bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
A Comparative Study of Physiological and Physical Parameters Between Married Females Residing at The Qushtapa Refugee Camp and in The City of Erbil in Kurdistan-Iraq
Authors: Qarani Sozan M. , Qasim Firas Kh. , Abdulrahman Mahde S.
Published: July 2021

Refugees are under a high-risk factor of being suffering from many different diseases due to the uncontrolled accommodations environment of the camps. This study aimed to test whether the camp's habitat affecting the physical activities of the married females as a biomarker of the adverse effects on the health management issues. 60 married females (30 refugees and 30 city residents) were recruited. Blood samples of all participants were analyzed for blood glucose, blood triglycerides, blood cholesterol, blood hemoglobin (HGb), blood heamatocrite percentage (HCT %) and other physical parameters estimated like body mass index (BMI), mean arterial pressure (MAP). Additionally, participants were screened for bacterial UTIs. Refugees married females showed a significant decrease in the blood hemoglobin concentration (gm/dl) compared with the city females (P= 0.014) and blood heamatocrite percentage (HCT %) (P= 0.0074). Also, no significant differences were observed for the other parameters between refugees married females and city married females. The UTI bacterial infection in refugees married females (21, 65.6%) was significantly higher than the infection among city resident married females (11, 34.4%) (P=0.0096). The higher incidence percentage of UTIs were caused by Gram-negative bacteria (87.5%). The most dominant pathogen which established UTIs was Escherichia coli (57%). A high-stress level of camp environment and nutritional malformation may affect the refugees married females more than the city females. Therefore, it is the international community responsibility to protect and provide life-saving assistance to all refugee women and to those that have been subjected to such situations.
Selective Crystallization of Silicoalumophosphate Sapo-11 With A Micromesoporous Structure
Authors: Khayrullina Zulfiya , Ahmed Kanaan R. , Kambarova Samara , Agliullin Marat
Published: July 2021

ABSTRACT:The authors have proposed a method for the selective crystallization of a SAPO-11 silicoaluminophosphate molecular sieve with a micro-mesoporous structure. It has been shown that crystallization of a silicoaluminophosphate gel, in the preparation of which its isopropoxide is used as a source of aluminum, makes it possible to obtain a SAPO-11 molecular sieve with a specific surface area of ​​~ 207 m2 / g, a volume of micro- and mesopores of ~ 0.08 and 0.09 cm3 / g. , respectively. Using scanning electron microscopy, it was demonstrated that the crystals of the material are pseudospherical particles ~ 8-10 microns in size, consisting of aggregates of nanocrystals ~ 100-200 nm in size.
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА СЕРОМ ЧУГУНЕ СЧ 25
Authors: Гурьев М.А. , Аугсткалн А.И. , Гурьев А.М. , Иванов С.Г.
Published: July 2021

В настоящей работе представлены результаты исследования влияния высокотемпературного связующего в составе насыщающей обмазки, содержащей карбид бора, феррохром и ферротитан, фторид натрия и хлорид аммония при формировании на поверхности чугунной отливки упрочненного слоя в процессе ее получения. В качестве высокотемпературных связующих применены бура и борный ангидрид. Для получения экспериментальных отливок использовали формы из холодно-твердеющих смесей (ХТС), на рабочую поверхность которой наносили насыщающую смесь. После тщательной просушки формы заливали расплавом чугуна при температуре 1450 С. Микроструктуру образцов изучали на автоматизированном оптическом микроскопе Carl Zeiss Axio Observer Z1m с программно-аппаратным комплексом Tixomet PRO , включающего программное обеспечение Tixomet . Дюрометрические исследования производили с помощью полуавтоматического микротвердомера МН6. Установлено, что добавка борного ангидрида обеспечивает образование упрочненного слоя высокой твердости (более 500 HV0,1) до глубины 150 мкм, при добавке буры упрочненный слой с аналогичной твердостью составляет около 50 мкм. Бура и борный ангидрид в составе обмазки при температурах заливки создает расплавленную пленку как на поверхности расплавленного металла, так и в объеме насыщающей среды, в результате чего на поверхности отливок из серого чугуна СЧ25 формируется диффузионный боросодержащий слой толщиной до 600 мкм и микротвердостью до 600 HV0,1, в 2-3 раза превышающую микротвердость основного металла. Исследования показали преимущества способа нанесения насыщающей обмазки кистью тонкими слоями на ХТС форму, при котором поверхность отливки имеет меньшую шероховатость и большую размерную точность.
ЭВОЛЮЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ И МИКРОТВЕРДОСТИ ПОРШНЕВОГО СПЛАВА AL-10SI-2CU, ОБЛУЧЕННОГО ИМПУЛЬСНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ
Authors: Шляров В.В. , Загуляев Д.В. , Абатурова А.А. , Леонов А.А. , Устинов А.М.
Published: July 2021

