МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Цель. Изучение состава, структуры и свойств антифрикционных сплавов на основе электроэрозионной шихты бронзы БрО5С25, полученной в углеродсодержащей среде – керосине осветительном.
Методы. Диспергирование отходов сплава БрО5С25 проводили на установке для электродиспергирования электропроводных материалов. В качестве металлоотходов применялись отходы сплава БрО5С25. В качестве рабочей жидкости использовался керосин осветительный.
В результате воздействия кратковременных электрических разрядов между электродами и отходами происходило их разрушение с образованием мелкодисперсных частиц. Для получения компактированных материалов был использован ручной настольный пресс Herzog TP 20. Для исследования состава, структуры и свойств полученных спеченных изделий применялось современное оборудование и взаимодополняющие методы физического материаловедения.
Результаты. Анализ поверхности показал, что сплавы имеют мелкозернистое строение, равномерное распределение фаз и небольшое количество пор. Анализ элементного состава установил, что на поверхности новых сплавов содержится углерод, а все остальные элементы Sn, Cu и Pb распределены относительно равномерно. Анализ исследуемых сплавов показал наличие в них фаз: Cu, CuSn, SnO, CuO, PbO, Pb. Карбидообразующих элементов в составе сплава нет.
Экспериментально установлено, что состав, структура и свойства шихты диспергированной электроэрозией бронзы БрО5С25 оказывают влияние на трибологические свойства заготовок сплава. В частности, наличие в сплаве из элекроэрозионной шихты, полученной в керосине, свободного углерода, выполняющего роль твердой смазки, приводит к снижению коэффициента трения.
Заключение. Показано, что сплавы, полученные из электроэрозионной шихты, обладают более высокими значениями микротвердости в сравнении со сплавом, полученным из промышленно применяемой шихты. Значительное увеличение микротвердости сплавов объясняется наличием высокотвердых частиц, образующихся при закалке паров металла в рабочей жидкости при диспергировании. Наличие мелких фракций в электроэрозионных материалах способствует увеличению плотности прессовок и снижению пористости заготовок.
Цель исследования – определить влияние наноразмерных добавок на структуру и свойства твердого сплава Т15К6.
Методы. Данные исследования проводились на электронном микроскопе марки S-3400N. Изучены механические и физические свойства и структура твердого сплава системы WC-TiC-Co на примере Т15К6 при введении в исходную шихту наноразмерного порошка вольфрама и наноразмерного порошка карбида вольфрама с осажденным на нем кобальтом на оптическом и электронном микроскопе. Проведен рентгеноспектральный анализ полученных образцов твердого сплава марки Т15К6 на рентгеновском дифрактометре ДРОН-4.
Результаты. Исследован твердый сплав системы WC-TiC-Co при введении в исходную шихту наноразмерного порошка вольфрама, а также при введении наноразмерного карбида вольфрама с осажденным на его поверхности кобальтом. В работе было проведено изучение используемых порошков вольфрама, нановольфрама, кобальта, карбида титана, карбида вольфрама, нанопорошка карбида вольфрама, а также проводилось изучение микроструктуры полученных твердых сплавов. Показано, что коэрцитивная сила сплава Т15К6 зависит от размера участков кобальтовой фазы в сплаве, измерение ее величины позволяет судить о размере карбидных зерен. Для повышения прочностных свойств твердых сплавов системы WC-TiC-Co рекомендуется введение наноразмерных добавок WC либо нанопорошка WC с осажденным кобальтом.
Заключение. Для повышения прочностных свойств твердых сплавов системы WC-TiC-Co рекомендуется введение наноразмерных добавок WC либо нанопорошка WC с осажденным кобальтом. Введение в состав порошковой шихты твердого сплава Т15К6 данных добавок ведет к увеличению предела прочности на изгиб на 15%. Введение наноразмерных добавок WC либо нанопорошка WC с осажденным кобальтом позволяет получать мелкозернистую структуру с размером зерен не более 4–6 мкм.
Целью настоящего исследования являлось проведение металлографических исследований состава шихты, полученной методом электродиспергирования отходов свинцовой латуни в воде дистиллированной.
Методы. Электродиспергирование отходов свинцовой латуни марки ЛС58-3 осуществляли на экспериментальной установке. На оборудовании ФГБОУ ВО ЮЗГУ и НИУ БелГУ выполнены металлографические исследования образцов шихты из отходов сплава ЛС58-3: форма, размер и структура частиц шихты, а также ее гранулометрический состав.
