Архив журнала

Авиационные материалы и технологии №4, 2025 Весь номер в pdf

Содержание номера

Легкие сплавы

Ю.Ю. Клочкова, М.С. Оглодков, А.А. Селиванов, М.В. Григорьев

СВЕРХЗВУКОВОЙ АЛЮМИНИЙ

3-14

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf
И.А. Латушкин, В.В. Яшин, Е.А. Суздальцев, Е.В. Арышенский

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКЕ ПОЛОС ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ НА ПЯТИКЛЕТЕВОМ СТАНЕ НЕПРЕРЫВНОЙ ПРОКАТКИ

15-22

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf

Полимерные материалы

И.В. Муратов, Ю.А. Наумова, К.А. Звезденков, С.М. Дудник, М.В. Колыхаева

РАЗРАБОТКА СИНЕРГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОРОВ НА БАЗЕ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛОВ ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ СИЛОКСАНОВЫХ РЕЗИН

23-31

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf

Композиционные материалы

И.Н. Гуляев, О.Н. Клименко, С.Л. Лонский, А.В. Славин, Л.В. Черфас

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

32-47

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf
Ю.О. Владимирова, Е.П. Шалунов

СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ЛЕГИРОВАННОЙ ОКСИДОМ АЛЮМИНИЯ И УГЛЕРОДОМ ПОРОШКОВОЙ МЕДИ

48-56

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf
Я.С. Соколовский, Н.Ю. Нырков, В.М. Ткаченко, Д.Р. Беличко, М.Н. Якименко

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНО-КЕРАМИЧЕСКОГО КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА Al2О3 ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В 3D-ПЕЧАТИ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО НАПЛАВЛЕНИЯ

57-68

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf
Ю.А. Свинороев, В.Д. Рябичев, В.В. Дядичев, С.Г. Менюк

ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ СВЯЗУЮЩИХ НА ОСНОВЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЛИГНИНА КАК РЕАЛИЗАЦИИ ПРИНЦИПА ПРИРОДОПОДОБИЯ В ПРОЦЕССАХ ЛИТЬЯ

69-79

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf
Ю.А. Свинороев, В.Д. Рябичев, В.В. Дядичев, С.Г. Менюк, К.А. Батышев, К.Г. Семенов

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СМЕСЕЙ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ НА ОСНОВЕ БИОПОЛИМЕРНОГО ЛИГНИННОГО КОМПЛЕКСА

80-89

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf
Л.А. Рябичева, И.Н. Бабич, И.И. Белозир, В.В. Дядичев, С.Г. Менюк

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ФИЛЬТРОВ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ

90-97

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf
В.В. Хахалкин, Е.В. Чепелева, К.В. Козырь, А.А. Вавер

ОСОБЕННОСТИ МИКРОСТРУКТУРЫ БЕЗОКСИДНОЙ КЕРАМИКИ ИЗ КАРБИДА БОРА, ПОЛУЧЕННОЙ МЕТОДОМ СВОБОДНОГО СПЕКАНИЯ

98-105

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf

Защитные и функциональные покрытия

В.В. Овчинников, М.Ю. Слезко, М.А. Бабуев

МАГНЕТРОННОЕ НАНЕСЕНИЕ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ПОКРЫТИЯ СИСТЕМЫ Cu–Mo НА ТИТАНОВЫЙ СПЛАВ ВТ6

106-117

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf
E.A. Чекалова, A.В. Журавлев, В.В. Овчинников

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ КОНСТРУКЦИОННОЙ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ С ДИФФУЗИОННЫМ ОКСИДНЫМ СЛОЕМ

118-126

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf
В.С. Коновалова

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ СТАЛИ, ОСАЖДАЕМЫЕ ИЗ МОДИФИЦИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ ХОЛОДНОГО ФОСФАТИРОВАНИЯ

127-135

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf
Л.Х. Балдаев, Е.Г. Сазонов, А.Г. Гирфанова, М.О. Федорова

МОДИФИКАЦИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ZrO2 МЕТОДОМ НАНЕСЕНИЯ «ХОЛОДНЫХ» КЕРАМИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ

136-142

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf

Испытания материалов

А.А. Зозуля, Д.Р. Беличко, Г.К. Волкова, А.В. Малецкий, М.Н. Якименко, Д.Е. Наймушина

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ ОКСИДНОЙ КЕРАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Zr–Si–Al И ЕЕ РАДИАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

143-154

https://journal.viam.ru/sites/default/files/uploads/contents/2025/2025_4_content.pdf

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-3-14

УДК: 669.715

Ю.Ю. Клочкова¹, М.С. Оглодков¹, А.А. Селиванов¹, М.В. Григорьев¹

СВЕРХЗВУКОВОЙ АЛЮМИНИЙ

Приведен краткий обзор по истории мировой гражданской сверхзвуковой авиации, показаны этапы развития советского самолета Ту-144 и французско-британского самолета Concorde. Отмечен возобновившийся интерес к вопросу коммерческих сверхзвуковых перевозок и проведен анализ современных проектов. Приведены температурные показатели на поверхности фюзеляжа при полете на крейсерской скорости самолетов Ту-144 и Concorde, обсуждены использованные в них алюминиевые сплавы. Рекомендованы новые материалы для применения при проектировании новых изделий.

Ключевые слова: сверхзвуковой гражданский самолет, алюминиевые деформируемые сплавы, система Al–Cu–Mg–Fe–Ni, сплав АК4-1, сплав АК4-2, плиты, структура, механические свойства, жаропрочность, вязкость разрушения

Список литературы

1. Роберт Бартини: сборник / сост. Е.А. Ватулян; пер. с итал. Д.Р. Сухих. М.: ВИАМ, 2016. 220 с.
2. Айзатуллова А.Ш., Судаков М.А. История создания и эксплуатации сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144 (по мемуарным источникам) // Вестник костромского государственного университета. 2020. Т. 26. № 3. С. 87–92.
3. Турчанов А.М., Филимонов Д.С., Гукасян М.Г., Лукасов В.В. Влияние геометрии крыла на летно-технические характеристики самолета гражданской авиации // Решетневские чтения. 2015. Т. 1. С. 435–436.
4. Фридляндер И.Н. Воспоминания о создании авиакосмической и атомной техники из алюминиевых сплавов. 2-е изд., доп. М.: Наука, 2006. 287 с.
5. Кербер Л.П. Туполев. СПб.: Политехника, 1999. 339 с.
6. Кротов Д.О., Лихарев Д.В. Ту-144 сверхзвуковой самолет, опередивший свое время // Студенческий вестник. 2024. № 45-13 (331). С. 46–48.
7. Вологдин И. Конкорд: как металл научился летать быстрее звука и возить пассажиров. URL: https://dzen.ru/a/aJ7kSeWA8xkI5oRt (дата обращения: 15.09.2025).
8. Хватков Р.С., Зубов А.Ю. Ту-144 и Конкорд. Битва за сверхзвук // Цифровая наука. 2023. № 12. С. 117–132.
9. Хватков Р.С. Развитие и сравнение технических параметров Ту-144 и Конкорда // Академическая публицистика. 2025. № 1-2. С. 90–93.
10. Сидняев Н.И. Перспективы развития сверхзвуковых пассажирских самолетов // Инженерный журнал: наука и инновации. 2023. № 1 (133). Ст. 04. DOI: 10.18698/2308-6033-2023-1-2243.
11. Lachenaud R. Fatigue strength and crack propagation in AU2GN alloy as a function of temperature and frequency // Proceedings of a Symposium «Current aeronautical fatigue problems». Rome, 1965. P. 77–101.
12. N’Guyen V.P., Ripley E.L. Design philosophy and fatigue testing of the Concorde // Aircraft Fatigue. Design, Operational and Economic Aspects. Pergamon Press (Australia) Pty Limited, 1972. P. 403–436.
13. Roldan M., Sifferlen R. Mecanismes de deformation par fluage d’un alliage Al–Cu–Mg–Ni (Al–2,5%Cu–1,5%Mg–1,2%Ni) a l’etat forge apres trempe et revenue // Acta Metallurgica. 1972. Vol. 20. Is. 6. P. 829–837.
14. Bueno L.O., Bell R.L. Anelastic creep behavior of RR-58 aluminum alloy at 180 °C: Phenomenological aspects and analysis based on the unbowing of dislocation segments // Materials Science and Engineering. 2005. Vol. 410–411. P. 72–78.
15. Robin C., Dominiak S., Pluvinage G. Variation of crack opening-load diagram with fatigue crack growth rate // Materials Science and Engineering. 1977. Vol. 29. Is. 2. P. 145–150.
16. Leyman C.S. A review of technical development of Concorde // Progress in Aerospace Science. 1986. Vol. 23. Is. 3. P. 185–238.
17. Szondi D. Supersonic: 50 years after its first flight, the Concorde story is still remarkable // New Atlas. Aircraft. 2019. URL: https://newatlas.com/concorde-50-years-first-flight/58609/ (дата обращения: 01.10.2025).
18. Сверхзвуковой самолет Ту-144 // Авиация России. URL: https://aviation21.ru/sverxzvukovoj-samolet-tu-144/ (дата обращения: 15.09.2025).
19. Benaissa M., Catherine M., Michel C. Fatigue behavior of 2618-T851 aluminum alloy under uniaxial and multiaxial loadings // International Journal of Fatigue. 2020. Vol. 131. P. 1–9. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2019.105322.
20. Robinson J.S., Cudd R.L., Evans J.T. Creep resistant aluminium alloys and their applications // Materials Science and Technology. 2003. Vol. 19. P. 143–155. DOI: 10.1179/026708303225009373.
21. Hemmerdinger J. NASA progresses X-59 quiet supersonic demonstrator towards planned first flight before year-end // FlightGlobal. URL: https://www.flightglobal.com/aerospace/nasa-still-targeting-2025-first-f... (дата обращения: 15.09.2025).
22. Фокин А. Демонстратор сверхзвукового лайнера XB-1 впервые преодолел звуковой барьер // N + 1. URL: https://nplus1.ru/news/2025/01/30/boom-xb1-first-supersonic-flight/amp (дата обращения: 15.09.2025).
23. Шемякинская Е. Из Лондона в Нью-Йорк за 45 минут: представлен концепт гиперзвукового лайнера A-HyM // Хайтек+. URL: https://hightech.plus/2025/05/26/iz-londona-v-nyu-iork-za-45-minut-preds... (дата обращения: 10.09.2025).
24. Rains T. A US startup wants to use a new kind of plane engine to propel a jet carrying 12 passengers from LA to Tokyo in an hour // BusinessInsider. URL: https://www.businessinsider.com/venus-aerospace-stargazer-hypersonic-jet... (дата обращения: 15.09.2025).
25. Falcon J. China tests its Yunxing supersonic aircraft designed to reach Mach 4 // Inspenet. URL: https://inspenet.com/en/noticias/the-yunxing-supersonic-plane-reaches-ma... (дата обращения: 15.09.2025).
26. Сверхзвуковые пассажирские самолеты: перезапуск // Политехнический музей: офиц. сайт. URL: https://polymus.ru/news/detail/sverkhzvukovye-passazhirskie-samolyety-pe... (дата обращения: 15.09.2025).
27. Кирилл Сыпало: в создании сверхзвукового лайнера мы можем быть лидерами // Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского: офиц. сайт. URL: https://tsagi.ru/pressroom/expert/4803 (дата обращения: 14.09.2025).
28. НЦМУ Сверхзвук // Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского: офиц. сайт. URL: https://www.tsagi.ru/institute/ISC_Supersonic/ (дата обращения: 15.09.2025).
29. Модель высокотехнологичного демонстратора сверхзвукового пассажирского самолета впервые покажут на МАКС–2021 // Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского: офиц. сайт. URL: https://tsagi.ru/pressroom/archive/2021/5247/ (дата обращения: 14.09.2025).
30. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения и цифровые технологии их переработки // Вестник Российской академии наук. 2020. № 4. Т. 90. С. 331–334. DOI: 10.31857/S0869587320040052.
31. Романова О.А., Бобовников В.Н. Жаропрочный деформируемый алюминиевый сплав АК4-2 (1143) для сверхзвуковых пассажирских самолетов // Цветные металлы. 1994. № 11. С. 56–58.
32. Телешов В.В. Развитие технологии производства плит из жаропрочного деформируемого алюминиевого сплава АК4-1 в связи с их структурой и механическими свойствами. Часть 4. Влияние состава сплава и структуры полуфабрикатов на вязкость разрушения и усталостные характеристики // Технология легких сплавов. 2015. № 3. С. 45–64.
33. Андреев Д.А., Телешов В.В., Горская Л.А. и др. Характеристики трещиностойкости катаных плит из сплава АК4-2чТ1 // Технология легких сплавов. 1996. № 3. С. 35–41.
34. Авиационные материалы: справочник в 13 т. 7-е изд. перераб. и доп. / под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ, 2008. Т. 4: Алюминиевые и бериллиевые сплавы, ч. 1: Деформируемые алюминиевые сплавы, кн. 1. 263 с.
35. Пантелеев М.Д., Свиридов А.В., Скупов А.А. Особенности сварки жаропрочных алюминиевых сплавов В-1213 и 1151 // Труды ВИАМ. 2022. № 9 (115). Ст. 03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 10.09.2025). DOI: 10.18577/2307-6046-2022-0-9-28-38.
36. Пантелеев М.Д., Свиридов А.В., Одинцов Н.С., Бондаренко С.В. Живучесть сварных конструкций элементов фюзеляжа из жаропрочных алюминиевых сплавов В-1213 и 1151 // Труды ВИАМ. 2024. № 3 (133). Ст. 03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 10.09.2025). DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-3-30-40.
37. Асташкин А.И., Зайцев Д.B., Селиванов А.А., Ткаченко Е.А. Влияние гомогенизационного отжига на структурно-фазовое состояние и технологическую пластичность слитков из алюминиевого сплава 1163 // Труды ВИАМ. 2024. № 7 (137). Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 08.09.2025). DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-7-12-23.
38. Клочков Г.Г., Овчинников В.В., Клочкова Ю.Ю., Романенко В.А. Структура и свойства листов из высокотехнологичного сплава В-1341 системы Al–Mg–Si // Труды ВИАМ. 2017. № 12 (60). Ст. 03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 08.09.2025). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-12-3-3.
39. Бенариеб И., Романенко В.А., Клочкова Ю.Ю., Овчинников В.В., Сбитнева С.В. Применение высокотехнологичного сплава В-1341 системы Al–Mg–Si для трубопроводов изделий авиационной техники // Труды ВИАМ. 2020. № 11 (93). Ст. 03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 08.09.2025). DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-11-21-30.
40. Асташкин А.И., Бабанов В.В., Селиванов А.А., Ткаченко Е.А. Структура и свойства массивных поковок с пониженным уровнем остаточных напряжений из алюминиевого сплава 1933сб сбалансированного состава // Труды ВИАМ. 2021. № 7 (101). Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 30.08.2025). DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-7-13-21.
41. Каблов Е.Н., Антипов В.В., Клочкова Ю.Ю. Алюминий-литиевые сплавы нового поколения и слоистые алюмостеклопластики на их основе // Цветные металлы. 2016. № 8. С. 86–91. DOI: 10.17580/tsm.2016.08.13.
42. Антипов В.В., Клочкова Ю.Ю., Романенко В.А. Современные алюминиевые и алюминий-литиевые сплавы // Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 195–211. DOI: 10.18577/2017-9140-2017-0-S-195-211.
43. Клочкова Ю.Ю., Клочков Г.Г., Романенко В.А., Бурляева И.П. Структура и свойства массивных прессованных полуфабрикатов из высокопрочного алюминийлитиевого сплава В-1469 // Труды ВИАМ. 2015. № 9. Ст. 04. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 02.09.2025). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-9-4-4.
44. Лукина Е.А., Кочубей А.Я., Филонова Е.В., Рабкевич М.Э. Закономерности формирования структуры сплава В-1480 при термомеханическом воздействии // Деформация и разрушение материалов. 2021. № 9. С. 11–17. DOI: 10.31044/1814-4632-2021-9-11-17.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-15-22

