Целью настоящего исследования является изготовление из полученной методом электроэрозионного диспергирования шихты свинцово-сурьмянистого сплава ССу3, заготовок, при определенных параметрах прессования и спекания, определение влияния давления на плотность конечных заготовок, а также нахождение зависимостей по усадке за время операции спекания.

Методы. Для выполнения данного исследования потребовалась шихта свинцово-сурьмянистого сплава  ССу3, полученная методом электроэрозионного диспергирования. Процесс прессования производился в специально разработанной для этого исследования пресс-форме на гидравлическом напольном прессе NORDBERG N3612 в двух режимах под нагрузкой 2,5 и 5 т соответственно, время выдержки под давлением в обоих случаях составило 10 минут. Спекание производилось в графитовом тигле, который был помещен в печь для нагрева литейных форм ЭКПС–10, где в течение 120 минут выдерживается постоянная температура 296 градусов. 

Результаты. Экспериментальным путем получено, что при увеличении усилия в два раза плотность заготовки увеличивается на 2%, что обусловлено более тесным взаимодействием между частицами металла. Отмечено, что для создания изделий, обладающих большей пористостью, необходимо снижение давления при прессовании, а для создания изделий, обладающих большей твердостью, необходимо большее давление. Различие в цвете заготовок обусловлено степенью окисления шихты кислородом во время остывания брикетов после прессования, происходит изменение соединений элементов сплава в процессе окисления его кислородом, образуются оксиды и пероксиды свинца, которые, в свою очередь, влияют на химические свойства сплава. Серый цвет – низкое содержание оксидов кислорода, а коричневый, вплоть до оранжевого, характеризуется высоким содержанием пероксидов свинца.

Заключение. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейшего изучения и совершенствования состава и структуры сплава, а также для подбора оптимальных режимов прессования и спекания в дальнейших исследованиях.

Цель. Показать, что нитроцементация стали ХВГ в высокоактивной среде значительно увеличивает её твёрдость и износостойкость за счет модифицирования поверхности большим количеством карбонитридов.

Методы. Для исследования в индукционной печи образцы диаметром 50 м и толщиной 10 мм, количеством 8 штук из стали ХВГ подвергали нитроцементации в высокоактивной азотисто-углеродной среде,  что обеспечит насыщение поверхностных слоев стали карбонитридами сплавов железа с марганцем и хромом.

Результаты. Исследование микроструктуры модифицированных образцов из стали ХВГ показало, что при всех режимах нитроцементации в их поверхностных слоях образовалось большое количество новой фазы. Включения новой фазы в структуре нитроцементованных слоев, как показали результаты рентгеноструктурного анализа, представляют собой карбонитриды, изоморфные с цементолом. Размеры этих карбонитридов колеблются в интервале 3…10 мкм, а микротвердость – в интервале H_µ 9150…10500 МПа.Содержание карбонитридов в модифицированных слоях зависит как от температуры, так и от длительности нитроцементации.

Заключение. Наличие карбонитридных включений в нитроцементованных слоях на поверхности деталей приводит к значительному повышению их твердости и износостойкости. Для практических целей мож- но рекомендовать содержание карбонитридов в модифицированных слоях на поверхности деталей 50…60%.

Целью настоящего исследования являлось изучение характеристик шихты, полученной электродиспергированием отходов сплава Х20Н80 в воде дистиллированной.

Методы. Электродиспергирование отходов сплава Х20Н80 осуществляли в диспергаторе. Поставленные в работе задачи решались с использованием современного оборудования и взаимодополняющих методов физического материаловедения, в том числе: форму и морфологию поверхности частиц исследовали на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов "QUANTA 600 FEG" (Нидерланды); гранулометрический состав исследовали на лазерном анализаторе размеров частиц "Analysette 22 NanoTec" (Германия); рентгеноспектральный микроанализ частиц проводили на энергодисперсионном анализаторе рентгеновского излучения фирмы "EDAX" (Нидерланды), встроенном в растровый электронный микроскоп "QUANTA 200 3D" (Нидерланды); фазовый анализ частиц изучали на рентгеновском дифрактометре «Rigaku Ultima IV» (Япония); микроструктуру частиц изучали на оптическом инвертированном микроскопе "OLYMPUS GX51" (Япония) и электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов "QUANTA 600 FEG" (Нидерланды).

