Целью настоящей работы являлось исследование элементного состава титановых металлоотходов, подлежащих переработке методом электроэрозионного диспергирования в сферические порошки, пригодные для аддитивного производства.

Методы. При постановке экспериментов по рентгенофлуоресцентному анализу химического состава использовались куски прутков металлоотходов титанового сплава неизвестной марки. Для определения элементного состава и процентного содержания элементов в исследуемом сплаве использовался рентгенофлуоресцентный спектрометр Niton Goldd (США). При данном методе на исследуемый образец направляют рентгеновское излучение, получают спектр отраженной волны и осуществляют анализ характеристик спектра вторичного флуоресцентного излучения пробы. При этом электромагнитные волны формируют вторичное рентгеновское излучение, то есть характеристические линии, которые являются характерными для атомов различных элементов и имеют свои индивидуальные особенности. Таким образом определяется элементный состав исследуемого образца, а интенсивность данных линий показывает количественную концентрацию элементов.

Результаты. С помощью портативного спектрометра Niton Goldd установлено, что титановые металлоотходы соответствуют марке сплава ОТ4-0. Полученные данные позволили идентифицировать образцы исследуемых металлоотходов, подлежащих переработке методом электроэрозионного диспергирования в сферические порошки, пригодные для аддитивного производства. В результате сопоставления процентного содержания химических элементов исследуемого металлоотхода и сплава ОТ4-0 по ГОСТ 19807-91 обнаружены незначительные расхождения, связанные с отсутствием в металлоотходе таких элементов, как О, Si, С, N и Н. По всей видимости, это различие связано с их возможным присутствием в незначительных количествах до 0,1% или полным отсутствием.

Заключение. Реновация металлоотходов, в том числе металлоотходов титана, будет способствовать ресурсосбережению, импортозамещению и обеспечению технологического суверенитета Российской Федерации.

Целью данной работы было изучить особенности консолидации, используя метод горячего прессования заготовок из молибдата диспрозия, их механические свойства и коррозионную стойкость.

Методы. Были исследованы технологические и физические свойства механосинтезированного порошка молибдата диспрозия. Свойства и структуру полученного порошка молибдата диспрозия изучали методами химического и рентгенофазового анализов, методом сканирующей электронной микроскопии. Насыпную плотность порошка молибдата диспрозия исследовали по ГОСТ 19440-94. Текучесть порошка молибдата диспрозия определяли по ГОСТ 20899-75. Удельная поверхность молибдата диспрозия определялась при помощи анализатора удельной поверхности NOVA 1200e (США) по методу низкотемпературной адсорбции азота (БЭТ). Рентгенофазовый анализ механосинтезированного порошка молибдата диспрозия проводился на дифрактометре ДРОН-2.0. Было проведено горячее прессование порошка молибдата диспрозия при температуре 1400оС и давлениях 15, 25 и 35 МПа при выдержке под давлением 5 мин.

Результаты. Определена прочность на изгиб горячепрессованных образцов из молибдата диспрозия, установлено, что наибольшее значение предела прочности на изгиб зафиксировано у данных образцов при давлении прессования 35 МПа и составляет 314 МПа. Изучена коррозионная стойкость горячепрессованных образцов из молибдата диспрозия в водном теплоносителе при температуре 100°С. Было зафиксировано, что масса образцов из механосинтезированного молибдата диспрозия в течение всего испытания на коррозионную стойкость в водном теплоносителе практически не изменяется.

Заключение. Испытания на коррозионную стойкость показали отсутствие изменения массы образцов из молибдата диспрозия в течение 60 часов. Предел прочности на изгиб образцов из молибдата диспрозия, полученного горячим прессованием при давлении 35 Па, температуре 1400°С и времени выдержки под давлением 5 мин, составляет 314 МПа.

Целью работы является установление закономерностей формирования структуры и фазового состава поверхностных (модифицированных) слоёв на хромистой нержавеющей стали 20Х13 при интенсивном насыщении углеродом и азотом, обоснование возможности поверхностного упрочнения деталей из высокохромистых сталей нитроцементацией.

