Цель. Изучение состава, структуры, адгезионной прочности и коррозионной стойкости газодинамических покрытий на основе электроэрозионных алюминиевых порошков.
Методы. Объектом для нанесения газодинамических покрытий являлись алюминиевые пятаки диаметром 40 мм и толщиной 5 мм. Электроэрозионные алюминиевые порошковые материалы получали из отходов электротехнической проволоки на оборудовании, разработанном и запатентованном сотрудниками научно-образовательного центра Юго-Западного государственнного университета. Газодинамические покрытия наносили на установке ДИМЕТ-405. Для достижения поставленной в настоящей работе цели решались соответствующие задачи с использованием современного исследовательского оборудования.
Результаты. На основании экспериментальных исследований, направленных на изучение состава, структуры и коррозионных свойств газодинамических покрытий на основе электроэрозионных алюминиевых порошков, установлено следующее: покрытие сформировано равномерно, без трещин и при отсутствии несплошностей; элементный состав газодинамического покрытия включает в себя следующие основные элементы: Al (64,5%), Si (17,6%); C (10,8%); O (6,3%); Fe (0,5%); Mn (0,3%); фазовый состав газодинамического покрытия включает в себя следующие основные фазы: Al, Al2О3 и Al(ОН)3; твердость газодинамического покрытия составляет порядка 105,4 НВ; коэффициент трения покрытий на пути трения 500 м составляет порядка 0,35; экспериментально установлены более высокие показатели адгезионной прочности и коррозионной стойкости газодинамических покрытий по сравнению с показателями подложки.
Заключение. Высокие показатели экономической эффективности разработанной технологии восстановления и упрочнения газодинамических покрытий на основе электроэрозионных алюминиевых порошков связаны с ресурсосбережением и импортозамещением.

Цель. Исследование процесса цианирования быстрорежущей стали марки Р6М5 в ваннах на основе карбамида и углекислого натрия в температурном диапазоне 550–580°C.
Методы. Микроструктура диффузионного слоя сталей была изучена на поперечных шлифах с применением растрового электронного микроскопа Quanta FEG-650, оснащённого системой микроанализа EBCD с фокусированным ионным пучком. Данная методика позволила провести детальную визуализацию и анализ фазового состава и морфологии поверхностных слоёв. Для оценки эксплуатационных характеристик цианированных образцов были проведены испытания на изнашивание в условиях, имитирующих трение при работе режущего инструмента. Тестирование выполнялось с целью установления корреляции между микроструктурными особенностями диффузионного слоя и его устойчивостью к абразивному воздействию.
Результаты. Проведённые эксперименты подтвердили значительную эффективность нового состава соляной ванны для цианирования быстрорежущей стали Р6М5 при заданных температурных условиях. В процессе обработки на поверхности материала формируются модифицированные слои, обогащённые ε-фазами (твёрдыми включениями), которые обеспечивают уникальные эксплуатационные характеристики: повышенную микротвёрдость, сниженный коэффициент трения и устойчивость к износу.
Заключение. Установлена возможность применения бесцианистых соляных ванн для низкотемпературного цианирования стали Р6М5, что расширяет технологические возможности инструментального производства. Сочетание высокой износостойкости и твёрдости обработанной стали делает метод перспективным для изготовления режущего инструмента и деталей, работающих в условиях интенсивных нагрузок. Результаты исследования демонстрируют, что использование разработанного состава позволяет не только улучшить качество цианированных слоёв, но и внедрить ресурсосберегающие технологии в промышленность, сохраняя при этом высокие стандарты экологической безопасности.