УДК: 621.793

И.А. Латушкин¹, В.В. Яшин¹, Е.А. Суздальцев¹, Е.В. Арышенский²

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКЕ ПОЛОС ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ НА ПЯТИКЛЕТЕВОМ СТАНЕ НЕПРЕРЫВНОЙ ПРОКАТКИ

Разработана математическая модель для расчета контактных напряжений, возникающих при горячей прокатке алюминиевых сплавов на пятиклетевом стане непрерывной прокатки. Представленная модель учитывает особенности взаимодействия между рабочими валками и обрабатываемым металлом, обусловленные различными режимами контакта. Модель позволяет определить режимы контакта исходя из параметров прокатки и рассчитать контактные касательные напряжения по соответствующему закону.

Ключевые слова: прокатка, трение, контактные напряжения, алюминий, режимы трения

Список литературы

1. Грудев А.П. Внешнее трение при прокатке. М.: Металлургия, 1973. 288 с.
2. Грудев А.П., Тилик В.Т. Технологические смазки в прокатном производстве. М.: Металлургия, 1975. 368 с.
3. Грудев А.П., Зильберг Ю.В., Тилик В.Т. Трение и смазки при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1982. 273 с.
4. Гречников Ф.В., Каргин В.Р. Теория пластического деформирования металлов. М.; Вологда: Инфа-Инженерия, 2023. 448 с.
5. Рудской А.И., Лунев В.А. Теория и технология прокатного производства: учеб. пособие. СПб.: Наука, 2005. 540 с.
6. Kolmogorov G., Melnikova T. Hydrodynamic effect of technological lubrication and friction modes formation at sheet rolling // Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2022. Vol. 64. P. 903–908.
7. Пивоваров А.В. Повышение качества поверхности листовой стали совершенствованием процесса формирования микрогеометрии при холодной прокатке // Сборник рефератов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Сер.: 9:53. Металлургия. 2007. № 4. С. 29.
8. Покрас И.Б., Князева Н.Н. Теория обработки металлов давлением: учеб. пособие. Ижевск: Изд-во ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, 2015. 402 с.
9. Wanheim T., Bay N. A model for friction in metal forming processes // CIRP Annals – Manufacturing Technology. 1978. Vol. 27. No. 1. P. 189–194.
10. Wanheim T., Bay N., Petersen A.S. А theoretically determined model for friction in metal working processes // Wear. 1974. Vol. 28. No. 2. P. 251–258.
11. Целиков А.И., Томленов А.Д., Зюзин В.И. и др. Теория прокатки: справочник. М.: Металлургия, 1982. 335 с.
12. Сидельников С.Б., Константинов И.Л., Ворошилов Д.С. Технология прокатки: учеб. пособие. М.: Изд-во МИСиС, 2016. 432 с.
13. Арышенский Е.В., Панкратов М.А., Арышенский В.Ю., Беглов Э.Д. Изучение влияния композиции смазочных жидкостей на усилие прокатки // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 3. С. 11–13.
14. Леванов А.Н., Полухин П.И., Николаев В.А., Третяк А.Я. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1976. 416 с.
15. Полухин П.И., Николаев В.А., Полухин В.П. и др. Контактное взаимодействие металла и инструмента при прокатке. М.: Металлургия, 1974. 200 с.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-23-31

УДК: 669.15:629.7.023

И.В. Муратов¹, Ю.А. Наумова², К.А. Звезденков¹, С.М. Дудник¹, М.В. Колыхаева¹

РАЗРАБОТКА СИНЕРГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОРОВ НА БАЗЕ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛОВ ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ СИЛОКСАНОВЫХ РЕЗИН

Исследование посвящено разработке бинарных термостабилизирующих систем на основе оксидов металлов (Al2O3, CeO2, CaZrO3) для силоксановых каучуков электротехнического назначения. Цель работы ‒ решение проблемы отсутствия отечественных термостойких композиций для кабельной изоляции. Проведены испытания модельных вулканизатов на основе диметилметилвинилсилоксанового каучука при температуре 250 °C. Установлено, что системы Al2O3 + CeO2 и CaZrO3 + CeO2 проявляют синергизм, повышая термостабильность на 15–20 %. Разработаны математические модели зависимости термостойкости от содержания термостабилизаторов. Оптимизированные рецептуры соответствуют требованиям для эксплуатации в экстремальных условиях.