В работе выполнены исследования структуры, фазового состава, состояния дефектной субструктуры и микротвёрдости поверхностных слоев поршневого сплава Al-10Si-2Cu облученного импульсным электронным пучком. Установлено, что при плотности энергии пучка электронов 10 Дж/см2, наблюдается начальная степень плавления поверхности материала. При плотности энергии пучка электронов 30 Дж/см2 происходит растворение интерметаллидов и образование многочисленных микропор. При плотности энергии пучка электронов 50 Дж/см2, независимо от длительности импульса, на поверхности облучения обнаружены нерегулярно расположенные микротрещины. Формирование поверхностного слоя сопровождается образованием структуры высокоскоростной ячеистой кристаллизации, размеры ячеек изменяются в пределах 500-650 нм. Толщина модифицированного слоя зависит от плотности энергии пучка электронов и составляет при 10 Дж/см2 1-2 мкм при 30 Дж/см2 25-30 мкм при 50 Дж/см2 60-90 мкм. Толщина слоя со структурой высокоскоростной ячеистой кристаллизации увеличивается с ростом плотности энергии пучка электронов и при 50 Дж/см2 достигает 90 мкм. В поверхностном слое толщиной до 60 мкм в прослойках, разделяющих ячейки кристаллизации, присутствуют атомы кремния, меди, никеля и, в незначительном количестве, железа и магния. В слое, расположенном на расстоянии 60-80 мкм от поверхности облучения, в прослойках, разделяющих ячейки высокоскоростной кристаллизации, присутствуют атомы кремния и, в незначительном количестве, атомы меди. В слое, расположенном на расстоянии 80-90 мкм от поверхности облучения присутствуют кристаллиты кремния, интерметаллиды, вокруг кристаллитов кремния наблюдается структура ячеистой кристаллизации. Установлено, что при плотности энергии 10 Дж/см2 происходит снижение значения микротвердости, увеличение плотности энергии пучка электронов до 20-50 Дж/см2, увеличивает микротвердость в среднем до 1,1 ГПа.
ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВОГО СОСТАВА И ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ ТРЕХСЛОЙНОГО МАТЕРИАЛА «ХРОМСОДЕРЖАЩАЯ СТАЛЬ / ВАНАДИЕВЫЙ СПЛАВ / ХРОМСОДЕРЖАЩАЯ СТАЛЬ»
Authors: Демент Т.В. , Попова Н.А. , Никоненко Е.Л. , Курзина И.А.
Published: July 2021

В настоящее время в качестве конструкционных материалов для реакторов на быстрых нейтронах наиболее перспективными являются сплавы на основе ванадия с титаном и хромом. Сплав V-Ti-Cr обладает высоким значения прочностных свойств до 800 С, низким уровнем наведенной радиоактивности и быстрым ее спадом, низким остаточным тепловыделением, высоким значением параметра термостойкости и высокой радиационной стойкостью. Однако способность ванадиевого сплава интенсивно растворять элементы внедрения кислород и азот при T 400 С, что приводит к снижению механических свойств. Поэтому эксплуатация ванадиевых сплавов в реакторах без защитного покрытия невозможна. В работе был исследован фазовый состав и тонкая структура соединительной зоны трехслойного материала хромсодержащая сталь / ванадиевый сплав / хромсодержащая сталь . Ванадиевый сплав (V 5Ti 5Cr) был получен методом порошковой металлургии, а именно, спеканием в вакуумно-дуговой печи. Защитный слой из хромсодержащей стали (Х17Н2) нанесен с двух сторон на подложку из ванадиевого сплава методом прямого лазерного выращивания. Метод лазерного выращивания позволил получить 3-х слойный материал с качественным соединением. Исследования фазового состава с помощью РФА, показали, что основной фазой ванадиевого сплава является твердый раствор b-(Cr, Ti, V). В переходной зоне титан при взаимодиффузии замещается железом в условиях лазерного напыления порошка стали. Методом ПЭМ установлено, что основной составляющей сплава в промежуточной зоне является фаза VCrFe, представляющая собой твердый раствор на основе ванадия.
ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ БОРИДНЫХ КОМПЛЕКСНЫХ ДИФФУЗИОННЫХ СЛОЕВ НА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЯХ ПРИ ПОМОЩИ ЦВЕТНОГО ТРАВЛЕНИЯ
Authors: Иванов С.Г. , Гурьев М.А. , Гурьев А.М. , Романенко В.В.
Published: July 2021

При проведении борирования стараются проводить процесс насыщения таким образом, чтобы избежать формирования высокобористой фазы FeB, обладающей высокой твердостью, но в тоже время высокой хрупкостью и формирующей растягивающие напряжения в боридном слое, которые приводят к появлению трещин и сколам боридного слоя. Поэтому металлографическое определение фазового состава боридных слоев является одной из приоритетных задач контроля качества диффузионного борирования. В работе приведена методика автоматизированного фазового анализа боридных слоев при помощи программно-аппаратных комплексов для металлографических анализов. Традиционное травление 4 раствором азотной кислоты в этиловом спирте дает контрастную картину микроструктуры диффузионного слоя и переходной зоны, однако не позволяет достоверно идентифицировать фазовый состав боридных покрытий. Травление производили в последовательности: 5-7 с в 4 растворе азотной кислоты в этиловом спирте, после промывки и сушки 15 с в щелочном пикрате натрия, затем, после промывки и сушки, в реактиве Клемма I в течение 10-15с для повышения контрастности микроструктурных составляющих. В результате такого травления контрастно выявляется микроструктура как боридного слоя, так и переходного слоя. Кроме того, в результате контрастной окраски диффузионного слоя возможно проведение фазового анализа в автоматическом режиме с помощью специализированных программных комплексов. По результатам анализа установлено, что содержание высокобористой фазы в поверхности боридного слоя не превышает 7 об. по сравнению с объемом низкобористой фазы Fe2В.
НУКЛЕАЦИЯ БОРА В ПЛАЗМЕННОМ ПОТОКЕ ИНЕРТНОГО НЕОНА
Authors: Попов А.В. , Попов В.А.
Published: July 2021

Для создания новых материалов с внедренными в них нанометровыми частицами часто используют кластерные пучки, обеспечивающие высокую скорость генерации частиц требуемой структуры и размеров, быструю их доставку к месту получения поверхности материала с заранее заданными свойствами. Сложными неравновесными процессами, сильно зависящими от внешних условий и режимов генерации кластеров моно управлять, используя инертный газ в качестве буферного газа. Для подавления агрегации или диссоциации кластеров часто используются лазерное излучение. В работе исследование процессов, происходящих в сильно неравновесных кластерных пучках, описано опираясь на теорию несамосопряженных операторов, собственные значения которых являются комплексным. Мнимая часть собственных значений несамосопряженного оператора энергии, обратно пропорциональная времени жизни возбуждения, имеет смысл ширины уровня действительной части соответствующего собственного значения этого оператора. В качестве базового приближения использовано приближение Хартри-Фока. Самосогласованные вычисления выполнены методом Рутана в базисе функций гауссового типа. Найдены значения полной энергии возбужденных атомов и кластеров, вычислены их спектральные характеристики, обусловленные орбитальными переходами электронов. Рассмотрено формирование кластеров бора в неоновом потоке в рамках предложенного метода, учитывающего ширину энергетических уровней. Показано, что атомы бора в плазменном потоке инертного неона образуют достаточно устойчивые димеры и, вполне возможно, многоатомные кластеры, содержащие только бор. При этом в условиях внешних возбуждений могут образовываться системы Ne-B, быстро теряющие неон при снятии возбуждений, а также быстро распадающиеся системы NeNe.
ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН С НАНОСТРУКТУРИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ САПФИРОВЫХ ПЛАСТИН
Authors: Муслимов А.Э. , Каневский В.М.
Published: July 2021

