 p.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Влияние мусковита и магниевой шпинели на характеристики политетрафторэтилена

Ю. В. Капитонова, П. Н. Тарасова, Н. Н. Лазарева, Н. Ф. Тимофеева, А. А. Охлопкова

Исследовано влияние природной слюды — мусковита и магниевой шпинели на структуру и свойства политетрафторэтилена (ПТФЭ) марки ПН-90. Проведены физико-механические и трибологические испытания образцов композитов на основе ПТФЭ, а также исследования структуры. Установлено, что при добавлении мусковита повышается показатель относительного удлинения на 43 %, износостойкость — в 277 раз по сравнению с исходным полимером, коэффициент трения составляет 0,24 – 0,29. При дополнительном добавлении магниевой шпинели износостойкость растет до 312 раз, а коэффициент трения снижается на 38 %. Проведены структурные исследования методами сканирующей электронной микроскопии с приставкой для элементного анализа и оптической микроскопии. Показано, что надмолекулярная структура характеризуется формированием однородных структурных элементов, которые способствуют повышению деформационно-прочностных показателей и износостойкости материала. Снижение скорости массового изнашивания композитов также связано с формированием износостойкой поверхности, образуемой в процессе фрикционного взаимодействия поверхности композита и контртела.

Ключевые слова: политетрафторэтилен, мусковит, слюда, магниевая шпинель, полимерный композиционный материал, износостойкость, слоистые силикаты, поверхность трения.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-27-33
Капитонова Юлия Валерьевна — ФГАОУ ВО “Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова” (677000, Якутск, ул. Белинского, 58), кандидат химических наук, старший научный сотрудник, специалист в области полимерного материаловедения. E-mail: kapitonova-kirillina@mail.ru.
Тарасова Прасковья Николаевна — ФГАОУ ВО “Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова” (677000, Якутск, ул. Белинского, 58), младший научный сотрудник, специалист в области полимерного материаловедения. E-mail: pn.tarasova@mail.ru.
Лазарева Надежда Николаевна — ФГАОУ ВО “Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова” (677000, Якутск, ул. Белинского, 58), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области полимерного материаловедения. E-mail: lazareva-nadia92@mail.ru.
Тимофеева Нина Федоровна — ФГАОУ ВО “Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова” (677000, Якутск, ул. Белинского, 58), научный сотрудник, специалист в области полимерного материаловедения. E-mail: ninakswan@mail.ru.
Охлопкова Айталина Алексеевна — ФГАОУ ВО “Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова” (677000, Якутск, ул. Белинского, 58), доктор технических наук, профессор, специалист в области материаловедения. E-mail: okhlopkova@yandex.ru.
Ссылка на статью:
Капитонова Ю.В., Тарасова П.Н., Лазарева Н.Н., Тимофеева Н.Ф., Охлопкова А.А. Влияние мусковита и магниевой шпинели на характеристики политетрафторэтилена. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 27 – 33. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-27-33
Литература содержит 13 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Капитонова Ю.В., Тарасова П.Н., Лазарева Н.Н., Тимофеева Н.Ф., Охлопкова А.А. Влияние мусковита и магниевой шпинели на характеристики политетрафторэтилена. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 27 – 33. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-27-33
  1. Тарасевич Ю.И. Строение и химия поверхности слоистых силикатов. Киев, Наукова думка, 1988, 248 с. / Tarasevich Yu.I. Stroenie i himiya poverhnosti sloistykh silikatov [Structure and surface chemistry of layered silicates]. Kiev, Naukova dumka Publ., 1988, 248 p. (In Russ.).
  2. Минералы. Справочник. Т. IV, Выпуск 1. Силикаты со структурой, переходной от цепочечной к слоистой. Слоистые силикаты (каолиновые минералы, серпентины, пирофиллит, тальк, слюды). Под ред. Ф.В. Чухрова. Москва, Наука, 1992, 608 с. / Mineraly. Spravochnik. T. IV, Vipysk 1. Silikaty so stryktyroi, perekhodnoi ot tsepochechnoi k sloistoi. Sloistye silikaty (kaolinovye mineral, serpentiny, pirofillit, talk, slyudy) [Minerals. Handbook. Vol. IV, Issue 1. Silicates with a structure transitional from chain to layered. Layered silicates (kaolin minerals, serpentines, pyrophyllite, talc, micas)]. Ed. by F.V. Chykhrova. Moskow, Nauka Publ., 1992, 608 p. (In Russ.).
  3. Кац Г.С., Милевски Д.В. Наполнители для поли­мерных композиционных материалов: Справочное пособие. Москва, Химия, 1981, 736 с. / Kats G.S., Milevski D.V. Napolniteli dlya polymernykh kompo­zitsionnykh materialov: Spravochnoe posobie [Fillers for polymer composite materials: A handbook]. Moscow, Khimiya Publ., 1981, 736 p. (In Russ.).
  4. Болдырев В.В., Аввакумов Е.Г. Фундаментальные основы механической активации, механосинтеза и механохимических технологий: монография. Новосибирск, СО РАН, 2009, 342 с. / Boldyrev  V.V., Avvakumov E.G. Fundamentalnye osnovy makha­ni­cheskoi aktivatsii, meckhanosinteza i mekhano­khimicheskih tekhnologii: monografii [Fundamentals of mechanical activation, mechanosynthesis and mechanochemical technologies: monograph]. Novosibirsk, SO RAN Publ., 2009, 342 p. (In Russ.).
  5. Kapitonova Iu.V., Tarasova P.N., Okhlopkova A.A., Lazareva N.N., Khokhlov A.V. Frictional properties and wear of composites based on PTFE/Layered Silicates. Tribology Online, 2023, v. 18, pp. 10 − 17.
  6. Kapitonova Iu., Lazareva N., Tarasova P., Okhlopkova A., Laukkanen S., Mukhin V. Morphology analysis of friction surfaces of composites based on PTFE and layered silicates. Polymers, 2022, v. 14, art.  4658.
  7. Слепцова С.А., Кириллина Ю.В., Лазарева  Н.Н., Макаров М.М. Разработка и исследование полимер­ных композитов на основе политетрафторэтилена и слоистых силикатов. Вестник Северо-Восточного федерального университета, 2015, № 6 (50), с. 95 – 104. / Sleptsova S.A., Kirillina Yu.V., Lazareva N.N., Makarov M.M. Razrabotka I issledovanie polymernykh kompozitov na osnove politetraftoretilena i sloistykh silikatov [Development and research of polymer composites based on polytetrafluoroethylene and layered silicates]. Vestnik Severovostochnogo federalnogo universiteta [Bulletin of the North-Eastern Federal University], 2015, no. 6 (50), pp. 95 – 104. (In Russ.).
  8. Герасин В.А., Антипов Е.М., Карбушев В.В., Куличихин В.Г., Карпачева Г.П., Тальрозе Р.В., Кудрявцев Я.В. Новые подходы к созданию гибридных полимерных нанокомпозитов: от конструкционных материалов к высокотехнологичным применениям. Успехи химии, 2013, т. 82, № 4, с. 303 – 332. / Gerasin  V.A., Karbushev V.V., Karpacheva G.P., Talroze R.V., Kudryavtsev Y.V., Antipov E.M., Kulichikhin V.G. New approaches to the development of hybrid nanocomposites: from structural materials to high-tech applications. Russian Chemical Reviews, 2013, v. 82, no. 4, pp. 303 – 332.
  9. Охлопкова А.А., Попов С.Н., Слепцова С.А., Петрова П.Н., Аввакумов Е.Г. Полимерные нано­композиты триботехнического назначения. Журнал структурной химии, 2004, № 45, с. 172 – 177. / Okhlopkova A.A., Popov S.N., Sleptsova S.A., Petrova  P.N., Avvakumov E.G. Polimernye nano­komposity tribotekhnicheskogo naznacheniya [Polymer nanocomposites for tribotechnical purposes]. Jurnal strukturnoi khimii [Journal of Structural Chemistry], 2004, no. 45, pp. 172 – 177. (In Russ.).
  10. Машков Ю.К. Трибофизика металлов и полимеров. Москва, Машиностроение, 2005, 240  с. / Mashkov  Yu.K. Tribofizika metallov i polimerov [Tribophysics of metals and polymers]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2013, 240 p. (In Russ.).
  11. Машков Ю.К., Овчар З.Н., Суриков В.И., Калистратова Л.Ф. Композиционные материалы на основе политетрафторэтилена. Структурная модификация. Омск, Изд-во ОмГТУ, 2013, 240 с. / Mashkov Yu.K., Ovchar Z.N., Syrikov V.I., Kalistratova L.F. Kompozitsionnye materialy na osnove politetraftoretilena. Strukturnaya modifikatsiya [Composite materials based on polytetrafluoroethylene. Structural modification]. Omsk, OmGTU Publ., 2013, 240 p. (In Russ.).
  12. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев, Техника, 1970, 396 с. / Kostetskiy B.I. Trenie, smazka i iznos v mashinakh [Friction, lubrication and wear in machines]. Kiev, Tekhnika Publ., 1970, 369 p. (In Russ.).
  13. Мышкин Н.К., Петроковец М.И. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии. Москва, Физматлит, 2007, 368 с. / Myshkin N.K., Petrokovets M.I. Trenie, smazka, iznos. Fizicheskie osnovy I tekhnicheskie prilojeniya tribologii [Friction, Lubrication, Wear. Physical Principles and Technical Applications of Tribology]. Moscow, Fizmatlit Publ., 2007, 368 p. (In Russ.).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Кинетика окисления цинкового сплава ЦАМСв4-1-2,5, легированного стронцием