Ключевые слова: силоксановые эластомерные материалы, силоксановые каучуки, термостабилизаторы, синергический эффект, системы термостабилизаторов, кабельная промышленность

Список литературы

1. Большой справочник резинщика: в 2 ч. / под ред. С.В. Резниченко, Ю.Л. Морозова. М.: Техинформ, 2012. Ч. 1: Каучуки и ингредиенты. 744 с.
2. Li J.-J., Zhang H.-H., Li G.-F. et al. Aging mechanism analysis of high temperature vulcanization silicone rubber irradiated by ultraviolet radiation based on infrared spectra // Spectroscopy and spectral analysis. 2020. Vol. 40. No. 4. P. 1063–1070.
3. Patnode W., Wilcock D.F. Methylpolysiloxanes // Journal of The American Chemical Society. 1946. No. 68. P. 358–363.
4. Кузьминский А.С., Голдовский Е.А. Влияние наполнителя на старение полидиметилсилоксанового каучука // Доклады Академии наук. 1965. Т. 160. № 1. С. 125–128.
5. Андрианов К.А. Кремнийорганические соединения. М.: Гостехиздат, 1955. 520 с.
6. Андрианов К.А. Полимеры с неорганическими главными цепями молекул. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 327 с.
7. Горнец Л.В., Лизгунова Т.Е. Химия и практическое применение кремнийорганических соединений. Ленинград: Изд-во АН СССР, 1958. 108 с.
8. Хазен Л.З. Влияние удельной поверхности и содержания окиси железа на свойства резин из СКТВ // Каучук и резина. 1971. № 9. С. 24–25.
9. Li H., Tao S., Huang Y. et al. The improved thermal oxidative stability of silicone rubber by using iron oxide and carbon nanotubes as thermal resistant additives // Composites Science and Technology. 2013. Vol. 76. P. 52.
10. Гадельшин Р.Н. Модифицированные силоксановые резины высокого наполнения: автореф. дис. … канд. техн. наук. Казань, 2013. 22 с.
11. Englert M., Minister F., Moussaoui A., Pisula W. Mechanical properties of thermo-oxidative aged silicone rubber thermally stabilized by titanium oxidebased fillers // Polymer Testing. 2022. Vol. 115. Р. 107726.
12. Zhang W., Li X., Shan Z. et al. Surface modification of magnesium hydroxide by wet process and effect on the thermal stability of silicone rubber // Applied Surface Science. 2019. Vol. 465. P. 740.
13. Han R., Li Y., Zhu Q., Niu K. Research on the preparation and thermal stability of silicone rubber composites: A review // Composites Part C: Open Access. 2022. Vol. 8. Р.100249.
14. Муратов И.В., Звезденков К.А., Козлова Г.С., Наумова Ю.А. Разработка термостойких кабельных резин на основе силоксановых компаундов производства КНР с использованием оксидов металлов переменной валентности // Каучук и резина. 2023. Т. 82. № 6. С. 292–295.
15. Наумова Ю.А. Синергические системы в многокомпонентных эластомерных материалах: идентификация, анализ, фомирование: автореф. дис. … д-ра техн. наук. М., 2013. 44 с.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-32-47

УДК: 678.8

И.Н. Гуляев¹, О.Н. Клименко¹, С.Л. Лонский¹, А.В. Славин¹, Л.В. Черфас¹

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Показаны возможности НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ по определению составов гибридных полимерных композиционных материалов на основе непрерывных и дисперсных армирующих наполнителей, что позволяет выбрать материалы для проведения ремонта конструкций. Определены составы волоконных и дисперсного наполнителей и полимерной матрицы, а также структура и физические свойства полимерных композиционных материалов методами гидростатического взвешивания, выжигания и травления, микроструктурного и качественного элементного анализа, инфракрасной спектроскопии и др. Определение состава и структуры композиционных материалов позволяет подобрать вариант, наиболее совместимый с материалом ремонтируемого или заменяемого изделия.

Ключевые слова: полимерный композиционный материал, состав, структура, микроструктурный анализ, качественный элементный анализ, инфракрасная спектроскопия

Список литературы

1. Гуняев Г.М. Структура и свойства полимерных волокнистых композитов. М.: Химия, 1981. 232 с.
2. Молчанов Б.И., Гудимов М.М. Свойства углепластиков и области их применения // Авиационная промышленность. 1997. № 3–4. С. 58–60.
3. Каблов Е.Н. Маркетинг материаловедения, авиастроения и промышленности: настоящее и будущее // Директор по маркетингу и сбыту. 2017. № 5–6. С. 40–44.
4. Каблов Е.Н. Роль фундаментальных исследований при создании материалов нового поколения // Тез. докл. ХХI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии: в 6 т. СПб., 2019. Т. 4. С. 24.
5. Раскутин А.Е. Российские полимерные композиционные материалы нового поколения, их освоение и внедрение в перспективных разрабатываемых конструкциях // Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 349–367. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-349-367.
6. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения и цифровые технологии их переработки // Вестник Российской̆ академии наук. 2020. Т. 90. № 4. С. 331–334.
7. Колобков А.С. Полимерные композиционные материалы для различных конструкций авиационной техники (обзор) // Труды ВИАМ. 2020. № 6–7 (89). Ст. 05. URL: http://www.viam-woks.ru (дата обращения: 16.07.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-67-38-44.
8. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
9. Deev I.S., Kurshev E.V., Lonskii S.L., Nikishin E.F. The structure and composition of samples made of carbon-fiber-reinforced plastic kmu-4l exposed for 12 years on the exterior surface of the international space station: 2. Microstructure and surface composition Inorganic Materials // Applied Research. 2016. Vol. 7. No. 6. P. 847–854.
10. Деев И.С., Куршев Е.В., Лонский С.Л., Комарова О.А. Влияние длительного климатического старения на микроструктуру и характер разрушения эпоксидных углепластиков в объеме в условиях силового воздействия (изгиба и сжатия) // Вопросы материаловедения. 2018. № 4 (96). С. 170–184.
11. Каблов Е.Н., Старцев В.О. Системный анализ влияния климата на механические свойства полимерных композиционных материалов по данным отечественных и зарубежных источников (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2018. № 2 (51). С. 47–58. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-2-47-58.
12. Chatterjee B., Bhowmik S. Evolution of material selection in commercial aviation industry – a review // Sustainable Engineering Products and Manufacturing Technologies. Academic Press, 2019. P. 199–219. DOI: 10.1016/B978-0-12-816564-5.00009-8.
13. Ривин Г.Л. Ремонт конструкций из полимерных композиционных материалов летательных аппаратов: учеб. пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2000. 75 с.
14. Нелюб В.А. Применение полимерных композиционных материалов в судостроении для ремонта корабельных надстроек // Ремонт, восстановление, модернизация. 2013. № 5. С. 21–24.
15. Головина Е.С., Хайруллин А.Р. Типовые технологические операции при ремонте вмятин сотовых конструкций из полимерных композиционных материалов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2023. № 9 (762). С. 108–115. DOI: 10.18698/0536-1044-2023-9-108-115.
16. Ерасов В.С., Сибаев И.Г. Схема разработки и оценки свойств конструкционных авиационных композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2023. № 1 (70). Ст. 05. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 04.07.2024). DOI: 10.18577/2713-0193-2023-0-1-61-81.
17. Вешкин Е.А., Постнов В.И., Семенычев В.В. Оценка микротвердости образцов на основе связующего ВСТ-1210, отвержденного по различным режимам, как способ тестирования // Материаловедение. 2018. № 6. С. 3–6.
18. Блазнов А.Н., Атясова Е.В., Самойленко В.В. Анализ методов термомеханических испытаний композитных материалов и сравнение результатов // Южно-Сибирский научный вестник. 2017. № 1 (17). С. 54–69.
19. Мишкин С.И., Жакова Л.С., Клименко О.Н., Васильчук Е.А. Исследование влияния содержания связующего в углепластиках на их механические свойства // Труды ВИАМ. 2023. № 2 (120). Ст. 07. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 11.07.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-2-77-86.
20. ГОСТ Р 57713–2017. Композиты полимерные. Методы определения плотности и относительной плотности по вытесненному объему жидкости. М.: Стандартинформ, 2017. 10 с.
21. ГОСТ Р 56682–2015. Композиты полимерные и металлические. Методы определения объема матрицы, армирующего наполнителя и пустот. М.: Стандартинформ, 2016. 21 с.
22. ГОСТ Р 57800–2017. Композиты полимерные. Подготовка образцов для микроструктурных исследований. М.: Стандартинформ, 2017. 4 с.
23. Зеленина И.В., Валуева М.И., Начаркина А.В., Куршев Е.В. Структура и свойства высокотемпературного углепластика на основе полиимидного связующего // Труды ВИАМ. 2023. № 3 (121). Ст. 02. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 11.09.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-3-13-28.
24. Мельников Д.А., Громова А.А., Городилова Н.А., Загора А.Г. Определение теплостойкости эпоксидных матриц методом ДМА // Труды ВИАМ. 2023. № 7 (125). Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 15.08.2024). DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-7-114-124.
25. Хасков М.А. Сравнительное определение температур стеклования полимерных композиционных материалов методами ДСК, ТМ, ДМА // Вопросы материаловедения. 2014. № 3 (79). С. 138–144.
26. ГОСТ Р 56753–2015. Пластмассы. Определение механических свойств при динамическом нагружении. Часть 11. Температура стеклования. М.: Стандартинформ, 2016. 9 с.
27. ГОСТ Р 57739–2017. Композиты полимерные. Определение температуры стеклования методом динамического механического анализа. М.: Стандартинформ, 2017. 15 с.
28. ГОСТ Р 57943–2017. Пластмассы. Определение теплопроводности и температуропроводности. Часть 4. Метод лазерной вспышки. М.: Стандартинформ, 2017. 12 с.
29. ГОСТ Р 54253–2010. Материалы углеродные. Метод определения температурного коэффициента линейного расширения. М.: Стандартинформ, 2013. 6 с.
30. Колесников Ю.И., Кудрявцев М.Ю., Михайленко Н.Ю. Типы и составы стекол для производства непрерывного стеклянного волокна // Стекло и керамика. 2001. № 6. С. 5–10.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-48-56

УДК: 621.762:669.3

Ю.О. Владимирова¹, Е.П. Шалунов¹

СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ЛЕГИРОВАННОЙ ОКСИДОМ АЛЮМИНИЯ И УГЛЕРОДОМ ПОРОШКОВОЙ МЕДИ

Приведены результаты исследований и анализ свойств и структуры порошковой меди, легированной оксидом алюминия и углеродом. Для изготовления материала применен метод реакционного механического легирования (высокоэнергетическая обработка смеси порошков меди, алюминия и графита в воздушной среде рабочей камеры аттритора) в совокупности с технологиями порошковой и гранульной металлургии. Установлено, что введение 3 % (по массе) алюминия и 0,15–0,90 % (по массе) углерода обеспечивает при реакционном механическом легировании и последующем термодеформационном переделе полученных в аттриторе гранул образование равномерно распределенных в медной матрице ультрадисперсных фаз γ-Al2O3 и углеродсодержащих включений. Это способствует значительному упрочнению медной матрицы и устойчивости материала к разупрочнению при нагревах. Достигнутый баланс физико-механических свойств и дисперсно-упрочненная структура позволяют рекомендовать материал для изготовления деталей, испытывающих воздействие высоких температур и нагрузок.

