Цель. Исследовать структуру и свойства спеченных образцов из электроэрозионных высокохромистых порошков, полученных электродиспергированием в осветительном керосине.

Методы. Для выполнения намеченных исследований в качестве диспергируемого материала были выбраны отходы стали 12Х17, которые скапливаются на предприятиях в большом объеме. Отходы стали 12Х17 перерабатывали на установке электродиспергирования в среде керосина осветительного. Процесс электродиспергирования проводили при следующих режимах: напряжение 100 В; частота следования импульсов 120 Гц; емкость 48 мкФ. Образцы новых спеченных сплавов получали в системе искрового плазменного спекания SPS 25-10 (Thermal Technology, США) методом искрового плазменного спекания порошков. Механическую обработку спеченных образцов проводили на автоматическом высокоточном настольном отрезном станке «Accutom-5» и шлифовально-полировальном станке «LaboPol-5».

Результаты. Экспериментально установлено, что высокохромистые сплавы из диспергированных электроэрозией частиц сплава 12Х17, полученные искровым плазменным спеканием, имеют следующие характеристики: равновесное состояние с субмикронным и наномасштабным зерном; основными элементами в сплавах являются Fe, Cr и С; основные фазы Cr, Cr₇C₃ и FeCr_0.29C_0.06; пористость 0,27%; микротвердость 555 HV_0,2.

Заключение. На основании проведенных экспериментальных исследований, направленных на исследование структуры и свойств спеченных образцов, из электроэрозионных высокохромистых порошков, полученных в керосине, показана высокая эффективность применения технологии искрового плазменного спекания, которая обеспечивает при коротком времени рабочего цикла и подавления роста зерна равномерное распределение тепла по образцу, контролируемую пористость и высокие физико-механические свойства.

Целью работы является изучение эволюции текстуры при проработке литой структуры алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния в реверсивной клети. 

Методы. В ходе исследования была проведена промышленная прокатка двух литых заготовок из алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния 5182 и 1565 ч в реверсивной клети с целью проработки литой структуры. Кроме того, было проведено моделирование формирования литой структуры при различных параметрах Зенера. Микроструктуру образцов исследовали на оптическом микроскопе Carl Zeiss Axiovert - 40 MAT. Текстура была исследована методом «на отражение» с использованием рентгеновского дифрактометра ДРОН-7 в Cokα-излучении.

Результаты. Исследование показало как общие черты, характерные для двух сплавов, так и различия. Главным сходством является то, что одним из основных механизмов образования зародышей рекристаллизованных зерен в обоих сплавах являются частицы второй фазы. Однако наблюдаются и существенные различия, заключающиеся в том, что в сплаве 1565 ч механизм зародышеобразования основан на частицах второй фазы. При некоторых режимах термомеханической обработки 1565 ч образование зародышей на частицах второй фазы будет превалирующим. Кроме того, сплав 5182 полностью рекристаллизуется после завершения проработки литой структуры, в то время как в 1565 ч лишь небольшой объем металла.

Заключение. Полученные результаты показали, что для каждого сплава существует свой подход к управлению формированием текстуры на ранних этапах термомеханической обработки алюминиевых сплавов. В случае 5182 необходимо производить проработку литой структуры при низких параметрах Зинера – Холломона и стараться получить максимально острую текстуру куба. Проработку литой структуры 1565 ч, наоборот, необходимо проводить при высоких параметрах Зинера – Холломона, чтобы после рекристаллизации не наблюдалось ни одной ярко выраженной текстурной компоненты.

Цель. Определение факторов, оказывающих наибольшее влияние на технологическую цепочку процесса получения порошковых материалов (металлических гранул). 

