Целью настоящего исследования являлось исследование физических свойств (форма частиц, их размер, удельная поверхность, гранулометрический состав), а также элементного состава порошка, полученного электроэрозией токопроводящих отходов бериллиевой бронзы БрБ2 в дистиллированной воде.

Методы. Отходы бериллиевой бронзы БрБ2 перерабатывали в порошки на экспериментальной установке электроэрозионного диспергирования в дистиллированной воде. Поставленные в работе задачи решались с использованием современного оборудования и взаимодополняющих методов физического материаловедения, в том числе: грансостав и средний размер частиц (лазерный анализатор размеров частиц "Analysette 22 NanoTec"; форма и морфология поверхности частиц (растровый электронный микроскоп "Quanta 20", встроенный в РЭМ "Quanta 600 3D").

Результаты. На основании проведенных экспериментальных исследований, направленных на изучение физических свойств и элементного состава порошка, полученного на экспериментальной установке электроэрозией отходов бериллиевой бронзы БрБ2 в водной среде, показана высокая эффективность применения технологии электродиспергирования, которая обеспечивает при низких затратах электроэнергии получение пригодной к промышленному применению новой порошковой бериллиевой бронзы. Экспериментально установлены следующие характеристики порошковых материалов, полученных электродиспергированием отходов бериллиевой бронзы в дистиллированной воде: форма частиц порошка сферическая и эллиптическая, мелкие частицы образуют агломераты; размеры частиц от 0,1 до 100 мкм; объемный средний диаметр частиц составляет 23 мкм;  удельная площадь поверхности 0,19 м²/г, основными элементами являются Cu, Be, Ni, Fe, Si и Al.

Заключение. Проведенные исследования по получению нового электроэрозионного порошка бериллиевой бронзы БрБ2 и исследованию его свойств позволят осуществить последовательный переход к передовым производственным технологиям и материалам с помощью применения перспективной, безвредной для человека и окружающей среды, малотоннажной и безотходной технологии электроэрозионного диспергирования.

Цель данного исследования заключается в проведении рентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализа электроэрозионной шихты из отходов стали Р18.

Методы. Для получения новых экспериментальных порошковых материалов (шихты) из отходов стали Р18 использовали установку электроэрозионного диспергирования. Для проведения исследования использовали электроэрозионную шихту из отходов стали Р18. При рентгеноспектральном анализе применяли метод растровой электронной микроскопии с помощью энергодисперсионного анализатора рентгеновского излучения фирмы EDAX, встроенного в растровый электронный микроскоп "QUANTA 200 3D". При рентгеноструктурном анализе применяли метод рентгеновской дифракции на дифрактометре Rigaku Ultima IV.

Результаты. Экспериментальным путем было установлено распределение химических элементов по поверхности электроэрозионной шихты из отходов стали Р18: углерод, кислород, молибден, ванадий, хром, железо и вольфрам, а также определены основные фазы шихты, полученной методом электроэрозионного диспергирования из отходов стали Р18: WC, Fe₂W₂C, FeV, Fe₃O₄.

Заключение. По результатам исследований можно сделать вывод о том, что измельчение отходов стали Р18 электроэрозией в воде дистиллированной приводит к образованию шихты с элементным и фазовым составом, позволяющим применять ее в качестве основного материала для производства новых изделий инструментов, пластин для резания, ножевых полотен, а также для восстановления и упрочнения инструментов, деталей автомобилей и сельскохозяйственной техники методом наплавки, сварки и родственных процессов. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего исследования электроэрозионной шихты из отходов стали Р18.

Цель. Изучение влияния среды диспергирования на свойства электроэрозионных жаропрочных порошков из отходов сплава ЖСУ6.