Ключевые слова: порошковая медь, реакционное механическое легирование, аттритор, оксид алюминия, углерод, дисперсно-упрочненная структура

Список литературы

1. Николаев А.К., Костин С.А. Медь и жаропрочные медные сплавы. Энциклопедический терминологический словарь. Фундаментальный справочник. М.: ДПК Пресс, 2012. 715 с.
2. Copper and copper alloys / ed. J.R. Davis. Materials Park, OH: ASM International, 2001. 590 p.
3. Каблов Е.Н. Материалы для авиакосмической техники // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2007. № 5. С. 7–27.
4. Каблов Е.Н. Авиационное материаловедение в XXI веке. Перспективы и задачи // Авиационные материалы. Избранные труды ВИАМ 1932–2002. М.: МИСИС; ВИАМ, 2002. С. 23–47.
5. Авиация: энциклопедия / гл. ред. Г.П. Свищев. М.: Большая Российская Энциклопедия; ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, 1994. 735 с.
6. Портной К.И. Дисперсно-упрочненные материалы. М.: Металлургия, 1974. 199 с.
7. Витязь П.А., Ловшенко Ф.Г., Ловшенко Г.Ф. Механически легированные сплавы на основе алюминия и меди. Минск: Беларуская навука, 1998. 351 с.
8. Рязанцев Ю.В., Куимов С.Д., Титова А.Г. и др. Жаропрочные дисперсно-упрочненные композиционные материалы на основе меди // Цветные металлы. 2004. № 1. С. 59–61.
9. Шалунов Е.П., Смирнов В.М., Матросов А.Л. Реакционное механическое легирование порошковой меди кислородом и углеродом // Вестник Чувашского университета. Естественные и технические науки. 2012. № 3. С. 252–259.
10. Смирнов В.М., Тимофеев Д.А., Шалунов Е.П., Илларионов И.Е. Свойства и структура связки на основе механолегированных гранул меди для изготовления алмазного инструмента // Проектирование и перспективные технологии в машиностроении и металлургии: мат. II Республ. науч.-практ. конф. Чебоксары: Изд-во Чуваш. гос. ун-та им. И.Н. Ульянова, 2016. С. 183–188.
11. Владимирова Ю.О., Шалунов Е.П., Смирнов В.М., Плотников В.В. Поведение порошковой меди при ее обработке в аттриторе // Актуальные проблемы в машиностроении. 2022. Т. 9. № 3–4. С. 53–61.
12. Ловшенко Г.Ф., Ловшенко З.М., Хабибуллин А.И. Высокоэффективный аппарат для реакционного механического легирования металлических систем // Вестник Белорусско-Российского университета. 2007. № 4. С. 72–79.
13. Матросов А.Л., Казаков Д.В., Аношин В.А. и др. Исследование структуры, свойств и сравнительные испытания токоподводящих наконечников и электродов контактной сварки из жаропрочных наноструктурных материалов на медной основе // Современные технологии в машиностроении и литейном производстве: мат. I Междунар. науч.-практ. конф. Чебоксары: Изд-во Чуваш. гос. ун-та им. И.Н. Ульянова, 2015. С. 366–373.
14. Шалунов Е.П., Смирнов В.М., Воронин А.В. Пути повышения надежности подшипников скольжения дизель-генераторных установок для аварийного энергоснабжения систем безопасности атомных электростанций // Вестник Чувашского университета. 2017. № 1. С. 200–212.
15. Владимирова Ю.О., Шалунов Е.П. Разработка жаро- и износостойкого нанокомпозиционного материала на основе порошковой меди и технологии его изготовления для поршней машин литья под давлением // Новые материалы и перспективные технологии: сб. тр. IV междисциплин. науч. форума (Москва, 27–30 ноября 2018 г.): в 3 т. М.: Буки Веди, 2018. Т. 1. С. 106–110.
16. Vladimirova Ju.O., Shalunov E.P. Development of heat- and wear-resistant nanocomposite copper powder based material and technique of its obtaining used for plungers of die-casting machines // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 525. P. 012010. DOI: 10.1088/1757-899X/525/1/012010.
17. Ellis D.L. GRCop-84: A High-Temperature Copper Alloy for High-Heat-Flux Applications: TM-2005-213566. Cleveland: NASA, Glenn Research Center, 2005. 23 p. URL: file:///C:/Users/ShEP/Downloads/20050123582%20(1).pdf (дата обращения: 21.04.2025).
18. Anderson K.R. Effects of Thermal and Mechanical Processing on Microstructures and Desired Properties of Particle-Strengthened Cu–Cr–Nb Alloys: Doctoral Dissertation. Davis: University оf California at Davis, 2000. 194 p.
19. GlidCop®: Copper dispersion strengthened with Aluminum Oxide. North Carolina: SCM Metal Products, Inc., 2012. 14 p. URL: file:///C:/Users/ShEP/Downloads/SCM_Glidcop_product_info%20(1).pdf (дата обращения: 21.04.2025).
20. Goswami R., Moser A., Pande Ch.S. Mitigating the Recrystallization of a Cold-Worked Cu–Al2O3 Nanocomposite via Enhanced Zener Drag by Nanocrstalline Cu-Oxide Particles // Nanomaterials. 2023. Vol. 13 (19). P. 2727. DOI: 10.3390/nano13192727.
21. Форрест П. Усталость металлов. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1968. 354 c.
22. Дарков А.В., Лащенков Б.Я., Ломакин Е.В. и др. Изгиб и статически неопределимые системы: телевизионный курс сопротивления материалов. Под ред. В.И. Феодосьева. М.: Высшая школа, 1981. 150 с.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-57-68

УДК: 621.315.671.5

Я.С. Соколовский¹, Н.Ю. Нырков¹, В.М. Ткаченко¹, Д.Р. Беличко¹, М.Н. Якименко¹

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНО-КЕРАМИЧЕСКОГО КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ПОРОШКА Al2О3 ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В 3D-ПЕЧАТИ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО НАПЛАВЛЕНИЯ

Разработана методика синтеза полимерно-керамического композита для применения в 3D-печати методом послойного наплавления, исследовано влияние концентрации керамического наполнителя на физические свойства материала. В качестве керамического наполнителя использовали порошок оксида алюминия Al2О3 с размером частиц 1,5 мкм в концентрациях от 50 до 70 % (по массе). Полимерным связующим служил сополимер этилена с винилацетатом (сэвилен марки 11507-070), диспергатором – стеарат цинка. Установлены количественные корреляции между концентрацией керамического наполнителя и основными физическими свойствами материала. С увеличением концентрации Al2О3 предел прочности при растяжении возрастает с 4,30 до 5,17 МПа, модуль упругости – с 1,54 до 3,40 МПа, при этом относительная деформация снижается с 16,7 до 5,1 %. Относительная диэлектрическая проницаемость композита увеличивается с 3,8 до 4,7 при частоте 1 МГц. Добротность Q составляет 125–166, тангенс угла диэлектрических потерь tgδ равен 0,006–0,008. Температурный порог начала потери массы повышается с 330 до 390 °C при увеличении содержания керамического наполнителя. Плотность образцов возрастает с 1,54 до 1,96 г/см³. Синтезированный композит обладает приемлемыми диэлектрическими характеристиками и механическими свойствами для применения в схемо- и радиотехнике, включая производство печатных плат.

Ключевые слова: аддитивное производство, 3D-печать, FDM-технология, полимерно-керамический композит, предел прочности при растяжении, относительная диэлектрическая проницаемость

Список литературы

1. Chen Zh., Li Z., Li J. et al. 3D printing of ceramics: A review // Journal of the European Ceramic Society. 2019. Vol. 39. No. 4. P. 661–687.
2. Зайцев А.И., Сотов А.В., Абдрахманова А.Э., Попович А.А. Аддитивное производство полимер-керамических материалов методом послойного наплавления материала (FDM-технология): обзор // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2024. Т. 18. № 6. С. 77–88.
3. Хрусталев А.Н., Смирнов А.В., Арбанас Л.А., Базарова В.Е., Симонов-Емельянов И.Д. Диэлектрические свойства полимерных композиционных материалов с керамическими наполнителями для СВЧ-приборов и оборудования // Авиационные материалы и технологии. 2024. № 4 (77). Ст. 07. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 15.01.2025). DOI: 10.18577/2713-0193-2024-0-4-95-116.
4. Pereira T.A., Kennedy J.V., Potgiete J. Comparison of traditional manufacturing vs additive manufacturing, the best method for the job // Procedia Manufacturing. 2019. Vol. 30. P. 11–18.
5. Angelopoulos P.M., Samouhos M., Taxiarchou M. Functional fillers in composite filaments for fused filament fabrication: a review // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 37. Part 4. P. 4031–4043.
6. Mills S.C., Patterson E.A., Staruch M.L. Effect of sub-micron grains and defect-dipole interactions on dielectric properties of iron, cobalt, and copper doped barium titanate ceramics // Frontiers in Chemistry. 2023. Vol. 11. P. 333–342.
7. Khatri B., Lappe K., Habedank M. et al. Fused deposition modeling of ABS-Barium Titanate composites: A simple route towards tailored dielectric devices // Polymers. 2018. Vol. 10. No. 6. P. 666.
8. Wu Y., Isakov D., Grant P.S. Fabrication of composite filaments with high dielectric permittivity for fused deposition 3D printing // Materials. 2017. Vol. 10. No. 10. P. 1218.
9. Castles F., Isakov D., Lui A. et al. Microwave dielectric characterisation of 3D-printed BaTiO3/ABS polymer composites // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. No. 1. P. 1–8.
10. Goulas A., McGhee J.R., Whittaker T. et al. Synthesis and dielectric characterisation of a low loss BaSrTiO3/ABS ceramic/polymer composite for fused filament fabrication additive manufacturing // Additive Manufacturing. 2022. Vol. 55. P. 102844.
11. Murali K.P., Rajesh S., Prakash O. et al. Comparison of alumina and magnesia filled PTFE composites for microwave substrate applications // Materials Chemistry and Physics. 2009. Vol. 113. No. 1. P. 290–295.
12. Смирнов А.В., Кузнецова Е.В., Бабушкин Н.Н. и др. Исследование реологических свойств порошковой смеси для экструдирования керамополимерной нити, применяемой в 3D печати // XVIII Междунар. науч.-техн. конф. «Быстрозакаленные материалы и покрытия». М., 2021. С. 54–59.
13. Способ получения термопластичного полимер-керамического филамента для 3D-печати методом послойного наплавления: пат. RU2760015C1 Рос. Федерация; заявл. 30.11.20; опубл. 22.11.21.
14. Ситникова С.А., Астапова А.Н., Данилова М.Д. и др. Полимер-керамический композит для изготовления диэлектрических деталей космических двигателей малой тяги // Ядерная физика и инжиниринг. 2024. Т. 15. № 6. С. 567–572.
15. Veselý P., Froš D., Hudec T. et al. Dielectric spectroscopy of PETG/TiO2 composite intended for 3D printing // Virtual and Physical Prototyping. 2023. Vol. 18. No. 1. P. e2170253.
16. Sofokleous P., Paz E., Herraiz-Martínez F.J. Design and Manufacturing of Dielectric Resonators via 3D Printing of Composite Polymer/Ceramic Filaments // Polymers. 2024. Vol. 16. P. 2589.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-69-79

УДК: 621.742.4

Ю.А. Свинороев¹, В.Д. Рябичев¹, В.В. Дядичев², С.Г. Менюк²

ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ СВЯЗУЮЩИХ НА ОСНОВЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЛИГНИНА КАК РЕАЛИЗАЦИИ ПРИНЦИПА ПРИРОДОПОДОБИЯ В ПРОЦЕССАХ ЛИТЬЯ

Исходя из принципа природоподобия, предложено использовать в литейном производстве связующие материалы на основе технического лигнина с технологическими свойствами, соответствующими современным требованиям. Такие материалы имеют ряд преимуществ: наличие отечественной ресурсной базы, доступность на рынке, невысокая стоимость, экологическая чистота и безопасность использования в литейном цехе. Это делает применение лигнинсодержащих связующих перспективным направлением развития технологий производства отливок. Дана оценка возможностей практического применения лигносульфоната технического с высоким уровнем прочностных свойств в технологических процессах литья. В этом контексте целесообразно использовать вторичные продукты переработки растительного сырья.

