Проведены эксперименты по горячей осесимметричной осадке заготовок сплава системы Mg–Al–Zn в интервалах скоростей деформации (10, 3, 5)·10^–1 с^–1 и температур 250–450°С. Полученные структуры изучали методом оптической металлографии. Исследованы закономерности макроскопической локализации пластического течения цилиндрических заготовок в зависимости от температуры и скорости деформации, а также от исходного размера зерна (400 и 1400 мкм). Построены диаграммы локализации пластического течения при осадке слитков магниевого сплава для двух исходных размеров зерен, которые могут быть применены при разработке параметров технологии горячей обработки давлением. Показано, что с увеличением размера зерна в слитке склонность к локализации деформации возрастает.

Разработаны составы порошковых проволок для электродуговой наплавки сплавов системы Fe-Cr-Ni-Mn-Mo-Ti-Nb-C, стойких в условиях высокотемпературного газоабразивного изнашивания. Выполнены исследования наплавленных сплавов методом оптической и электронной микроскопии, микрорентгеноспектральным и рентгеноструктурным анализом. Выявлено влияние содержания углерода в сплаве на его структурно-фазовый состав, твердость и износостойкость при нормальной и повышенной до 600°C температуре. Установлено, что увеличение в сплаве содержания углерода с 1,2 до 2,8 мас. % приводит к увеличению в 6 раз объемной доли карбидов (Cr,Fe)_хC_y, участвующих в формировании эвтектической аустенитно-карбидной матрицы сплава. Также изменяется их морфология с (Fe,Cr)₂₃C₆ на (Fe,Cr)₇C₃. При этом содержание в сплаве карбидов (Ti,Nb,Mo)_xC_y и Мо_хС изменяется незначительно, а их средний размер возрастает на 10%. Установлено, что формирование композиционной структуры в сплаве способствует обеспечению его высокой стойкости к газоабразивному изнашиванию при температуре 600°С. Износостойкость разработанного сплава сопоставима с зарубежным промышленным аналогом при кратно меньшей стоимости.

Исследованы особенности различных методов получения гранул алюминида никеля NiAl. Анализируются проблемы, препятствующие широкому применению алюминида никеля NiAl в современном авиа- и двигателестроении. Выявлено, что основными проблемами, препятствующими широкому промышленному применению алюминида никеля NiAl, является практически нулевая пластичность материала при обработке давлением и трудности механической обработки деталей из данного материала. Однако данная проблема может быть решена с помощью применения технологий металлургии гранул, когда путем спекания гранулированного материала получается практически готовое изделие, требующее минимальной последующей механической обработки.

В рамках проведенных исследований были определены критерии качества получаемых гранул, к которым можно отнести сферичность гранул, стабильность получаемых размеров гранулированного материала, отсутствие дефектов в виде пор, отсутствие сателлитов на поверхности гранул, наличие мелкодисперсной дендритной структуры материала гранул. Для получения наиболее качественного сырья были исследованы несколько методов получения гранул алюминида никеля NiAl: распыление оплавляемой заготовки высокотемпературным потоком инертного газа (метод газовой атомизации), центробежное разбрызгивание оплавляемого электрода (метод PREP), центрифугирование расплава с помощью перфорированного тигля.

В процессе проведенных исследований было установлено, что оптимальным способом получения качественного гранулята материала NiAl является метод центробежного разбрызгивания оплавляемого электрода, а основным параметром процесса центробежного распыления оплавляемого электрода, влияющим на качество получаемых гранул, их диаметр и величину дендритного параметра микроструктуры гранул является не столько сила тока I, сколько скорость вращения оплавляемого электрода n. Определена оптимальная скорость вращения электрода n ≈ 15000-16000 об./мин при силе тока I ≈ 1000-1500 А. Разработана и опробована технология получения качественного гранулята материала NiAl, которая включает в себя операции получения исходных заготовок NiAl методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, переплава полуфабрикатов, термической обработки, сепарации гранул и последующего гранулирования методом PREP.

В данном исследовании образцы нанопористых углеродных материалов (НУМ) были синтезированы из полимерного сырья. Исследовано влияние условий процесса синтеза (массового соотношения активирующего агента к прекурсору) на структуру полученных образцов. Варьирование массового соотношения активирующего агента к прекурсору позволило получить микропористые, микромезопористые и мезопористые углеродные материалы. Исследована адсорбция метана в широком диапазоне давлений. Наивысшая адсорбция метана, равная ≈20 ммоль/г при 100 бар и температуре 298 К достигается на образце с соотношением активирующего агента KOH к карбонизированному прекурсору 6:1 (6НУМ).