Н. А. Аминова, И. Н. Ганиев, У. Ш. Якубов, Г. М. Рахматуллоева

Исследования кинетики окисления цинкового сплава ЦАМСв4-1-2,5 со стронцием термогравиметрическим методом в диапазоне температур 523 – 623 К, а также образующиеся продукты окисления сплавов. Определены кинетические и энергетические параметры процесса окисления сплавов. Установлено, что добавки стронция в переделах изученной концентрации увеличивают окисляемость исходного сплава ЦАМСв4-1-2,5 в диапазоне температур 523 – 623 К. Кажущаяся энергия активации процесса окисления исходного сплава ЦАМСв4-1-2,5 составляет 136,8 кДж/моль и уменьшается до 113,1 кДж/моль для сплава с 1,0 маcс. % Sr. Кривые окисления сплавов систем ЦАМСв4-1-2,5 со стронцием, в твердом состоянии описываются полиномами, что свидетельствует о гиперболическом механизме данного процесса. Методом рентгенофазового анализа выявлено, что продукты окисления сплавов состоят из оксидов: Al2O3, Sr3Al2O6, Sr3PbO, SrZnO2, Al(OH)3 и CuAlO2.

Ключевые слова: цинковой сплав ЦАМСв4-1-2,5, стронций, термогравиметрический метод, кинетика окисления, истинная скорость окисления, энергия активации.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-34-41
Аминова Нигора Аминовна — Институт химии им. В.И. Никитина НАН Таджикистана (734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, специалист в области физической химии. E-mail: nigora.aminova.92@mail.ru
Ганиев Изатулло Наврузович — Институт химии им. В.И. Никитина НАН Таджикистана (734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2), доктор химических наук, профессор, академик НАН Таджикистана, заведующий лабораторией, специалист в области физической химии. E-mail: ganievizatullo48@gmail.com
Якубов Умарали Шералиевич — Институт химии им. В.И. Никитина НАН Таджикистана (734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2), кандидат технических наук, старший научный сотрудник, специалист в области материаловедение. E-mail: yakubovumarali@gmail.com
Рахматуллоева Гулноза Мухриевна — Институт химии им. В.И. Никитина НАН Таджикистана (734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2), старший научный сотрудник, специалист в области коррозия и защита металлов.
Ссылка на статью:
Аминова Н.А., Ганиев И.Н., Якубов У.Ш., Рахматуллоева Г.М. Кинетика окисления цинкового сплава ЦАМСв4-1-2,5, легированного стронцием. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 34 – 41. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-34-41
Литература содержит 14 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Аминова Н.А., Ганиев И.Н., Якубов У.Ш., Рахматуллоева Г.М. Кинетика окисления цинкового сплава ЦАМСв4-1-2,5, легированного стронцием. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 34 – 41. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-34-41
  1. Kilinççeker G., Galip H. The influences of glucose on corrosion behaviour of copper in chloride solution. Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 2009, v. 45, no. 2, pp. 232 – 240.
  2. Фетисов Г.П., Гарифуллин Ф.А. Материаловедение и технология металлов. Москва, ОНИКС, 2009, 617 с. / Fetisov G.P. Garifullin F.A. Materialovedenie i tekhnologiya metallov. [Materials science and technology of metals.]. Moscow, Oniks Publ., 2009, 617  p. (In Russ.).
  3. Семенова И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов  А.В. Коррозия и защита от коррозии. Под ред. И.В. Семеновой. Москва, Физматлит, 2010, 416 с. / Semenova I.V., Florianovich G.M., Khoroshilov A.V. Korroziya i zashchita ot korrozii. [Corrosion and corrosion protection.]. Ed. by I.V. Semenova. Moscow, Fizmatlit Publ., 2010, 416 p. (In Russ.).
  4. Сафонов В.А., Чоба М.А. Коррозия и защита металлов. Учебник. Москва, Вологда, Изд. Инфра-Инженерия, 2023, 184 с. / Safonov V.A., Choba  M.A. Korroziya i zashchita metallov [Corrosion and protection of metals]. Textbook. Moscow, Vologda, Infra-Engineering Publ., 2023, 184 p. (In Russ.).
  5. Шевченко А.А. Химическое сопротивление неметал­лических материалов и защита от коррозии. Москва, Изд. Химия, КолосС, 2004, 248 с. / Shevchenko A.A. Khimicheskoye soprotivleniye nemetallicheskikh materialov i zashchita ot korrozii [Chemical resistance of non-metallic materials and corrosion protection]. Moscow, Chemistry, KolosS Publ., 2004, 248 p. (In Russ.).
  6. Rajappa S.K, Venkatesha T.V., Praveen B.M. Chemical treatment of zinc surface and its corrosion inhibition studies. Bulletin of Materials Science, 2008, v. 31, no. 1, pp. 37 – 41.
  7. Muller C., Sarret M., Benballa M. Some Peculiarities in the codeposition of zinc-nickel alloys. Electrochim. Acta, 2001, no. 46 (18), pp. 2811 – 2817.
  8. Dutra A.M., Corado E.N., Nakazaso. R.Z. Electro­chemical behavior and corrosion study of electrodeposits of Zn and Zn-Fe-Co on steel. Materials Sciences and Applications, 2012, v. 3, no. 6, pp. 348 – 354.
  9. Conceição A.M. Dutra, Eduardo N.C., Roberto Z.N. Electrochemical behavior and corrosion study of electrodeposits of Zn and Zn-Fe-Co on Steel. Materials Sciences and Applications, 2012, v. 3, no. 6, pp. 348 – 354.
  10. Myeong H.L., Yeon W.K., Kyung M.L., Seung H.L., Kyung M.M. Electrochemical evaluation of zinc and magnesium alloy coatings deposited on electro­galvanized steel by PVD. Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2013, no. 23, pp. 876 – 880.
  11. Кечин В.А., Люблинский Е.Я. Цинковые сплавы. Москва, Металлургия, 1986, 247 с. / Kechin V.A., Lyublinsky E.Ya. Sinkovyye splavy [Zinc alloys]. Moscow, Metallurgy Publ., 1986, 247 p. (In Russ.).
  12. Ганиев И.Н., Алиева Л.З., Бердиев А.Э., Алихонова С.Дж., Якубов У.Ш. Кинетика окисления цинкового сплава ЦАМСв4-1-2,5, легированного литием. Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева, 2021, т. 77, № 4, с. 3 – 8. / Ganiev I.N., Alieva L.Z., Berdiev A.E., Alikhonova S.Dzh., Yakubov U.Sh. Kinetika okisleniya tsinkovogo splava TSAMSv4-1-2,5, legirovannogo litiyem [Oxidation kinetics of zinc alloy TsAMСv4-1-2.5 doped with lithium]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. A.N. Tupoleva [Bulletin of the Kazan State Technical University named after A.N. Tupolev], 2021, v. 77, no. 4, pp. 3 – 8. (In Russ.).
  13. Ганиев И.Н., Бокиев Л.А., Хакимов А.Х., Джайлоев Д.Х., Якубов У.Ш. Кинетика окисления алюминиевого сплава АЖ5К10 с церием. Вестник Технологического университета, 2020, т. 23, № 8, с. 35 – 38. / Ganiev I.N., Bokiev L.A., Khakimov A.Kh., Dzhayloev D.Kh., Yakubov U.Sh. Kinetika okisleniya alyuminiyevogo splava AZH5K10 s tseriyem [Kinetics of oxidation of aluminum alloy AZh5K10 with cerium]. Vestnik Tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of the Technological University], 2020, v. 23, no. 8, pp. 35 – 38. (In Russ.).
  14. Ганиев И.Н., Зокиров Ф.Ш., Файзуллоев Р.Д., Махмадизода М.М. Влияние стронция на кинетику окисления алюминиевого проводникового сплава AlTi0.1, в твердом состоянии. Перспективные материалы, 2024, № 5, c. 37 – 47. / Ganiev I.N., Zokirov F.Sh., Fayzulloev R.J., Makhmadizoda  M.M. Effect of strontium on the oxidation kinetics of aluminum conductor alloy AlTi0.1 in the solid state. Inorganic Materials: Applied Research, 2024, v. 15, no.  5, pp. 1374 – 1382.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
О минимальном содержании кислорода в порошках нитрида алюминия

Н. С. Шибакова, С. А. Рогачев, В. В. Закоржевский, Н. В. Чапышева, М. И. Алымов

Исследовано влияние толщины оксидного слоя на содержание кислорода в порошках AlN, синтезированных в рамках опытного производства в ИСМАН методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Проведены экспериментальные исследования полученных порошков методами рентгеновской дифрактометрии и сканирующей электронной микроскопии для определения размеров частиц, фазового состава и морфологии. Полученные результаты позволили сопоставить расчетные и экспериментальные данные по содержанию кислорода. Показано влияние толщины оксидного слоя и размера частиц на общее содержание кислорода в порошке AlN. Рассчитано среднее содержание кислорода для порошков алюминия со средним размером частиц 1 – 7 мкм в зависимости от толщины оксидного слоя. Представленная модель и результаты могут быть использованы для оптимизации процессов получения и обработки порошков AlN с целью минимизации содержания примесей и улучшения их эксплуатационных характеристик.