Методы. Исследования проводили на образцах из высокохромистой стали 20Х13, которые подвергались высокотемпературной нитроцементации в пастообразной среде, включающей мелкодисперсную сажу, углекислый натрий и железосинеродистый калий (пастообразователь – водный раствор карбометилцеллюлозы). Микроструктуру исследовали с использованием оптического металлографического микроскопа OLIMPUS OX 51 и сканирующего электронного микроскопа Qanta FEG-650 с системой рентгеноструктурного микроанализа EDAX. Микротвёрдость определяли на микротвердометре Duramit-5, фазовый состав – на рентгеновском дифрактометре XRD-7000S.

Результаты. Нитроцементация высокохромистой стали 20Х13 в интервале температур 820–950°С обеспечивает формирование на поверхности диффузионных слоёв, структура которых представлена тремя зонами: коркой твёрдых карбонитридов на поверхности, заэвтектоидной зоной с твёрдорастворной матрицей и включениями карбонитридов под коркой и переходной зоной, включающей твёрдый раствор, обогащённый углеродом и азотом, с зёрнами основного металла. Микротвёрдость нитроцементованных слоёв на стали 20Х13 после закалки с 1050°С в масле и отпуска при 600°С достигает Нµ 750–800 на поверхности и достаточно плавно уменьшается по глубине нитроцементованного слоя. Глубина нитроцементованных слоёв с повышенной микротвёрдостью (более Нµ 400), в зависимости от длительности обработки, может достигать ~0,5 (860°С, 6 часов).

Заключение. Нитроцементация высокохромистой стали 20Х13 при 820–880°С в активной сажево-карбонатной пасте с добавкой железосинеродистого калия приводит к повышению твёрдости поверхностных слоёв примерно в 4 раза больше твёрдости основы, что в сочетании с высокими механическими свойствами основы позволит значительно увеличить срок службы деталей из высокохромистых нержавеющих сталей типа Х13, работающих в условиях высоких контактных нагрузок.

Цель. Демонстрация возможности повысить силу притяжения между соосными кольцами из магнитомягкого ферромагнетика за счёт профилирования их обращённых друг к другу кромок.

Методы. В рамках магнитостатики выполнен численный расчёт распределения магнитного поля в системе двух соосных колец из магнитомягкого ферромагнетика в условиях, когда к этой системе приложено однородное магнитное поле, направленное параллельно оси колец. Такая конструкция является прототипом мягкого захвата или манипулятора для робототехники. На основании расчёта поля определена сила взаимного притяжения колец. На конкретном примере рассмотрены преимущества системы из колец, у которых обращённые друг к другу кромки профилированы (заострены) по сравнению с её аналогом, в котором кольца имеют прямоугольные кромки.

Результаты. Показано, что заострение кромок позволяет получить заметный выигрыш в величине силы взаимного притяжения. Определены зависимости указанной силы от расстояния между кольцами и от степени заострения кромок: замена прямоугольного профиля на трапециевидный. Найдено, что преимущества профилированной системы проявляются только в определённых интервалах соответствующих параметров. Так, заострение даёт кратный выигрыш в силе притяжения при узком межкольцевом зазоре (его ширина должна быть много меньше толщины стенки кольца), но проигрывает стандартной системе, если кольца разделены расстоянием порядка их радиуса и более. Зависимость силы притяжения от степени заострения (отношение размеров верхнего и нижнего оснований трапеции) имеет немонотонный характер. При небольшом заострении кромки эта функция быстро растёт, но затем проходит через максимум (положение которого зависит от магнитной восприимчивости материала колец) и начинает падать, когда профиль кромки приближается к треугольному.

Вывод. Полученные результаты позволяют оптимизировать силовое взаимодействие в рассмотренной системе. Важно отметить, что профилирование колец не только увеличивает силу взаимного притяжения колец, но и уменьшает количество магнитного материала в конструкции.

Цель исследования. Определить влияние на фотолюминесценцию люминофоров из иттрий-алюминиевого граната, активированного ионами церия Ce3+, размеров его кристаллических частиц и концентрации ионов церия в них.

Методы. Проведены структурные электронно- и конфокально-микроскопические, флуоресцентные, микроспектральные с использованием в качестве источника возбуждения лазер lex =473 нм, энергодисперсионные, рентгенодифракционные исследования, а также гониофотометрические измерения по радиальному распределению силы света, возбуждаемого матрицей светодиодов.