Методы. Измельчение металлоотходов сплава ЖС6У осуществляли электродиспергированием в воде дистиллированной и керосине осветительном. Для изучения состава, структуры и свойств полученных металлопорошков применяли следующее исследовательское оборудование: форму частиц металлопорошка изучали на микроскопе "QUANTA 600 FEG"; размерные характеристики частиц порошка изучали на анализаторе "Analysette 22 NanoTec"; рентгеноспектральный микроанализ частиц металлопорошка осуществляли на анализаторе, встроенном в микроскоп "QUANTA 200 3D"; рентгеноструктурный анализ частиц металлопорошка проводили на дифрактометре "Rigaku Ultima IV".

Результаты. Установлены взаимосвязи между составом и свойствами рабочей жидкости и гранулометрическим, элементным, фазовым составом электроэрозионных жаропрочных порошков из отходов сплава ЖСУ6, позволяющие варьировать их свойствами. В ходе проведения экспериментов установлено, что химический состав рабочей жидкости влияет на элементный и фазовый составы получаемых металлопорошков, а диэлектрическая проницаемость рабочей жидкости – на их размерные характеристики. Помимо того, установлено, что наличию кислорода на поверхности частиц получаемых металлопорошков и обезуглероживанию карбидов вплоть до появления в них чистых металлов W и Cr в результате диссоциации оксидов способствует наличие углерода в рабочей жидкости – воде дистиллированнной. В свою очередь, образованию фаз карбидов, таких как WС, Mo₂C, TiC и Cr₇C₃, способствует электродиспергирование в рабочей жидкости – керосине осветительном. Отмечено, что средний размер частиц металлопорошков увеличивается с уменьшением диэлектрической проницаемости рабочей среды. 

Заключение. Проведенные исследования, направленные на изучение влияния рабочей среды электродиспергирования на свойства электроэрозионных жаропрочных порошков из отходов сплава ЖСУ6, позволят решить проблему экономии дорогостоящих легирующих компонентов.

Цель. Исследование нитроцементации  стали 9ХС при температуре 560°С  в высокоактивной твердой азотисто-углеродистой среде  на основе аморфного углерода и азотосодержащих компонентов – карбамида и железосинеродистого калия.

Методы. Исследована микроструктура нитроцементованной стали на поперечных шлифах с использованием оптического микроскопа XIMEA с программным обеспечением Axalit, а также с помощью электронного растрового микроскопа Qanta FEG–650 с системой микроанализа фокусированным ионным пучком EBCD. Проведен послойный рентгеноструктурный анализ образцов на дифрактометре ХR–700S в хромовом излучении. Испытания карбонитрированных образцов на изнашивание проводили в условиях трения, аналогичных условиям работы штамповых инструментов. Износостойкость нитроцементованных образцов исследовалась на машине трения СМЦ–2. Испытания проводились как в условиях сухого трения, так и в условиях граничного трения.

Результаты. Экспериментально показана высокая эффективность предлагаемой пасты при данной температуре.  В результате  нитроцементации на поверхности стали образуются модифицированные слои, насыщенные твердыми включениями (ε-фазы), отличающиеся высокой твердостью, низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью.

Заключение. По результатам проведённых исследований можно заключить, что нитроцементация штамповой стали 9ХС, проводимая в высокоактивной азотисто-углеродной пасте при температуре карбонитрации (560°С), способствует образованию на поверхности модифицированных слоев, насыщенных  карбонитридами (главным образом гексагональным карбонитридом ε). Модифицированные слои отличаются очень низким коэффициентом трения и очень высокой износостойкостью. Нитроцементованную сталь 9ХС можно использовать для изготовления рабочих деталей штампов вместо более дорогих высоколегированных сталей (например, Х12), что может повысить экономическую эффективность машиностроения.

Цель. Оптимизация процесса получения частиц электрокорунда электроэрозионным диспергированием отходов электротехнического алюминия марки АД0Е в дистиллированной воде.

Методы. Электродиспергирование отходов алюминия марки АД0Е осуществляли в дистиллированной воде на оригинальной запатентованной установке. В результате воздействия кратковременных электрических разрядов образовывались каплеобразные частицы электрокорунда различного размера. При этом форму частиц электрокорунда исследовали на растровом микроскопе, а средний размер частиц − на лазерном анализаторе. 