Ключевые слова: ресурсосбережение, лигносульфонатные материалы, литейные связующие материалы, растительное сырье

Список литературы

1. Смирнова А.И., Антонова В.С. Прикладная химия природных соединений: учеб. пособие. СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2020. 94 с.
2. Химическая энциклопедия: в 5 т. / гл. ред. Н.С. Зефиров. М.: Большая российская энциклопедия, 1998. Т. 5. 783 с.
3. Martone P.T., Estevez J.M., Lu F. et al. Discovery of Lignin in Seaweed Reveals Convergent Evolution of Cell-Wall Architecture // Current Biology. 2009. No. 19. P. 169–175.
4. Илларионов И.Е. Применение технологии получения металлофосфатных связующих стержневых и формовочных смесей на их основе // Черные металлы. 2018. № 4. С. 13–19.
5. Евстегнеев А.И., Петров В.В., Дмитриев Э.А. Формовочные и стержневые смеси с заданной структурой и свойствами. Владивосток: Дальнаука, 2009. 206 с.
6. Рыженков А.В. Химическая технология лигнина и перспективные материалы на его основе // Науковедение. 2015. Т. 7. № 6. C. 1–20.
7. Племенков В.В. Введение в химию природных соединений. Казань, 2001. 376 с.
8. Родіонов О.В., Свинороєв Ю.С. Діагностика безпеки розвитку потенціалу підприємства. Луганськ: Ноулідж, 2012. 292 с.
9. Свинороев Ю.А., Бэр Р., Гутько Ю.И. О потенциале применения лигносульфонатов в качестве связующих для технологических процессов литья // Литейное производство. 2016. № 12. С. 23–26.
10. Илларионов И.Е., Васин Ю.П. Формовочные материалы и смеси: в 2 ч. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1992. Ч. 1. 223 с.
11. Евстифеев Е.Н. Модифицированные технические лигносульфонаты для изготовления стержней конвективной сушкой. Ростов н/Д, 2003. 229 с.
12. Svinoroev Yu., Kostrub V., Klimova O. New ecological binder materials based on vegetative raw materials processing products // Teka commission of motorization and power industry in agriculture Lublin university of technology Volodymyr Dal East-Ukrainian National University of Lugansk. Lubin, 2010. Vol. XB. Р. 227–231.
13. Свинороев Ю.А., Батышев К.А., Семенов К.Г., Гутько Ю.И. Применение биополимерных связующих материалов на основе технического лигнина // Литейное производство. 2019. № 3. С. 19–21.
14. Al-Saraireh F., Svinoroev Yu. Рroduction of high quality casting binders from materials containing lignin // International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development. 2020. Vol. 10. Is. 3. P. 14575–14584.
15. Al-Saraireh F., Svinoroev Yu. Assessment of casting binding materials based on modified technical lignosulfonates // International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development. 2020. Vol. 10. Is. 2. P. 335–346.
16. Батышев К.А., Семенов К.Г., Свинороев Ю.А. Современные технологии производства отливок из цветных сплавов. М.: Первый том, 2021. 76 с.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-80-89

УДК: 621.742.4

Ю.А. Свинороев¹, В.Д. Рябичев¹, В.В. Дядичев², С.Г. Менюк², К.А. Батышев³, К.Г. Семенов³

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СМЕСЕЙ ХОЛОДНОГО ОТВЕРЖДЕНИЯ НА ОСНОВЕ БИОПОЛИМЕРНОГО ЛИГНИННОГО КОМПЛЕКСА

Предложено использование карбоксиметилцеллюлозы в качестве технологической добавки, повышающей прочностные характеристики смеси холодного отверждения. Данный полимер применяется в качестве активной полимерной основы в разнообразных клеевых материалах. Установлено, что предложенный состав дешевле, экологически безопаснее и позволяет производить качественные отливки. Разработанный состав смеси холодного отверждения по физико-механическим и технологическим характеристикам не уступает аналогам для альфа-сет процесса.

Ключевые слова: литейное производство, литейные связующие материалы, связывающая способность, технический лигнин, физико-механические свойства смесей, формуемость, осыпаемость, карбоксиметилцеллюлоза, каолин, сульфат аммония, отливка

Список литературы

1. Батышев А.И., Белов В.Д., Батышев К.А. и др. Технология литейного производства: учеб. пособие для практических занятий. М.; Луганск: Перо; изд-во ЛГУ им. В. Даля, 2022. 266 с.
2. Батышев К.А., Батышев А.И., Свинороев Ю.А. и др. Проектирование и производство заготовок в машиностроении: учеб. пособие. М.; Луганск: Перо; изд-во ЛГУ им. В. Даля, 2022. 220 с.
3. Батышев К.А., Батышев А.И., Безпалько В.И. и др. Основы материаловедения и технология материалов: учеб. пособие. М.; Луганск: Перо; изд-во ЛГУ им. В. Даля, 2021. 374 с.
4. Мельников А.П., Кукуй Д.М. Современные тенденции развития технологии в литейном производстве // Литье и металлургия. 2008. № 3 (47). С. 65–80.
5. Буданов Е.Н. Семь основных мифов и заблуждений относительно литейного производства // Литейное производство. 2009. № 9. С. 2–10.
6. Свинороев Ю.А., Бэр Р., Гутько Ю.И. О потенциале применения лигносульфонатов в качестве связующих для технологических процессов литья // Литейное производство. 2016. № 12. С. 23–26.
7. Дибров И.А. Состояние и перспективы развития литейного производства России // Литейное производство и металлургия: тр. 29-й Междунар. науч.-техн. конф. Минск: БНТУ, 2021. С. 6–11.
8. Hüttenes-Albertu: информ. ресурс. URL: http://www.huettenes-albertus.ru/ (дата обращения: 25.04.2025).
9. Свинороев Ю.А. Разработка и применение новых экологически чистых связующих материалов на основе технического лигнина в производстве отливок. М.; Луганск: Перо; изд-во ЛГУ им. В. Даля, 2023. 218 с.
10. Al-Saraireh F.M., Svinoroev Yu. Assessment of casting binding materials based on modified technical lignosulfonates // International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development. 2020. Vol. 10. Is. 2. P. 335–346.
11. Al-Saraireh F.M., Svinoroev Yu. Production of high quality casting binders from materials containing lignin // International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development. 2020. Vol. 10. Is. 3. P. 14575–14584.
12. Батышев К.А. Современные технологии производства отливок из цветных сплавов. М.: Первый том, 2021. 76 с.
13. Дейнеко И.П. Утилизация лигнинов: достижения, проблемы и перспективы // Химия растительного сырья. 2012. № 1. С. 5–20.
14. Браунс Ф.Э. Химия лигнина. М.: Лесная промышленность, 1964. 864 с.
15. Международный институт лигнина: информ. ресурс. URL: https://www.ili-lignin.com/ (дата обращения: 25.04.2025).
16. Вальтер А.И., Рябова Н.А. Альфа-сет процесс и СО2-процесс. Экспериментальные исследования, свойства смесей // Современные материалы, техника и технологии. 2022. № 3 (42). C. 10–14.
17. Orkas J. Technical and environmental requirements for surplus foundry sand utilization. Espoo, 2001. 148 p.
18. Система связующих альфа-сет процесса // РАЛ-Инфо: информ. ресурс. URL: http://www.ruscastings.ru/files/file2088.pdf (дата обращения: 25.04.2025).
19. Семик А.П. О получении формовочных и стержневых смесей на основе технических лигносульфонатов // Вестник Киевского политехнического института. 1984. Вып. 21. C. 12–16.
20. The Directive 2010-75/EU of the European Parliament and Council of the 24-th November 2010 on industrial emissions (integrated pollution prevention and control). Brussels, 2010. 103 p.
21. Митрохина А.С., Макарова А.Е. Вредные факторы литейного производства // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5. С. 103.
22. Лазаренков А.М., Садоха М.А. Исследование воздушной среды рабочих зон литейных цехов при современных технологиях изготовления стержней и форм // Литейное производство и металлургия. 2022. № 3. С. 122–126.
23. Химия лигнина // Справочник химика 21 века: информ. ресурс. URL: https://www.chem21.info/info/658985/ (дата обращения: 25.04.2025).

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-90-97

УДК: 678:697.942.4

Л.А. Рябичева¹, И.Н. Бабич¹, И.И. Белозир¹, В.В. Дядичев², С.Г. Менюк²

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ФИЛЬТРОВ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ

Приведены результаты исследования влияния синусоидальной формы и размеров металлических волокон на относительную плотность и характеристики упругого последействия прессованных и спеченных брикетов из медной проволоки. Установлено, что для получения высокой относительной пористости брикетов необходимо использовать волокна синусоидальной формы с амплитудой 2 мм. Зависимости относительной пористости брикетов от давления прессования и амплитуды волокон рекомендуется применять для выбора режима прессования. Изменение размеров брикетов после спекания в результате упругого последействия устраняется последующей калибровкой. Предложена технология изготовления фильтрующих элементов тонкой очистки масла из волокон синусоидальной формы.

Ключевые слова: волокна, синусоидальная форма, относительная плотность, упругое последействие, фильтрующий элемент

Список литературы

1. Литвиненко А.Н., Данилов В.Ф., Епанешников В.В. Эксплуатационные материалы. Елабуга: АБАК, 2019. 315 с.
2. Кича Г.Г., Надеждин А.А., Семенюк Л.А. Пути повышения эффективности тонкой очистки моторного масла совершенствованием фильтровальных нетканых материалов в маслоочистителях судовых дизелей // Вестник АГТУ. Сер.: Морская техника и технология. 2018. № 4. С. 31–40.
3. Борисов Б.В., Серов М.М. Формирование пористых волокновых материалов методом экстракции висящей капли расплава // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2011. № 4. С. 36–40.
4. Бальшин М.Ю. Научные основы порошковой металлургии и металлургии волокна. М.: Металлургия, 1972. 335 с.
5. Косторнов А.Г. Материаловедение дисперсных и пористых металлов и сплавов: в 2 т. Киев: Наукова думка, 2002. Т. 1. 569 с.
6. Косторнов А.Г. Проницаемые металлические волокновые материалы. Киев: Техника, 1983. 123 с.
7. Тумилович М.В., Пилиневич Л.П., Шеко Г.А., Тарайкович А.М. Пористые порошковые материалы и изделия на их основе для защиты здоровья человека и охраны окружающей среды: получение, свойства, применение. Минск: Беларус. навука, 2010. 365 с.
8. Пористые проницаемые материалы / под ред. С.В. Белова. М.: Металлургия, 1987. 335 с.
9. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: справочник. М.: Машиностроение, 2004. 336 с.
10. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1976. 271 с.
11. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. М.: Металлургия, 1991. 468 с.
12. ГОСТ Р ИСО 4548-1–2009. Методы испытаний полнопоточных масляных фильтров двигателей внутреннего сгорания. Часть 1. Зависимость перепада давления от расхода. М.: Стандартинформ, 2009. 11 с.
13. Рябичева Л.А., Дядичев А.В. Влияние размеров полых порошковых деталей на относительную плотность // Сборник научных трудов ДонГТИ. 2022. № 71. C. 66–72.
14. Рябичева Л.А., Цыркин А.Т., Скляр А.П. Технология получения и свойства прессовок на основе меди // Порошковая металлургия. 2008. № 7/8. С. 53–59.
15. Рябичева Л.А., Сало В.И. Технология изготовления фильтров транспортных машин // Промышленный транспорт. 1999. № 6. С. 45–47.
16. Харисова Г.Р., Вуколов А.В., Гарипов А.А. Разработка фильтров летательных аппаратов с учетом современных требований к созданию изделий для авиационной техники // Молодой ученый. 2014. № 19 (78). С. 258–262.