Результаты. Проведен детальный гранулометрический анализ размеров кристаллических частиц люминофоров для двух образцов разных производителей, построены кумулятивные распределения M(d) и установлены их квантили. По результатам измерения фотолюминесценции от отдельных кристаллических частиц в составах люминофоров на основе YAG:Ce3+ в этих образцах обнаружен стоксов сдвиг: коротковолновый – для частиц с размерами менее 10 мкм и с малой концентрацией и длинноволновый – при размерах более 10 мкм с повышенной концентрацией свыше ~ 0,2%. Полученные размерно-эмиссионные зависимости микроспектральные lem(d) и энергетические Imax(d) согласовывались с описанием, построенным на основании предложенного физического механизма их формирования переходами 5d ® 2F5/2 и 5d ® 2F7/2.

Заключение. Обнаружен коротковолновый сдвиг максимумов интенсивности фотолюминесценции для кристаллических частиц менее 10 мкм, обусловленный значительным возрастанием влияния поверхностных напряжений за счет сокращения количества атомов. Для бóльших размеров частиц характерные максимумы интенсивности фотолюминесценции перестают зависеть от длины волны. Радиальное распределение силы света, определенное гониофотометрическим методом, позволило рассчитать значения светового потока 1350 лм и 1140 лм соответственно для светодиодных матриц, имеющих в составе по 8 светодиодов с исследуемыми люминофорами.

Цель. Установить характер и причины зависимости изменения излучательной константы скорости дезактивации триплетных возбуждений ряда молекул, обусловленного эффектом внешнего тяжелого атома, от их потенциала ионизации из основного состояния и энергии первого возбужденного синглетного состояния.

Методы. Использованы кинетические методы определения константы скорости дезактивации триплетных возбуждений органических молекул в твердых растворах при 77 К. В качестве растворителя были использованы н-гептан (нейтральный), четыреххлористый углерод и бромистый бензол (содержащие тяжелые атомы хлора и брома). Исследуемыми молекулами были коронен, трифенилен, фенантрен, нафталин и дифенил.

Результаты. Установлена линейная зависимость между ростом потенциала ионизации, величиной энергии первого возбужденного синглетного состояния и увеличением изменения скорости излучательной дезактивации триплетных возбуждений исследованных молекул в четыреххлористом углероде. Показано, что рост изменения излучательной скорости дезактивации этих молекул с увеличением их потенциала ионизации обусловлен уменьшением разности энергий ионизации и первого возбужденного синглетного состояния.

Заключение. Результаты исследования показали, что между увеличением излучательной скорости дезактивации триплетных возбуждений исследованных молекул и их потенциалом ионизации существует линейная зависимость. Линейная зависимость наблюдается также между ростом скорости излучательной дезактивации триплетных возбуждений этих молекул и первым возбужденным синглетным состоянием. С ростом потенциалов ионизации исследуемых молекул уменьшается разность между энергией ионизации и энергией первого возбужденного синглетного состояния. Это является причиной увеличения скорости дезактиваций триплетных возбуждений молекул при увеличении их потенциала ионизации.

Цель. Исследование комбинационного рассеяния света в жидких аренах и их галогенозамещенных в низкочастотной области спектра с учетом процессов кластеризации в их структуре.

Методы. Применялись методы спектроскопии комбинационного рассеяния света, а также метод моделирования с использованием кластерных представлений строения жидкостей. Спектры комбинационного рассеяния света в низкочастотной области спектра от 17 до 500 см-1 были получены на спектрометре LabRAM HR Evolution при комнатной температуре (23°С).