Методы. Исследование основано на экспериментальном подходе и статистическом анализе уравнения регрессии, построенном в результате планирования многофакторного эксперимента типа 2³, который используется для поиска оптимальных условий, построения интерполяционных формул, выбора существенных факторов, оценки и уточнения констант теоретических моделей, выбора наиболее приемлемых из некоторого множества гипотез о механизме явлений и т.д., а также на результатах эксперимента посредством метода априорного ранжирования факторов с использованием коэффициента конкордации и кодирования натуральных переменных. 

Результаты. Оценка и анализ итогов проведенного эксперимента позволили установить, что важнейшими факторами, оказывающими влияние на эффективность процесса производства порошковых материалов являются: фактор х₅  – скорость вращения заготовки; фактор х₁ – время рассева и магнитной сепарации; фактор х₆ – мощность плазматрона. 

Заключение. Выполнены экспериментальные исследования по варьированию параметров основных факторов, влияющих на повышение производительности технологического процесса, выход годного материала и качество металлических гранул. Совершенствование управления параметрами этих факторов (оптимизация режимов распыления и совершенствование процесса классификации) позволит получить максимальный выход годного материала, повысит качество готовой продукции (металлических порошков), получить экономический эффект и улучшить технико-экономические показатели производственной цепочки металлургии гранул. Полученные данные можно использовать для дальнейшего исследования, в котором предполагается предложить и реализовать различные способы совершенствования исследуемых факторов, что позволит оптимизировать технологический процесс производства гранул.

Целью данной работы является разработка методики получения однородных никелевых пленок нанометровой толщины на поверхности металла. Объектом исследования выбраны электрохимические пленки никеля на меди. В статье описана методика определения топографии электрохимических пленок никеля нанометровой толщины (40–60 нм), наносимых на  проводниковую подложку с малой шероховатостью. Методы. Выполнено исследование шероховатости подложки Cu пленки Ni с использованием металлографического и зондового микроскопов. Для получения электрохимических пленок никеля использовался раствор Уоттса и установка по получению электрохимических пленок капельным методом; для минимизации шероховатости поверхности никеля использовался режим малых токов с временем электролиза 2– 10 мин на подложке из медной и алюминиевой фольги. Для теоретического обоснования методики построена электродинамическая краевая задача, решенная методом Фурье. 

Результаты. Построены математическая и компьютерная модели распределения нормальной составляющей плотности тока на границе электролит-металл. С помощью метода силовой туннельной микроскопии определена шероховатость полученных нанопленок никеля на меди. Для получения однородных магнитных пленок толщиной около 50 нм показана необходимость качественной предварительной полировки поверхности подложки. Рассмотрены условия формирования цельной пленки нанометровой толщины и получены свойства никелевых магнитных пленок на меди. Проведен расчет энергий связей димеров по методам квантовой химии NDDO PM3 и ab initio (HF) для оценки реакционной способности и возможности взаимодействия атомов никеля с поверхностными атомами алюминия и меди. 

Заключение. Определены параметры шероховатости поверхности никеля, влияющие на эксплуатационные свойства устройств. Показано, что формирование никелевой пленки на поверхности меди возможно для толщин Ni, превосходящих среднюю шероховатость подложки.

Цель исследования. Селективная лазерная обработка является перспективным методом формирования механических свойств поверхностного слоя металлических сплавов. Селективность лазерной обработки проявляется в преимущественном воздействии ударной волны и теплового фронта на дефектные области. В результате в дефектных областях идут процессы релаксации механических напряжений, в то время как бездефектный материал не претерпевает существенных изменений. Это позволяет улучшить механические характеристики материала при сохранении его структурного состояния в целом. Дальнейшее развитие метода селективной лазерной обработки требует изучения теплового механизма воздействия лазерного излучения на дефектные области. Целью работы является исследование взаимодействия теплового фронта, инициированного лазерным импульсом, с дефектами поверхностного слоя металлического сплава.

Методы. Исследовали распространение теплового фронта в поверхностном слое титанового сплава, содержащего систему пор, методом конечных разностей, с помощью компьютерного моделирования. 