Оптимизацию процесса производства каплеобразных частиц электрокорунда электроэрозионным диспергированием отходов электротехнического алюминия марки АД0Е проводили по среднему размеру частиц, поскольку он является одним из основных технологических параметров порошковых материалов. Для оптимизации процесса производства частиц электрокорунда электродиспергированием отходов алюминия марки АД0Е использовали метод крутого восхождения Бокса и Уилсона. Проверку уравнений на адекватность проводили с использованием критерия Фишера. 

Результаты. В соответствии с поставленной целью, направленной на оптимизацию процесса производства частиц электрокорунда электроэрозионным диспергированием отходов электротехнического алюминия марки АД0Е в воде дистиллированной, установлено, что оптимальным средним размером частиц электрокорунда является 74,2 мкм при ёмкости разрядных конденсаторов 65,5 мкФ, напряжении на электродах 200 В и частоте следования импульсов 200 Гц. 

Заключение. Показана высокая эффективность применения технологии электродиспергирования, которая обеспечивает при низких затратах электроэнергии получение пригодных к промышленному применению новых порошковых частиц электрокорунда со сферической и эллиптической формой. Проведение намеченных мероприятий позволит решить проблему снижения себестоимости производства электрокорунда.

Цель. Получение методом Ленгмюра – Блоджетт мультиферроидальных нанопленок из стабилизированных магнетита и титаната бария, установление наноструктурной взаимосвязи и управления их свойствами под воздействием как магнитных, так и электрических полей.

Методы. Осаждение мультиферроидальных нанопленок магнетита и титаната бария методом Ленгмюра – Блоджетт, методы зондовой микроскопии, ИК-Фурье спектроскопии, комбинационного рассеяния света, рентгенофазового и рентгеноструктурного анализа, микроскопия пьезоотклика и температурная зависимость магнитосопротивления.

Результаты. Методом химической конденсации синтезирован высокодисперсный стабилизированный магнетит с размерами частиц по данным атомно-силовой микроскопии 25 нм. Получены нанопленки стабилизированного магнетита методом Ленгмюра – Блоджетт. Методом ИК-Фурье-спектроскопии и комбинационного рассеяния света подтверждена их химическая структура – наблюдались линии, соответствующие как магнетиту, так и его стабилизирующим оболочкам. По данным рентгеновской дифрактометрии рассчитан период кристаллической решетки кубической сингонии магнетита 8,3566 Å. Созданы методом Ленгмюра – Блоджетт композитные слоистые структуры из высокогомогенных пленок титаната бария и магнетита. Установлен эффект монодоменизации исследуемых пленок с размерами, соответствующими суперпарамагнитному диапазону, вызванный ожидаемым ростом намагниченности насыщения в пленочной структуре магнетита по сравнению с объемным материалом. Исследована температурная зависимость магнитосопротивления. Проведенные исследования позволили подтвердить возникновение магнитоэлектрического эффекта в данных нанокомпозитных структурах, возникновение которого обусловлено проявлением комплекса магнитострикционных и пьезоэлектрических свойств, характерных для составляющих фаз.

Заключение. В созданных методом Ленгмюра – Блоджетт мультиферроиках в виде композитных нанопленочных структур из стабилизированных наночастиц титаната бария/магнетита подтверждена возможность обратимого управления магнитными или электрическими полями на магнитострикционные и пьезоэлектрические свойства за счет сочетания как прямого, так и обратного пьезо- и магнитострикционных эффектов.

Цель. Разработка методики анализа состава сырья стеклопластика с помощью наноаналитического оборудования, исследование его компонент и их сопоставление с физико-механическими свойствами готовых (полимеризованных) изделий для прогнозирования качества продукции. Определение атомного и частично молекулярного состава образцов. Установление процентного соотношения полимерной матрицы и наполнителей. Определение среднего диаметра и длины фибры стекловолокна в различных образцах.