Результаты. На основании проведенных экспериментальных исследований, направленных на исследование состава, структуры и свойств шихты, полученной из отходов сплава Х20Н80 в воде дистиллированной, показана высокая эффективность применения технологии электродиспергирования, которая обеспечивает при низких затратах электроэнергии получение пригодных к промышленному применению новых нихромовых порошковых материалов. Отмечено, что порошковые материалы, полученные электроэрозией отходов сплава Х20Н80 в керосине, имеют следующие характеристики: частицы сферическую и эллиптическую форму, агломераты; размеры частиц от 0,25 до 100 мкм; объемный средний диаметр частиц составляет 34,12 мкм; основными элементами являются Fe, Ni, Cr и С; основными фазами являются Fe, Ni,

Cr и Cr₂О₃.

Заключение. Проведенные исследования позволят осуществить постепенный переход к передовым производственным технологиям и материалам посредством применения прогрессивной, экологически чистой, малотоннажной и безотходной технологии электродиспергирования при получении новых нихромовых порошковых материалов из отходов сплава Х20Н80 в воде дистиллированной.

Целью настоящего исследования являлось проведение металлографических исследований высокопрочных быстрорежущих сталей на основе диспергированных электроэрозией частиц сплава Р6М5.

Методы. Электродиспергирование отходов сплава Р6М5 осуществляли в запатентованном авторами диспергаторе металлоотходов. В качестве рабочей жидкости использовался керосин осветительный. Сплавление электроэрозионной шихты осуществляли в системе искрового плазменного сплавления SPS 25-10 "Thermal Technology" (США). Поставленные в работе задачи решались с использованием современного оборудования и взаимодополняющих методов физического материаловедения, в том числе элементный состав быстрорежущих сталей изучали на энергодисперсионном анализаторе рентгеновского излучения фирмы "EDAX" (Нидерланды), встроенном в растровый электронный микроскоп "QUANTA 200 3D" (Нидерланды); фазовый состав быстрорежущих сталей изучали на рентгеновском дифрактометре "Rigaku Ultima IV" (Япония); микроструктуру сплавов изучали на электронно-ионном сканирующем (растровом) микроскопе с полевой эмиссией электронов "QUANTA 600 FEG" (Нидерланды).

Результаты. Экспериментально установлено, что быстрорежущие стали из диспергированных электроэрозией частиц отходов сплава Р6М5 имеют следующие характеристики:  мелкозернистое строение без пор, трещин и несплошностей; основными элементами являются Fe, W, Cr, Mo и С; основными фазами являются Fe₃С, Мо₂С, Fe, W, Cr.

Заключение. Комплекс металлографических исследований новых быстрорежущих сталей, изготовленным искровым плазменным сплавлением порошков, полученных электроэрозионным диспергированием отходов сплава Р6М5 в керосине, показал высокую эффективность применения технологии искрового плазменного сплавления для обеспечения высоких механических свойств быстрорежущим сталям из диспергированных электроэрозией частиц отходов сплава Р6М5.

Цель исследования – определение размеров и конфигурации литниковой системы для предотвращения грубых дефектов отливок, связанных с недостаточной проливаемостью формы, при получении отливки корпуса способом литья по выплавляемым моделям. 

Методы. Исследования проводились методами компьютерного моделирования процесса литья по выплавляемым моделям, базирующегося на методе конечных элементов, и виртуального инжиниринга. 

Для достижения поставленной цели построена 3D-модель отливки с несколькими вариантами литниковой системы. Моделирование процесса литья проводилось в  программном комплексе PROCAST, при работе в котором были автоматически устранены дефекты чертежа и построены 2D- и 3D-сетки, что позволяет максимально учитывать конфигурацию отливки в процессе моделирования. В результате симуляции процесса литья были построены эпюры заполнения формы расплавом и определены места появления возможных грубых дефектов.

Результаты. По результатам компьютерного моделирования процесса литья по выплавляемым моделям корпуса с различной конфигурацией и размерами литниковой системы были определены варианты выполнения литниковой системы, обеспечивающие отсутствие грубых дефектов, связанных с недостаточной проливаемостью формы. Также учитывалась равномерность процесса кристаллизации отливки. 

Заключение. Применение современных методов компьютерного моделирования позволяет существенно сократить время технологической подготовки производства, оперативно вносить изменения в конфигурацию отливок и литниковых систем, прогнозировать появление возможных дефектов и оперативно разрабатывать мероприятия по их устранению. Широкое применение в инженерной практике программных комплексов моделирующих различные литейные процессы, позволяет повысить качество выпускаемых изделий и их конкурентоспособность.