10.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-98-105

УДК: 661.665.3

В.В. Хахалкин¹, Е.В. Чепелева¹, К.В. Козырь¹, А.А. Вавер¹

ОСОБЕННОСТИ МИКРОСТРУКТУРЫ БЕЗОКСИДНОЙ КЕРАМИКИ ИЗ КАРБИДА БОРА, ПОЛУЧЕННОЙ МЕТОДОМ СВОБОДНОГО СПЕКАНИЯ

Приведены результаты экспериментального исследования микроструктуры и микротвердости керамики из карбида бора, изготовленной методом свободного агломерационного спекания без использования спекающих добавок. Показано, что структура керамики имеет сквозную развитую пористость, в которой все поры связаны друг с другом, и характеризуется низкой усадкой после спекания. С учетом химической и биологической инертности карбида бора эти результаты позволяют рассматривать керамику, полученную данным методом, в качестве материала для костных имплантов, для которых наличие связанной поровой структуры с необходимым размером пор имеет одно из первостепенных требований для обеспечения необходимой остеоинтеграции.

Ключевые слова: открытая связанная пористость, керамика, карбид бора, свободное спекание, электронная микроскопия, микротвердость

Список литературы

1. Беркман А.С., Мельникова И.Г. Пористая проницаемая керамика. Л.: Стройиздат, 1969. 170 с.
2. Беляков А.В. Высокоплотная микро- и нанозернистая керамика. Переход открытых пор в закрытые. Часть 3. Спекание заготовок без внешнего давления // Новые огнеупоры. 2020. № 1. С. 39–50. DOI: 10.17073/1683-4518-2020-1-39-50.
3. Zhang W. Recent progress in B4C–SiC composite ceramics: processing, microstructure, and mechanical properties // Materials Advances. 2023. Is. 4. Р. 3140. DOI: 10.1039/d3ma00143a.
4. Paviter S., Gurpreet K., Kulwinder S. et al. Nanostructured boron carbide (B4C): A bio-compatible and recyclable photo-catalyst for efficient wastewater treatment // Materialia. 2018. Vol. 1. P. 258–264. DOI: 10.1016/j.mtla.2018.08.001.
5. Stodolak-Zych E., Gubernat A., Ścisłowska-Czarnecka A. et al. The influence of surface chemical composition of particles of boron carbide powders on their biological properties // Applied Surface Science. 2022. Vol. 582. P. 152380. DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.152380.
6. Paviter S., Manpreet K., Gurpreet K. et al. Effect of processing parameters on synthesis of nanostructured boron carbide // Advanced Materials Proceedings. 2017. Vol. 2 (2). P. 128–131.
7. Öksüz K.E. Macro-Porous Aluminum Oxide-Boron Carbide Ceramics for Hard Tissue Applications // Recep Tayyip Erdogan University Journal of Science and Engineering. 2023. Vol. 4 (2). P. 65–75. DOI: 10.53501/rteufemud.1293580.
8. Mortensena M.W., Sørensenb P.G., Björkdahlb O. et al. Preparation and characterization of Boron carbide nanoparticles for use as a novel agent in T cell-guided boron neutron capture therapy // Applied Radiation and Isotopes. 2005. Vol. 64 (3). P. 315–324. DOI: 10.1016/j.apradiso.2005.08.003.
9. Serkan I., Hasaneen H., Nuray E. et al. Microstructural, mechanical, and biocompatibility properties of Ti–Cu/B4C composites for biomedical applications // Materials Chemistry and Physics. 2024. Vol. 319. P. 129417. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2024.129417.
10. Toptan F., Rego A., Alves A.C., Guedes A. Corrosion and tribocorrosion behavior of Ti–B4C composite intended for orthopaedic implants // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2016. Vol. 61. P. 152–163. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2016.01.024.
11. Implantable expandable medical devices having regions of differential mechanical properties and methods of making same: pat. US11045338B2; appl. 03.01.17; publ. 29.06.21.
12. Medical instrument and method of use: pat. US9468487B2; appl. 29.04.13; publ. 18.10.16.
13. The method of medical high abrasion titanium alloy composite material and 3D printing gradient in-situ nano complex phase anti-attrition medical titanium alloy: CN107130138B; appl. 19.05.17; publ. 04.09.18.
14. Способ получения легкого керамического композита: пат. RU2836825C1 Рос. Федерация; заявл. 25.03.24; опубл. 24.03.25.
15. Guo J., Zeng Y., Li P., Chen J. Fine lattice structural titanium dioxide ceramic produced by DLP 3D printing // Ceramics International. 2019. Vol. 45. P. 23007–23012. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.07.346.
16. Хахалкин В.В., Кульков С.Н. Влияние температуры горячего прессования на фазовый состав и параметры кристаллической структуры высокодисперсной порошковой системы ZrО2–MgO // Перспективные материалы. 2010. № 2. С. 98–102.
17. Charitidis C., Karakasides T.E., Kavouras P., Karakostas Th. The size effect of crystalline inclusions on the fracture modes in glass-ceramic materials // Journal of Physics: Condensed Matter. 2007. Vol. 19. P. 266209. DOI: 10.1088/0953-8984/19/26/266209.
18. Пилянкевич А.Н. Бора карбиды // Химическая энциклопедия: в 5 т. / гл. ред. И.Л. Кнунянц. М.: Советская энциклопедия, 1988. Т. 1. С. 300.

11.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-106-117

УДК: 621.793

В.В. Овчинников¹, М.Ю. Слезко¹, М.А. Бабуев¹

МАГНЕТРОННОЕ НАНЕСЕНИЕ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ПОКРЫТИЯ СИСТЕМЫ Cu–Mo НА ТИТАНОВЫЙ СПЛАВ ВТ6

Приведены результаты комплексных исследований физико-механических и трибологических свойств титанового сплава ВТ6 с нанесенным антифрикционным покрытием системы Cu–Mo. Установлены закономерности формирования физико-механических и трибологических свойств сплава ВТ6 с композиционным покрытием системы Cu–Mo, полученным низкотемпературным магнетронным напылением с одновременным ассистирующим воздействием газоразрядной плазмой. Показано существенное улучшение свойств титанового сплава ВТ6 с такими покрытиями. Установлено увеличение твердости покрытия при высоких значениях адгезии (прочности сцепления) покрытия с титановой подложкой. Сравнительные трибологические испытания в режиме сухого трения показали, что среднее значение коэффициента трения уменьшается в 9,5–9,8 раза, а интенсивность изнашивания поверхностного слоя – на 2 порядка.

Ключевые слова: титановый сплав ВТ6, магнетронное распыление, композиционное покрытие, несмешивающиеся компоненты, твердость, адгезия, коэффициент трения, износостойкость

Список литературы

1. Авраамов Ю.С., Шляпин А.Д. Сплавы на основе систем с ограниченной растворимостью в жидком состоянии (теория, технология, структура и свойства). М.: Интерконтакт наука, 2002. 371 с.
2. Беликов А.И., Коробова Н.В., Никонов И.И., Берстенев М.В. Формирование комбинированных упрочняющих покрытий вакуумными ионными методами // Мат. 8-й Междунар. конф. «Пленки и покрытия – 2007». СПб., 2007. С. 81–87.
3. Беликов А.И., Калинин В.Н., Никонов И.И. Вакуумная технология формирования нанокомпозитных твердосмазочных покрытий методом магнетронного распыления композитной мишени // Мат. XX науч.-техн. конф. с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника». М., 2013. С.194–198.
4. Lince J.R., Kim H.I., Adams P.M. et al. Nanostructural, electrical, and tribological properties of composite Au–MoS2 coatings // Thin Solid Films. 2009. No. 517. P. 5516–5522.
5. Dervaux J., Cormier P.A., Moskovkin P. et al. Synthesis of nanostructured Ti thin films by combining glancing angle deposition and magnetron sputtering: A joint experimental and modeling study // Thin Solid Films. 2017. Vol. 636. P. 644–657.
6. Lozovan A.A., Betsofen S.Y., Lyakhovetskiy M.A. et al. Structure and properties of TiN–Pb composite coatings deposited on VT6 alloy by DC magnetron sputtering // Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2021. Vol. 4. P. 70–77.
7. Yea F., Suna X. Nanoindentation response analysis of TiN–Cu coating deposited by magnetron sputtering // Progress in Natural Science. 2018. Vol. 28. No. 1. P. 40.
8. Lozovan A.A., Lesnevsky L.N., Betsofen S.Ya. et al. Structure and properties of solid lubricating coatings based on the TiN–Pb system // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 387. P. 01204.
9. Gregoire J.M., Lobovsky M.B., Heinz M.F. et al. Resputtering phenomena and determination of composition in codeposited films // Physical Review B. 2007. Vol. 76. No. 10. P. 195437.
10. Петров Л.М., Бецофен С.Я., Спектор В.С., Сарычев С.М., Александров А.А. Вакуумная ионно-плазменная обработка нержавеющих сталей // Технология легких сплавов. 2007. № 3. С. 113–118.
11. Каблов Е.Н., Мубояджян С.А., Будиновский С.А., Луценко А.Н. Ионно-плазменные защитные покрытия для лопаток газотурбинных двигателей // Металлы. 2007. № 5. С. 23–34.
12. Валюхов С.Г., Стогней О.В., Филатов М.С. Влияние условий магнетронного напыления на структуру жаростойких наноструктурированных покрытий из диоксида циркония ZrO2 // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. № 11 (668). С. 97–105. DOI: 10.18698/0536-1044-2015-11-97-105.
13. Ries S., Bibinov N., Rudolph M. et al. Spatially resolved characterization of a DC magnetron plasma using optical emission spectroscopy // Plasma Sources Science and Technology. 2018. Vol. 27. P. 094001.
14. Akshara P.C., Rajaram G., Krishna M.G. Single composite target magnetron sputter deposition of crystalline and amorphous SiC thin films // Materials Research Express. 2018. Vol. 5. P. 036410.
15. Golosov D.A., Melnikov S.N., Dostanko A.P. Calculation of the elemental composition of thin films deposited by magnetron sputtering of mosaic targets // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2012. Vol. 48. No. 1. P. 52.
16. Nakano J., Miyazaki H., Kimura T. et al. Thermal Conductivity of Yttrium-Stabilized Zirconia Thin Films Prepared by Magnetron Sputtering // Journal of the Ceramic Society of Japan. 2004. Vol. 112. P. S908–S911. DOI: 10.14852/jcersjsuppl.112.0.S908.0.
17. Бабуев М.А., Овчинников В.В. Магнетронное напыление тонких пленок меди для повышения износостойкости титанового сплава ВТ6 // Материаловедение. 2025. № 7. С. 17–23. DOI: 10.31044/1684-579X-2025-0-7-17-23.