Цель исследования. Изучение элементного и фазового составов, а также микротвердости поверхности корпуса резца дорожной фрезы марки КЗТС А6/20, изготовленного из стали 30ХГС, с целью применения нитроцементации для его поверхностного упрочнения.
Методы. Для реализации поставленной цели использовались современные методы и оборудование. Применяя анализатор рентгеновского излучения, встроенный в растровый электронный микроскоп Quanta 600 FEG, были определены спектры рентгеновского излучения в определенных точках на поверхности образца. Фазовый состав образца определяли методом рентгеновской дифракции на дифрактометре Rigaku Ultima IV в определенном излучении с использованием щелей Соллера с помощью БД ICCD PDF-2 (2014). Описание дифракционных пиков осуществляли, используя суперпозицию функции Гаусса и функции Лоренца. Используя автоматическую систему анализа микротвердости DM-8 методом микроВиккерса, вдавливанием алмазных наконечников, провели исследование микротвердости образцов по поперечному шлифу.
Результаты. В результате исследования были получены: рентгенограмма элементного состава корпуса резца дорожной фрезы марки КЗТС А6/20, показывающая, что соотношение элементов соответствует составу легированной конструкционной стали 30ХГС; дифрактограмма, показывающая кристаллические фазы α-Fe и Fe2O3 с разными размерами кристаллитов, а также данные о положении и межплоскностные расстояния всех отражений. Определена микротвердость поверхности образца: HV0.01 = 437,6.
Заключение. Выполненное исследование позволит разработать рекомендации к практическому применению методов химико-термической обработки, посредством которых можно проводить поверхностное упрочнение деталей, изготовленных из стали 30ХГС, в частности корпуса резца дорожной фрезы.

Цель. Процесс формирования теплозащитного покрытия на поверхности лопаток турбин газотурбинных двигателей задействует комплекс сложного технологического оборудования. Целями настоящей работы являются: систематизация, выявление причин и возможные способы устранения производственных дефектов теплозащитных покрытий, получаемых электронно-лучевым испарением в вакууме.
Методы. Для достижения целей были проанализированы дефекты теплозащитных покрытий, сформированных на рабочих лопатках турбины из монокристаллического жаропрочного никелевого сплава ЖС32-ВИ. Металлический подслой в системе теплозащитного покрытия был нанесен ионно-плазменным методом на установке МАП1-М. Формирование керамического теплоизоляционного слоя было выполнено электроннолучевым испарением с конденсацией из паровой фазы на установке L-8. Для исследования дефектов керамического покрытия использовались средства оптической и электронной микроскопии, а также металлографии. Определение химического состава фазовых компонентов в поверхностном слое и теплозащитном покрытии лопаток производилось с помощью энергодисперсионного анализатора, входящего в состав электронного микроскопа.
Результаты. Выявлены причины возникновения дефектов покрытий на разных стадиях производства. Проведена классификация дефектов и меры по их устранению и предупреждению их возникновения.
Заключение. Проанализировав опыт серийной технологии, можно сделать вывод о том, что дефекты теплозащитных покрытий можно условно разделить на две группы: дефекты, образовавшиеся при нанесении покрытий, а также дефекты, образовавшиеся при вспомогательных операциях изготовления покрытий. Дефекты, выявленные визуальным контролем, поддаются устранению, несмотря на увеличение сроков выпуска продукции одновременно с её удорожанием. Однако наибольшую опасность представляют скрытые дефекты, выявление которых невозможно на этапе изготовления и контроля. Такие дефекты проявляются только при испытаниях или эксплуатации, ставя под угрозу работоспособность всего двигателя в целом.

Целью настоящей работы являлась оптимизация условий искрового плазменного спекания порошков, полученных электродиспергированием металлоотходов сплава марки ТН20, для производства беспористых и высокотвердых безвольфрамовых твердых сплавов.
Методы. Диспергируемые металлоотходы ‒ куски сплава марки ТН20 размером 20х20х5 мм. Химический состав в соответствии с ГОСТ 26530–85 следующий: Ni до 15%; Mo до 6%; Nb до 0,1%; TiC остальное. Рабочая жидкость ‒ спирт изопропиловый. Установка для диспергирования металлоотходов ‒ экспериментальная запатентованная. Режимы для диспергирования металлоотходов: 61,5 мкФ (емкость), 130 В (напряжение), на электродах 130 Гц (частота импульсов). Установка для сплавления порошков SPS 25-10 «Thermal Technology». Микроструктуру БВТС изучали на сканирующем электронном микроскопе QUANTA 600 FEG. Оптимизацию условий искрового плазменного сплавления порошков, полученных электродиспергированием металлоотходов сплава марки ТН20, для производства беспористых и высокотвердых безвольфрамовых твердых сплавов осуществляли постановкой факторного эксперимента и методом крутого восхождения Бокса и Уилсона.
Результаты. В соответствии с поставленной целью, направленной на оптимизацию условий искрового плазменного спекания порошков, полученных электродиспергированием металлоотходов сплава марки ТН20, для производства беспористых и высокотвердых безвольфрамовых твердых сплавов, установлена оптимальная твердость равная 95,2 HRA при следующих значениях факторов: температура 1250°С, давление 40 МПа, время выдержки 15 минут.
Заключение. Таким образом, поставленная цель достигнута. Результаты работы могут найти практическое применение при организации ресурсосберегающих и импортозамещающих технологий.