В работе рассмотрены особенности взаимодействия электромагнитных волн с наноструктурированной поверхностью сапфировых пластин. В качестве пластин использовались базисный С(0001) и ромбоэдрический R(102) срезы сапфира. В процессе отжига при температуре 1200 С на поверхности пластин формировалась террасно-ступенчатая наноструктура с следующими параметрами: C(0001) высота 0.22 нм, период террас ступеней 70 нм R(102) высота 0.34 нм, период террас ступеней 65 нм. Период ступеней определяется вицинальным углом под которым срезается пластина. Высота ступеней для подложек ориентации C и R определяется параметрами кристаллической структуры сапфира в соответствующих направлениях 0001 и 102. Спектральные зависимости коэффициентов отражения полученные методом эллипсометрии для С и R-пластин сапфира с периодической наноструктурой поверхности аналогичны ранее полученным на сапфировых подложках. Однако, при падении электромагнитных волн под углом 60 (угол Брюстера для сапфира 60.56) и азимутальном угле 90 с направлением наноструктуры поверхности для образцов R-пластин с высотой ступеней 0.34 нм на спектральных зависимостях коэффициентов отражения наблюдаются осцилляции. Обнаружено, что период осцилляций в коротковолновой области спектра соответствует периоду наноструктуры поверхности пластин.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕРМОБАРИЧЕСКИ СПЕЧЕННОГО ДЕТОНАЦИОННОГО АЛМАЗА
Authors: Богданов Д.Г. , Богданов А.С. , Плотников В.А. , Макаров С.В. , Чепуров А.А. , Жимулев Е.И.
Published: July 2021

Термобарическое спекание детонационного наноалмаза при давлении 5 ГПа и температурах 1100-1500 С позволяет получить поликристаллические агрегаты, распределенные в структуре компакта таким образом, что определяет большую дисперсию микротвердости по поверхности образца. Показано, что среднее значение микротвердости растет, а величина дисперсии уменьшается при увеличении температуры спекания. Так, например, повышение температуры от 1100 до 1500 С сопровождается ростом среднего значения микротвердости от 8,8 до 12,2 ГПа и снижением дисперсии микротвердости от 4,9 до 1,5. Характерно, что разброс особенно велик на периферии образца, где значения микротвердости (образец, спеченный при 1200 С) могут лежать в интервале от 3,2 до 12 ГПа. Примесный слой нанокристалла детонационного алмаза влияет на процессы консолидации частиц двояким образом. С одной стороны примесный слой препятствует контакту между смежными нанокристаллами, с другой примесный слой, его летучая составляющая активно формирует флюидную составляющую процесса термобарического спекании. При этом во флюид, по-видимому, уходит и часть металлических примесей, таких как железо, алюминий, кальций и др. Например, частицы железа, присутствующие на поверхности наноалмазного ядра, способны активно двигаться по поверхности алмаза и агломерироваться в более крупные скопления частиц. Вовлеченные в состав флюида летучие соединения, количество которых может достигать 20масс. , и примесных атомов других элементов обнажают участки поверхности наноалмазного ядра, по которым могут формироваться ковалентные связи между смежными кристаллами.
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ДИСЛОКАЦИЙ И ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ LiF
ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ИОНАМИ 12С
Authors: Русакова А.В. , Акилбеков А.Т. , Жилкашинова А.М.
Published: July 2021

В работе представлены основные результаты структурной модификации в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими ионами 12С различными энергиями и флюенсами. Особенностью облучения ионами углерода является значительный вклад механизма упругих столкновений в создание повреждений и упрочнении, которое проявляется при высоких флюенсах (≥1014 ионов/cм2) в конце пробега иона. Нанотвердость, снятая на поверхности кристаллов при облучении средними флюенсами, коррелирует с электронными потерями энергии, тогда как при высоких флюенсах (Ф>6×1013ионов/cм2) твердость насыщается, и облученный слой становится в целом однородно упрочненным. На этой стадии проявляется наивысший предел для упрочнения (~3.2 ГПа), который связан с активацией недислокационного механизма пластической деформации. Показано, что создание интерстициальных призматических дислокационных петель является основной причиной увеличения твердости. Пороговый флюенс для упрочнения и создания дислокаций в кристаллах LiF, облученных ионами 12С составляет Ф≈3×1011 ионов/cм2, что соответствует ионной экспозиции, когда треки начинают перекрываться и вклад двойных ударов становится значительным. Одним из ограничений является маленький радиус трека, по сравнению с критическим размером дислокационных петель. Оцененное среднее значение радиуса трека для энергии налетающих ионов 21 МэВ составляет 1,6 нм, тогда как мельчайшие дислокационные петли имеют размер около 4 нм. Установлено, что маленькие дислокационные петли формируются уже в отдельных треках, тогда как дислокационная структура интенсивно формируется на стадии перекрывания треков.
МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ PbSe
Authors: Захаров П.В. , Луценко И.С. , Старостенков М.Д.
Published: July 2021