Ключевые слова: содержание кислорода, порошки нитрида алюминия, СВС, оксидный слой, дисперсность частиц.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-42-49
Шибакова Надежда Сергеевна — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), аспирант, младший научный сотрудник. E-mail: nshibakova@ism.ac.ru.
Рогачев Сергей Александрович — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, специалист в области теории горения и взрыва. E-mail: rogachevsa@gmail.com.
Закоржевский Владимир Вячеславович — Институт структурной макрокинетики и
проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), ведущий научный сотрудник, доктор технических наук, специалист в области материалообразующих процессов горения, порошковой металлургии, синтеза нитридов, карбидов и композиционных порошков на их основе, разработке СВС технологий. E-mail: zakvl@ism.ac.ru.
Чапышева Нина Васильевна — 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 аналитической химии. E-mail: chapyshevs@mail.ru.
Алымов Михаил Иванович — Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук (142432, Черноголовка, М.О., ул. Академика Осипьяна, 8), доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН, директор, специалист в области порошковой металлургии и композиционных материалов. E-mail: alymov@ism.ac.ru.
Ссылка на статью:
Шибакова Н.С., Рогачев С.А., Закоржевский В.В., Чапышева Н.В., Алымов М.И. О минимальном содержании кислорода в порошках нитрида алюминия. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 42 – 49. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-42-49
Литература содержит 13 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Шибакова Н.С., Рогачев С.А., Закоржевский В.В., Чапышева Н.В., Алымов М.И. О минимальном содержании кислорода в порошках нитрида алюминия. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 42 – 49. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-42-49
  1. Явойский В.И., Близнюков С.А., Вишкарев А.Ф. Включения и газы в сталях. М.: Металлургия, 1979, 272 с. / Yavojskij V.I., Bliznyukov S.A., Vishkarev A.F. Vklyucheniya i gazy v stalyah [Inclusions and gases in steels]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1979, 272 p. (In Russ.).
  2. Грацианов Ю.А., Путимцев Б.Н., Молотилов  Б.В. Металлургия прецизионных сплавов. М.: Металлургия, 1975, 448 с. / Gracianov Yu.A., Putimcev B.N., Molotilov B.V Metallurgiya precizionnyh splavov [Precision alloy metallurgy]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1975, 448 p. (In Russ).
  3. Мчедлишвили В.А. Термодинамика и кинетика раскисления стали. М.: Металлургия, 1978, 288 с. / Mchedlishvili V.A. Termodinamika i kinetika raskisleniya stali [Thermodynamics and kinetics of steel deoxidation]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1978, 288 p. (In Russ).
  4. Slack G.A., McNelly T.F. Growth of high purity AlN Crystals. J. of Crystal Growth, 1976, v. 34, pp. 263 – 279.
  5. Cabrera N., Hamon J. Physical chemistry-on the oxidation of aluminum at high temperature. Weekly reports of the sessions of the Academy of sciences, 1947, v. 224, no. 24, pp. 1713 – 1715.
  6. Hunter M., Fowle P. Natural and thermally formed oxide films on aluminum. J. Electrochem. Soc., 1956, v. 3, no. 9, pp. 482 – 485.
  7. Vargel C. Corrosion of aluminium. Paris, Elsevier, 2004, 700 p.
  8. Dalmau R., Collazo R., Mita S., Sitar Z. X-ray photoelectron spectroscopy characterization of aluminum nitride surface oxides: thermal and hydrothermal evolution. J. of electronic materials, 2007, v. 36, no. 4, pp. 414 – 419. https://doi.org/10.1007/s11664-006-0044-x.
  9. Korbutowicz R., Zakrzewski A., Rac-Rumijowska O. et al. Oxidation rates of aluminium nitride thin films: effect of composition of the atmosphere. J. Mater Electron, 2017, v. 28, pp. 13937 – 1394.
  10. Komeya K., Inoue H., Tsuge A., Effect of various additives on sintering of aluminum nitride. Yogyo Kyokai Shi / Journal of the Ceramic Society of Japan, 1981, v. 89, pp. 330 – 336.
  11. Алымов М.И., Рогачев С.А., Анкудинов А.Б., Самохин А.В. О минимальном содержании примесей кислорода в порошках вольфрама. Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 2025, т. 520, с. 67 – 73. / Alymov M.I., Rogachev S.A., Ankudinov A.B., Samokhin A.V. On the minimum oxygen impurity content in tungsten powders. Doklady Physics, 2025, v. 520, pp. 67 – 73.
  12. Чапышева Н.В. Аналитический контроль малых содержаний кислорода в порошках нитрида алю­ми­ния с использованием анализатора “Метавак-АК”. Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2022, т. 88, № 6, с. 25 – 30. / Chapysheva N.V. Analiticheskij kontrol’ malyh soderzhanij kisloroda v poroshkah nitrida alyuminiya s ispol’zovaniem analizatora “Metavak-AK” [Analytical control for the content of small amounts of oxygen in aluminum nitride powders using a “Metavak-AK” analyzer]. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov [Industrial laboratory. Diagnostics of materials], 2022, v. 88 no. 6, pp. 25 –30. (In Russ.).
  13. Юров В.М., Гончаренко В.И., Олешко В.С., Гурченко С.А. Толщина поверхностного слоя оксида алюминия. Символ науки, 2021, № 8-1, с. 6 – 10. / Yurov V.M., Goncharenko V.I., Oleshko  V.S., Gurchenko S.A. Tolshchina poverhnostnogo sloya oksida alyuminiya [Surface layer of aluminum oxide thickness]. Simvol nauki [Symbol of science], 2021, no. 8-1, pp. 6 – 10 (In Russ.).
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Исследование особенностей электроимпульсного плазменного спекания нано- и микропорошков WC – 25 %TiC

А. В. Терентьев, Ю. В. Благовещенский, Н. В. Исаева, А. В. Нохрин,
Е. А. Ланцев, А. А. Мурашов, К. Е. Сметанина

Исследованы механизмы спекания нанопорошковых композиций WC – 25 масс.% TiC для карбида титана различной дисперсности. Керамики WC–TiC получены методом электроимпульсного плазменного спекания (ЭИПС) в вакууме в диапазоне температур 1000 – 1400 °C со скоростью нагрева 50 °C/мин при различном времени выдержки при приложении давления в 70 МПа. В качестве исходных материалов использованы плазмохимические нанопорошки монокарбида вольфрама и нано- и субмикронные порошки карбида титана. Исследованы микроструктура, фазовый состав и плотность полученных керамик. Показано, что применение ЭИПС позволяет получать керамики WC–TiC с однородной ультрамелкозернистой структурой (0,2 – 0,5 мкм). Методом рентгенофазового анализа зафиксировано образование и эволюция фазы (Ti,W)C в процессе спекания. Характер кинетических кривых свидетельствует о многостадийном характере ЭИПС керамик WC–TiC. Установлено, что использование наноразмерных частиц карбида титана приводит к более раннему преобладанию массопереноса вдоль границ зёрен и по межфазным контактам за счёт увеличения доли активных контактных площадей. Субмикронные частицы обеспечивают более выраженный максимум скорости усадки вследствие резкого вовлечения больших объёмов материала в диффузионный поток. Наличие вакансий в углеродной подрешетке карбида титана играет ключевую роль в активации диффузионного массопереноса и формировании твёрдого раствора (Ti,W)C.