Цель. Экспериментальное исследование вибрационных характеристик пассивного демпфера, использующего эластомер с ферромагнитным порошковым наполнителем в качестве рабочего тела.
Методы. Измерение амплитудно-частотных характеристик одноосного демпфера на вибрационном стенде в широком диапазоне частот гармонического воздействия. Тестовые испытания демпфера выполнены в нагруженном и не нагруженном состояниях, варьируя имитируемую полезную нагрузку от 0 до 600 г с шагом по 200 г.
Результаты. Изготовлены одноосные демпферы оригинальной конструкции Г.В. Степанова, состоящие из двух цилиндрических намагничивающихся эластомеров, расположенных между трех кольцевых постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами. Упругие элементы установлены в разборных несущих корпусах, оборудованных фланцами для болтового крепления к платформе вибростенда. Корпуса изготовлены из пластика методом 3D-печати. В широком диапазоне вибрационных нагрузок исследовано влияние магнитного поля на виброзащитные характеристики демпфера путем замены постоянных магнитов на немагнитные шайбы. Амплитудно-частотные характеристики демпферов представляют собой типичные для подобных промышленных изделий зависимости с небольшой полосой пропускания в области нижних частот и резонансным пиком, после которого передаточная функция монотонно спадает. Измеренные характеристики демонстрируют, что наличие постоянных магнитов в конструкции демпфера приводит к значительному снижению коэффициента передачи на резонансной частоте при одновременном увеличении полосы пропускания.
Вывод. Эластомеры с порошковым ферромагнитным наполнителем являются перспективными материалами для изготовления демпферов новых конструкций. Использование сил магнитного взаимодействия частиц наполнителя в полимерной матрице усиливает диссипативные свойства демпфера, что снижает отклик системы на собственной резонансной частоте, что демонстрирует перспективность их применения для защиты электронных устройств в условиях вибрационных нагрузок.

Целью исследования в данной работе является учет влияния магнитных волновых колебаний намагниченности, генерируемых в движущейся доменной границе в магнитном поле в ортоферрите иттрия, на поперечную звуковую волну.
Методы. Решения волновых уравнений, описывающих влияние колебаний намагниченности в движущейся доменной границе и поперечной акустической волны, методами: медленно меняющихся амплитуд, теории возмущений и Лагранжа.
Результаты. Аналитически описано влияние магнитных волновых колебаний намагниченности, сопровождающих движущуюся доменную границу, с учетом и без учета их поглощения в магнитном поле, на поперечную акустическую волну, возбуждаемую в пластинчатом образце ортоферрита иттрия. С учетом кристаллических и магнитных свойств ортоферрита иттрия (YFeO3) при движении в нем доменной границы получены оценки вкладов воздействия магнитных волновых колебаний намагниченности в смещения поперечных звуковых волн. Без учета поглощения в магнитном поле вклад составляет порядок 10–7 м, это сопоставимо с теоретической толщиной доменной границы D3 ≈ 10–8 м, а с учетом поглощения имеет порядок 10–14 м.
Заключение. Для разработки логических и запоминающих устройств, действие которых основано на перемагничивании за счет движения доменных границ с околозвуковыми скоростями, исследованы механизмы влияния магнитных волновых колебаний намагниченности на возбуждаемые поперечные акустические волны в пластинке YFeO3. Такое взаимодействие может существенно повлиять на качество и безошибочность обработки информации. Полученные оценки вкладов этих взаимодействий важны для создания элементной базы устройств обработки и записи информации с магнитной памятью на основе слабых ферромагнетиков.