В данной работе посредством атомистического моделирования в рамках метода молекулярной динамики исследуется взаимодействие двух наночастиц PbSe. Рассмотренная модель представляла собой две наночастицы, каждая из которых содержала 5398 атомов. Взаимодействие между частицами описывалось посредством парного потенциала Леонардо-Джонса, дополненного Кулоновским взаимодействием. При исследованиях селенида свинца успешно применяются экспериментальные методы. В тоже время для исследования динамики быстропротекающих процессов или особенностей на атомном уровне применение экспериментальных методов крайне затруднительно или невозможно. В этом случае видится целесообразным применение метода компьютерного моделирования. Данный подход также хорошо себя зарекомендовал при исследовании PbSe. В работе рассмотрено влияние температуры на процесс объединения наночастиц в зависимости от расстояния между ними. Уделено внимание деформации частиц PbSe. На начальном этапе релаксации модели происходят диффузионные процессы вдоль поверхности наночастиц, обусловленные наличием полярно заряженных плоскостей (111) на поверхности кристалла. Этот процесс сопровождается деформацией частиц вдоль оси взаимного расположения PbSe. Наблюдается тенденция к увеличению деформации при возрастании температуры. Характерной является тенденция увеличения деформации при возрастании расстояния между частицами. Наличие вблизи второй частицы PbSe приводит к увеличению деформации при возрастании температуры. Максимально деформация частиц увеличилась на 5%, по сравнению с одиночной частицей, где деформация обусловлена только собственным дипольным моментом. В процессе сближения частиц соединительные цепочки атомов укладываются вдоль кристаллографических направлений типа <100>, без формирования дефектных структур в объеме кристалла, увеличивая скорость сближения частиц.
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ И ДЕФЕКТОВ НА РАЗРУШЕНИЕ СПЛАВА Ti6Al4V, СФОРМИРОВАННОГО В УСЛОВИЯХ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОГО ПОСЛОЙНОГО СПЛАВЛЕНИЯ. ЧАСТЬ II: ИСПЫТАНИЕ НА СЖАТИЕ
Authors: Федоров В.В. , Клименов В.А. , Клопотов А.А. , Абзаев Ю.А. , Рыгин А.В. , Стрелкова И.А. , Батранин А.В. , Старостенков М.Д.
Published: July 2021

В работе представляются результаты испытаний на сжатие при комнатной температуре образцов литого титана ВТ6 и образцов, выращенных электронно-лучевым сплавлением проволоки из ВТ6 на трёх различных режимах и вырезанных как в направлении выращивания, так в плоскости сканирования. В результате, как было показано раннее, исследуемые образцы имели различную макро- и микроструктуру, а в отдельных случаях и пористость, фазовый состав и специфическое распределение значений твёрдости. На основе анализа деформационных кривых сжатия для испытываемых образцов определены прочностные характеристики – условный предел текучести и предел прочности, а также максимальная пластическая деформация. Сравнительный анализ полученных характеристик показывает, что по прочностным характеристикам, выращенные сплавлением образцы приближаются к значениям ВТ6 литого титанового сплава, что выгодно их отличает от значений для выращенных в условиях селективного и прямого сплавления титанового сплава лазером и электронным лучом соответственно. В тоже время значения максимальных пластических деформаций, для всех исследуемых образцов, меньше значения для литого титана и известных из литературы примеров. Полученные характеристики хорошо коррелируют с особенностями макро- и микроструктуры сплавов, установленных ранее. Анализ полученных характеристик позволяет выбрать наиболее оптимальные с точки зрения прочности и пластичности режимы выращивания титановых сплавов практически без пор и без последующих термических обработок. Исследование особенностей разрушения образцов при сжатии с последующим анализом фрактографии поверхностей разрушения образцов на макромасштабном уровне показало, что набор элементов поверхности разрушения свидетельствуют о его неоднородности. Неоднородный характер поверхности разрушения обусловлен бимодальным фазовым строением сплава ВТ6 и проявляется в смешанном блочном рельефе, который содержит элементы квазискола в плоских зонах с мезобороздчатым рельефом и элементы отрыва с «ямочным» рельефом. Аналогичное строение изломов образцов, выращенных при электронно-лучесвом сплавлении, отличается большей неоднородностью как структуры, так и размерами её элементов.
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ
Authors: Жуков А.С. , Жумагалиева А.А. , Хроменков М.В. , Гавриков И.С. , Тит М.А. , Лебедева Н.В. , Барахтин Б.К.
Published: July 2021

Исследовано строение магнитотвердых и магнитомягких сплавов, изготовленных на установке RussianSLM FACTORYметодом селективного лазерного сплавления (СЛС) из сферического порошка размером менее 80 мкм. Порошок изготовлен методом атомизации расплава из слитков. При различных режимах сканирования и мощности лазера изготовлены аддитивные образцы для исследования структуры, магнитных параметров, а также проведения фрактального анализа. По результатам исследований даны рекомендации по изменению режимов сплавления и проведению термической пост-обработки материалов. Путем построения петли гестерезиса получены данные, свидетельствующие о достижении в аддитивных образцах магнитных характеристик (остаточной индукции Br, коэрцитивной силы по намагниченности Hcm, коэрцитивной силы по индукции Hcb, максимального энергетического произведения BHmax), близких по величине к магнитам традиционной технологии изготовления. Изготовлены опытные образцы аддитивных магнитов сложной формы.
ФОРМИРОВАНИЕ ТЕРМООКСИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТИТАНОВОМ СПЛАВЕ ВТ16 С ИОННО-ЛУЧЕВЫМ МОДИФИЦИРОВАНИЕМ ПОВЕРХНОСТИ ИОНАМИ СЕРЕБРА ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЭНДОПРОТЕЗОВ
Authors: Родионов И.В. , Перинская И.В. , Куц Л.Е.
Published: July 2021