Ключевые слова: карбид титана, карбид вольфрама, электроимпульсное плазменное спекание, фазовый состав, диффузия.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-50-61
Терентьев Александр Владимирович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), младший научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии. E-mail: aterentev@imet.ac.ru.
Благовещенский Юрий Вячеславович — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук, специалист в области плазмохимического синтеза нанопорошков тугоплавких металлов и карбидов. E-mail: yuriblag@imet.ac.ru.
Исаева Наталия Вячеславовна — Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (119334, Москва, Ленинский проспект, 49), научный сотрудник, специалист в области порошковой металлургии. E-mail:
felix-2001@mail.ru.
Нохрин Алексей Владимирович — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), заместитель директора научно-исследовательского института, заведующий кафедрой, старший научный сотрудник, доктор физико-математических наук, специалист в области диффузионных процессов в металлах, сплавах и керамиках. E-mail:
nokhrin@nifti.unn.ru.
Ланцев Евгений Андреевич — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, специалист в области электроимпульсного плазменного спекания керамик. E-mail: elancev@nifti.unn.ru.
Мурашов Артем Александрович — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), инженер, специалист в области растровой электронной микроскопии. E-mail: aamurashov@nifti.unn.ru.
Сметанина Ксения Евгеньевна — Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23), младший научный сотрудник, специалист в области рентгенофазового анализа. E-mail: smetanina@nifti.unn.ru.
Ссылка на статью:
Терентьев А.В., Благовещенский Ю.В., Исаева Н.В., Нохрин А.В., Ланцев Е.А., Мурашов А.А., Сметанина К.Е. Исследование особенностей электроимпульсного плазменного спекания нано- и микропорошков WC – 25 %TiC. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 50 – 61. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-50-61
Литература содержит 29 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Терентьев А.В., Благовещенский Ю.В., Исаева Н.В., Нохрин А.В., Ланцев Е.А., Мурашов А.А., Сметанина К.Е. Исследование особенностей электроимпульсного плазменного спекания нано- и микропорошков WC – 25 %TiC. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 50 – 61. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-50-61
  1. Upadhyaya G.S. Nature and properties of refractory carbides. New York, Nova Science Publishers, 1996, 600 p.
  2. Farhat Z.N. Microstructural characterization of WC–TiC–Co cutting tools during high-speed machining of P20 mold steel. Materials Characterization, 2003, v. 51, no. 2–3, pp. 117 – 130.
  3. Barbatti C., Garcia J., Brito P., Pyzalla A.R. Influence of WC replacement by TiC and (Ta,Nb)C on the oxidation resistance of Co-based cemented carbides. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2009, v. 27, no. 4, pp. 768 – 776.
  4. Pötschke J., Säuberlich T., Vornberger A., Meese-Marktscheffel J.A. Solid state sintered nanoscaled hardmetals and their properties. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2018, v. 72, pp. 45 – 50.
  5. Wang B., Wang Z., Yuan J., Yu B. Effects of (Ti,W)C addition on the microstructure and mechanical properties of ultrafine WC–Co tool materials prepared by spark plasma sintering. Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 2020, v. 33, no. 6, pp. 892 – 902.
  6. Dutkiewicz J., Szutkowska M., Leśniewski W., et al. The effect of TiC on structure and hardness of WC–Co composites prepared using various consolidation methods. Kompozyty (Composites), 2014, v. 14, no. 2, pp. 91 – 95.
  7. Pötschke J., Richter V., Gestrich T., Michaelis A. Grain growth during sintering of tungsten carbide ceramics. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2014, v. 43, pp. 309 – 316.
  8. Engqvist H., Botton G.A., Axen N., Hogmark S. A study of grain boundaries in a binderless cemented carbide. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 1998, v. 16, no. 4–6, pp. 309 – 313.
  9. Milman Y.V., Luyckx S., Northrop I.T. Influence of temperature, grain size and cobalt content on the hardness of WC–Co alloys. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 1999, v. 17, no. 1–3, pp. 39 – 44.
  10. Chuvil’deev V.N., Blagoveshchenskiy Yu.V., Nokhrin  A.V., et al. Spark plasma sintering of tungsten carbide nanopowders obtained through DC arc plasma synthesis. Journal of Alloys and Compounds, 2017, v. 708, pp. 547 – 561.
  11. Konyashin I., Nazari N., Mueller D., et al. WC coarsening in cemented carbides during sintering. Part II: Mechanisms of the influence of different grain growth inhibitors. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2025, v. 128, art. 107087.
  12. Peng Y., Wang H., Zhao C., et al. Nanocrystalline WC–Co composite with ultrahigh hardness and toughness. Composites Part B: Engineering, 2020, v. 197, art. 108161.
  13. Yu X.X., Thompson G.B., Weinberger C.R. Influence of carbon vacancy formation on the elastic constants and hardening mechanisms in transition metal carbides. Journal of the European Ceramic Society, 2015, v. 35, no. 1, pp. 95 – 103.
  14. Киффер Р., Бенезовский Ф. Твёрдые сплавы. Перевод с немецкого. Москва: Металлургия, 1971, 384 с. / Kieffer R., Benesovsky F. Hartmetalle. Springer-Verlag, Wien, New York, 1965, 544 p.
  15. Благовещенский Ю.В., Алексеев Н.В., Самохин  А.В. и др. Влияние условий формирования нанопорошков системы W-C в плазменной струе на синтез гексагонального монокарбида вольфрама. Физика и химия обработки материалов, 2018, №  5, с. 5 – 11. / Blagoveshchensky Y.V., Alekseev N.V., Samokhin A.V., et al. Effect of the conditions of formation of W-C nanopowders in a plasma jet on the synthesis of hexagonal tungsten carbide. Inorganic Materials: Applied Research, 2019, v. 10, no. 3, pp. 566 – 571.
  16. Ланцев Е.А., Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В. и др. Исследование кинетики электроимпульсного плазменного спекания ультрамелкозернистых твердых сплавов WC – 10 % Co. Физика и химия обработки материалов, 2019, № 6, с. 36 – 51. / Lantsev E.A., Chuvil’deev V.N., Nokhrin A.V, et al. Kinetics of spark plasma sintering of WC–10% Co ultrafine-grained hard alloy. Inorganic Materials: Applied Research, 2020, v. 11, no. 3, pp. 586 – 597.
  17. Ланцев Е.А., Малехонова Н.В., Чувильдеев В.Н. и др. Исследование особенностей высокоскоростного спекания мелкозернистых сверхнизкокобальтовых твердых сплавов на основе карбида вольфрама. Часть I. Керамики на основе карбида вольфрама. Физика и химия обработки материалов, 2021, № 6, с. 35 – 53. / Lantsev E.A., Malekhonova N.V., Chuvil’deev V.N. et al. Study of high-speed sintering of fine-grained hard alloys based on tungsten carbide with ultralow cobalt content: Part I. Pure tungsten carbide. Inorganic Materials: Applied Research, 2022, v. 13, no. 3, pp. 761 – 774.
  18. Ланцев Е.А., Нохрин А.В., Чувильдеев В.Н., Болдин М.С., Благовещенский Ю.В., Андреев  П.В., Мурашов А.А., Сметанина К.Е., Исаева Н.В., Терентьев А.В. Исследование особенностей высоко­температурной деформации керамик из чистого карбида вольфрама с различным размером зерна. Перспективные материалы, 2022, № 4, с. 40 – 52. https://doi.org/10.30791/1028-978X-2022-4-40-52 / Lantsev E.A., Nokhrin A.V., Chuvil’deev V.N. et al. Study of high-temperature deformation features of ceramics of binderless tungsten carbide with various particle sizes. Inorganic Materials: Applied Research, 2022, v. 13, iss. 5, pp. 1324 – 1332.
  19. Рахаман М.Н. Технология получения керамик. Синтез. Консолидация. Спекание. Нижний Новгород, ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2022, 741  с. / Rahaman M.N. Ceramic processing and sintering. 2nd ed. New York, Marcel Dekker, 2003, 875  p.
  20. Крутский Ю.Л., Гудыма Т.С., Кучумова И.Д. и др. Карбиды некоторых переходных металлов. Свойства, области применения и методы получения. Часть 1. Карбиды титана и ванадия (обзор). Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия, 2022, № 65(5), с. 305 – 322. / Krutskiy Yu.L., Gudyma T.S., Kuchumova I.D., et al. Karbidy nekotorykh perekhodnykh metallov. Svoystva, oblasti primeneniya i metody polucheniya. Chast’ 1. Karbidy titana i vanadiya (obzor) [Carbides of some transition metals. Properties, applications, and production methods. Part 1. Carbides of titanium and vanadium (review)]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Chernaya metallurgiya [News of higher educational institutions. Ferrous Metallurgy], 2022, v. 65, no. 5, pp. 305 – 322. (In Russ.).
  21. Терентьев А.В., Благовещенский Ю.В., Исаева  Н.В. и др. Исследование фазового состава и микроструктуры сложного карбида (Ti, W)C, полученного электроимпульсным плазменным спеканием порошков WC и TiC. Физика и химия обработки материалов, 2023, № 4, с. 32 – 46. / Terent’ev A.V., Blagoveshchenskij Yu.V., Isaeva N.V., et al. Study of the phase composition and microstructure of complex carbide (Ti,W)C obtained by spark plasma sintering of WC and TiC powders. Inorganic Materials: Applied Research, 2024, v. 15, no. 3, pp. 696 – 706.
  22. Billingham J., Bell P.S., Lewis M.H. Vacancy short-range order in substoichiometric transition metal carbides and nitrides with the NaCl structure. I. Electron diffraction studies of short-range ordered compounds. Acta Crystallographica Section A, 1972, v. 28, pp. 602 – 606.
  23. Frisk K. A revised thermodynamic description of the Ti–C system. Calphad, 2003, v. 27, no. 4, pp. 367 – 373.
  24. Razumovskiy V.I., Ruban A.V., Odqvist J., Korzhavyi  P.A. Vacancy-cluster mechanism of metal-atom diffusion in substoichiometric carbides. Physical Review B, 2013, v. 87, art. 054203.
  25. Van Loo F.J.J., Wakelkamp W.J.J., Bastin G.F., Metselaar R. Diffusion of carbon in TiC1-y and ZrC1-y. Solid State Ionics, 1989, v. 32–33, pp. 824 – 832.
  26. Peng C., Tang H., He Y., Lu X., Jia P., Liu G., Zhao Y., Wang M. A novel non-stoichiometric medium-entropy carbide stabilized by anion vacancies. Journal of Materials Science & Technology, 2020, v. 51, pp. 161 – 166.
  27. Burr P.A., Oliver S.X. Formation and migration of point defects in tungsten carbide: Unveiling the sluggish bulk self-diffusivity of WC. Journal of the European Ceramic Society, 2019, v. 39, no. 2–3, pp. 165 – 172.
  28. Hart G.L.W., Klein B.M., Begay S. Vacancy ordering and non-stoichiometry in TiC1−x□x and TiN1−x□x. In: Complex Inorganic Solids. Springer, US, 2005, pp. 99 – 109.
  29. Zhang Y., Liu B., Wang J. Self-assembly of carbon vacancies in sub-stoichiometric ZrC1−x. Scientific Reports, 2015, v. 5, art. 18098.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Электронно-лучевой синтез сложных титанатов