Результаты. Предложена модель взаимодействия теплового фронта с системой из трёх пор, расположенной параллельно поверхности образца. Разработанная модель может быть использована для выявления специфики взаимодействия волны прогрева с различными дефектами. Специфика теплового механизма воздействия короткоимпульсного лазерного излучения на поры в поверхностном слое металлических сплавов проявляется в искажении теплового фронта и неравномерности прогрева материала. 

Заключение. Неравномерность прогрева материала проявляется, в первую очередь, в дефектных областях и может приводить к релаксации напряжений за счёт пластического деформирования нагретого материала. Имеющиеся экспериментальные данные, полученные на образцах, подвергнутых селективной лазерной обработке, свидетельствуют об одновременном увеличении микротвёрдости поверхностного слоя в полтора раза и стойкости к формированию трещин в условиях локального нагружения.

Цель исследования. Определить влияния содержания и форм компонентов люминесцентных веществ со структурой граната (LuAG, YAGG, YAG) и вюрцита (SСASN, СASN) на излучательные свойства белых светодиодов.

Методы. Проведены электронные микроскопические исследования в совокупности с энергодисперсионным и рентгенофазовым анализами порошковых образцов производства ООО «Монокристалл Пасты». Светотехнические параметры определялись с помощью конфокального рамановского и флуоресцентного спектрометра OmegaScope под действием  излучения синего лазера.

Результаты. Выстроено корреляционное влияние на флуоресцентные спектры состава порошковых материалов со структурой граната (LuAG, YAGG, YAG) и вюрцита (SСASN, СASN), проведен их анализ и описаны перспективные подходы по усовершенствованию структуры белых светодиодов и повышению индекса цветопередачи. Проведен теоретический расчет содержания красного компонента.

Заключение. Основной задачей светодиодного источника в настоящее время является преобразование синего света полупроводникового кристалла типа InGaN в белый свет в широком диапазоне частот. Белые светодиодные лампы, обладающие многообещающими характеристиками, такими как небольшой размер, безопасность, длительный срок службы и световая эффективность, в скором будущем выступят в качестве альтернативы естественному свету вследствие высокого индекса цветопередачи, характеризующего контрастность отображения предметов облучаемым светом. В результате исследований установлено прямое влияние состава и структуры фотолюминесцентных веществ на излучательные свойства светодиода. Так включением галлия в иттрий-алюминиевый гранат длина волны максимума флуоресценции уменьшается от 547 нм до 523 нм. При замещении в нитридном люминофоре стронция кальцием происходит изменение спектра в сторону красных цветов, а именно с 600 до 650 нм. При многокомпонентном люминофоре, включающем наличие нескольких люминофоров, светодиодный источник способен перекрыть весь диапазон частот видимого излучения и соответствовать естественному освещению.

Целью работы является повышение разрешающей способности рамановской  спектроскопии с использованием преобразования многомерных  векторно-матричных корреляционных математических моделей при идентификации наночастиц серебра  в наноструктурированных биологических объектах в условиях информационной неопределенности.

Методы исследования базируются на математическом аппарате регрессионного, многомерного векторно-матричного анализа, теории вероятности, а именно для реализации научных задач в данном исследовании используются: рамановская спектроскопия; физический эффект гигантского комбинационного рассеяния света (SERS); статистическое моделирование случайного процесса изменения экспериментальных параметров наночастиц серебра совместно с автокорреляционными функциями и взаимозависимыми параметрами по корреляционной матрице; векторно-матричный метод моделирования эквивалентного радиуса эллипсов распределения двухмерных корреляционных распределений при решении уравнений распознавания наночастиц серебра по многомерным составляющим рамановских спектров. Численная реализация математических моделей осуществляется на ПЭВМ в среде MathCAD Enterprise Edition 15. 