Результаты. На основании проведенных экспериментальных исследований, направленных на исследование состава, структуры и свойств шихты, полученной из отходов сплава ЛС58-3 в воде дистиллированной, показана высокая эффективность применения технологии электродиспергирования, которая обеспечивает при низких затратах электроэнергии получение пригодных к промышленному применению новых медно-свинцовых порошковых материалов. Отмечено, что порошковые материалы, полученные электроэрозией отходов свинцовой латуни марки ЛС58-3 в воде дистиллированной, имеют следующие характеристики: геометрическая форма частиц шихты в основном сферическая; размеры частиц от 0,45 до 29,63 мкм; объемный средний диаметр частиц составляет 7,1 мкм.
Заключение. Проведенные исследования позволят осуществить постепенный переход к передовым производственным технологиям и материалам посредством применения прогрессивной, экологически чистой, малотоннажной и безотходной технологии электроэрозионного диспергирования при получении новых медно-свинцовых порошковых материалов из отходов сплава ЛС58-3.
Целью работы являлось изучение влияния режимов лазерного модифицирования кромки реза на изменение структуры и механических свойств поверхностного слоя деталей, изготовленных из горячекатаных конструкционных углеродистых сталей марок 20, 35, 45.
Методы. В качестве объектов исследования были выбраны конструкционные углеродистые стали марок 20, 35, 45. Для исследования влияния лазерного модифицирования на изменение структуры и механических свойств деталей машин с использованием лазерной резки были изготовлены специальные образцы в виде пластин толщиной 2 мм (ст20 и ст45) и 4 мм (ст35). После газолазерной резки проводили лазерное модифицирование кромки реза Q-switch волоконным импульсным лазером.
Результаты. Выявлены закономерности изменения структуры зоны газолазерного термического воздействия после лазерной обработки (резка, модифицирование). Установлено, что повторная обработка лазером (лазерное модифицирование) кромки реза не приводит к изменению структурных составляющих и микротвердости в зоне газолазерного термического воздействия, полученных после лазерной резки. Установлено, что характер изменения микротвердости у всех исследованных марок сталей одинаков: наибольшие значения достигаются около поверхности газолазерной обработки и составляют, например, для стали марки 35 470–560 HV, что в 3,2–3,9 раза больше исходной микротвердости (145 HV). Таким образом, на поверхности детали после лазерной обработки формируется упрочненный слой, обладающий повышенной износостойкостью. Показано, что применение лазерного модифицирования поверхности в качестве дополнительной операции при изготовлении деталей методом лазерной резки позволяет улучшить качество (шероховатость) поверхностного слоя. При этом наибольший эффект снижения шероховатости дает лазерное модифицирование в три прохода по плоскости X-Y.
Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при создании ресурсосберегающих процессов обработки материалов.
Целью работы является разработка эффективной технологии поверхностного упрочнения коленчатых валов двигателей КАМАЗ 740, восстановленных перешлифовкой под ремонтные размеры, путем их ускоренной низкотемпературной нитроцементации в условиях автосервисных (авторемонтных) предприятий.
Методы. Нитроцементацию образцов проводили в азотисто-углеродной пасте. Нагрев образцов с нитроцементующим покрытием проводили в лабораторной печи с вертикальной нагрузкой СШОЛ-12-М3-У4. Нитроцементованные образцы подвергали металлографическому анализу с использованием оптического микроскопа Axio Observer.A1m и электронного сканирующего микроскопа Quanta TM 3D200i. Фазовый анализ диффузионных слоев на образцах, нитроцементованных по различным режимам, проводили на рентгеновском дифрактометре XRD-7000S. Микротвердость нитроцементованных образцов измеряли с помощью микротвердомера Duramin-5 с компьютером и программным обеспечением. Твердость нитроцементованных образцов измеряли на твердомере ТК-2М (Роквелл) по шкале «А» по стандартной методике.