В качестве предварительного процесса обработки экспериментально опробован способ ионно-лучевого модифицирования поверхности биоинертного титанового сплава ВТ16 путем воздействия пучка ионов гелия с имплантацией высокоэнергетичных ионов Не+ в титановую основу. Способ позволяет сформировать исходную пористую структуру и развитый микрорельеф поверхности для последующего получения гетерогенного биосовместимого оксидного покрытия. Установлен диапазон доз Ф ионов гелия, составляющий 6·1017-6∙1018 ион/см2, и энергии активации Е в пределах 100-200 кэВ, обеспечивающие возникновение на поверхности эффекта блистеринга с образованием регулярной пористой структуры титановых образцов. Создано пилотное нагревательное оборудование и разработан способ паротермического оксидирования медицинского сплава ВТ16 с исходной блистеринговой поверхностью. Методом профилометрии определены нормируемые параметры шероховатости поверхности оксидных покрытий и установлено, что формирование покрытий обусловлено трехстадийным процессом роста толщины термических оксидов с различным характером окисления микровыступов и микровпадин исходной поверхности. Выявлено, что для создания высокой биоинтеграционной способности титановых образцов неоднородный микрорельеф получается в процессе формирования оксидного покрытия при температуре в печи 550 0С и продолжительности τ=3 ч. Методом растровой электронной микроскопии показано существенное влияние температуры и продолжительности паротермической обработки на изменение морфологии покрытий, характер и размерные параметры структуры. Исследован способ ионно-лучевого внедрения ионов серебра в полученные оксидные покрытия и установлены дозы ионов Ag+, необходимые для создания антимикробных эффектов. Показана целесообразность применения паротермических оксидных покрытий для внутрикостных элементов титановых эндопротезов локтевых, коленных и тазобедренных суставов.
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОПОРИСТОСТИ В КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПЛОСКИХ СЛИТКАХ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ 5ХХХ СЕРИИ
Authors: Cидоров А.Ю. , Деев В.Б. , Фролов В.Ф. , Беляев С.В. , Гурьев А.М. , Лесив Е.М. , Прусов Е.С.
Published: July 2021

В работе проведен количественный анализ пористости в крупногабаритных плоских слитках из алюминиевых сплавов 5ХХХ серии (на примере сплава 5052) по номенклатуре ОК РУСАЛ. Оценка линейных размеров и объемной доли пор на различном расстоянии от прокатной поверхности слитков показала, что во всех зонах холодного слитка средний размер пор больше, чем горячем, при этом в донной части горячих и холодных слитков размер очагов пор всегда меньше, чем в литнике. Объемная доля пор и средние размеры очагов пористости увеличиваются от периферии к центральной части слитка. Максимальная объемная доля пор наблюдается на расстоянии, равном четверти ширины слитка от его прокатной поверхности, превышая более чем в три раза объемную долю пор на расстоянии 30 мм от прокатной поверхности и в 1,5 раза объемную долю пор в центральной части слитка. Даны рекомендации по регулированию скорости затвердевания слитков из сплавов 5ХХХ серии для совершенствования технологических процессов полунепрерывного литья, обеспечивающих достижение требуемых параметров пористости.
РАЗРАБОТКА СОСТАВА СМЕСИ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ОТЛИВОК ИЗ СЕРЫХ ЧУГУНОВ
Authors: Гурьев М.А. , Аугсткалн А.И. , Гурьев А.М. , Иванов С.Г.
Published: July 2021

В работе представлены результаты исследований по разработке состава насыщающей среды для поверхностного легирования серых чугунов бором, хромом и титаном из обмазок, нанесенных на поверхность литейных форм. Основная проблема получения борсодержащих покрытий, получаемых при изготовлении отливок из серого чугуна, заключается в высокой концентрации углерода в чугуне, который, как известно, препятствует диффузии бора в железоуглеродистых сплавах. По этой причине поверхностное легирование серых чугунов, проводимое непосредственно при литье в литейные формы с покрытием из борсодержащей насыщающей среды, нанесенной на ее поверхность, не позволяет получать упрочненный слой толщиной более 300 мкм. Кроме того, такие слои имеют микротвердость, не превышающую 1000 HV0,1, что сопоставимо с микротвердостью отбеленного слоя. Для решения этой проблемы предложен состав насыщающей смеси с добавления тетрабората натрия (буры) с целью интенсификации диффузионных процессов растворения компонентов обмазки. Интенсификация диффузионных процессов в этом случае достигается за счет снижения температуры плавления насыщающей обмазки и формирования на поверхности литейной формы пленки, имеющей более высокие чем в твердой среде коэффициенты диффузии. Полученные результаты свидетельствуют об успешности выбранного направления исследований. Показано, что в результате добавления в насыщающую смесь до 30 масс. % тетрабората натрия на поверхности чугунной отливки формируются диффузионные слои толщиной до 800 мкм и имеющие высокую микротвердость (до 1350 HV0,1).
МЕЖАТОМНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ В ТРОЙНЫХ СПЛАВАХ
Authors: Чунг Н.Ч.Х. , Фуонг Х.С.М. , Попов В.А. , Старостенков М.Д.
Published: July 2021

Обсуждаются наиболее часто используемые межатомные потенциалы Финниса-Синклера и Циглера-Бирсака-Литтмарка. Потенциал Финниса-Синклера вполне пригоден для описания термодинамически равновесных свойств ОЦК сплавов V-Cr-Ti с высоким содержанием ванадия. Однако, результаты наших расчетов показали, что в условиях радиационного облучения даже улучшенный потенциал Финниса-Синклера занижает пороговые энергии смещения ванадия и хрома в трех основных направлениях [100], [110], [111] и переоценивает пороговую энергию смещения титана в направлении [100] при сравнении с экспериментальными данными по электронному облучению. В потенциале Циглера-Бирсака-Литтмарка учтено кулоновское отталкивание ядер атомов. Однако, пренебрежение отталкивающим взаимодействием на средних расстояниях оказывает неудовлетворительное и весьма заметное влияние на формирование каскадных дефектов. Более того, точность указанных модифицированных потенциалов сильно зависит от вида плавного перехода от равновесной к короткодействующей части потенциала. Вышеуказанные недостатки учтены нами при моделировании межатомного потенциала, основанного на машинном обучении для описания радиационных повреждений в богатых ванадием сплавах V-Cr-Ti. Полученный потенциал верно воспроизводит равновесные свойства системы V-Cr-Ti и правильно описывает атомные взаимодействия на очень коротких межатомных расстояниях. Он может быть использован для изучения физических свойств и радиационного поведения тройных сплавов V-Cr-Ti при изготовлении материалов, применяемых в термоядерных реакторах нового поколения. Потенциалы, полученные методом машинного обучения, позволяют выполнять моделирование с высокой точностью, достижимой при ab initio вычислениях, с затратами времени вычислений, сопоставимыми при использовании эмпирических потенциалов.
СДВИГОВЫЕ ДЕФОРМАЦИИ КАК СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТНОЙ СТРУКТУРЫ Al-Cu: АТОМИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Authors: Полякова П.В. , Баимова Ю.А.
Published: July 2021