С. А. Гынгазов, И. П. Васильев, В. А. Болтуева

В качестве альтернативы традиционному твердофазному синтезу рассмотрен синтез керамики в мощном пучке быстрых электронов. При этом за несколько секунд реализуется жидкофазный синтез в условиях активации высокоэнергетическими электронами процесса дополнительного дефектообразования в реакционной зоне. Смеси оксидов Al2O3 + TiO2 без и с добавкой ZrO2 подвергали на воздухе нагреву электронами с энергией 1,4 – 2,5 МэВ при плотности мощности до 25 кВт/см2 и выше при скорости перемещенияя кюветы с порошковой смесью оксидов в плоскости облучения от 0,25 до 1 см/с. Смесь во время облучения плавилась и имел место синтез сложных титанатов в виде керамических капель с пористой структурой. Установлено, что пористость регулируется параметрами облучения и скоростью перемещения кюветы. Синтезированная керамика имеет дефицит по кислороду и характерную серо-синюю окраску. Отжиг на воздухе сопровождается окислением керамики и преобразованием данного цвета в белый. Это происходит из-за изменения валентности небольшой части входящего в керамику Ti от 3+ до 4+ в результате окисления. Процесс окисления приводит к появлению гистерезиса на кривой термического расширения, что свидетельствует о фазовых трансформациях вследствие окисления. Электронно-лучевая обработка смеси Al2O3 + TiO2 с добавкой ZrO2 привела к синтезу стеклокерамики сложного состава, содержащей цирконолит. Цирконолит на сегодня является самым перспективным материалом для иммобилизации радиоактивных материалов. Основной причиной усложнения состава стеклокерамики было наличие неконтролируемых примесей в исходной смеси, в частности Са. Полученная пористая керамика имеет высокие прочностные характеристики. Твердость керамики в зависимости от пористости и условий синтеза может изменяться от 1,5 до 10,5 ГПа.