Цель исследования. Изучение влияния размерного фактора на ширину запрещенной зоны наночастиц диоксида церия и исследование антиоксидантных свойств нанодисперсных растворов аблированных частиц диоксида церия в условиях окислительной деградации органического красителя метиленового синего при протекании фотокаталитической реакции в зависимости от их размерных характеристик и pH среды растворов.

Методы. Характеризация аблированных наночастиц диоксида церия проводилась с помощью сканирующей электронной микроскопии; выполнялось исследование в видимом и ультрафиолетовом диапазонах спектров поглощения образцов с помощью оптического спектрофотометра. Изучалась антиоксидантная активность аблированных наночастиц в окислительной фотокаталитической реакции на примере органического красителя метиленового синего в зависимости от размерного состава наночастиц диоксида церия и pH среды систем. Методом лазерной абляции получены наночастицы диоксида церия, обладающие выраженными антиоксидантными свойствами.

Результаты. Методом сканирующей электронной микроскопии выявлено, что в водном растворе частицы диоксида церия агломерируют. После процесса центрифугирования количество агломератов в верхних слоях раствора с нанометровым размером порядка 10 нм увеличивается. Установлено, что при увеличении скорости центрифугирования нанодисперсных растворов растёт ширина запрещённой зоны наночастиц диоксида церия. Определены зависимости антиоксидантной активности наночастиц диоксида церия от их размерных характеристик. При увеличении pH среды растворов идёт рост интенсивности процесса инактивирования активных форм кислорода, образующихся в процессе фотокаталитической реакции.

Заключение. Наночастицы диоксида церия, аблированные импульсным лазерным излучением, являются новыми наноматериалами, представляющими собой антиоксиданты, способные инактивировать активные формы кислорода в окислительных процессах фотокаталитической реакции. Данные свойства наночастиц диоксида церия определяются содержанием на их поверхности дефектов типа кислородная вакансия.

Цель. Определение механических свойств поверхности двухслойного композиционного покрытия твёрдые нанокристаллические плёнки – эластичный полимерный композит, а также развитие методики механических испытаний.

Методы. Механические свойства определяли за счет локального нагружения многослойных композиционных соединений без углеродных нанотрубок и армированных углеродными нанотрубками. Определена зависимость микротвёрдости H_V композита от величины нагрузки и глубины вдавливания. 

Результаты. Описана методика создания многослойных композиционных соединений. Определены значения микротвёрдости композиционных соединений. Выявлена специфика использования метода микроиндентирования для случая многослойного композиционного соединения твёрдые нанокристаллические плёнки – эластичный полимерный композит. 

Заключение. Добавление нанотрубок в полимерный композит оказывает разупрочняющий эффект, что связано с формированием конгломератов нанотрубок, вокруг которых формируются поры. Добиться повышения прочности возможно при увеличении диспергирования УНТ. При малых нагрузках, не превышающих 1 Н, микротвёрдость определяется влиянием тонкой и твердой нанокристаллической пленки. Следовательно, использование стандартной схемы механических испытаний при нагрузках до 0,5–1 Н позволяет измерять микротвёрдость. При нагрузках более 1,5 Н корректно говорить об измерении микротвёрдости пленки, подложки и второй нанокристаллической пленки. В случае увеличения нагрузки до значения более 1,5–2 Н корректно говорить об измерении микротвёрдости композиционного состава в целом, с доминирующей ролью подложки. Предложена методика определения коэффициента вязкости микроразрушения двухслойных композиционных соединений, основанная на определении суммарной длины трещин на поверхности площадью с отпечатком от пирамидки Виккерса в центре.

Цель исследования. Определение размерных характеристик, элементного, фазового и химического состава наночастиц диоксида титана, синтезированных гидротермальным методом, при использовании низких температур до 100°С, а также исследование их фотокаталитической активности.

Методы. Характеризация синтезированных наночастиц диоксида титана с помощью сканирующей электронной микроскопии с приставкой энергодисперсионного анализа, структурного химического анализа с применением инфракрасной Фурье-спектроскопии с целью выявления органических примесей и определения эффективных способов декарбонизации путем сравнения результатов анализа образцов после промывания различными полярными и неполярными растворителями и отжига; изучение фотокаталитической активности синтезированных наночастиц на примере фотодеградации раствора метиленового синего.