Результаты. Проведен анализ теоретических и экспериментальных работ по свойствам димерных конфигураций бензола и по влиянию процессов кластеризации в веществах на их ИК-спектры и спектры комбинационного рассеяния света. Получены низкочастотные области спектров комбинационного рассеяния света жидких бензола, о-ксилола, этилбензола, фторбензола, хлорбензола, бромбензола, толуола, о-фтортолуола, м-фтортолуола, п-фтортолуола, о-хлортолуола, м-хлортолуола, п-хлортолуола, 2,4-дихлортолуола, 2,6-дихлортолуола. Апробирована модель формирования и распада кластерных образований. Получены формулы для оценки минимальной частоты либрационных колебаний ωmin димерного образования в структуре кластера и положения максимумов спектральных полос в низкочастотной области спектра комбинационного рассеяния света в зависимости от количества частиц, входящих в кластерные образования. Полученные теоретические результаты ωmin находятся в удовлетворительном согласии с данными эксперимента в пределах суммарной погрешности.

Предложенная модель позволяет прогнозировать положение некоторых спектральных полос спектра комбинационного рассеяния. Наличие других спектральных полос, очевидно, связано с многочастичным взаимодействием в структуре кластеров и требует дополнительных исследований.

Заключение. Предложенная модель формирования и распада кластерных образований и соотношения, следующие из нее, позволяют по известным значениям энтальпии образования и момента инерции димера оценить значение минимальной частоты в низкочастотной области спектра комбинационного рассеяния света жидких аренов и их галогенозамещенных, и наоборот, по известным значениям минимальной частоты оценить значения энтальпии образования и момента инерции димера, не прибегая к сложным квантово-механическим расчетам.

Цель исследования. Иллюстрация роли точечных поверхностных топологических дефектов в нематиках в фазовых переходах на примере неорганических золей пятиокиси ванадия в воде V2O5/H2O.

Методы. На основе измерений поляризационной оптической микроскопии и теоретически в рамках модели Ландау – де Жена и модели дефектов Киббла – Журека оценивается влияние точечных топологических особенностей на поверхности нематических коллоидов лиотропных жидких кристаллов, в частности неорганических золей системы V2O5/H2O, на их критические термодинамические, электрические, оптические, упругие и механические свойства. Для системы V2O5/H2O анализируются разработанные модели нематических коллоидных фаз с нетривиальной топологией, состоящих из веретенообразных частиц, в которых классифицируются их топологические дефекты; рассматриваются геометрические параметры нематических частиц в динамике и эволюции в зависимости от физико-химических условий, критерии устойчивости фаз, условия слияния частиц, в том числе при воздействии внешнего магнитного поля, а также экспериментальные наблюдения, подтверждающие предложенные теории и модели.

Результаты. С учетом режима коалесценции оценен критический размер коллоидной частицы системы V2O5/H2O ~ 10 нм в направлении длинной оси, при котором величина магнитной энергии равна сумме упругой и поверхностной энергии коллоидной частицы.

Заключение. Подтверждается, что необходимым условием коалесценции частиц золей системы V2O5/H2O в магнитном поле является аннигиляция точечных топологических дефектов на их полюсах, установлен геометрический критерий коалесценции частиц в магнитном поле на основе различных теорий их поверхностных дефектов.

Цель. Исследование биопротекторных свойств аблированных наночастиц диоксида церия по отношению к иммортализованным фибробластам человека в условиях окислительного стресса, вызванного реакцией Фентона.

Методы. Методом лазерной абляции получены наночастицы диоксида церия. Выявлены средние предельные размеры аблированных частиц оксидированного церия с помощью метода атомно-силовой микроскопии. Спектрофотометрическим методом выявлено, что аблированные наночастицы диоксида церия проявляют антиоксидантные свойства и препятствуют деградации красителя метиленового синего в ходе реакции Фентона. Методом сканирующей электронной микроскопии с помощью энергодисперсионной приставки картированы образцы клеточных культур после их инкубации с аблированными наночастицами диоксида церия. Методом МТТ-анализа исследовано влияние аблированных наночастиц диоксида церия на выживаемость культуры клеток BJ TERT в реакции Фентона.

Результаты. Установлены средние предельные размеры аблированных наночастиц диоксида церия, значения которых составляют (61,95±0,1) нм для нецентрифугированного водного раствора и (56,59±0,1) нм для водного раствора, центрифугированного со скоростью 1000 об/мин. Выявлено, что в присутствии аблированных наночастиц диоксида церия степень окислительной деградации метиленового синего в ходе реакции Фентона снижалась. Из полученных СЭМ-изображений клеточных культур с аблированными наночастицами диоксида церия следует, что наночастицы захватываются клетками в процессе инкубации. Статистический анализ по результатам МТТ-анализа показал, что 6-часовая и 24-часовая инкубация с аблированными наночастицами диоксида церия оказывает выраженное защитное действие на клеточную линию BJ TERT.