Ключевые слова: титанаты, цирконолит, синтез, электронный пучок.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-62-74
Гынгазов Сергей Анатольевич — Томский политехнический университет, Проблемная научно-исследовательская лаборатория электроники, диэлектриков и полупроводников Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов (634050, Томск, пр. Ленина, 30), доктор технический наук, профессор, ведущий научный сотрудник, специалист в области радиационная физика твердого тела. E-mail: ghyngazov@tpu.ru.
Васильев Иван Петрович — Томский политехнический университет, Проблемная научно-исследовательская лаборатория электроники, диэлектриков и полупроводников Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов (634050, Томск, пр. Ленина, 30), кандидат технических наук, научный сотрудник, специалист в области радиационная физика твердого тела. E-mail: zarkvon@tpu.ru.
Болтуева Валерия Александровна — Томский политехнический университет, Проблемная научно-исследовательская лаборатория электроники, диэлектриков и полупроводников Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов (634050, Томск, пр. Ленина, 30), кандидат технических наук, младший научный сотрудник, специалист в области радиационная физика твердого тела. E-mail: kostenkova@tpu.ru.
Ссылка на статью:
Гынгазов С.А., Васильев И.П., Болтуева В.А. Электронно-лучевой синтез сложных титанатов. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 62 – 74. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-62-74
Литература содержит 53 ссылки.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Гынгазов С.А., Васильев И.П., Болтуева В.А. Электронно-лучевой синтез сложных титанатов. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 62 – 74. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-62-74
  1. Garvie R.C., Hannink R.H., Pascoe R.T. Ceramic steel? Nature, 1975, v. 258, pp. 703 – 704.
  2. Xiang H., Xing Y., Dai Fz., et al. High-entropy ceramics: Present status, challenges, and a look forward. Journal of Advanced Ceramics, 2021, v.10, no. 3, pp. 385 – 441.
  3. Zhang R.Z., Reece M.J. Review of high entropy ceramics: design, synthesis, structure and properties. J Mater Chem A, 2019, v.7, art. 22148.
  4. Li H., Zhou D., Ling J., et al. Synthesis of high quality green phosphors by co-precipitation and induction heating. Ceramics International, 2024, v. 50, no. 17, pp. 30587 – 30594.
  5. Zidai Fan, Dan Cao, Mingyang Zhou, Ziyi Zhu, Meilong Chen, Jiang Liu. Barium cerate-zirconate electrolyte powder prepared by carbonate coprecipitation for high performance protonic ceramic fuel cells. Ceramics International, 2023, v. 49, no. 5, pp. 8524 – 8532.
  6. Avédikian L., Vulliet J., David T., Hertz A. Yttria-stabilized zirconia (8YSZ) synthesis in a supercritical CO2-assisted process: a parametric study for achieving cubic phase stability. New Journal of Chemistry, 2024, v. 48, no. 23, pp. 10374 – 10383.
  7. Song X., Segura-Egea J.J., Díaz-Cuenca A. Sol–Gel Technologies to obtain advanced bioceramics for dental therapeutics. Molecules, 2023, v. 28, no. 19, art. 6967.
  8. Oses C., Toher C., Curtarolo S. High-entropy ceramics. Nature Reviews Materials, 2020, v. 5, pp. 295 – 309.
  9. George E.P., Raabe D., Ritchie R.O. High-entropy alloys. Nature Reviews Materials, 2019, v. 4, pp. 515 – 534.
  10. Lin L., Wang K., Sarkar A., Njel C., Karkera G. et al. High-entropy sulfides as electrode materials for Li-ion batteries. Advanced Energy Materials, 2022, v. 12, no. 8, art. 2103090.
  11. Akrami S., Edalati P., Fuji M., Edalati K. High-entropy ceramics: Review of principles, production and applications. Materials Science and Engineering R: Reports, 2021, v. 146, art. 100644.
  12. Liu X., Yu Y., Yuan Y., et al. Additive-free preparation of high-toughness Al2O3/ZrO2 ceramics with platelet grain through spontaneously formed dendrite. Ceramics International, 2024, v. 50, no. 18, pp. 31780 – 31791.
  13. Musa C., Licheri R., Orrù R., et al. Fabrication of fully dense UHTC by combining SHS and SPS. 2013 Eurasian Chemico Technological Journal, v. 15, no. 2, pp. 117–126.
  14. Osipov V.V., Platonov V.V., Lisenkov V.V. Laser ablation synthesis and properties of nanocrystalline oxide powders. In book: Handbook of Nanoparticles, 2015, pp. 633 – 659.
  15. Осипов В.В., Лисенков В.В., Платонов В.В. Лазерный синтез нанопорошков в стехиометрии иттрий-алюминиевого граната. Письма в журнал технической физики, 2011, т. 37, № 1, с. 103 – 110. / Osipov V.V., Lisenkov V.V., Platonov V.V. Laser synthesis of nanopowders with yttrium aluminum garnet stoichiometry. Technical Physics Letters, 2011, v. 37, no. 1, pp. 49 – 52.
  16. 16. Bardakhanov S.P., Trufanov D.Y., Chakin I.K., Gaponenko V.R. Gas phase large-scale synthesis of silicon carbide nanowires by industrial electron accelerator. Materials Physics and Mechanics, 2023, v. 51, no. 4, pp. 96 – 106.
  17. Bardakhanov S.P., Chakin I.K., Gaponenko V.R., Khartaeva E.C. Production of fine powders and their properties. AIP Conference Proceedings, 2020, v. 2288, art. 030072.
  18. 18. Ilves V.G., Gaviko V.S., Murzakaev A.M., Zuev M.G., Uimin M.A. Effect of air annealing on structural, textural, thermal, magnetic and photocatalytic properties of Ag-doped mesoporous amorphous crystalline nanopowders Bi2O3. Nano-Structures and Nano-Objects, 2024, v. 39, art. 101319.
  19. Durán A., Falconi R., J. Mata, Reguera E., Torres J.C. From LaCrO3 towards LaCr0.2Mn0.2Fe0.2Al0.2Ga0.2O3 high-entropy ceramic compound: Crystal structure, dielectric and magnetic properties. Journal of the European Ceramic Society, 2025, v. 45, no. 2, art. 116927.
  20. Gao C., Zhu J., Ye S., et al. Novel high-entropy perovskite titanate: A potential thermal protective material with improved thermophysical properties. Journal of the European Ceramic Society, 2025, v. 45, no. 2, art. 116878.
  21. Mhaira W., Agnaou A., Essalim R., et al. Investigation of the structural and microstructural properties of copper and tantalum substituted BiMeVOx com­pounds with enhanced oxygen ion conductivity: Bi4V2-xCux/2Tax/2O11-3x/4 (0.1 ≤ x ≤ 0.5). Ceramics International, 2024, v. 50, no. 21, pp. 42668 – 42676.
  22. Tran N.D., Polisadova E.F., Lisitsyn V.M. Structure and properties of MgAl2O4:Eu3+ and MgAlGaO4:Eu3+ spinel ceramics produced by radiation synthesis. Russian Physics Journal, 2024, v. 67, no. 5, pp. 632 – 641.
  23. Karipbayev Z.T., Lisitsyn V.M., Golkovski M.G., et al. Electron beam-assisted synthesis of YAG:Ce ceramics. Materials, 2023, v. 16, no. 11, art. 4102.
  24. Lisitsyn V.M., Karipbayev Z.T., Zhilgildinov Z.S., et al. Effect of precursor prehistory on the efficiency of radiation-assisted synthesis and luminescence of YAG:Ce ceramics. Photonics, 2023, v. 10, no. 5, art. 494.
  25. Ghyngazov S.A., Surzhikov A.P., Vasil’ev I.P., Boltueva  V.A., Vlasov V.A. Synthesis of high-entropy ceramics (Y0.2Yb0.2Lu0.2Eu0.2Er0.2)3Al5O12 by electron beam heating. Ceramics International, 2024, v. 50, no. 22, pp. 45037 – 45043.
  26. Гынгазов С.А., Васильев И.П., Болтуева В.А. Синтез сложно-оксидной керамики в пучке быстрых электронов. Перспективные материалы, 2024, № 3, c. 78 – 88. / Ghyngazov S.A., Vasil’ev I.P., Boltueva V.A. Synthesis of complex oxide ceramics in a fast electron beam. Inorganic Materials: Applied Research, 2024, v. 15, no. 5, pp. 1490 – 1498.
  27. Ghyngazov S.A., Vasil’ev I.P., Boltueva V.A., Vlasov  V.A. Synthesis of aluminum titanate based composite ceramics using high-power fast-electron beam. Russian Physics Journal, 2024, v. 67, no. 8, pp. 1150 – 1156.
  28. Ghyngazov S.A., Vasil’ev I.P., Boltueva V.A., Vlasov  V.A. Synthesis of technical ceramics in a beam of fast electrons. Russian Physics Journal, 2023, v. 66, no. 4, pp. 391 – 397.
  29. Фролов А.А., Палатников М.Н., Щербина О.Б., Сидоров Н.В., Фролов Г.А. Концентрированное световое излучение в исследованиях и технологии тугоплавких оксидов: монография. Апатиты, изд-во ФГБУН ФИЦ КНЦ РАН, 2019, 178 с. / Frolov A.A., Palatnikov M.N., Shcherbina O.B., Sidorov N.V., Frolov G.A. Koncentrirovannoe svetovoe izluchenie v issledovaniyakh i tekhnologii tugoplavkikh oksidov: monografiya [Concentrated light radiation in research and technology of refractory oxides: monograph]. Apatity, Publishing House of the Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2019, 178 p. (In Russ.).
  30. Habiba U., Ahmed Siddique T., Fattah I.M.R., et al. Porous alumina-supported lithium aluminum titanium phosphate membrane for lithium extraction using the electrodialysis process. Separation and Purification Technology, 2025, v. 354, art. 128657.
  31. Yang W., Cui H., Wang M., et al. Preparation and regulation of high-strength and high-permeability porous ceramic/PDMS composite membranes for gas-liquid separation. Applied Surface Science, 2024, v. 678, art. 161114.
  32. Zhao L., Zhang Y., Yan M., et al. Enhanced piezoelectric properties of additively manufactured BCZT with an oriented ceramic lamellar structure formed via vat photopolymerization. Journal of the European Ceramic Society, 2025, v. 45, no. 2, art. 116934.
  33. 33. Welch N.J., Gray F., Butcher A.R., Boek E.S, Crawshaw J.P. High-Resolution 3D FIB-SEM image analysis and validation of numerical simulations of nanometre-scale porous ceramic with comparisons to experimental results. Transport in Porous Media, 2017, v. 118, no. 3, pp. 373 – 392.
  34. Fernandes S., Bruetsch R., Catherall R., Stora T., Zanini L. Microstructure evolution of nanostructured and submicrometric porous refractory ceramics induced by a continuous high-energy proton beam. Journal of Nuclear Materials, 2011, v. 416, no. 1-2, pp. 99 – 110.
  35. Sandoval M.L., Certuche-Arenas C.S., Camerucci M.A. Biomorphic porous ceramics obtained by infiltration of a Si-based preceramic polymer into poplar wood templates. Journal of the European Ceramic Society, 2025, v. 45, no. 2, art. 116921.
  36. Talou M.H., Rivera J.O.B., Camerucci M.A. Design and processing of SiOC/SiC/Si3N4/C ceramics with hierarchical porosity and non-oxide nanostructures. Journal of the European Ceramic Society, 2025, v. 45, no. 2, art. 116922.
  37. Dai W., Li S., Jia H., et al. Indirect 3D printing CDHA scaffolds with hierarchical porous structure to promote osteoinductivity and bone regeneration. Journal of Materials Science and Technology, 2025, v. 207, pp. 295 – 307.
  38. Marsh A.C., Zhang Y., Wagley Y., et al. Advancements in reliability of mechanical performance of 3D PRINTED Ag-doped bioceramic antibacterial scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials Advances, 2025, v.  166, art. 214039.
  39. Пайзуллаханов М.С., Нурматов Ш.Р., Шерматов  Ж.З. Титанаты бария и стронция, синтезированные в поле концентрированной световой энергии. Стекло и керамика, 2013, т. 86, № 9, с. 14 – 16. / Paizullakhanov M.S., Nurmatov Sh.R., Shermatov Zh.Z. Barium and strontium titanates synthesized in a concentrated light field. Glass and Ceramics, 2014, v.  70, no. 9-10, pp. 324 – 326.
  40. Corbiere T.C.M., Ressnig D., Giordano C., Antonietti  M. Focused radiation heating for controlled high temperature chemistry, exemplified with the preparation of vanadium nitride nanoparticles. RSC Advances, 2013, v. 3(35), pp. 15337 – 15343.
  41. Trufanov D.Yu., Zobov K.V., Bardakhanov S.P., et al. Investigation of the effect of the type of starting material on the process of obtaining a yttrium oxide nanopowder by evaporation of a substance by a high-energy electron beam. AIP Conference Proceedings, 2023, v. 2504, art. 030062.
  42. Lysenko E., Vlasov V., Nikolaev E., Surzhikov A., Ghyngazov S. Technological aspects of lithium-titanium ferrite synthesis by electron-beam heating. Materials, 2023, v. 16, no. 2, art. 604.
  43. Kim D., Kim H.-J., Kim H.-T., et al. Mechanical properties of Al2TiO5 ceramics for high temperature application. Current Nanoscience, 2014, v. 10, no. 1, pp. 154 – 158.
  44. Lan Li, Xin Li, Xiner Liu, Xue Dong, Qiang Zhang, Liwen Yan, Jiachen Liu, Anran Guo, Hierarchically porous Al2TiO5 ceramics via freeze-gel casting. Ceramics International, 2022, v. 48, no. 15, pp. 22343 – 22351.
  45. Qian Ma, Qingliang Shan, Changrong Chen, Qiankun Xu, Yewei Wang, Yuqian Zhou, Anze Shui. The influence of ZrO2 on the microstructure and mechanical properties of Al2TiO5 flexible ceramics. Materials Characterization, 2022, v. 185, art. 111719.
  46. Mungchamnankit A., Kittiauchawal T., Jakrapong Kaewkhao, Ponkamon Limsuwan. The color change of natural green sapphires by heat treatment. Procedia Engineering, 2012, v. 32, pp. 950 – 955.
  47. Леканова Т.Л., Лютоев В.П., Головатая О.С. Изучение эффекта термогенного окрашивания жаропрочного материала на основе титана алюминия. Вестник ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2016, т. 8, с. 38 – 43. / Lekanova T.L., Vladimir Lutoev, Golovataya O.S. Izuchenie ehffekta termogennogo okrashivaniya zharoprochnogo materiala na osnove titana alyuminiya [Study of thermogenic color shift of high-temperature material of aluminium titanate]. Vestnik IG Komi NC URO RAN [Bulletin of the Institute of Geology of the Komi Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences], 2016, v. 8, pp. 38 – 43. (In Russ.).
  48. Abden M.J., Afroze J.D., Qadir M.R., Gafur M.A. Study of high temperature sintering process on characteristics of Al2O3–ZrO2–TiO2 ceramics systems. Materials Focus, 2014, v. 3, pp. 67 – 71.
  49. Abraham J.L., Dayal P., Farzana R., et al. Effect of glass content on the phase assemblage and processing requirements of zirconolite glass-ceramics for actinide immobilization. Journal of the European Ceramic Society, 2015, v. 45, no. 2, art. 116890.
  50. Ji X., Song Y., Wang J., et al. Phase evolution, solubility and substitution behavior of CaZrTi2O7–Ho2Ti2O7 ceramics for potential nuclear waste immobilization. Ceramics International, 2024, v. 50, no. 24, pp. 55342 – 55350.
  51. Ji S., Ji X., Song Y., We Y., Duan T. Effect of sintering temperature on crystal growth and evolution of CaZrTi2O7–CaNdTiNbO7 ceramics: Minor actinides immobilization host materials. Nuclear Engineering and Design, 2024, v. 429, art. 113643.
  52. National Center for Biotechnology Information (2025). PubChem Compound Summary for Zirconolite. Retrieved November 6, 2025 from https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Zirconolite.
  53. Ghyngazov S., Boltueva V. Effect of ion treatment on the structure and properties of ceramic materials (review). Ceramics International, 2023, v. 49, no. 23, pp. 37061 – 37071.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Исследование морфологии и трибомеханических свойств наноструктурированных керамических покрытий, полученных методом магнетронного распыления на керамической основе Y-TZP