Результаты. Гидротермальным методом синтеза при использовании низких температур с последующим промыванием полярными и неполярными растворителями и последующим термическим отжигом были получены частицы диоксида титана в виде нанопорошка. Согласно спектральному анализу и данным сканирующей электронной микроскопии после промывания растворителями и декарбонизации (путем отжига) достигается снижение примесей углеродистых соединений в веществе с 68% до 4%. Обнаружено, что синтезированные частицы обладают средним размером 24 нм. Доказана высокая фотокаталитическая активность синтезированных наночастиц в реакции деградации красителя метиленового синего при ультрафиолетовом облучении.

Заключение. В результате комплексного анализа наноинструментальными методами была проведена характеризация наночастиц диоксида титана, полученных гидротермальным методом при низких температурных режимах до 100°С. Доказана эффективность комбинированного промывания полярными и неполярными растворителями от органических остатков, а также термического отжига. Наночастицы проявляют высокую фотокаталитическую активность в процессах фотодеградации метиленового синего при ультрафиолетовом облучении. Возрастание скорости реакции фотокатализа достигается увеличением концентрации частиц в растворе и уменьшением их размера.

Цель исследования. Механизмы генерации волн Рэлея – Лэмба доменной границей в пластине ортоферрита иттрия.

Методы. Для решения уравнений, описывающих упругие смещения в пластине при движении доменной границы, использовался метод Фурье.

Результаты. Для кристалла ортоферрита иттрия удалось оценить амплитуды смещения волн Лэмба отдельно для случаев их генерации за счет объемных и поверхностных напряжений, возникающих при движении доменной границы. Амплитуда деформаций в неограниченном кристалле имеет тот же порядок величины, что и для волн, возбуждаемых поверхностными деформациями 10^-10 см для теоретической толщины доменной границы D₃ = 1,1·10^-6 м. Определено соотношение между вкладами объемного и поверхностного механизмов в генерацию волн Лэмба доменной стенкой. 

Заключение. Для разработки логических и запоминающих устройств на основе доменных границ необходимо полностью исследовать факторы, которые могут влиять на доменную динамику в магнетиках. Одним из таких факторов является торможение доменной границы на волнах Рэлея – Лэмба. Из уравнений, описывающих упругие смещения в пластине кристалла ортоферрита при движении доменной границы, можно заключить, что существуют два независимых механизма генерации волн Рэлея – Лэмба: объемный и поверхностный. Оценка вкладов этих механизмов помогает учесть влияние поверхностей на доменную динамику и может быть использована в будущем для разработки устройств магнитной памяти на основе слабых ферромагнетиков.

Цель работы: изучить динамику объема магнитной жидкости, левитирующего во внешнем магнитном поле, испытывающем колебательный сдвиг.

Методы. Эксперименты проведены на установках, разработанных на основе известных методов и оборудования для магнитных измерений и изготовленных самостоятельно. Исследовались образцы магнитной жидкости на основе магнетита Fe₃O_4, стабилизированного олеиновой кислотой. Керосин использовался в качестве жидкости-носителя. 

Результаты. Рассмотрены образцы магнитной жидкости с различными физическими параметрами, исследована зависимость вязкости от намагниченности магнитного поля. Увеличение вязкости в магнитном поле при воздействии на межфазные границы левитирующего столбика МЖ может быть объяснено увеличением взаимодействий частиц, которые приводят к микроструктурированию МЖ в пристеночном слое. Наибольшее влияние на динамику магнитной жидкости, испытывающей колебательный сдвиг и магнитовязкостной эффект, оказывают микроструктура образца и наличие крупных магнитных частиц. 

Заключение. Произведена оценка магнитовязкого эффекта в тонком пристеночном слое столбика магнитной жидкости, совершающей колебания в трубке, при наложении сильного магнитного поля. Расчет значения вязкости выполнен по формуле, полученной на основе двух различных теоретических подходов. Результаты работы могут быть использованы для разработки методики экспресс-испытаний образцов магнитной жидкости, а также для разработки датчиков ускорения и вибрации на основе магнитных жидкостей. Этот метод может быть использован для исследования магнитофореза и агрегирования наночастиц. Сведения о магнитовязком эффекте будут ценны для микрофлюидных технологий, где применяются магнитные жидкости с частицами анизотропной формы, функционализированные различными специфическими ПАВ и протекающие в микроканалах.

Целью работы является экспериментальная проверка аддитивной модели формирования упругости магнитных жидкостей.  