Результаты. В ходе выполнения исследования проведена оценка достоверности распознавания наночастиц коллоидного серебра на полиэфирных волокнах по  многомерным корреляционным составляющим рамановских спектров при контроле по поляризационным характеристикам. Показано, что предложенный в работе метод распознавания наночастиц серебра на поверхности текстильных материалов дает существенный выигрыш в оценке достоверности определения режимов нанесения  наночастиц серебра на волокна.

Заключение. Предложен  метод математического моделирования при идентификации и контроле наночастиц серебра на поверхности текстильных материалов; получена векторно-матричная модель эквивалентного радиуса эллипса распределения двухмерных корреляционных распределений при решении уравнений распознавания наночастиц серебра по многомерным корреляционным составляющим рамановских спектров; разработана программная реализация многомерных поляризационных корреляционных методов повышения достоверности идентификации наночастиц серебра.

Цель исследования – характеризация микроструктурных, оптических и электронных свойств синтезированных образцов наноразмерных неорганических пигментов состава Zn_(1-x)Co_xO (x = 0.02-0.15).

Методы. Неорганические порошкообразные пигменты с общей формулой Zn_(1-x)Co_xO (x = 0.02-0.15) были синтезированы пирохимическим нитрат-мочевинным методом с использованием кристаллогидратов нитратов металлов и мочевины. Исходные реактивы в необходимом стехиометрическом отношении тщательно перемешивались с порошком мочевины в керамической ступке, затем производился термолиз реакционной смеси в керамических тиглях с разложением нитратных солей с образованием окрашенных порошков зеленого цвета разной интенсивности. Микроструктура порошков пигментов была исследована с использованием сканирующего электронного микроскопа «JEOL JSM – 7500F». Состав пигментов исследовался методом энергодисперсионного микроанализа с использованием приставки Inca X Sight EDX Spectrometer. Оптические спектры диффузного отражения порошков синтезированных пигментов измеряли на спектрофотометре «Hitachi U-3900» с двухканальной интегрирующей сферой в области спектра 300 до 900 нм.

Результаты. Анализ гранулометрии синтезированных пигментов Zn_(1-x)Co_xO выявил, что они являются нанопорошками со средним размером наночастиц от 20 до 45 нм и с различной степенью агломерации. Спектры диффузного отражения от пигментов, допированных разным количеством ионов кобальта, в области спектра от 300 до 900 нм показывают систематическое возрастание интенсивности зеленой окраски с ростом содержания кобальта. Все исследованные образцы синтезированных пигментов  Zn_(1-x)Co_xO являются полупроводниковыми соединениями с наличием нескольких оптических прямых переходов.

Заключение. Для исследованных неорганических пигментов зеленого цвета с общей формулой Zn_(1-x)Co_xO с увеличением процентного соотношения частиц кобальта в составе наблюдается снижение отражательной способности во всей исследуемой области спектра, а в особенности на участке от 600 до 680 нм. Различие в цветовых параметрах для исследованных неорганических пигментов состава Zn_(1-x)Co_xO преимущественно связано как с изменением долей хромогенных ионов кобальта в них, так и с изменением в ближайшей координации атомов кислорода в координационном полиэдре Co-O_n, влияющей на параметры электронных переходов иона Co²⁺. Рассчитанные параметры цвета в цветовом пространстве CIE L*a*b* позволяют ориентироваться на выбор состава пигментов Zn_(1-x)Co_xO для достижения желаемой окраски.

Цель. Определить возможность применения регенерационных стоков Na-катионитовых фильтров для получения обогащенных магнием  хлоридно-натриевых растворов.  

Методы. При исследованиях использованы методы: физико-химического, радиологического анализов, атомно-абсорбционной спектрометрии, капиллярного электрофореза;  приборы: бета-радиометр РУБ01П с детектором БДЖБ-06П; гамма-спектрометр Гамма-1П; атомно-абсорбционный спектрометр КВАНТ-2АТ; система капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ» модификации «Капель-104Т». Жесткость растворов, содержание кальция определялись комплексонометрическим методом, содержание магния – расчетным путём. 