Результаты. Представлена технология низкотемпературной нитроцементации азотированных коленчатых валов автомобилей КАМАЗ после их ремонта шлифованием с удалением упрочненного слоя с поверхностей коренных и шатунных шеек. Показано, что нитроцементация стали 42ХМФА, из которой изготавливают коленчатые валы, при температуре 520…580°С в течение 3-х часов в высокоактивной пасте обеспечивает получение упрочненных слоев по глубине, структуре, фазовому составу и твердости, практически идентичных азотированным слоям. Такая нитроцементация может быть полноценной и эффективной заменой повторного азотирования восстанавливаемых валов, предусмотренного технической документацией на ремонт двигателей КАМАЗ категорий Е-2, Е-3 и Е-4.
Заключение. Невысокая трудоемкость и технологическая простота нитроцементации позволит использовать ее для упрочнения коленчатых валов всех семи ремонтных размеров, предусмотренных для этих деталей, что может дать очень большой экономический эффект.
Целью настоящей работы являлась оптимизация процесса получения шихты свинцово-сурьмянистого сплава ССу3 электроэрозионным методом в дистиллированной воде по критерию среднего размера частиц.
Методы. На экспериментальной установке для получения свинцово-сурьмянистых порошков из токопроводящих материалов диспергировали отходы сплава ССу3 в воде дистиллированной при массе загрузки 250 г. При этом использовали следующие электрические параметры установки: напряжение на электродах от 100–200 В; ёмкость конденсаторов 25–65 мкФ; частота следования импульсов 25–50 Гц. С помощью лазерного анализатора размеров частиц Analysette 22 NanoTec plus исследовали средний размер частиц. Определение оптимальных параметров работы установки ЭЭД проводили постановкой полного факторного эксперимента по среднему размеру частиц получаемых электроэрозионных материалов. В качестве факторов были выбраны параметры работы установки ЭЭД: напряжение на электродах, емкость разрядных конденсаторов и частота следования импульсов.
Результаты. Согласно проведенной серии опытов определены предельные значения параметра оптимизации у (средний размер электроэрозионных частиц), которые составили: 44 мкм при ёмкости разрядных конденсаторов 65,5 мкФ, напряжении на электродах 200 В, частоте следования импульсов 75 Гц.
Проведенные исследования показали, что способом электроэрозионного диспергирования отходов сплава ССу3 в воде дистиллированной имеется возможность получения порошка-сплава с равномерным распределением легирующих элементов.
Заключение. Проведена оптимизация процесса получения шихты свинцово-сурьмянистого сплава ССу3 электроэрозионным методом в дистиллированной воде по критерию среднего размера частиц. Полученные результаты могут быть использованы предприятиями промышленного сектора для производства свинцово-сурьмянистого порошка.
Целью работы являлось изучение закономерностей изменения физико-механических и коррозионных свойств арматурной стали 23Х2Г2Т в горячекатаном и термообработанном (печной отпуск) состояниях.
Методы. Исследование физико-механических свойств и стойкости (длительной коррозионной прочности) стержневой арматуры к коррозионному растрескиванию под напряжением проводили на опытных плавках стали марки 23Х2Г2Т. Выбор плавок производили с таким расчетом, чтобы их химический состав соответствовал, по возможности, верхнему, среднему и нижнему уровню марочного состава. Для создания условий эксперимента, максимально приближенных к эксплуатационным, испытания проводили в кипящем растворе нитратов (60% Ca(NO3)2 + 5% NH4NO3 + 35% H2O) при температуре 110°С и рабочих напряжениях σЭ = (0,1…0,8)σВ. Для выяснения особенностей превращений, происходящих в стали при отпуске, снимали температурные зависимости внутреннего трения с образцов, отпущенных при различных температурах. Обработку результатов временной зависимости амплитудно-независимого внутреннего трения проводили по теории Гранато, Хикато, Люкке, которая описывает кинетику возврата внутреннего трения за счет миграции точечных дефектов к дислокациям.
Результаты. Установлено, что, контролируя химический состав и технологические режимы получения стали 23Х2Г2Т, можно не только резко повысить сопротивляемость стали растрескиванию, но и получить гарантированный комплекс механических и коррозионных свойств. Выявлено, что арматуру из стали 23Х2Г2Т следует выпускать с обязательным проведением отпуска. Наибольшую устойчивость против коррозионного растрескивания под напряжением при практически неизменной прочности для арматуры из стали 23Х2Г2Т обеспечивает 2-часовой отпуск в интервале температур 350…400°С.
Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при установлении закономерностей поведения различной природы слитковых, порошковых и композиционных материалов с высокой дисперсностью в фазовых и структурных составляющих в различных условиях и состояниях.
ФИЗИКА
Цель работы. Получение, характеризация и математическое описание методами Фурье-анализа атомносиловых микроскопических изображений 1D-мерных вискероподобных нанокомпозитных структур, формируемых в условиях высокоинтенсивной лазерной обработки. Формирование из поликарбоната с внутренними тонкими слоями из Al, полупроводниковых металлов Si, Sb, Te, Ge и соединений ZnS и SiO2 в составе DVD-R-5 диска, покрытого алюминиевой фольгой.
Методы. Использовано импульсно-периодическое лазерное излучение для обработки образов DVD-R-5. Формируемые структуры были изучены методами конфокальной, атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии. По атомно-силовым изображениям проведены прямое и обратное преобразование Фурье. Анализ решений уравнения теплового баланса применительно к результатам выполненной лазерной обработки.
Результаты. При высокоскоростном воздействии лазерным излучением (моды TEM01 или TEM10) на образец DVD-R-5, покрытый алюминиевой фольгой, обнаружены и изучены ВНС. С помощью прямого и обратного преобразований Фурье по атомно-силовым изображениям поверхности после лазерной обработки подтверждена периодичность формируемых ВНС. Показано, что процесс лазерной обработки DVD-R-5 является адиабатическим, скорость распространения фронта волны плавления превышает звуковую в поликарбонате. Обоснован вывод о формировании ВНС за счет самофокусировки и филаментации лазерного излучения в отраженных дифрагирующих лучах каждой из составляющих мод.
Вывод. В условиях высокоинтенсивной лазерной обработки импульсно-периодическим лазерным излучением с модами TEM01 или TEM10 формируются 1D-мерные ВНС с толщиной у основания до 0,5 мкм и высотой свыше 1 мкм, состав которых может включать как проводники, полупроводники, так и их соединения. Полученные ВНС обладают высокоразвитой упорядоченной поверхностной структурой, что может свидетельствовать о перспективности их применения.
Цель. Изучить возможность изменения катодной инжекции в сеточном осесимметричном электрогидродинамическом преобразователе с плоскопараллельными модифицированными электродами.
Методы. Методом численного моделирования получена оценка влияния краевого эффекта электродных сеток на поверхностную проводимость в периферии межэлектродного промежутка и определена оптимальная геометрия держателей электродов сеточного ЭГД-преобразователя. Методом численного расчёта в программной среде Agros 2D, а также с помощью анализа сканов растрового электронного микроскопа (РЭМ) и метода оценки форм-фактора структур получены параметры локальных электрических полей структур поверхностей проволок сеточных электродов, подвергнутых модификации при лазерном скрайбировании.
Результаты. Приводятся результаты разработки сеточной системы электродов для электрогидродинамических преобразователей с усилением катодной инжекции зарядов. Анализируется влияние краевого эффекта на работу ЭГД-преобразователей. Описана возможность усовершенствования сеточной электродной системы модельного ЭГД-насоса. Исследован состав, форма микро- и наноструктур после скрайбирования на лазерном маркирующем комплексе FMark-20RL. Сделана качественная оценка значения напряжённости локального электрического поля на наноструктурах, полученных лазерным скрайбированием латунных сеток, с характерным радиусом 50 нм, которая свидетельствует об усилении катодной инжекции отрицательных зарядов в ЭГД-системе. При расстоянии между электродами 1,5 мм и разности потенциалов между электродами 1,5 кВ/см величина локальной напряженности на вершине наноструктуры радиусом кривизны порядка 50 нм может достигать 5,5⋅107 В/см.
Заключение. Лазерное скрайбирование в виде концентрических окружностей латунных сеточных электродов позволяет интенсифицировать катодную инжекцию зарядов за счёт усиления локальных электрических полей с микро- и наноструктур. Использование диэлектрических держателей из плексигласа способно уменьшать поверхностные токи утечки на периферии сеточных электродов.
Цель. Исследовать форму и устойчивость магнитожидкостного покрытия на плоской поверхности в неоднородном магнитном поле постоянного магнита.