Одним из важных направлений исследования в последние годы является поиск способов получения in-situ композитов, которые формируются в процессе обработки отдельных слоев металла естественным образом. Твердость подобных систем в значительной степени зависит от формирования прочных интерметаллидных фаз, что происходит уже на стадии обработки. Именно поэтому исследователей особенно привлекают подобные соединения, в частности композиты, полученные на основе алюминия и меди, которые хорошо показали себя в практическом применении, например в авиастроении. Однако, не все эксперименты позволяют детально изучить формирование структуры на атомистическом уровне, из-за чего исследователи все чаще прибегают к различным методам моделирования, одним из которых является метод молекулярной динамики, позволяющий детально проанализировать особенности структурных и фазовых превращений. В данной работе методом молекулярной динамики исследовано перемешивание атомов по поверхности композита Cu-Al. Композит был получен из отдельных пластин Al и Cu посредством воздействия одновременно сжимающих и сдвигающих компонент деформации, что является имитацией кручения под высоким давлением. Экспериментальные данные подтверждают возможность получения нескольких твердых интерметаллидных фаз в процессе такой обработки. Из карты напряжений видно, что сдвиговые деформации способствуют более равномерному распределению напряжений и соответственно более быстрому перемешиванию атомов на границе. Следующим этапом, облегчающим диффузию атомов, является отжиг при 450 °С. В результате было показано, что данный способ обработки значительно ускоряет формирование композита, имеющего прочную интерметаллидную структуру.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНА В ЖИДКОФАЗНЫХ РЕДОКС-РЕАКЦИЯХ МОЛЕКУЛЯРНОГО КИСЛОРОДА В ЛИТИЕВЫХ БАТАРЕЯХ
Authors: Маслова О.А. , Безносюк С.А. , Рябых А.В. , Шехавцев В.А.
Published: July 2021

В работе представлены результаты компьютерного моделирования переноса электрона от примесного супероксидного радикала на комплексы ионов лития в приэлектродном пространстве литиевых аккумуляторов для типичных жидкофазных органических растворителей. Рассмотрены два растворителя, обладающие значительной разностью в значениях статической диэлектрической проницаемости ε – этилен карбонат (ε = 95,3) и диметил карбонат (ε = 3,1). Для описания процессов растворения был использован подход неявного моделирования в рамках известной Conductor-like Polarizable Continuum Model (CPCM). С использованием классической теории Маркуса энергия активации переноса электрона была рассчитана с учётом полученной из квантово-статистических вычислений энергии реорганизации континуальных диэлектрических сред. Квантово-механический расчет комплексов проведён в рамках теории функционала плотности cиспользованием гибридного функционала B3LYP с применением протестированного базисного набора 6-31+G(d,p). Вычисление функций Гиббса проводился через расчет гессиана при 298,15 К и 1 атм. Расчет показал, что в случае высокой поляризуемости этилен карбоната перенос электрона от супероксидного радикала на комплексы ионов лития характеризуется большим положительным значением изменения функции Гиббса. Это указывает на термодинамическую затрудненность такой реакции при стандартных условиях. В случае слабо-полярного растворителя диметил карбоната потенциал – отрицательный, что свидетельствует о термодинамической лабильности переноса электрона в этой среде. Численно полученные энергии активации переноса электрона от супероксид-иона к комплексу иона лития составляют: 2,14 эВ и 0,57 эВ в средах этилен карбоната и диметил карбоната, соответственно. Что указывает на существенно большую вероятность отнимания электрона у O2- катионом лития в среде диметил карбоната, чем в более полярной среде этилен карбоната.
ОЦЕНКА ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ СОВМЕСТИМОСТИ КОМПОНЕНТОВ ЛИТЫХ МЕТАЛЛОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИТОВ
Authors: Прусов Е.С. , Деев В.Б. , Власов А.В. , Гурьев А.М.
Published: July 2021

Корректный выбор армирующих компонентов при проектировании литых металломатричных композитов определяется разработкой и применением надежных и адекватных критериев, учитывающих как вклад различных компонентов в обеспечение требуемого уровня того или иного свойства, так и показатели совместимости матрицы и армирующих фаз. Для анализа термомеханической совместимости компонентов металломатричных композитов в настоящей работе построены оптимизационные диаграммы, представляющие собой поля распределения потенциальных армирующих соединений в зависимости от их теплопроводности и коэффициента термического линейного расширения. Систематизированы данные о теплофизических характеристиках карбидных и боридных фаз по электронным базам AZoM, Materials Project, MatWeb и Springer Materials. Соотношение теплопроводности и коэффициента термического линейного расширения соединений предложено рассматривать как показатель влияния армирующих частиц на температурно-размерную стабильность проектируемых металломатричных композитов и возможность тепловых деформаций материала в условиях термоциклических нагрузок при эксплуатации изделий. Показано, что для каждого вида матричного материала следует задавать свои критические значения разницы коэффициентов термического линейного расширения матрицы и армирующих фаз, корректируя их в зависимости от условий применяемых технологических процессов. При этом необходимо принимать во внимание минимальные значения степени несоответствия коэффициентов термического расширения для инициации образования дислокаций на межфазных границах, способствующего упрочнению матрицы по дислокационному механизму, и максимально допустимые значения этих различий, не приводящие к разрушению адгезионных связей и растрескиванию на границах раздела «матрица – частица» с учетом упругопластических свойств матричного сплава.
МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НИКЕЛЯ ПРИ НАЛИЧИИ В РАСПЛАВЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАРОДЫШЕЙ
Authors: Полетаев Г.М. , Зоря И.В.
Published: July 2021