Результаты. Изучены сведения о биологических свойствах  морской воды и её элементов. Лабораторными исследованиями установлено, что концентрация ионов кальция, магния, хлоридов в регенерационных стоках в несколько раз выше, чем в морской воде;  сульфатов –  многократно меньше. Соотношение концентраций ионов Mg²⁺/Ca²⁺  составляет: в морской воде  3,95…5,03; в регенерационных стоках – 1,38, в пресной воде – 0,16…0,21 мг-экв/мг-экв/дм³. Стронций, кадмий в регенерационных стоках содержатся приблизительно на одном уровне с морской водой. Концентрация стронция в морской воде составляет в Черном, Баренцевом,  Средиземном морях соответственно: 7,7; 20,0 и 25,3 мг/дм³.  Доля стронция в общей жесткости регенерационных стоков ниже, чем в морской воде. Суммарная -активность регенерационных стоков и воды Черного моря  (район г. Геленджик) не превышала фоновых значений; в районе г. Сочи составила  7,4 Бк/л. Это ниже среднего уровня -активности воды Мирового океана – 11,1 Бк/л. В -спектрах, при относительной погрешности измерений ± 20%,  обнаружен калий-40: в морской воде (г. Сочи) – 0,72 Бк/л; в регенерационном стоке – 1,59 Бк/л. Остальные радионуклиды имеют низкую активность и высокую погрешность измерений.

Заключение. Регенерационные стоки Na-катионитовых фильтров при известково-катионитовом методе умягчения пресных вод могут быть использованы для приготовления обогащенных магнием оздоровительных ванн. Высокое содержание магния и кальция в стоках  обеспечивает возможность реагентной обработкой  увеличить соотношение концентраций Mg²⁺/Ca²⁺  до уровня морской воды.

Цель исследования. Изучение возможности придания хлопчатобумажной ткани антимикробного эффекта на стадии крашения субстантивными красителями как альтернатива существующим методам заключительной отделки.

Методы. Синтез субстантивного стильбенового дисазокрасителя, содержащего фрагмент салициловой кислоты, по реакциям диазотирования и азосочетания, подтверждение структуры красителя методами инфракрасной спектроскопии и жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием; экспериментальное крашение хлопчатобумажной ткани полученным красителем; проверка полученных образцов  ткани на антимикробную активность по отношению к восьми тест-штаммам микроорганизмов.

Результаты. Диазотированием 4,4’-диаминостильбен-2,2’-дисульфокислоты и последующим сочетанием полученного диазосоединения с салициловой кислотой получен субстантивный краситель 5,5'-{[(E-этен1,2-диил)бис(3-сульфо-4,1-фенилен)бис(диазен-2,1-диил)]}бис-2-салициловая кислота. Получены образцы хлопчатобумажной ткани, окрашенной синтезированным дисазокрасителем. Проведенные исследования показали, что для образца ткани, обработанного 5,5'-{[(E-этен-1,2-диил)бис(3-сульфо-4,1фенилен)бис(диазен-2,1-диил)]}бис-2-салициловой кислотой по технологии крашения субстантивными красителями, наблюдается отсутствие роста колоний патогенных микроорганизмов в пределах границ фрагмента ткани, находящегося в контакте с предварительно засеянной питательной средой. Проведена обработка окрашенных образцов ткани растворами солей цинка и меди, наличие ионов металла, зафиксированное на окрашенной ткани, подтверждено атомно-эмиссионным анализом. Установлено, что последующая обработка окрашенной ткани солями цинка и меди не сопровождается значительным изменением окраски и не приводит к увеличению антимикробной активности получаемого материала.

Заключение. Проведенные исследования показали потенциальную возможность придания целлюлозной ткани антимикробного эффекта в рамках технологического режима крашения полученным субстантивным красителем. Установлено, что обработка окрашенной ткани солями цинка и меди не приводит к значительным изменениям окраски и не увеличивает наблюдаемый антимикробный эффект.