Заключение. В данной работе показано, что в ходе реакции Фентона наночастицы диоксида церия предотвращают окислительную деградацию красителя метиленового синего. При инкубации иммортализованных фибробластов человека аблированные наночастицы оксида церия захватываются клетками и оказывают на них значительное защитное действие в окислительной реакции. Высокая антиоксидантная активность наночастиц определяется высоким содержанием функциональных дефектов на поверхности наночастиц, полученных в резко неравновесных условиях лазерной абляции.

Цель исследований. Экспериментальное изучение физических процессов в приэлектродных областях отрицательных острийковых электродов в электроотрицательном газе (воздухе) под действием высоковольтного поля.

Методы. Используются анализ видеоизображений, измерения ВАХ, спектроскопия. Производится измерение ВАХ в окрестности напряжения зажигания коронного разряда, изучается проблема экспериментальной идентификации поверхностных зарядов, механизм зажигания отрицательного КР.

Результаты. Показано, что при малых радиусах закругления игольчатых электродов развитие отрицательного коронного разряда обусловлено холодной эмиссией электронов, а на плоских и слабо искривленных отрицательных электродах – захватом поверхностных электронов электроноакцепторными молекулами. Изучен механизм зажигания КР в электроотрицательном газе при отрицательной игле, структура стримеров от отрицательных игл, спектр излучения и эктонная деградация электродов.

Заключение. Зажигание отрицательного КР при малых радиусах кончиков заострений игл (ro £ менее десятков микрометров) обусловлено холодной эмиссией электронов с последующей ударной ионизацией нейтральных молекул. При слабо искривленных электродах появление отрицательного КР обусловлено захватом ПЭ электроотрицательными молекулами газа с последующими плазмохимическими реакциями. Формирование ПЭ электронов зависит от множества факторов: наличия и структуры оксидных пленок (шероховатости, дефектов и т. д.), определяющих работу выхода электронов и формирующих локальные поля на кончиках микроостриев. Появление КР приводит к деградации коронирующих электродов, выражающейся в распылении кончиков заострений и оплавление игл. В темновой области отрицательного КР (U < U*) излучаются фотоны в УФ-спектре, а при U > U*, кроме УФ-фотонов, излучаются фотоны в видимой области спектра. Флуктуации свечения обусловлены хаотической динамикой формирования инжекционных центров (оплавленных бугорков-эктонов) на поверхности коронирующего электрода. Зажигание КР сопровождается излучением звука с частотой порядка 300 Гц.

Целью работы является характеризация смазочных композиций на основе Литола-24 и синтетического солидола с присадками типа карбоксилатов меди(II) при использовании их в узлах трения в условиях нагружения и температурного воздействия. Смазочные композиции с добавками в виде карбоксилатов меди(II) на основе синтетического солидола и Литола-24 образуют колончатые мезофазы в зависимости от термодинамических условий и концентрации присадок.

Методы. Смазочные композиции исследуются методом диэлектрической спектроскопии и поляризационной оптической микроскопии. Исследуемые СК испытаны на машинах трения предшествующими авторами, выполнившими их синтез и численные оценки геометрических параметров. Показано, что колончатая мезофаза, образуемая композициями с КМ, создает благоприятные трибологические условия смазки (снижение коэффициента трения в определенном диапазоне концентраций добавок и уменьшение износа) и в отличие от кристаллических фаз проявляет ориентационные эффекты на поверхности трущихся деталей машин и устройств.

Результаты. В измерениях получены основные диэлектрические характеристики двух сортов СК: диэлектрическая проницаемость и потери, электропроводность, тангенс угла потерь, построены функции Аррениуса и вычислены энергии активации изучаемых СК. Получены микрофотографии текстуры СК в зависимости от температуры и их состава. Подтверждены отличия в мезоморфных свойствах смазочных композиций с присадками валератом и изовалератом меди(II).