Проведено молекулярно-динамическое моделирование кристаллизации никеля при наличии в расплаве кристаллических зародышей. В работе использовалась модель со сравнительно большим количеством атомов, расчетный блок имел форму пластины, содержащей 12 специально введенных кристаллических зародышей – небольших цилиндрических кристаллических областей с неподвижно зафиксированными атомами. Кристаллические зародыши использовались по причине сложности моделирования кристаллизации в молекулярно-динамической модели из жидкого состояния при типичных для этого метода скоростях охлаждения. Ориентация кристаллической решетки в зародышах задавалась случайной, но такой, чтобы в результате кристаллизации получались границы наклона с осью разориентации <100> или <111>. Сначала расчетный блок плавился, а затем выдерживался длительное время при постоянной температуре 1500 К. Рост кристаллов от зародышей не зависел от их ориентации и происходил примерно с равной скоростью, в связи с чем размер получившихся зерен оказывался примерно одинаковым. Структура в них получалась чистая и правильная, что говорит о том, что дефекты формируются при кристаллизации в последнюю очередь – в границах зерен и тройных стыках. Дисклинации и какие-либо существенные локальные напряжения в тройных стыках в настоящей работе не наблюдались. Свободный объем при кристаллизации преимущественно концентрировался в границах зерен и тройных стыках, причем в большей степени в последних. В процессе кристаллизации в области тройных стыков иногда возникали сравнительно небольшие субзерна с отличной от соседних зерен ориентацией и находящиеся, как правило, в состоянии растяжения, но они сравнительно быстро «залечивались», поглощаясь соседними растущими зернами.
ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРУЮЩИХ СМЕСЕЙ НА УПРОЧНЕНИЕ Al-Si СПЛАВА МАРКИ АК7ч
Authors: Казанцева Л.А. , Калашников М.П. , Курзина И.А.
Published: July 2021

В настоящей работе представлены экспериментальные результаты по исследованию фазового состава и тонкой структуры литейного Al-Si сплава марки АК7ч до и после введения модифицирующих смесей различного химического состава. Для каждого образца определен фазовый состав, изучено изменение морфологии структуры, внутренние напряжения в кристаллической решетке и размеры областей когерентного рассеяния. Для тонкой структуры рассчитаны объемные доли структурных составляющих сплава и скалярная плотность дислокаций. Проведена оценка вкладов различных механизмов в упрочнение сплава Al-Si марки АК7ч и выявлено влияние на них природы модифицирующей смеси. Структурно-фазовое состояние сплавов изучено методами рентгенофазового анализа и просвечивающей электронной дифракционной микроскопии с системой энергодисперсионного спектрального микроанализа на тонких фольгах. Исследования фазового состава сплава АК7ч показали, что основными фазами являются твердый раствор на основе α-Al и фаза β-Si. Показано, что модифицирование сплава приводит к измельчению всех структурных составляющих сплава. Исследования с помощью просвечивающей электронной микроскопии с системой микрорентгеноспектрального анализа позволило обнаружить трехкомпонентные Fe-содержащие фазы различной морфологии. Трехкомпонентные Fe-содержащие фазы кристаллизуются в непосредственном контакте с выделениями кремния эвтектической смеси. На основании проведенных расчетов, установлено, что модифицирование сплава различными модифицирующими смесями приводит к увеличению всех параметров тонкой структуры. Анализ вкладов в упрочнение сплава показал, что при модифицировании смесями МС-1 («Arsal 2120») и МС-4 (оксиды TiO2, ZrO2 и Na3AlF6) наблюдается увеличение всех вкладов в упрочнение отливок.
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСКРЕТНОГО БРИЗЕРА В КРИСТАЛЛЕ CuPt7 С ОРТОГОНАЛЬНОЙ И ТРИГОНАЛЬНОЙ КОНФИГУРАЦИЯМИ
Authors: Ерёмин А.М. , Захаров П.В. , Чередниченко А.И. , Старостенков М.Д. , Фараджева М.П.
Published: July 2021

В статье методом молекулярной динамики проводится расчёт статистических характеристик дискретного бризера в модельном кристалле CuPt7 с ортогональной и тригональной конфигурациями. Роль рассматриваемых объектов в динамике кристаллической решетки остается до конца не ясной в виду сложностей их прямого наблюдения. Платиновые сплавы зачастую обеспечивают необходимые условия существования дискретных бризеров различных размерностей и конфигураций. Обязательными условиями существования дискретных бризеров является существенная нелинейность межатомных связей и наличие запрещенной зоны в фононном спектре кристалла. Поэтому на первом этапе рассчитаны фононные спектры этого модельного кристалла, как с ортогональной, так и тригональной конфигурациями. Далее выявлены зависимости среднеквадратичного отклонения, коэффициента вариации и средней частоты модельного дискретного бризера от времени его существования. Анализ статистических данных показывает, что в описанной модели с использованием потенциала межатомного взаимодействия, полученного методом погружённого атома (EAM), квази-бризерное модельное решение незначительно отличается от соответствующего ему точного бризера. В рамках данной модели для обоих сингоний были рассчитаны следующие статистические характеристики и зависимости: группированный статистический ряд абсолютных и относительных частот, гистограмма относительных частот, полигон абсолютных и относительных частот, эмпирическая функция распределения исходной выборки. Статистические данные позволяют вникнуть в причины разрушения бризеров и более полно описать процесс рассеяния ими энергии. Разрушение квази-бризеров происходит в тот момент, когда среднеквадратическое отклонение превышает разность между средней частотой бризера и ближайшей границей фононного спектра кристалла.
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ СЕРЕБРА, НИКЕЛЯ И АЗОТА, СФОРМИРОВАННОГО КОМБИНИРОВАННЫМ МЕТОДОМ НА МЕДИ
Authors: Иванов Ю.Ф. , Почетуха В.В. , Романов Д.А. , Громов В.Е.
Published: July 2021