Методы. В экспериментах использованы магнитные жидкости на основе трансформаторного масла ММТ44 и ММТ-21 с намагниченностью насыщения соответственно 43,8 и 21,2 кА/м. Магнитожидкостное покрытие формировалось на поверхности горизонтальной и вертикальной немагнитных пластин в локально неоднородном магнитном поле постоянных магнитов. Источник неоднородного магнитного поля – система из двух магнитов прямоугольной формы. Размер магнитной системы 40×12×10 мм. Максимальные значения напряженности магнитного поля и градиента достигают соответственно 180 кА/м и 8∙104 кА/м2. Проведено исследование формы и устойчивости сидячего и подвешенного магнитожидкостного покрытия при различных ориентациях пластины.
Результаты. Изучена форма и устойчивость магнитожидкостного покрытия на горизонтальной и вертикальной пластинах. Установлены экспериментальные зависимости высоты и длины покрытия от объема магнитной жидкости. Установлено, что покрытие может иметь некоторый максимальный объем. При превышении этого объема происходит растекание жидкости по поверхности пластины либо отрыв части объема жидкости. Предельный объем покрытия определяется магнитными характеристиками магнитной жидкости и магнитного поля.
Вывод. Установлена возможность формирования сидячего и подвешенного локального магнитожидкостного покрытия на горизонтальной и вертикальной пластинах. Высота и длина магнитожидкостного покрытия на пластине зависят от объема магнитной жидкости, а также от характеристик магнитной системы и намагниченности магнитной жидкости. Полученные результаты могут быть использованы при формировании магнитожидкостных покрытий охлаждаемых участков нагретых поверхностей.
Цель. Изучение формирования кластеров в системе хаотично движущихся и взаимодействующих частиц с учетом эффекта Ефимова и «золотого» сечения.
Методы. Применялись методы математического моделирования, квантовой механики, модель твердых сфер, кластерная модель.
Результаты. В рамках предлагаемой работы отмечается, что в трехчастичной системе частиц возможно образование их пространственной конфигурации в виде «золотого» треугольника, причем в случае возбужденного состояния двух частиц третья частица находится достаточно далеко от двух других, именно такая конфигурация соответствует условиям возникновения эффекта Ефимова в трехчастичной системе.
Основываясь на математическом формализме описания процессов самоорганизации, в работе показано, что в хаотичных средах в рамках модели Ефимова с привлечением «золотого» сечения во взаимном расположении трех взаимодействующих частиц возможно образование дискообразных кластеров, содержащих в своем составе «магическое» число частиц. В структуре этих кластеров возможно образование квантоворазмерных областей в виде тора. Определены параметры таких областей.
Заключение. Описанная модель формирования и распада дискообразных кластеров с учетом эффекта Ефимова и правила «золотого» сечения позволяет, не прибегая к сложному решению уравнений в задаче трех тел, получить важные соотношения, следующие из строгих теорий. Из предлагаемого подхода в работе следует возможность самоорганизации кластеров и образования в их структуре квантово-размерных областей, например в виде тора, обладающих потенциальной ямой, способных захватывать заряженные частицы и определять их энергетический спектр, а также объяснять появление спектральных полос в ИКспектрах веществ.
Предложенный подход может иметь практическое значение, например, для предсказания ИК-спектров жидкостей, наличия в жидкостях квантовых точек с широким спектром возбуждения от УФдо ИК-излучения.
Цель. Получение и исследование сенсорных свойств многослойных нанокомпозитных электрофоретических пленок CuO/CNPs в инфракрасном диапазоне.
Методы. Исследование морфологии и размерного состава нанокомпозитных пленок CuO/CNPs с помощью атомно-силовой микроскопии и сканирующей электронной микроскопии; установление химического состава с помощью рентгеновской дифрактометрии, исследование сенсорной чувствительности при инфракрасном облучении оптоволоконным лазерным источником с длиной волны λ = 1064 нм; изучение временных характеристик наведенной фотоэлектродвижущей силы с помощью оптоэлектрических измерений (ADC L-CARD E2010D), сопряженных с персональным компьютером.
Результаты. Методом электрофоретического синтеза на стеклянной подложке получены нанокомпозитные пленки CuO/CNPs толщиной от 0,1 до 1 мкм. Установлено, что нанокомпозитные пленки CuO/CNPs формируются за счет упорядоченного структурирования углеродных наночастиц вдоль направления электрического поля под действием электрофоретических сил. Одновременно за счет электролитического процесса на поверхности углеродных частиц образуется слой оксида меди с металлических электродов. Предельный размер углеродных частиц составил 50–70 нм в зависимости от параметров получения пленок. Разработана методика получения многослойных композитных пленок CuO/CNPs толщиной от одного до десяти слоев.