Методы. Измерение среднего диаметра стекловолокна в различных образцах производилось на сканирующем электронном микроскопе JEOL 6610LV Регионального центра нанотехнологий ЮЗГУ. Атомный состав премиксов определен на ЭДС-приставке Oxford для электронного микроскопа. Для изучения молекулярного состава был выбран ИК-Фурье-спектрометр. Процентное соотношение полимерной матрицы и наполнителей установлено с помощью термогравиметрического анализа. Измерение средней длины фибры стекловолокна проводилось посредством обработки изображений в программной среде Gwyddion.

Результаты. С помощью наноаналитического оборудования получены параметры композитных материалов ВМС: состав и процентное содержание полимерной матрицы, а также ее наполнителей, форма и размеры наполнителей, исследовано влияние отношения длины к диаметру фибры армирующего волокна на прочность на изгиб пластмассового изделия.

Заключение. Создана методика определения состава премикса стеклопластика, определено влияние процентного соотношения компонент, размера и формы наполнителей на прочностные свойства для проверки качества входного сырья и прогнозирования свойств изделий из него. 

Цель. Экспериментальное исследование и математическое моделирование процессов формирования структуры в аккомодационной зоне системы клиновидных двойников в технически чистом титане.

Методы. Применялись методы микроиндентирования, химического травления, математического моделирования, электронной зондовой микроскопии.

Результаты. При формировании клинового двойника в поликристаллическом титане образуются условия для формирования дополнительного двойника в его зоне аккомодации. Формирование дополнительного двойника – это в некотором роде способ снятия высоких напряжений на вершинах. Проведенное математическое моделирование распределения напряжений в области прохождения процесса двойникования, учитывающее наличие обнаруженного скопления образованных малоугловых границ, позволяет утверждать о закономерном взаимодействии дефектов структуры с дефектами, образованными в процессе развития двойниковой прослойки.

Предложенная модель показывает, что образование малоугловых границ в результате взаимодействия существующих дефектов материала и двойникующих дислокаций приводит к изменению эпюры напряжений в зоне аккомодации, что, в свою очередь, порождает множественные малоугловые границы в виде стенок дислокаций.

Представленный физический механизм и математическая модель дают достаточно ясную картину формирования структуры и эпюры растягивающих напряжений в зоне формирования двух параллельных двойников. Обнаружено скопление малоугловых границ в зоне аккомодации клиновидного двойника закономерно сформированных в процессе ее роста.

Заключение. В работе представлены результаты экспериментальных исследований и математического моделирования процессов формирования структуры в аккомодационной зоне системы клиновидных двойников в технически чистом титане. Был учтен процесс взаимодействия структурных дефектов с двойникующими дислокациями при образовании клиновидного двойника. Показано, что это взаимодействие изменяет положение максимума напряжений вблизи границ в системе двух клиновидных двойников.

Цель. Изучить динамику магнитной жидкости и бидисперсных магнитных систем при колебательных сдвигах.

Методы. Эксперимент был проведен на установках, созданных на общеизвестных методах и оборудовании для магнитных измерений и изготовленных самостоятельно. Разработан оригинальный метод измерения вязкоупругих параметров магнитожидкостных систем. В данной работе исследовалась магнитная жидкость, где в качестве основы использовался магнетит Fe₃O₄, в качестве стабилизатора – олеиновая кислота, жидкость-носитель - керосин. Для получения бидисперсной системы в образец МЖ-1 были добавлены частицы магнетита (размер частиц 300 нм) 1%, 5% и 10% по массе твердой фазы и получены жидкости МЖ-2 – МЖ-4 соответственно. Жидкости готовили путем механического и ультразвукового смешивания частиц магнетита с магнитной жидкостью. Еще одной важной характеристикой данных систем является зависимость вязкости от температуры. Для ее получения была существенно модернизирована установка. Вокруг измерительной ячейки был изготовлен герметичный жидкостный контур, подключенный системой силиконовых гибких трубок к термостату.

Результаты. Рассмотрены образцы с различными физическими параметрами, исследован магнитовязкий эффект. Микроструктура образца и присутствие крупных магнитных частиц влияют на динамику магнитных жидкостей, подверженных колебательным сдвигам и магнитовязким воздействиям. 

