Том 60, № 2 (2024)

Изучены особенности образования наноалмазов в процессе пиролиза гетероциклического соединения – димера 9-борабицикло[3.3.1]нонана (C₁₆H₃₀B₂₎ при давлении 8–9 ГПа. Результаты экспериментов указывают на зарождение наноалмазов непосредственно при разложении прекурсора в диапазоне температур 770-830 K. Предложен механизм нуклеации наноалмазов, предполагающий сшивку молекул B–C связями с сохранением исходной sp³ гибридизации молекул. С использованием спектроскопии комбинационного рассеяния света впервые убедительно продемонстрировано вхождение бора в кристаллическую решетку наноалмазов со средними размерами 2.1 и 4.3 нм. Анализ спектров комбинационного рассеяния света позволяет сделать оценку концентрации бора в наноалмазах на уровне 10²¹ см^-3.

Методом реактивного магнетронного распыления катода смешанного состава TiSi (10%) при комнатной температуре получены образцы TiSiN. Исследование методами рентгенофазового и элементного анализа и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показало формирование аморфной фазы с включениями нанокристаллов TiN с преобладанием кристаллографической плоскости (200) без включений нитрида кремния. Полученные образцы обладают твердостью до 31 ГПа. Отжиг при 500°С в условиях вакуума в течение 1 ч привел к увеличению степени окристаллизованности пленки без изменения преимущественной ориентации. Исследование дифрактограмм образцов, отожженных на воздухе при температурах 500 и 700°С, продемонстрировало устойчивость полученных пленок TiSiN к окислению при умеренных температурах.

Разработана методика управления параметрами внутренней структуры (удельная поверхность, объем, размер пор) сферических частиц аморфного кремнезема за счет варьирования температуры синтеза. Частицы получены гидролизом тетраэтоксисилана в спирто-водно-аммиачной смеси с добавлением цетилтриметиламмоний бромида при температурах от ‒20 до 50°С. Исследованы морфология и адсорбционно-структурные свойства синтезированных материалов, показано влияние температуры реакционной смеси на механизм формирования частиц. Синтезированные частицы диаметром 500 ‒ 1100 нм имеют поры размером от 3 до 50 нм, объемом до 0.8 см³/г и удельной поверхностью до 1000 м²/г. При температурах ниже комнатной формируются частицы типа ядро/оболочка.

Исследовано поглощение паров воды α-модификацией пирофосфата цинка Zn₂P₂O₇ при 25°С. Установлено, что это соединение обладает высокой гигроскопичностью, обусловленной образованием кристаллогидрата состава Zn₂P₂O₇ ∙ 5H₂O. Показано, что удаление кристаллизационной воды протекает в три стадии, начинаясь при 60°С и полностью завершаясь при 400°С. Фазовый состав продукта дегидратации зависит от температуры термообработки: ниже 500°С наблюдается значительная степень аморфизации и преимущественное формирование γ-Zn₂P₂O₇, тогда как однофазный α-Zn₂P₂O₇ может быть получен в результате отжига при температурах выше 600°С.

В трехкомпонентной системе NaF–KF–MgF₂ проведено разбиение на симплексы геометрическим методом и построено древо фаз, которое имеет линейное строение и состоит из четырех стабильных треугольников, разделенных тремя стабильными секущими. Прогноз числа и состава кристаллизующихся фаз для стабильных элементов системы осуществлен на основе полученного древа фаз. Описание химического взаимодействия в трехкомпонентной системе проведено методом ионного баланса. Соединения, находящиеся на двойных сторонах треугольника составов, позволили получить четырехугольники с диагоналями, в точках пересечения которых протекают реакции обмена – основные реакции, происходящие в системе. Экспериментальные исследования, проведенные методом термогравиметрии, подтверждают протекание реакций на сторонах и внутри треугольника составов.

Разработаны связующие и пропитывающие смеси на основе хелатированных органоалюмоксанов – прекурсоров высокотермостойких матриц и защитных покрытий. Методом PIP изготовлены композиты с керамической матрицей Al₂O₃_f/Al₂O₃. Показано положительное влияние керамических микропорошков, образующихся в результате пиролиза прекурсоров, на микроструктуру материала и его свойства. Изучены микроструктура и плотность композитов Al₂O₃_f/Al₂O₃, изготовленных с использованием связующих и пропитывающих смесей на основе хелатированных органоалюмоксанов. Установлено, что они имеют относительную плотность 3.1 г/см³_, значительно превышающую значение исходной плотности пористой преформы 2.5 г/см³.

Для описания закономерностей изменения ударной вязкости и хладостойкости изучены две близкие по химическому составу низкоуглеродистые низколегированные малосернистые стали с ферритно-бейнитной микроструктурой. По результатам множественных испытаний на ударный изгиб в температурном интервале перехода от вязкого разрушения к хрупкому хладостойкость стали с пониженным содержанием серы и углерода (0.002% S и 0.106% C), которую оценивали по доле вязкой составляющей в изломах образцов, оказалась значительно выше хладостойкости стали с их повышенным содержанием (0.008% S и 0.120% C). Содержание бейнита в ферритно-бейнитной микроструктуре стали с повышенным содержанием S и С больше. Образование очагов скола в стали с повышенным содержанием S и С происходило преимущественно с участием MnS. Влияние неметаллических включений на зарождение скола в стали с пониженным содержанием S и С не выявлено. В небольшой части изломов образцов стали с пониженным содержанием S и С и почти во всех изломах образцов стали с повышенным содержанием S и С наблюдали расщепления. Установлено, что в отличие от сталей класса прочности X80 расщепления в термоулучшенных низкоуглеродистых низколегированных сталях с низким содержанием серы образуются по механизму зернограничного разрушения. Расщепления возникали в пределах бейнитных полос вдоль границ бейнитных пакетов при совпадении позиций максимальных нормальных напряжений и области осевой сегрегации. Очагами зернограничных расщеплений образцов стали с повышенным содержанием S и С, как правило, служили включения MnS, а в образцах стали с пониженным содержанием S и С влияние MnS на возникновение зернограничных расщеплений не обнаружено.