Проведено исследование влияния плотности пористых SiC заготовок для силицирования на структуру и фазовый состав реакционно-спеченного карбида кремния, содержащего искусственный графит (rpSiSiC). Установлено, что варьирование плотности пористых углеродсодержащих образцов с высотой (диаметром) не более 25 мм при одинаковом гранулометрическом составе исходных порошков позволяет получить образцы из rpSiSiC с содержанием свободного кремния менее 4 мас.%. Показано, что проведение процесса силицирования пористых углеродкарбидокремниевых образцов с оптимально подобранной плотностью позволяет сформировать на их поверхности плотный приповерхностный SiC слой. Кроме того, при проведении процесса силицирования в образцах из rpSiSiC формируется плотная мелкозернистая SiC матрица, в которой равномерно по всему объему распределены включения графита и свободного кремния.

Приведены результаты физико-механических и триботехнических исследований композитов на основе политетрафторэтилена и природного шунгита. Установлено, что при введении шунгита износостойкость материала повышается в 114 раз по сравнению с ненаполненным полимером. Методом электронной микроскопии показано, что на поверхности трения композитов формируется вторичный слой, защищающий материал от износа. Методом ИК-спектроскопии установлено, что в процессе износа композитов протекают трибохимические реакции с образованием кислородсодержащих функциональных групп и последующим структурированием поверхностного слоя. Результаты исследования, полученные дифференциальной сканирующей калориметрией, показывают, что присутствие природного шунгита в матрице ПТФЭ приводит к упорядочиванию структуры композитов.

Дано описание поэтапного развития российских арамидных волокон от СВМ и Руслан до третьего поколения волокон Русар НТ. Исследовали стойкость конструкционного органопластика на основе третьего поколения российских арамидных волокон к воздействию различных климатических факторов с целью обоснования возможности эксплуатации материала во всеклиматических условиях. Для конструкционных органопластиков, армированных арамидными волокнами, способными сорбировать влагу, особо значимым фактором воздействия является влажность среды. При разработке органопластиков всеклиматического исполнения ключевым вопросом является повышение стойкости к поглощению влаги и обеспечение стабильности механических характеристик при водо- и влагопоглощении. Впервые для российского арамидного органопластика показано, что благодаря высокой влагостойкости и высокому уровню сохранения физико-механических свойств после воздействия широкого спектра климатических испытаний органопластик марки ВКО-25 может быть рекомендован для применения в изделиях авиационной техники, работающих во всеклиматических условиях.

Приведены результаты потенциостатических и потенциодинамических исследований анодного поведения сплава Zn55Al с галлием в кислых, нейтральных и щелочных средах электролитов HCl, NaCl и NaOH при различных значениях pH. Введение легирующих добавок (0,01-1,0 мас.%) галлия приводит к смещению коррозионно-электрохимического потенциала коррозии, питтингообразования и репассивации базового сплава Zn55Al в область положительных значений. Результаты свидетельствуют о снижении скорости коррозии легированных галлием сплавов в 2-3 раза по сравнению с базовым сплавом. Такая зависимость наблюдается во всех исследованных коррозионных средах.

Представлены данные по использованию метода рентгеновской дифракции при анализе состава коррозионных продуктов. Такие знания позволяют получать информацию по механизмам развития коррозии и защитным свойствам продуктов коррозии, которые могут быть либо плотными (с определенными свойствами защиты от коррозии), либо рыхлыми (с низким уровнем защиты от коррозии), которые не будут препятствовать проникновению коррозионно-активных сред к поверхности стали. В условиях сероводородных сред H₂S на поверхности сталей формируется слой маккинавита (FeS тетрагонального), а в кислых средах имитата пластовых вод в дополнение к нему образуется кубический FeS. Сульфид железа с кубической кристаллической структурой, являясь метастабильным, будет снижать защитные свойства сульфидной пленки в агрессивных кислых H₂S средах. При углекислотной коррозии стали основным продуктом является сидерит (FeCO₃), для которого характерно явление изоморфизма (изменение химического состава фазы при сохранении ее кристаллической структуры). Установлено, что в модели пластовой воды образуются осадки нестехиометрического состава Ca_xFe_yCO₃ и (XFe)CO₃, где X = (Са²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺). Оба они плохо окристаллизованы и имеют дефекты в кристаллической структуре, что снижает их защитные свойства относительно стехиометрического FeCO₃, образующегося в 3%-ном растворе NaCl. Присутствие ингибитора коррозии в водных средах способствует адсорбции ингибиторной пленки, предотвращая образование продуктов коррозии.