Установлено, что при облучении синтезированных десятислойных нанопленок инфракрасным излучением интенсивностью 75 мВт/см-2 величина фотогенерированной ЭДС достигает 122,5 мВ.
Заключение. Получены многослойные нанокомпозитные пленки CuO/CNPs с сенсорными свойствами в инфракрасном диапазоне. Установлено, что при увеличении толщины синтезированных пленок от одного до десяти слоев величина фото-ЭДС при ИК-облучении с интенсивностью 75 мВт/см-2 растет от 17 до 122,5 мВ.
Цель. Аналитическое и численное описание магнитогидродинамических сил, действующих на малое немагнитное сферическое тело в цилиндрическом контейнере с магнитной жидкостью (приближение магнитожидкостного дозатора и сепаратора), определяющих гидростатическое механическое равновесие в системе.
Методы. Численное исследование представляет собой решение магнитостатической задачи методом конечных элементов в пакете программ FEMM с использованием скриптового языка Lua. Система уравнений Максвелла решается стандартным методом в формулировке векторного потенциала. Аналитическое решение магнитостатической задачи получено методом зеркальных изображений с использованием упрощающего модельного представления о линейном законе намагничивания магнитной жидкости. Пондеромоторная сила, действующая на тело, погружённое в магнитную жидкость, вычисляется по формуле Розенцвейга и с помощью энергетического подхода.
Результаты. Получено уточнённое выражение для магнитной пондеромоторной силы, действующей на немагнитную сферу, погружённую в цилиндрический контейнер с намагниченной магнитной жидкостью. Выполнено прямое численное моделирование лабораторного эксперимента, позволяющего сравнить точность численного и аналитического решений с данными эксперимента. Несмотря на нарушение границ применимости аналитической теории, новое выражение правильно описывает немонотонную координатную зависимость силы, при этом ошибка в определении экстремумов по координате не превышает 6%, а по абсолютной величине 26%. Приводится физическое обоснование для условия механического равновесия в исследуемой модельной системе.
Вывод. Конкуренция двух противоположно направленных магнитных сил приводит к тому, что у немагнитной сферы в цилиндрическом контейнере с намагниченной магнитной жидкостью существует одно неустойчивое положение механического равновесия в центре контейнера, благодаря чему тело прижимается к стенке, либо (дополнительно) два устойчивых положения равновесия, позволяющих телу левитировать вблизи стенки контейнера, не касаясь её.
Цель исследования. Получение магнетронных пленок арсенида кадмия на различных подложках и изучение их структуры, состава, оптических и электрических свойств.
Методы. Напыление тонких пленок арсенида кадмия осуществлялось методом нереактивного высокочастотного магнетронного напыления в атмосфере аргона. Структура и состав пленок исследовались с помощью рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионного анализа, малоугловой рентгеновской дифрактометрии. Оптические исследования выполнялись с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света. Приведены результаты исследования электрических свойств тонких плёнок арсенида кадмия.
Результаты. На подложках из кремния, сапфира и титаната стронция получены тонкие пленки дираковского полуметалла – арсенида кадмия с толщиной около 40 нм. Исследование их структуры и состава показало существенное влияние следующего за напылением отжига в атмосфере аргона на кристалличность пленки. После отжига независимо от кристаллической структуры подложки частичное ориентирование пленки с осью текстуры (112). Наиболее близкие к стехиометрическому составу пленки получены при напылении с последующим отжигом на ориентированную подложку из титаната стронция, а к кристаллической структуре монокристаллов арсенида кадмия пленки на подложке из сапфира. Отжиг также приводит к сглаживанию поверхности пленки, уменьшению дефектов структуры и переходу фрактальной размерности ее топологии к двумерной от близкой к трехмерной непосредственно после напыления. Оптические свойства после отжига также изменяются, что свидетельствует об их переходе от поликристаллического (аморфного) состояния к монокристаллическому (текстурированному).
Заключение. Выполненные различными методами экспериментальные исследования структуры и свойств позволили установить, что контролируемым отжигом можно получать монокристаллические или текстурированные пленки арсенида кадмия, пригодные для исследования проявления топологических свойств.