Заключение. Исследована динамика магнитной жидкости и бидисперсных магнитных систем при колебательных сдвигах в сильном магнитном поле. Получена зависимость коэффициента затухания магнитной жидкости от температуры. Результаты могут найти применение в разработке экспресс-испытаний образцов магнитных жидкостей и в создании датчиков ускорения и вибрации. Результаты данного исследования также могут быть использованы для изучения агломерации наночастиц.

Цель – изучить электрогидродинамические процессы зарядообразования в полиметилсилоксановом жидком теплоносителе между парой проволочных электродов с микро- и наноразмерно структурированными поверхностями после лазерного скрайбирования и магнетронного напыления.

Задачи. Установить режимы лазерного облучения и магнетронного напыления и создания развитых микро- и наноструктур на поверхности медных проволочных электродов и исследовать влияние морфологии поверхности электродов на вольт-амперные характеристики и электрогидродинамические процессы с парой проволочных электродов в диэлектрическом в полиметилсилоксановом жидком теплоносителе.

Методология. Методом лазерного скрайбирования проволочных медных электродов и последующего магнетронного нанесения на них магнетронных покрытий из Al, Cr, Ni, Pt, резистивной мишени и TiN создавалась развитая поверхность с микро- и наноразмерной структурой. Полученные поверхности электродов изучены с помощью сканирующей электронной микроскопии до и после применения в специальной ячейке для исследования электрогидродинамических процессов. Особенности зарядообразования в низковольтном режиме анализировались по вольт-амперным характеристикам, измеренным с помощью пикоамперметра.

Результаты. Для катодов из медных проволочных электродов, скрайбированных лазерным излучением и покрытых магнетронным напылением, вольт-амперные характеристики обнаруживают нелинейный рост, описываемый косвенно в высоковольтной части автоэмиссионным механизмом электропроводности. Нелинейный рост начинается с начального участка. 

Вывод. Электрические поля, локализованные на вершинах структур, дополнительно возникающих при магнетронном напылении на микро- и наноструктурах, аблированной лазерным излучением поверхности электродов, приводит к преобладающей униполярной инжекции электронов с катода подобно автоэмиссионному, что может использоваться в разработке электроконвективных систем высокой производительности.

Цель – исследовать возможность оценки качества охлажденного мяса курицы простыми методами для выявления нарушений условий хранения и замены процесса охлаждения (при температуре от 0 до 4С), в процессе которого цвет, вкус, запах, сочность сохраняются, но сокращается срок хранения на замораживание (температурный режим от –12С до –18С),  сопровождающееся потерей вкуса мяса, изменением запаха, ухудшением структуры.

Методы: аналитические электрохимические методы измерения рН и удельной электропроводности водного экстракта мяса в комплексе с органолептическим контролем и оценкой внешнего вида.

Результаты. Исследовано влияние длительности нахождения охлажденного мяса в неблагоприятных для хранения условиях (261С) на рН и электропроводность его водного экстракта. Установлено, что незначительное нарушение условий хранения и пребывания мяса курицы в таких условиях не сказывается  на величине рН, его значение остаётся в диапазоне, характерном для качественного мяса. Выход за указанный интервал значений рН наблюдается только через сутки пребывания мяса при повышенных температурах.

В работе оценена возможность использования аналитических электрохимических методов для выявления замены охлаждения мяса замораживанием, проводимым с целью увеличения срока хранения охлажденного мяса.

Заключение. Проведенные исследования показали, что для определения нарушений условий хранения охлажденного мяса курицы в течение трех часов при комнатной температуре использование измерения рН экстракта и его электропроводности неэффективно ввиду протекания процессов начального гниения и ослизнения в том же диапазоне рН и электропроводности. В целом использовать выбранные электрохимические методы анализа для контроля нарушения условий хранения малоэффективно без органолептического контроля.