Комбинированные технологии, сочетающие различные методы воздействия на структуру и свойства материала, в настоящее время являются одним из интенсивно развивающихся направлений модификации металлов и сплавов. В настоящей работе выполнено исследование структуры и свойств покрытия на основе серебра, никеля и азота, сформированного на меди комбинированным методом, сочетающим электровзрывное напыление покрытия на основе серебра и никеля, облучение импульсным электронным пучком и последующее азотирование в плазме газового разряда низкого давления. Электровзрывное напыление осуществляли в режиме, обеспечивающем нагрев медной подложки до температуры плавления. Выбор режимов электронно-пучковой обработки основывался на том, чтобы обеспечить максимальную глубину оплавления электровзрывного покрытия без его испарения. Азотирование было проведено с целью формирования нитридов используемых для напыления материалов. Толщина покрытия достигала 80 мкм. Показано, что износостойкость покрытия превышает износостойкость меди на 13 %; коэффициент трения покрытия на 3,5 % ниже коэффициента трения меди; твердость покрытия превышает твердость меди на 13 %. Установлено, что основным элементом покрытия является серебро, в значительно меньшем количестве присутствуют никель и медь. Между покрытием и подложкой выявлен переходный слой толщиной до 8 мкм, обогащенный атомами никеля. Показано, что покрытие сформировано твердыми растворами на основе меди, никеля и серебра, а также содержит нитриды никеля, серебра и меди. Выявлено, что фазовый состав покрытия существенным образом зависит от плотности энергии пучка электронов (при постоянных значениях длительности и количества импульсов воздействия пучка). В будущем применение предложенного покрытия позволит снизить металлоёмкость производства электрических контактов.
ПОТЕНЦИАЛ ПАЙЕРЛСА-НАБАРРО ДЛЯ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ СОЛИТОНОВ В ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМАХ
Authors: Бебихов Ю.В. , Дмитриев С.В.
Published: July 2021

Топологические солитоны в континуальных системах могут находиться в покое, имея любое положение вдоль пространственной координаты. Ситуация меняется для дискретных систем, когда энергия солитона зависит от его положения относительно решетки. Зависимость энергии солитона от его пространственной координаты в дискретной системе называется потенциалом Пайерлса-Набарро, а разница между максимальной и минимальной энергией – высотой потенциала Пайерлса-Набарро. Наличие и высота данного потенциала определяют, в частности, подвижность топологических солитонов и минимальную энергию, необходимую для движения солитона вдоль решетки. Кристаллы являются дискретными средами для таких топологических солитонов как дислокации или доменные стенки, от подвижности которых зависит, например, напряжение течения металлов. Минимальное сдвигающее напряжение, необходимое для активации скольжения дислокаций называется напряжением Пайерлса, которое было оценено для многих металлов и сплавов методом молекулярной динамики и ab initio моделирования. Целью данной работы является обзор различных дискретных моделей, поддерживающих топологические солитоны, в которых потенциал Пайерлса-Набарро может быть существенно понижен или даже сведен к нулю. Вывод дискретных моделей, свободных от статического потенциала Пайерлса-Набарро, проводился рядом авторов с использованием аналитических расчетов для одномерных нелинейных цепочек. Построено насколько классов таких моделей, для некоторых из них выполняется закон сохранения энергии, для других – закон сохранения импульса. Эти теоретические результаты обсуждаются применительно к напряжениям Пайерлса для дислокаций в различных кристаллах. Общий вывод проведенных исследований состоит в том, что дискретность среды не исключает высокой подвижности топологических солитонов.
МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ НАГРУЗКИ 2D НИТРИДА БОРА
Authors: Шепелев И.А. , Фомин С.Ю. , Корзникова Е.А.
Published: July 2021

В настоящее время двумерные материалы и гетероструктуры на их основе являются чрезвычайно актуальным направлением исследований для мирового научного сообщества. Этот интерес связан с их необычными физико-механическими свойствами, которые дают новые возможности для использования таких материалов в различных областях науки и техники. На сегодняшний день открыто более ста новых двумерных материалов и предсказано более семисот. Одним из наиболее перспективных материалов, помимо графена, является нитрид бора. Этот материал является одним из самых популярных объектов исследования в своем классе. В то же время следует отметить, что на данный момент наблюдается явный недостаток работ, раскрывающих особенности поведения материала в экстремальных условиях. Этот пробел, несомненно, должен быть заполнен, поскольку известно, что высокоэнергетические воздействия часто инициируют механизмы деформации и эволюции структуры, отличные от обычных. Слоистые материалы, состоящие из слабо связанных жестких слоев, представляют интерес в современном материаловедении, так как они демонстрируют новые механизмы деформации сжатия вдоль слоев. Высокая динамика скоростей деформации этих материалов остается в значительной степени неисследованной, в то время как некоторые потенциальные области применения, такие как баллистическая защита или высокочастотное нагружение, диктуют необходимость таких исследований. Данная работа посвящена моделированию плоских ударных волн, распространяющихся в гексагональной решетке нитрида бора. Показано, что затухание ударной волны значительно быстрее для волн, движущихся вдоль направления кресла, по сравнению с направлением зигзага. Эти результаты объясняются учетом механизма диссипации энергии, основанного на анализе флуктуаций валентных углов и длин валентных связей, инициируемых ударной волной. В нашем исследовании раскрыты механизмы переноса и диссипации энергии в слоистых материалах, подвергнутых высокоскоростному нагружению вдоль слоев.