ХИМИЯ
Целью исследования является изучение процесса сорбции фенола отходами переработки пшеницы. Охране окружающей среды в современном мире уделяется большое внимание, особенно водным ресурсам, поскольку для существования человеку необходима чистая вода. Современные предприятия различных отраслей промышленности и сельского хозяйства все чаще внедряют в производство безотходные технологии или высокоэффективные методы очистки сточных вод. Одним из простых в аппаратурном оформлении и выполнении, но очень эффективным является сорбционный метод. Использование в качестве сорбентов отходов производства весьма перспективно, т. к. позволяет, кроме экологической проблемы, решать вопрос утилизации или вторичного использования отходов производства.
Методы. При изучении состава половы пшеницы использовались следующие методы: определение золы и влаги – весовой; целлюлозы – азотно-спиртовой, пентозанов – спектрофотометрический с орсином, лигнина – метод Комарова. Сорбцию фенола отходами переработки пшеницы (полова) проводили методом одноступенчатой статической сорбции при температуре 250С.
Выявление характера сорбции фенола непищевыми отходами переработки зерна проводили с использованием метода ИК-спектроскопии. С помощью ИК-Фурье-спектрометра Nicoleti S50 FT-IR без формования таблеток в диапазоне 4000–400 см-1 были сняты ИК-спектры фенола, половы пшеницы и половы пшеницы после сорбции фенола.
Результаты. При изучении химического состава половы пшеницы установлено, что основными компонентами являются целлюлоза (34,8%), пентазаны (19,7%), лигнин (23,1%).
При анализе полученных ИК-спектров было выяснено, что в ИК-спектре непищевых отходов переработки пшеницы после сорбции фенола проявляется пик при 2323,37 см-1, что связано с образованием связи между подвижным атомом водорода бензилспиртовой группы лигнина с гидроксильной группой фенола.
Заключение. ИК-спектроскопическое исследование процесса сорбции фенола непищевыми отходами переработки пшеницы (полова) показало, что при сорбции фенола между сорбентом и сорбатом возникает химическая связь, которая на ИК-спектре проявляется в виде новой полосы поглощения.
Целью настоящей работы являлось изучение изотерм процесса сорбции ионов Fe2+, Fe3+ отходами промышленных предприятий из водных растворов.
Методы. В качестве сорбента использовались техногенные отходы сахарного производства (дефекационная грязь АО «Сахарный комбинат Льговский»), кожевенного производства (хромовая стружка Курский кожевенный завод ООО «Курская кожа») и предприятия авиационного приборостроения (гальванический шлам АО «Авиаавтоматика» им. В. В. Тарасова»).
В качестве сорбатов выбраны ионы Fe2+, Fe3+, поскольку проблема обезжелезивания является особенно актуальной для Курской области из-за условий образования и особенностей формирования природных и сточных вод.
В качестве научного основания для изучения сорбции предложен термодинамический подход, согласно которому сорбционные свойства можно оценить по величине максимальной рабочей ценности переноса вещества из раствора на поверхности сорбентов. Для описания изотерм сорбции использовались математические модели Ленгмюра и Фрейндлиха. Для определения остаточного содержания ионов Fe2+, Fe3+ построены калибровочные графики зависимости оптической плотности от концентрации ионов Fe2+, Fe3+ в водных растворах сульфосалицилатным фотометрическим методом.
Результаты. По уравнениям изотерм сорбции Фрейндлиха и Ленгмюра обработаны и проанализированы изотермы сорбции и определены параметры процесса сорбции ионов Fe2+, Fe3+ отходами производства из водных растворов. Установлена самопроизвольность протекания данного процесса.
Заключение. Полученные результаты показали пригодность отходов производства в качестве недорогого сорбента для эффективного удаления ионов Fe2+, Fe3+ из водных растворов в диапазоне от 0,8636 до 8,636 г/дм3. Установлено, что сорбция ионов Fe2+, Fe3+ на отходах производства происходит в виде монослойной сорбции на поверхности, которая является однородной по сорбционному сродству и описывается изотермами Ленгмюра, что подтверждено высоким значением величины доверительной аппроксимации (R2= 0,9909-0,9955).
В ходе работы установлено, что наибольшую сорбционную способность проявляет гальванический шлам и дефекат.