12.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-118-126

УДК: 669.15:629.7.023

E.A. Чекалова¹, A.В. Журавлев¹, В.В. Овчинников¹

ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ИНСТРУМЕНТА ИЗ КОНСТРУКЦИОННОЙ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ С ДИФФУЗИОННЫМ ОКСИДНЫМ СЛОЕМ

Представлены результаты исследований обработки холодной плазмой коронного разряда матрицы и пуансона из инструментальной штамповой стали 5ХНМ для повышения износостойкости. В результате такой обработки на поверхности стали 5ХНМ синтезируется диффузионный оксидный поверхностный слой. Приведены результаты физико-механических, металлографических исследований и определения износостойкости конструкционной легированной стали 5ХНМ с диффузионным оксидным слоем.

Ключевые слова: коронный разряд, холодная плазма, конструкционная легированная сталь, окисление, оксидный поверхностный слой

Список литературы

1. Чекалова Е.А. Повышение долговечности режущего инструмента и тяжелонагруженных деталей методом нанесения диффузионного сетчатого покрытия. М.: Ун-т машиностроения, 2014. 127 с.
2. Новиков И.И., Ермишкин В.А. Физическая механика реальных материалов. М.: Наука, 2004. 310 с.
3. Чекалова Е.А. Повышение долговечности изделий из титановых сплавов путем нанесения локального оксидного покрытия // Нанотехнологии: наука и производство. 2017. № 3. С. 29–37.
4. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов: учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1985. 256 с.
5. Чекалова Е.А. Исследование износостойких покрытий на титановом сплаве ВТ3-1 // Материаловедение. 2017. № 9. С. 3–6.
6. Способ формирования износостойкого покрытия на поверхности металлической детали: пат. 2548835 Рос. Федерация; заявл. 01.11.13; опубл. 20.04.15.
7. Устройство для поверхностного упрочнения металлической поверхности: пат. 2748675 Рос. Федерация; заявл. 21.02.20; опубл. 28.05.21.
8. Chekalova E.A., Zhuravlev A.V. Increased Material Durability with a Discrete Oxide Layer // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 910. P. 604–609.
9. Коробов Ю.С., Бороненков В.Н. Кинетика взаимодействия напыляемого металла с кислородом при электродуговой металлизации // Сварочное производство. 2003. № 7. С. 30–36.
10. Журавлев А.В., Чекалова Е.А., Овчинников В.В. Структура и свойства дискретного диффузионного оксидного слоя, синтезированного на конструкционных легированных сталях // Упрочняющие технологии и покрытия. 2023. № 5. С. 221–224. DOI: 10.36652/1813-1336-2023-19-5-221-224.
11. Абхаирова С.В., Чекалова Е.А., Ягьяев Э.Э., Аметов И.Э. Физико-химические закономерности формирования дискретного диффузионного покрытия // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. 2022. № 4 (78). C. 209–213.
12. Чекалова Е.А., Абраимов Н.В. Повышение износостойкости быстрорежущего инструмента путем нанесения локального диффузионного сетчатого покрытия // Электрометаллургия. 2015. № 8. С. 36–42.
13. Погребняк А.Д., Тюрин Ю.Н., Бойко А.Г. и др. Электролитно-плазменная обработка и нанесение покрытий на металлы и сплавы // Успехи физики металлов. 2005. Т. 6. С. 273–344.
14. Ракоч А.Г., Бардин И.В. Микродуговое оксидирование легких сплавов // Металлург. 2010. № 6. С. 58–61.
15. Коробов Ю.С. Эффективность применения активированной дуговой металлизации для нанесения защитных покрытий // Сварочное производство. 2005. № 2. С. 47–50.

13.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-127-135

УДК: 66.018.8:620.197.2

В.С. Коновалова¹

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ СТАЛИ, ОСАЖДАЕМЫЕ ИЗ МОДИФИЦИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ ХОЛОДНОГО ФОСФАТИРОВАНИЯ

Приведены результаты исследования коррозионной стойкости фосфатных покрытий, осажденных из модифицированных растворов на поверхность углеродистой конструкционной стали марки Ст3. Вводимые в фосфатирующие растворы модификаторы (глицерин, глюкоза, ЭДТА, смачиватели и эмульгаторы) способствуют получению покрытий с малой пористостью и высоким уровнем защитных свойств. Осаждение фосфатных покрытий из модифицированных растворов на стальные поверхности проводится без нагревания (при температуре 15–25 °С). Установлено, что показатели скорости коррозии стали, защищенной фосфатными покрытиями из модифицированных растворов, в 3,5%-ном растворе NaCl в ~3,7 раза меньше, чем у стальных образцов без защиты, и в 1,5 раза меньше по сравнению с покрытиями, осажденными из традиционных растворов холодного фосфатирования.

Ключевые слова: защитное покрытие, фосфатирование, фосфатное покрытие, защита стали от коррозии, модифицированный раствор

Список литературы

1. Лапатухин В.С. Фосфатирование металлов. Исследование процессов ускоренного и холодного фосфатирования. М.: Машгиз, 1958. 264 с.
2. Грилихес С.Я. Оксидные и фосфатные покрытия металлов / под ред. П.М. Вячеславова. Л.: Машиностроение, 1985. 96 с.
3. Хаин И.И. Теория и практика фосфатирования металлов. Л.: Химия, 1973. 312 с.
4. Sankara Narayanan T.S.N. Surface pretreatment by phosphate conversion coatings – a review // Reviews on Advanced Materials Science. 2005. Vol. 9. Is. 2. P. 130–177.
5. Щербакова Е.А., Мазурова Д.В., Абрашов А.А. и др. Влияние различных добавок в растворе низкотемпературного фосфатирования на характеристики получаемых покрытий // Успехи в химии и химической технологии. 2021. Т. 35. № 8 (243). С. 156–158.
6. Kuang J. Phosphatization Coating-Forming Mechanism Based on Green Phosphating Accelerator Rare Earth Nitrate // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 838–841. P. 2806–2810. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.838-841.2806.
7. Ажогин Ф.Ф., Беленький М.А., Галль И.Е. и др. Гальванотехника: справочник / под ред. А.М. Гинберга, А.Ф. Иванова, Л.Л. Кравченко. М.: Металлургия, 1987. 736 с.
8. Rumyantseva V., Konovalova V., Narmaniya B. Modified phosphate coatings applied to steel by cold method // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2131. Art. 042027. DOI: 10.1088/1742-6596/2131/4/042027.
9. Karenina L.S., Korzunin G.S., Puzhevich R.B. Effect of the phosphate component of electrical insulating coating on the magnetic losses in grain-oriented electrical steel // The Physics of Metals and Metallography. 2011. Vol. 111. P. 21–24. DOI: 10.1134/S0031918X11010066.
10. Zhang J., Spikes H. On the Mechanism of ZDDP Antiwear Film Formation // Tribology Letters. 2016. Vol. 63. Art. 24. DOI: 10.1007/s11249-016-0706-7.
11. Abdalla K., Azmi R., Azizan A. The Influence of Deposition Temperature on the Morphology and Corrosion Resistance of Zinc Phosphate Coating on Mild Steel // Advanced Materials Research. 2012. Vol. 626. P. 183–189. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.626.183.
12. Navarro da Rocha D., de Oliveira Cruz L.R., Mijares D.Q. et al. Temperature Influence on the Calcium Phosphate Coatings by Chemical Method // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 720. P. 197–200. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.720.197.
13. Pastorkova J., Jackova M., Pastorek F. et al. Effect of Phosphating Temperature on Surface Properties of Manganese Phosphate Coating on HSLA Steel // Communications. 2020. Vol. 22. No. 1. P. 55–61. DOI: 10.26552/com.C.2020.1.55-61.
14. Мешалкин В.П., Ваграмян Т.А., Мазурова Д.В. и др. Разработка энергоресурсосберегающего комбинированного низкотемпературного химико-технологического процесса кристаллического фосфатирования // Доклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах. 2020. Т. 490. № 1. С. 37–40. DOI: 10.31857/S2686953520010112.
15. Немыкина О.В., Давыдкин М.В. Исследование коррозионной стойкости стали после нанесения фосфатного покрытия МЕТАС // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 3 (74). С. 85–88.
16. Rumyantsev E., Rumyantseva V., Konovalova V. White Phosphate Coatings Obtained on Steel from Modified Cold Phosphating Solutions // Coatings. 2022. Vol. 12. Is. 1. Art. 70. DOI: 10.3390/coatings12010070.
17. Томашов Н.Д., Жук Н.П., Титов В.А., Веденеева М.А. Лабораторные работы по коррозии и защите металлов. 2-е изд. М.: Металлургия, 1971. 280 с.
18. Эванс Ю.Р. Коррозия и окисление металлов. Пер. с англ. М.: Машгиз, 1962. 855 с.

14.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-136-142

УДК: 621.45.038.74

Л.Х. Балдаев¹, Е.Г. Сазонов¹, А.Г. Гирфанова¹, М.О. Федорова¹

МОДИФИКАЦИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ZrO2 МЕТОДОМ НАНЕСЕНИЯ «ХОЛОДНЫХ» КЕРАМИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ

Основным методом нанесения теплозащитных покрытий на узлы и детали газотурбинных двигателей служит плазменное напыление. Особенностью плазменных покрытий является относительно высокий уровень пористости и шероховатости, что приводит к повышению газопроницаемости, ухудшению аэродинамических характеристик и, как следствие, к снижению эффективности работы газовой турбины. Эти недостатки можно устранить нанесением дополнительных «холодных» керамических покрытий, в первую очередь на крупногабаритные изделия и детали сложной формы.