Цель исследования – оценка возможности применения лекарственного препарата фолиевой кислоты в качестве стандартного образца и выбор условий определения фолиевой кислоты спектрофотометрическим, флуориметрическим и хроматографическим методами анализа с наилучшими метрологическими показателями.

Методы. Для спектрофотометрических измерений использовали двухлучевой сканирующий спектрофотометр UV-1800 Shimadzu (Япония), для оценки флуоресценции – анализатор жидкости «Флюорат-02-Панорама» (Россия), для хроматографических исследований – жидкостной хроматограф LC-20AD фирмы Shimadzu (Япония), оснащенный спектрофотометрическим детектором SPD-M20A и колонкой Nucleosil С18 (октадецил), размером 25 x 4,6 мм, фирмы Supelcosil. Методика спектрофотометрического определения фолиевой кислоты основана на реакции получения азокрасителя с устойчивой фиолетовой окраской, интенсивность которой пропорциональна содержанию аналита. Методика флуориметрического определения фолиевой кислоты базируется на окислении аналита перманганатом калия, в результате чего образуются продукты реакции, обладающие флуоресценцией. В основу хроматографического анализа положена прямопропорциональная зависимость площади пика и концентрации фолиевой кислоты.

Результаты. В работе изучено влияние природы и рН четырех буферных растворов на степень извлечения фолиевой кислоты из лекарственных форм. Наиболее полное извлечение аналита (R = 96,83%) зафиксировано в случае применения фосфатного буферного раствора с рН 6,8. Предложен флуориметрический способ определения фолиевой кислоты с большей в сравнении с гостированными методиками чувствительностью, предел обнаружения составил 0,02 мкг/мл. За счет разрыва концентрационного диапазона аналита чувствительность колориметрического метода увеличена и предел обнаружения снижен до  0,13 мкг/мл. Разработана хроматографическая методика определения фолиевой кислоты с линейным диапазоном 0,1–10 мкг/мл и пределом обнаружения 0,1 мкг/мл.

Заключение. Предложенные методики определения фолиевой кислоты апробированы при анализе образцов коровьего молока и белой фасоли. Использование теста Фишера и модифицированного теста Стьюдента показало отсутствие систематической ошибки.

Целью настоящей работы являлось исследование процесса сорбции прямых красителей древесными опилками в зависимости от pH среды.

Методы. В качестве сорбента использовались отходы деревообрабатывающей промышленности – древесные опилки берёзы размером частиц менее 2 мм. В качестве сорбатов предварительными испытаниями выбрано два прямых светопрочных красителя: бирюзовый СВ, красный 2С. Представлены 3D-макеты строения данных прямых красителей, построенные с помощью ChemOffice.

Результаты. Выбраны максимумы поглощения света для прямых светопрочных красителей: красный 2С  520 нм и бирюзовый СВ  610 нм. В статье изучено влияние массы опилок на степень сорбции прямых светопрочных красителей (бирюзового СВ и красного 2С) из водных растворов. Исследованы закономерности кинетики сорбции из водных растворов прямых светопрочных красителей древесными опилками березы в зависимости от рН среды. Проанализированы кинетические кривые процесса сорбции прямых красителей древесными опилками. 

Представление экспериментальных данных как зависимость степени достижения равновесной сорбции (F) от времени (t) позволило определить критерии стадии, лимитирующей скорость поглощения вещества. С целью подтверждения влияния внешних диффузионных и внутренних диффузионных процессов на скорость сорбции, была проведена соответствующая обработка кинетических кривых в координатах -ln(1-F) от t и Г_t от t^0,5. Получены величины достоверности аппроксимации кинетической прямой.

Заключение. Полученные результаты показали, что древесные опилки сорбируют краситель прямой бирюзовый в кислой среде и практически не сорбируют в нейтральной среде. Воздействие рН среды на процесс сорбции красителя прямого светопрочного красного имеет менее ярко выраженный характер: практически на всем промежутке времени контакта фаз степень сорбции не превышает 50%.

Показано, что древесные опилки березы можно использовать для очистки сточных вод от прямых светопрочных красителей.