Методы. Для решения цели работы были использованы методы молекулярной акустики и методы системного анализа. Магнитные жидкости представляют пример микронеоднородной среды. Малые размеры магнитных частиц, диспергированных в жидкости-носителе по сравнению с длиной ультразвуковых волн, позволяют применить к магнитным жидкостям некоторые выводы механики сплошных сред. Так, упругие свойства магнитных жидкостей описывает аддитивная модель, которая исходит из предположения аддитивности удельных сжимаемостей компонентов, входящих в систему. Под удельной сжимаемостью при этом понимается произведение сжимаемости данной компоненты на её объемную концентрацию. В работе исследовались магнитные жидкости на разной основе и разной концентрации. Образцы с меньшей концентрацией получены путем разбавления исходных. Проводились также исследования дисперсионной среды всех магнитных жидкостей. Скорость звука определялась импульсно-фазовым методом с режимом многократного отражения от приемной и передающей пьезопластин. 

Результаты. Был проведен сравнительный анализ экспериментально полученных зависимостей  скорости звука и адиабатной сжимаемости МЖ от концентрации твердой фазы с теоретическими, полученными в рамках аддитивной модели упругости. Данный анализ позволил сделать оценку величины адиабатной сжимаемости поверхностно-активного вещества магнитных жидкостей – олеиновой кислоты. Сделан вывод, что адиабатная сжимаемость поверхностно-активного вещества – олеиновой кислоты несколько меньше адиабатной сжимаемости олеиновой кислоты в свободном состоянии.

Заключение. Проведенные исследования позволили экспериментально подтвердить аддитивную модель формирования упругости магнитных жидкостей и дополнить выводы теории микронеоднородных сред.

Целью работы являлось изучение кинетики реакции нуклеофильного замещения между 7-амино-3-третбутил-4-оксо-8-циано-6Н-пиразоло[5,1-с][1,2,4]-триазином и хлористым бензилом.

Методы исследования. 7-амино-1-бензил-3-трет-бутил-4-оксо-8-циано-6Н-пиразоло[5,1-с][1,2,4]-триазин синтезировали по реакции нуклеофильного замещения взаимодействием 7-амино-3-трет-бутил-4-оксо-8циано-6н-пиразоло[5,1-с][1,2,4]-триазина с хлористым бензилом.

С помощью спектрометра ИК-Фурье AgilentCary 660 FTIR были получены ИК-спектры исходного и полученного соединений. УФ-спектры снимали на спектрофотометре UV-1800 фирмы Shimadzu. Для определения температуры плавления использовали цифровой прибор STUART фирмы "Meltingpoint" SMP30 с разрешением 0,1°С.

Кинетический контроль протекания изучаемого процесса проводили методом ТСХ (планарная хроматография). При проведении анализа использовали  хроматографические пластинки марки Sorbfil ПТСХ-АФ-В-УФ, обладающие высокой эффективностью. Проявление хроматограмм проводили при длине волны 254 нм с использованием видеоденситометра "SORBFIL" на базе осветительной камеры. Обработка хроматограмм проводилась в программе для ЭВМ Sorbflil TLCView 1.8.

Результаты. Взаимодействием 7-амино-3-трет-бутил-4-оксо-8-циано-6Н-пиразоло[5,1-с][1,2,4]-триазина и  хлористого бензила РhCH₂Cl получили белое кристаллическое вещество с Т_пл = 194,6…195,2°С. Выход продукта составил 1,1 г (79% от теоретического). При анализе  ИК-спектра полученного соединения выявлено наличие в его структуре: 1,2,4-триазинового кольца (при 943 и 1096 см^-1 были обнаружены пики,  характерные для «скелетных колебаний» триазинового кольца); пиразольного кольца (пики при 1591 и  1350 см^-1), группы NH₂ (при 3202 см^-1 проявлялся пик, соответствующий валентным колебаниям аминогруппы), группы С≡N (пик при 2220 см^-1), группы С=О (пик при 1702 см^-1), группы С(4)=О (пик при 1626 см^-1). Проанализировано существование пиков бензильной группы с использованием базы NIST. В УФ-спектре были отмечены переходы при 255 нм (π→σ* переход функциональной группы C=O) и 318 нм (π→π* переход ароматической системы).

Для определения кинетических параметров реакции данные, полученные с помощью метода ТСХ, обработали с помощью дифференциального и интегрального методов, а также методом Вант-Гоффа. 

Заключение. При проведении кинетических исследований было установлено, что нуклеофильное замещение между 7-амино-3-трет-бутил-4-оксо-8-циано-6Н-пиразоло[5,1-с][1,2,4]-триазином и хлористым бензилом имеет  порядок реакции 0,9 и  константу скорости 0,0064 мин^-1.