Р. С. Небогатиков, А. А. Сердобинцев, А. М. Захаревич, С. Я. Пичхидзе

Наноструктурированные керамические покрытия (Cr2O3 и SiO2-Cr2O3) были сформированы на керамической основе Y-TZP методом магнетронного распыления на постоянном токе. До нанесения покрытия образцы Y-TZP подвергали 4-х этапной полировке с применением микронных и субмикронных алмазных поликристаллических суспензий, далее проводили формирование адгезионного слоя SiO2 посредством окунания образцов в 2,5 ± 0,5 об. % спиртовой раствор C9H23NO3Si с последующим диффузионным окислением при температуре 450 °С в течение 30 мин, на финальном этапе проводили напыление Cr с химической чистотой 99,99 % c последующим диффузионным окислением в среде воздуха при 450 °C в течение 30 мин. Поверхность осажденного материала содержала частицы размерами от 50 ± 11 нм до 74 ± 34 нм, площадью пор от 33 ± 10 нм2 до 818 ± 30 нм2 и открытой пористостью от 3,3 ± 0,1 % до 13,4 ± 0,2 %. Определено, что наивысшие показатели износостойкости ~ 4·107 достигаются при формировании покрытий SiO2-Cr2O3 толщиной 140 – 360 нм, с размером частиц 60 ± 10 нм, площадью пор 0,040 ± 0,005 мкм2, открытой пористостью до 3,5 %, шероховатостью Ra до 20 нм и микротвердостью
2000±200 HV.

Ключевые слова: наноструктурированные керамические покрытия, керамические материалы на основе диоксида циркония тетрагональной модификации, трибомеханические свойства, протез клапана сердца.

DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-75-88
Небогатиков Роман Сергеевич — Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А. (410054, Саратов, ул. Политехническая, 77), аспирант, специалист в области PVD-покрытий и исследования физико-механических характеристик материалов. E-mail: nebogatikov.r@gmail.com.
Сердобинцев Алексей Александрович — Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (410012, Саратов, ул. Астраханская, 83), доцент, кандидат физико-математических наук, специалист в области PVD-покрытий и исследования физико-механических характеристик материалов. E-mail: SerdobintsevAA@sgu.ru
Захаревич Андрей Михайлович — Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А. (410054, Саратов, ул. Политехническая, 77), доцент, кандидат физико-математических наук, специалист в области микроанализа процессов формирования оксидных и оксидно-керамических покрытий на малогабаритных титановых изделиях. E-mail: lab-15@mail.ru
Пичхидзе Сергей Яковлевич — Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А. (410054, Саратов, ул. Политехническая, 77), доктор технических наук, профессор, старший научный сотрудник, специалист в области плазменного напыления и рентгеноспектрального (энергодисперсионного) и рентгенофазового анализа веществ. E-mail: serg5761@yandex.ru.
Ссылка на статью:
Небогатиков Р.С., Сердобинцев А.А., Захаревич А.М., Пичхидзе С.Я. Исследование морфологии и трибомеханических свойств наноструктурированных керамических покрытий, полученных методом магнетронного распыления на керамической основе Y-TZP. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 75 – 88. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-75-88
Литература содержит 28 ссылок.

См. подробнее о статье на сайте e-library
Перейти
Литература/References
к статье Небогатиков Р.С., Сердобинцев А.А., Захаревич А.М., Пичхидзе С.Я. Исследование морфологии и трибомеханических свойств наноструктурированных керамических покрытий, полученных методом магнетронного распыления на керамической основе Y-TZP. Перспективные материалы, 2026, № 5, с. 75 – 88. DOI: 10.30791/1028-978X-2026-5-75-88