Цель исследования. Получение аблированных наночастиц диоксида церия в узкоразмерном диапазоне с заданными максимальным и минимальным значениями для определения зависимости морфологии частиц от размерного фактора.
Методы. По специально разработанной методике получены нанодисперсные растворы аблированных частиц диоксида церия, характеризующиеся узкоразмерным распределением. С помощью просвечивающей электронной микроскопии изучена морфология аблированных наночастиц диоксида церия, полученных посредством последовательного диспергирования и центрифугирования. С помощью рентгеновской дифрактометрии была исследована кристаллическая структура узкоразмерных групп наночастиц СеО2 и рассчитаны их области когерентного рассеивания.
Результаты. Выяснено, что при росте значений средних размеров аблированных наночастиц диоксида церия их морфология принимает сферическую форму. Установлено, что с увеличением размера частиц происходит уменьшение интенсивности рефлекса рентгеновской дифракции от кристаллографических плоскостей (111), но при этом возрастает интенсивность рефлекса от кристаллографических плоскостей (200). Установлено, что размеры областей когерентного рассеяния аблированных наночастиц диоксида церия для кристаллографических плоскостей (111) меняются в диапазоне от (21,8±0,2) нм до (38,2±0,2) нм, а для кристаллографических плоскостей (200) меняются в диапазоне от (22,9±0,2) нм до (42,5±0,2) нм с ростом размеров частиц. Разница между средними размерами наночастиц диоксида церия и размерами их ОКР обусловлена наличием аморфного поверхностного слоя.
Заключение. По результатам исследований, представленных в данной работе, установлено, что с увеличением размеров аблированных наночастиц диоксида церия их морфология меняется преимущественно от кубической формы к сферической, что проявляется в изменении соотношения интенсивностей рефлексов от различных кристаллографических плоскостей в их структуре.

Цель исследования. Характеризация нанопленок теллурида висмута n-типа проводимости из мишени Bi2Te2,7Se0,3, формируемых методом высокочастотного магнетронного распыления в среде Ar на кремниевой подложке.
Методы. Высокочастотное магнетронное распыление на подложку из кремния осуществлялось в зависимости от изменений управляющих параметров (мощности P = 50 – 80 Вт и времени t = 1800 – 2700 с) распыления. Характеризация магнетронных нанопленок проводилась методами рентгенофазового анализа, атомно-силовой микроскопии, сканирующей электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального энергодисперсионного анализа, цифровой голографической микроскопии и комбинационного (рамановского) рассеяния света. Проводилась статистическая обработка АСМ-изображений МНП с построением автокорреляционных функций по прямому преобразованию Фурье, анализ изменений фрактальных размерностей МНП.
Результаты. Прецизионно с применением АСМ, ЦГМ, СЭМ и специально разработанной методики по ЭДА измерены толщины и рассчитаны скорости роста МНП, доказано их линейное увеличение в зависимости от P и t. По данным КРС и РФА установлено, что в процессе ВЧ МР Bi2Te2,7Se0,3 формируются поликристаллические МНП, кристалличность которых была достигнута после отжига при 623 К. По дифрактограммам РФА рассчитаны размеры областей когерентности, текстурированности, микродеформаций и межплоскостных деформационных искажений МНП. Проведена статистическая обработка АСМ-изображений МНП с определением фрактальной размерности и построением по ППФ АКФ. Доказано, что МНП имеют 3Dмерность и формируются, подчиняясь смешанному механизму Странского – Крастанова.
Заключение. В магнетронных нанопленках Bi2Te3 n-проводимости обнаружены деформации обоих знаков: как сжимающие (∆а < 0), так и растягивающие (∆a > 0). Расчетные размеры когерентности согласуются с низким уровнем кристалличности и слабо зависят от роста как P, так и t. По измерениям методом «ступеньки» толщины МНП скорость их формирования составила V ≈ 0,6 нм/с.

Цель исследования. Оценка количественного накопления повреждений в углерод-углеродном композиционном материале и влияния повреждаемости на несущую способность эндопротеза в процессе непрерывного нагружения. Необходимость оценки влияния повреждаемости на несущую способность обусловлена неоднородной структурой УУКМ. Причиной неоднородности УУКМ является пироуглеродная матрица, которая на уровне размерности кристаллитов является стохастической средой. В силу специфики строения УУКМ при малых нагрузках, вызванных случайными обстоятельствами при передвижении человека, могут возникать повреждения зерен, которые приводят к изменению упругих свойств в области повреждений пироуглеродной матрицы и УУКМ. Такие изменения приводят к псевдопластическому деформированию изделия из УУКМ.
Методы. Модель для анализа влияния накопления повреждений на несущую способность эндопротеза, разработанная в рамках исследования, является синтезом двух методологически различных моделей. Первым уровнем модели является алгоритм, позволяющий получить решения интегрального уравнения для деформаций в зернах поликристалла пиролитического углерода, определить вероятности повреждения зерен матрицы для каждого из критериев, вычислить объемные доли разрушенных, частично поврежденных и неповрежденных кристаллитов и определить на двух масштабных уровнях упругие свойства пироуглеродной матрицы в рамках обобщенного сингулярного приближения и УУКМ по полидисперсной модели. Вторым уровнем является конечно-элементная модель бедренного компонента эндопротеза тазобедренного сустава, созданная в пакете ANSYS. Модель второго уровня позволяет оценить влияние повреждений матрицы на размерном уровне кристаллитов на макроскопическое механическое состояние конструкции. Взаимосвязь двухуровневой модели обеспечивается непрерывным обменом данными между двумя уровнями.
Результат исследования. Кусочно-линейная диаграмма, демонстрирующая нетривиальный псевдопластический характер деформирования УУКМ. 
Заключение. Двухуровневая модель бедренного компонента эндопротеза ТБС показала, что УУКМ демонстрирует закритическое псевдопластическое деформирование, что свидетельствует о живучести и положительном механическом отклике конструкции.