Исследована коррозионная стойкость химически осажденных композитных никель-фосфорных покрытий в особо агрессивных средах после изотермических отжигов при различных температурах, сопровождающихся кристаллизацией. Произведен анализ фазового состава покрытия с частицами карбида кремния SiC дисперсностью 0,5-1,2 мкм. Гравиметрическим методом определена потеря массы образцов в результате выдержки в различных концентрированных кислотах в течение 1 сут, а также в растворе азотной кислоты концентрацией от 5 до 65%. При каждой термической обработке использовали стальные образцы-свидетели для определения микротвердости методом Виккерса при нагрузке 100 г.

Установлена зависимость параметров коррозионного процесса от наличия дисперсной добавки и фазового состава покрытия. При непродолжительных выдержках SiC проявляет барьерный эффект, снижаются интенсивность образования при отжиге кристаллического фосфида Ni₃P и коррозионная стойкость, тогда как продолжительные выдержки при более низких температурах формируют порядка 70%Ni₃P, способствуют стабильно высокой твердости и улучшенным показателям коррозионной стойкости. Снижение температуры обработки при одновременном увеличении выдержки уменьшает интенсивность выгорания фосфора с поверхности и деградации свойств покрытия. Концентрация азотной кислоты в растворе на уровне 5-15% является критической и способствует растворению всех покрытий вне зависимости от их состава.

Проведенные исследования и выявленные закономерности позволили установить влияние фазового состава и наличия присадки SiC на формирование основных служебных характеристик никель-фосфорных покрытий - микротвердости и стойкости к воздействию агрессивной среды, а также определить технологические режимы обработки, позволяющие сформировать оптимальные свойства изделий, применяемых в нефтяной и газовой промышленности.

Представлены результаты микроструктурных исследований образцов из стали ЭП-450 ДУО в исходном состоянии и после нейтронного облучения в реакторе БН-600 (при ~1000°C до повреждающей дозы 77,5 сна) с использованием просвечивающей и растровой электронной микроскопии, а также атомно-зондовой томографии. Показано, что основной вклад в упрочнение стали ЭП-450 ДУО в исходном состоянии вносят частицы Y-Ti-O, большая часть которых имеет тип Y₂Ti₂O₇ (иногда с добавкой Si) с некоторым отклонением от стехиометрии. После нейтронного облучения при ~1000°C основное упрочнение вносят выделения α'-фазы. Плотность оксидных частиц на основе иттрия в стали ЭП-450 ДУО после облучения существенно ниже, чем в исходном состоянии, что может быть обусловлено как влиянием облучения, так и различием образцов стали в исходном и облученном состояниях. Также показаны основные ориентационные соотношения между выделениями оксидных частиц и матрицей. Анализ зеренной структуры показал, что сталь ЭП-450 ДУО в исходном состоянии характеризуется наличием зерен размером 30-50 мкм, незначительно вытянутых вдоль направления прокатки. Облучение при температуре свыше 1000°С приводит к значительному изменению зеренной структуры, что обусловлено, вероятно, протеканием процесса рекристаллизации.

Исследовано влияние водной среды и перегретого пара на коррозионную стойкость и сопротивление коррозионно-механическому разрушению стали марки 07Х12НМФБ в различных режимах эксплуатации парогенератора перспективной реакторной установки большой мощности с натриевым теплоносителем. На основании проведенных исследований установлено, что сталь марки 07Х12НМФБ отвечает требованиям эксплуатации теплообменных труб и корпусных элементов прямоточных парогенераторов реакторной установки по показателям коррозионной стойкости и коррозионно-механической прочности.

Рассмотрено поведение под облучением топливной композиции МЕТМЕТ, представляющей собой частицы уран-молибденового сплава в матрице из циркониевых сплавов. Материаловедческие послереакторные испытания подтвердили удовлетворительную работоспособность опытной партии твэлов, облученных в реакторе МИР до выгорания 61 МВт·сут/кгU при значительных тепловых нагрузках. Можно отметить структурную стабильность топливной композиции под облучением, хорошую совместимость компонентов твэла между собой. Твэлы с топливной композицией МЕТМЕТ перспективны для использования в реакторных установках плавучих энергоблоков и атомных станций малой мощности, а также в качестве толерантного топлива.

Данная статья является вводной в цикле статей, посвященных развитию броненосного кораблестроения в России и СССР в период со второй половины XIX века и до начала Великой Отечественной войны.

В период с 28 по 29 июня 2022 года в НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» проведена XIX конференция молодых ученых и специалистов «Новые материалы и технологии».