  1. Орловский П.И., Гриценко В.В., Юхнев А.Д. и др. Искусственные клапаны сердца. СПб., ОЛМА Медиа Групп, 2007, 448 с. / Orlovskii P.I., Gricenko  V.V., Yuhnev A.D. Iskusstvennie klapani serdca [Artificial heart valves]. Saint Petersburg, OLMA Media Grupp Publ., 2007, 448 p. (In Russ.).
  2. Camilleri L.F, Baily P., Legault B.J. Mitral and mitro-aortic valve replacement with sorin-bicarbon valves compared with St. Jude Medical valves. Cardiovasc. Surg., 2001, v. 9, no. 2, pp. 272 – 280.
  3. Liapina K.V., Dulnev P.G., Marinin A.I., Melnichenko T.V., Ustinov A.I. Preparation and properties of the collodial solution based on biogenic metal nanoparticles. Biotechnologia Acta, 2014, v. 7, no. 6, pp. 63 – 68.
  4. Rosas J.M., Bedia-Matamoros J., Rodríguez-Mirasol  J., et al. Kinetics of pyrolytic carbon infiltration for the preparation of ceramic/carbon and carbon/carbon composites. Carbon, 2004, no. 7, pp. 1285 – 1290.
  5. Грачев А.Ю. Исследование поверхности пиро­лити­ческого углерода, обработанного в сверхкри­тическом диоксиде углерода, на атомно-силовом микроскопе. Новые химические техно­ло­гии, защитные и специальные покрытия: производство и применение: сборник статей Международной научно-технической конференции. Пенза, 2015, c. 14 – 21. / Grachev A.Yu. Issledovanie poverhnosti piroliticheskogo ugleroda obrabotannogo v sverhkri­ticheskom diokside ugleroda_ na atomno_silovom mikroskope [Investigation of the surface of pyrolytic carbon treated in supercritical carbon dioxide using an atomic force microscope]. Novie himicheskie tehnologii zaschitnie i specialnie pokritiya proizvodstvo i primenenie sbornik statei Mejdunarodnoi nauchno-tehnicheskoi konferencii [New chemical technologies, protective and special coatings: production and application: collection of articles from the International Scientific and Technical Conference]. Penza, 2015, pp. 14 – 21. (In Russ.).
  6. Забродина М.В., Ушаков А.Г. Синтез пироли­ти­ческого углерода на основегазообразного углево­дородного сырья. Экология и безопасность в техно­сфере: современные проблемы и пути реше­ния. Сборник трудов Всероссийской научно-практи­ческой конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Кемерово, 2015, т. 1, с. 200 – 202. / Zabrodina M.V., Ushakov A.G. Sintez piroliticheskogo ugleroda na osnovegazoobraznogo uglevodorodnogo sirya [Synthesis of pyrolytic carbon based on gaseous hydrocarbon feedstock]. Ekologiya i bezopasnost v tehnosfere sovremennie problemi i puti resheniya. Sbornik trudov Vserossiiskoi nauchno prakticheskoi konferencii molodih uchenih aspirantov i studentov [Ecology and safety in the technosphere: contemporary problems and solutions. Collection of papers from the All-Russian scientific and practical conference of young scientists, postgraduates and students]. Kemerovo, 2015, v. 1, pp. 200 – 202. (In Russ.).
  7. Беленков Е.А., Ивановская В.В., Ивановский  А.Л. Наноалмазы и родственные углеродные наномате­риалы. Компьютерное материаловедение. Екатеринбург, УрО РАН, 2008, 169 с. / Belenkov  E.A., Ivanovskaya V.V., Ivanovskii A.L. Nanoalmazi i rodstvennie uglerodnie nanomateriali [Nanodiamonds and related carbon nanomaterials]. Kompyuternoe materialovedenie [Computer materials science]. Ekaterinburg, UrO RAN Publ., 2008, 169 p. (In Russ.).
  8. Антонов Е.Н., Попова А.В., Селезнева И.И. и др. Механические характеристики композитов поли­лактида и наноразмерных фосфатов кальция, сформированных в сверхкритическом диоксиде углерода. Сверхкритические флюиды: Теория и практика, 2011, т. 6, № 3, с. 5 – 14. / Antonov E.N., Popova A.V., Selezneva I.I. Mehanicheskie harakteristiki kompozitov polilaktida i nanorazmernih fosfatov kalciya sformirovannih v sverhkriticheskom diokside ugleroda [Mechanical properties of composites of polylactide and nanoscale calcium phosphates formed in supercritical carbon dioxide]. Sverhkriticheskie flyuidi: Teoriya i praktika [Supercritical Fluids: Theory and Practice], 2011, v. 6, no. 3, pp. 5 – 14. (In Russ.).
  9. Саримсков А.А., Мирвохидова А.Ж. Применение полимерных материалов в медицине. Экономика и социум, 2020, № 2, с. 367 – 370. / Sarimskov A.A., Mirvohidova A.J. Primenenie polimernih materialov v medicine [The use of polymer materials in medicine]. Ekonomika i socium [Economy and society], 2020, no. 2, pp. 367 – 370. (In Russ.).
  10. Лукин Е.С., Макаров Н.А., Козлов А.И. Современная оксидная керамика и области ее применения. Конструкции из композиционных материалов, 2007, № 1, с. 3 – 13. / Lukin E.S., Makarov N.A., Kozlov A.I. Sovremennaya oksidnaya keramika i oblasti ee primeneniya [Modern oxide ceramics and their applications]. Konstrukcii iz kompozicionny`x materialov [Composite structures], 2007, no. 1, pp. 3 – 13. (In Russ.).
  11. Xuan Sun., Jihua Huang, Jian Yang, Shuhai Chen. Microstructure evolution and mechanical properties of in-situ bimodal TiCFe coatings prepared by reactive plasma spraying. Ceramics International, 2018, no. 45, рр. 5848 – 5857.
  12. Lanming Hu. Suyun Li, Chao Li, Guanya Fu. Deposition and properties of plasma sprayed NiCrCoMo–TiC composite coatings. Materials Chemistry and Physics, 2020, no. 254, art. 123502.
  13. Khor K.A. Gua Y.W., Panb D., Cheangc P. Microstructure and mechanical properties of plasma sprayed HA/YSZ/Ti–6Al–4V composite coatings. Biomaterials, 2004, no. 25, рр. 4009 – 4017.
  14. Roduner E. Nanoscopic materials.  Size-dependent phenomena. Cambridge, RSC, 2006, 285 p. https://doi.org/10.1021/ja069840p
  15. DIN EN ISO 13356-2016 Implants for surgery - Ceramic materials based on yttria-stabilized tetragonal zirconia (Y-TZP) (ISO 13356:2015). Имплантаты для хирургии. Керамические материалы на основе диоксида циркония тетрагональной модификации, стабилизированного оксидом иттрия (Y-TZP). Международный стандарт. Утвержден и введен в действие Deutsches Institut fur Normung 01.02.2016. Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. URL: https://docs.cntd.ru/document/440123868 (дата обращения: 16.03.2026  г.).
  16. Carter C. Barry, Norton M. Grant. Ceramic Materials. Springer, New York, 2013, 799 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-3523-5
  17. Gates R.S., Hsu S.M. Tribochemistry between water and Si3N4 and SiC: induction time analysis. Tribol. Lett., 2004, v.17, no. 3, pp. 399 – 407. https://doi.org/10.1023/B:TRIL.0000044488.84437.68
  18. Koji Kato. Tribology of ceramics. Wear, 1990, v. 136, no. 1, pp. 117 – 133. https://doi.org/10.1016/0043-1648(90)90075-L
  19. Sreejith P.S., Ngoi B.K.A. New materials and their machining. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2001, v. 18, no. 8, pp. 537 – 544. https://doi.org/10.1007/s001700170030
  20. Marinescu I., Uhlmann E., Toshiro Doi (Eds.). Handbook of lapping and polishing. CRC Press, 2006, 512 p. https://doi.org/10.1201/9781420017632
  21. P 50-95-88. Рекомендации. Обеспечение износо­стойкости изделий. Москва, Гос. комитет СССР по стандартам, 1989, 25 с. / P 50-95-88 Rekomendacii. Obespechenie iznosostojkosti izdelij [Recommendations. Ensuring wear resistance of products]. Moscow, State Committee of the USSR for Standards, 1989, 25 p. (In Russ.).
  22. Yan X., Zhang B., Wang Y., Hong H., Li H., Cheng B., Yang J., Li B., Wang X. Preparation of high-performance zirconia toughened alumina doped with Cr2O3 and SrO for artificial joints by spray granulation. Ceramics International, 2024, v. 50, no. 16, pp. 28641 – 28651. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.05.175
  23. Feng M., Chen M., Yu Z., Chen Z., et al. Crystallization and wear behavior of SiO2–Al2O3–ZrO2–Ba(Sr, Ca)O glass-ceramics added with Cr2O3 by different methods. Ceramics International, 2019, v. 45, no. 17, pp. 22617 – 22624. https://doi.org/10.1016/j.ceramint. 2019.07.294
  24. Rahvar M., Ahmadi Lakalayeh G., Nazeri N., Karimi  R., Borzouei H., Ghanbari H. Micro/nanoscale surface engineering to enhance hemocompatibility and reduce bacterial adhesion for cardiovascular implants. Materials Chemistry and Physics, 2022, 289, art. 126445. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2022.126445
  25. Fomin A. Theoretical dependence of hardness on the structural parameters for hard and superhard ceramics. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2020, v. 88, art. 105201. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2020.105201
  26. Ignjatovic V., Pelkmans L., Kelchtermans H. Diffe­rences in the mechanism of blood clot formation and nanostructure in infants and children compared with adults. Thrombosis Research, 2015, v. 136, no. 6, pp. 1303 – 1309. https://doi.org/10.1016/j.thromres.2015.10.034
  27. Fomin A.A. Plasma-induction spraying of nanocrystal­line hydroxyapatite coatings obtained on titanium intraosseous implants. Handbook of nanoceramic and nanocomposite coatings and materials. Oxford, Butterworth-Heinemann, 2015, pp. 293 – 317, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-799947-0.00013-4
  28. Elabbasy M.T., Algahtani F.D., H.F. Alshammari. Improvement of mechanical and antibacterial features of hydroxyapatite/chromium oxide/graphene oxide nanocomposite for biomedical utilizations. Surface and Coatings Technology, 2022, v. 440, art. 128476. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128476
Made on
Tilda