Ключевые слова: «холодные» керамические композиции, «холодные» керамические покрытия, термостойкость, механическая прочность, ударная прочность, шероховатость

Список литературы

1. Qiannan T.A., Yanrong W.A., Dasheng W.E., Shun Y.A. Thermal oxidation description methodology of thermal barrier coatings on gas turbine blades considering service characteristics // Chinese Journal of Aeronautics. 2024. Vol. 37 (6). P. 410–424.
2. Kumar V., Balasubramanian K. Progress update on failure mechanisms of advanced thermal barrier coatings: A review // Progress in Organic Coatings. 2016. Vol. 90. P. 54–82.
3. Ghadami F., Sabour R.A.A., Ghadami S. Microstructural characteristics and oxidation behavior of the modified MCrAlX coatings: A critical review // Vacuum. 2021. Vol. 185. P. 109980.
4. Awang M., Khalili A.A., Pedapati S.R. A Review: Thin Protective Coating for Wear Protection in High-Temperature Application // Metals. 2019. Vol. 10 (1). P. 42.
5. Fotovvati B., Namdari N., Dehghanghadikolaei A. On Coating Techniques for Surface Protection: A Review // Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2019. Vol. 3 (1). P. 28.
6. Method for smoothing the surface of a coating: pat. EP2977487A1; appl. 25.07.2014; publ. 05.09.2018.
7. Slurry-based coating techniques for smoothing surface imperfections: pat. US9624583B2; appl. 31.03.2010; publ. 18.04.2017.
8. Yttria containing thermal barrier coating topcoat layer and method for applying the coating layer: pat. US7862901B2; appl. 15.12.2006; publ. 04.01.2011.
9. Methods of improving surface roughness of an environmental barrier coating and components comprising environmental barrier coatings having improved surface roughness: pat. US20110027517A1; appl. 18.12.2009; publ. 03.02.2011.
10. Method of repairing a thermal barrier coating: pat. US6235352B1; appl. 29.11.1999; publ. 22.05.2001.
11. Деталь авиационного двигателя, включающая покрытие для защиты от эрозии, и способ изготовления такой детали: пат. RU2718032C2 Рос. Федерация; заявл. 16.11.2016; опубл. 30.03.2020.
12. Rallini M., Maurizio N., Luigi T. An introduction to ablative materials and high-temperature testing protocols // Nanomaterials in Rocket Propulsion Systems. Elsevier, 2019. Р. 529–549.
13. Кашин Д.С., Дергачева П.Е., Стехов П.А. Жаростойкие покрытия, наносимые шликерным методом (обзор) // Труды ВИАМ. 2018. № 5 (65). Ст. 08. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 25.05.2025). DOI: 10.18577/2307-6046-2018-05-64-75.
14. Zakirov I.F., Nikulin A.D., Obabkov N.V. Study of the properties of ceramic heat-protective coatings applied on metal substances // AIP Conference Proceedings. 2018. Vol. 1. P. 020118.
15. Кушнарев К.С. Современные технологии нанесения влагозащитных покрытий // Технологии в электронной промышленности. 2006. № 6 (12). С. 54–57.
16. Wang Z., Zhang, Y., Wang S. et al. Characterization of the stress distribution and evolution inside a thermal barrier coating after initial thermal cycles // Journal of the American Ceramic Society. 2023. Vol. 106. P. 550–568.
17. Zhao Y., Ge Y., Jin X. et al. Oxidation behavior of double-ceramic-layer thermal barrier coatings deposited by atmospheric plasma spraying and suspension plasma spraying // Ceramics International. 2022. Vol. 48. No. 16. P. 23938–23945.
18. Michaud M., Chowdhury N.H., Povey T. Experimental study of impact of in-service deterioration on thermal performance of high-pressure nozzle guide vanes // Journal of Turbomachinery. 2023. No. 145 (2). P. 021014.
19. Song X., Liu F., Yan Y. et al. Influence of surface roughness of thermal barrier coating on the cooling performance of a film-cooled turbine vane // Case Studies in Thermal Engineering. 2025. No. 65. P. 105698.

15.

DOI: 10.18577/2713-0193-2025-0-4-143-154

УДК: 621.45.038.74

А.А. Зозуля¹, Д.Р. Беличко¹, Г.К. Волкова¹, А.В. Малецкий, М.Н. Якименко¹, Д.Е. Наймушина¹

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ ОКСИДНОЙ КЕРАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Zr–Si–Al И ЕЕ РАДИАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

Исследовано влияние протонного облучения мощностью 1017 частиц/см² и энергией 2 МэВ на структуру и характеристики оксидной керамической системы Zr–Si–Al. При указанной дозе облучения фазовый состав материала остается неизменным. Согласно данным рентгенофазового анализа, протонное воздействие приводит к возникновению на поверхности керамики полей сжимающих напряжений I рода величиной ~(1–2) ГПа, тогда как напряжения II рода практически не наблюдаются. Исследование поверхности керамики после облучения методом сканирующей электронной микроскопии выявило хаотичное распределение макропор в t-ZrO2-матрице, в то время как в частицах циркона поры локализуются исключительно вдоль границ включений. Наблюдается уменьшение твердости и плотности материала после бомбардировки протонами, что связано с образованием значительного количества пор.

Ключевые слова: нанопорошки, керамика на основе диоксида циркония, циркон, сжимающие макронапряжения, облучение протонами

Список литературы

1. Chee Hon Cheong A., Sivanesan S. Perspective Chapter: The Application of Yttria-Stabilized Zirconia (YSZ) // Zirconia – New Advances, Structure, Fabrication and Applications. London, UK: IntechOpen, 2023. 168 р.
2. Godiganur V.S., Nayaka S., Kumar G.N. Thermal barrier coating for diesel engine application – A review // Materials Today: Proceedings. 2020. Vol. 45 (1). P. 133–137. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.10.112.
3. Sankar V., Ramkumar P., Sebastian D. et al. Optimized Thermal Barrier Coating for Gas Turbine Blades // Materials Today: Proceedings. 2019. Vol. 11. P. 912–919. DOI: 10.1016/j.matpr.2018.12.018.
4. Zakaria Z., Awang Z., Abu Hassan S.H., Boon Kar Y. A review of solid oxide fuel cell component fabrication methods toward lowering temperature // International Journal of Energy Research. 2019. Vol. 44. P. 594–611. DOI: 10.1002/er.4907.
5. Zhang F., Reveron H., Spies B.C. Trade-off between fracture resistance and translucency of zirconia and lithium-disilicate glass ceramics for monolithic restorations // Acta Biomaterialia. 2019. Vol. 91. P. 24–34. DOI: 10.1016/j.actbio.2019.04.043.
6. Бакунов В.С., Балкевич В.Л., Власов А.С. и др. Керамика из высокоогнеупорных окислов. М.: Металлургия, 1977. 304 с.
7. Song D., Song T., Paik U. et al. Hot-corrosion resistance and phase stability of Yb2O3–Gd2O3–Y2O3 costabilized zirconia-based thermal barrier coatings against Na2SO4 + V2O5 molten salts // Surface and Coatings Technology. 2020. Vol. 400. P. 126197. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.126197.
8. Yang M., Zhu Y., Wang X. et al. Preparation and thermophysical properties of Ti4+ doped zirconia matrix thermal barrier coatings // Journal of Alloys and Compounds. 2018. Vol. 777. P. 646–654. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.11.034.
9. Константинова Т.Е., Даниленко И.А., Горбань О.А. Эффекты влияния высоких давлений в наноразмерных порошковых системах на основе диоксида циркония // Физика и техника высоких давлений. 2014. Т. 24. № 2. С. 67–85.
10. Cong L., Hanying L., Yuming H. et al. Phase evolution and enhanced sinterability of cold sintered Fe2O3-doped 8YSZ // Ceramics International. 2020. Vol. 46. P. 14217–14223. DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.02.230.
11. Amat N.F., Muchtar A., Amril M.S. et al. Effect of sintering temperature on the aging resistance and mechanical properties of monolithic zirconia // Journal of Materials Research and Technology. 2018. Vol. 8 (1). P. 1092–1101. DOI: 10.1016/j.jmrt.2018.07.017.
12. Смирнова Е.П., Климов В.Н., Гук Е.Г. и др. Влияние облучения нейтронами на элементный состав и структуру керамики BiScO3–PbTiO3 // Физика твердого тела. 2023. Т. 65. № 11. С. 1971–1976.
13. Козловский А.Л., Дукенбаев К., Здоровец М.В. Радиационные дефекты в керамике на основе нитрида алюминия // Химия высоких энергий. 2019. T. 53. № 1. С. 59–63.
14. Хромушин И.В., Аксенова Т.И., Тусеев Т.Т. Влияние облучения тяжелыми ионами на структуру и свойства керамического церата бария // Вестник НЯЦ РК. 2014. № 3 (59). С. 17–22.
15. Козловский А.Л. Изучение радиационной стойкости к протонному облучению нитридных керамик // Вестник НЯЦ РК. 2020. № 2. С. 10–13.
16. Рспаев Р., Труханов А., Гиниятова Ш., Козловский А. Исследование влияния радиационных повреждений при облучении тяжелыми ионами в CeO2 керамиках на теплофизические параметры // Вестник КазАТК. 2023. Т. 127. № 4. С. 480–490.
17. Хромушин И.В., Аксенова Т.И., Ермолаев Ю.В., Тусеев Т.Т. Модифицирование свойств YSZ высокоэнергетическими ионами аргона и кислорода // Вестник НЯЦ РК. 2018. № 3. С. 55–62.
18. Gong W.L., Lutze W., Ewing R.C. Zirconia ceramics for excess weapons plutonium waste // Journal of Nuclear Materials. 2000. No. 277 (2-3). P. 239–249. DOI: 10.1016/s0022-3115(99)00195-6.
19. Dey S., Drazin J.W., Wang Y. Radiation Tolerance of Nanocrystalline Ceramics: Insights from Yttria Stabilized Zirconia // Scientific Reports. 2015. Vol. 5 (1). P. 7746. DOI: 10.1038/srep07746.
20. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: Физматлит, 2005. 416 с.
21. Пинес Б.Я. Лекции по структурному анализу. Харьков, 1957. 456 с.
22. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1979. 496 с.
23. Пономаренко И.В., Дьяченко С.С., Дощечкина И.В., Кондратенко И.И. Влияние различных методов поверхностного упрочнения на усталостную прочность // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2006. № 33. С. 41–44.
24. Демидов А.В. Влияние дополнительных деформаций на механические свойства холоднодеформированной проволоки в условиях сложнонапряженного состояния // Литье и металлургия. 2008. № 3 (47). С. 92–98.
25. Оксенгендлер Б.Л., Аширметов А.Х., Искандерова Ф.А. и др. Взаимодействие радиационного излучения с иерархическими структурами // Поверхность, рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2023. № 1. С. 37–49.
26. Вайнштейн В.Б., Инденбом Л.М., Фридкин В.М. Современная кристаллография: в 4 т. М.: Наука, 1979. Т. 2: Структура кристаллов. 360 с.
27. Беличко Д.Р., Волкова Г.К., Константинова Т.Е., Малецкий А.В. Эффект легирования керамики на основе диоксида циркония оксидами алюминия и кремния // Физика и техника высоких давлений. 2023. Т. 33. № 2. С. 1–10.