Заключение. Состав смазочной композиции оптимизируется выбором концентрации присадки, длиной мезогенной цепочки молекулы КМ и ее конформацией.

Цель исследования. На основании результатов исследования солей 2(4)-октиламинопиридинов (2(4)-ОАП) физическими методами и их распределения в двухфазной системе вода – хлороформ установить закономерности ионообменной экстракции анионов с использованием ароматических аминов.

Методы. Химический синтез 2(4)-ОАП и их галогенидов, спектрофотометрия для определения концентрации 2(4)-ОАП в водной и органической фазе, характеризация 2(4)-ОАП и их галогенидов методами ИК, ПМР и ЭСХА спектроскопии.

Результаты. Синтезированы по оригинальным методикам и идентифицированы 2(4)-ОАП и их галогениды. Определены логарифмы констант распределения солей 2-аминопиридина и 4-ОАП с однозарядным анионом в двухфазной системе вода - хлороформ. Показано, что полученные константы растут в ряду F– < Сl– < NO3–< Br– < ClO4– < SCN- < I–. При этом линейная корреляция между логарифмами констант и энергии гидратации анионов в этом ряду в целом, характерная для экстракции алифатическими аминами и четвертично-аммониевыми основаниями (ЧАО), не наблюдается. Результаты исследования галогенидов 2(4)-ОАП физическими методами свидетельствуют о перераспределении электронной плотности в ароматическом катионе в зависимости от природы аниона, что обеспечивает избирательность экстракции «мягких» (по Пирсону) анионов 2(4)-ОАП из водных сред.

Заключение. Закономерности анионообменной экстракции 2(4)-ОАП, а также, видимо, и других ароматических аминов, с одной стороны, и алифатических аминов и ЧАО – с другой, совпадают только по отношению к «жестким» анионам. Положение меняется при экстракции «мягких» анионов. Из-за специфичности межионного взаимодействия ароматические амины более избирательны по отношению к «мягким» анионам, в том числе, видимо, и к некоторым ацидокомплексам «мягких» катионов металлов, например по отношению к галогенидным комплексам платиновых и других редких металлов, которые экстрагируются 2(4)-ОАП лучше, чем алифатическими аминами и ЧАО.

Цель исследования. Сравнительный анализ гликозидного (флавоноидного) состава жидких лекарственных форм, содержащих календулу лекарственную в качестве исходного сырья.

Методы. Для достижения поставленной цели были изучены методы экстрагирования лекарственного растительного сырья, проанализирована научная литература по теме исследования, проведен качественный и количественный анализ, рассмотрены полученные УФ-спектры. Получение жидких лекарственных форм из цветков календулы лекарственной осуществлено с помощью экстрактора Сокслета и методом мацерации. Определялись оптимальные условия экстрагирования гликозидов, варьируя соотношение сырья и экстрагента, а также концентрации экстрагента. Для количественной оценки рассчитывалось содержание экстрактивных веществ в полученных лекарственных формах. Подтверждение наличия флавоноидных соединений проводилось с помощью УФ-спектроскопии. Произведен сравнительный анализ содержания суммы флавоноидов в жидких лекарственных формах на основе календулы лекарственной.

Результаты. В результате получены жидкие лекарственные формы из цветков календулы лекарственной двумя разными методами, с применением различных рецептур, экстракция осуществлялась методом мацерации и циркуляционным экстрагированием в аппарате Сокслета в соотношениях 1:5 и 1:10, также использовались разные концентрации этилового спирта (40%, 70%, 96%). Определены оптимальные условия экстрагивания: для данного сырья наилучшие показатели были достигнуты при получении лекарственной формы с помощью экстрактора Сокслета, кроме того, по данным эксперимента, концентрация этилового спирта, которая извлекает больше целевых компонентов, составляет 70%, наиболее эффективным соотношением является 1:5.

Заключение. В ходе исследования изучены изменения гликозидного (флавоноидного состава) в лекарственных формах, приготовленных самостоятельно по различным рецептурам, и препаратах, полученных на фармацевтическом производстве. Использование методов экстракции флавоноидов дает большую возможность дальнейшего научного исследования извлечения биологически активных добавок с целью их производства.