Цель исследования. В данной работе рассмотрены вопросы использования углеродных нанотрубок в качестве наполнителей с целью улучшения прочностных свойств полимерных материалов на основе полипропилена, используемых в различных областях промышленности, нефте- и газодобыче, металлургии, электроэнергетике и т.д.
Методы. Разработан способ создания нового полимерного композитного материала на основе полипропилена с добавлением углеродных нанотрубок. Проведены экспериментальные испытания прочности опытных образцов, изготовленных из композита «полипропилен – углеродные нанотрубки» в соответствии с ГОСТ 25.601-80 «Расчеты и испытания на прочность».
Результаты. В ходе экспериментальных исследований установлено, что ультразвуковое воздействие на углеродные нанотрубки с правильно подобранным растворителем и условиями воздействия является важным условием при использовании УНТ в качестве нанодобавки. Для получения композитного гранулированного полимерного материала путем введения углеродных нанотрубок целесообразнее всего использование двухшнекового экструдера с заранее подобранными температурными режимами в каждой зоне нагрева и скоростью вращения шнеков. Установлено, что введение углеродных нанотрубок в микроколичествах (0,2–0,4 мас. %) в полимерную матрицу приводит к увеличению максимально допустимой нагрузки до ~0,03–0,05кН, коэффициента пластической деформации ~2,2–7,1% и предела прочности при растяжении ~1–2,5 Н/мм2.
Заключение. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что использование углеродных нанотрубок в качестве нанодобавок в полимерную матрицу полипропилена позволяет создавать специальные полимеры, обладающие уникальными свойствами, без существенного удорожания их производства. Кроме того, контроль процентного содержания УНТ дает возможность проектирования материалов «под заказ» с точным контролем свойств.

Цель. Исследование физико-механических свойств полимера, полученного при введении добавки концентрата сажи на основе линейного полиэтилена низкой плотности.
Методы. Процесс придания окраски термопластичному полимеру осуществляли путем добавления концентрата сажи на основе линейного полиэтилена низкой плотности на оборудовании, включающем лопастной смеситель, сушилку, экструдер. Полученные окрашенные образцы анализировали с использованием современных методов исследования термопластичных материалов, позволяющих получить достоверную информацию об оценке их некоторых физико-механических свойств. Для получения образцов крошки полимера, выходящие из экструдера стренги, подвергались измельчению на механической дробилке HSS230-A. Показатель текучести расплава по массе определяли путем экструдирования расплавленного материала из прибора типа ИИРТ (экструзионного пластометра). Показатели растяжения и прочности определяли на машине типа РЭМ для испытания конструкционных материалов. Определение показателя твердости исследуемого образца осуществляли методом по Шору с помощью дюрометра.
Результаты. По результатам работы была выявлена наиболее оптимальная концентрация добавляемого состава для придания стойкого черного цвета термопластичному полимеру. Установлена зависимость изменения физико-механических показателей термопластичного полимера от количества добавки концентрата сажи на основе линейного полиэтилена низкой плотности.
Заключение. Проведенные исследования выявили закономерности проведения процесса придания окраски термопластичному полимеру суперконцентратом на основе линейного полиэтилена низкой плотности и сажи при разном количественном соотношении. В результате исследования было установлено, что при количественном увеличении концентрата в термопластичном полимере изменяются физические свойства окрашенного материала. Изменение количества добавки в диапазоне от 0,2 до 5 м.ч. приводит к изменению значений физико-механических показателей исследуемых образцов по сравнению с исходным полимером.