Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


ФХ-2021


Влияние металлических добавок на конверсию гематита при переработке бокситов методом Байера

Аннотация: Работа посвящена изучению влияния моно- и сложносоставных металлических добавок на процесс переработки бокситов гидрощелочным способом. Изучен химический качественный и количественный состав, морфология красных шламов (КШ) полученных в условиях автоклавного высокотемпературного выщелачивания. Проведены рентгенофазовые исследования, направленные на определение состава и структуры соединений в красном шламе. Показана перспективность метода автоклавного выщелачивания трудновскрываемых бокситов с одновременным извлечением глинозема и конверсии гематита в магнетит газообразным водородом. Установлено, что способ позволяет переработку бокситов с высокой степенью извлечения глинозема и позволяет получать красные шламы с различным содержанием магнитной фракции и низким содержанием натрия. Полученный магнетизированный красный шлам пригоден для переработки с помощью магнитной сепарации и делает перспективным сырьем для черной металлургии. Определена зависимость степени конверсии гематита в магнетит от вида восстанавливающего агента. По результатам исследований был получен патент на изобретение.

Фазовый состав, субструктура и остаточные макронапряжения в поверхностном слое полученного методом электроконтактной приварки ленты

Аннотация: Методами рентгенографии и электронной микроскопии исследован поверхностный слой чугуна   ВЧ50–2 после его обработки электроконтактной приваркой. В качестве присадочного материала использовалась лента из стали 50ХФА. Применялись технологии обработки с созданием промежуточного слоя из никелевого порошка ПГН-12Н-01 и без него. Получены результаты о фазовом составе, субструктуре и остаточных напряжениях. Исследуемая система состоит из фаз α–Fe и γ–Fe. Параметры субструктуры (микродеформации и измельчение блоков) имеют одинаковые значения для различных режимов электроконтактной приварки. Остаточные напряжения носят растягивающий характер и уменьшаются при создании промежуточного слоя из никелевого порошкового материала. Основной механизм их образования – термические воздействия на материал, обрабатываемый электроконтактной приваркой. Установлено, что после электроконтактной приварки ленты могут образовываться трещины, их ориентация преимущественно параллельно обрабатываемой поверхности обусловлена наличием большого градиента температур.

Распознавание газовоздушных смесей с помощью одиночного сенсора газа на основе нитевидных нанокристаллов диоксида олова

Аннотация: Нитевидные нанокристаллы диоксида олова были выращены методом физического осаждения из паровой фазы и перенесены на контактную систему методом замороженной капли. Полученные сенсоры обладают газочувствительностью, воздействие паров газов-восстановителей приводит к увеличению их проводимости. Показано, что существует долговременный дрейф проводимости сенсора при воздействии пробы. Исследована концентрационная зависимость чувствительности сенсора к парам этанола, ацетона и пропанол-2 при температуре 300°С. На основе анализа концентрационных зависимостей проводимости рассчитаны энергии десорбции частиц, а также положения донорных уровней, индуцированных при адсорбции газов-восстановителей, относительно акцепторного уровня кислорода. Показано, что рассчитанные параметры имеют существенно меньший по сравнению с проводимостью временной дрейф. Использование указанных параметров позволяет распознавать газовоздушные смеси, т.е. однозначно отнести одну из трех исследованных проб к её классу.

Изменение свойств диффузионно-твердеющего припоя от состава жидкометаллической компоненты

Аннотация: В статье обсуждается изменение свойств диффузионно-твердеющего припоя в зависимости от состава жидкометаллической компоненты на основе легкоплавких сплавов галлия: галлий-олово, галлий-индий-олово и галлий-олово-цинк при взаимодействии с порошком сплава медь-олово (ПМОСФ5) подвергнутых низкотемпературной (125°С) и высокотемпературной (500°С) термической обработке. Механические свойства оценены измерением микротвердости, а термические исследованы методом дифференциально-термического анализа. Термическая обработка при высоких температурах способствует переходу припоя в равновесное состояние, при этом происходит значительное увеличение твердости. По графикам дифференциально-термического анализа рассчитаны экзотермические эффекты. Методом рентгенофазового анализа определены образующиеся в результате диффузионного твердения фазы. Показано, что при различных температурах обработки образуются разные фазы – наноразмерные интерметаллические соединения. Экспериментально доказано улучшение механических свойств диффузионно-твердеющего припоя при наличии цинка растворенного в галлиевом жидком сплаве.

Углеродные наночастицы на основе терморасширенного графита: влияние способа получения ТРГ на морфологию частиц

Аннотация: В работе представлены результаты исследования морфологии углеродных наночастиц, образующихся при жидкофазном расслоении терморасширенного графита в трет-бутаноле. Используемый в работе терморасширенный графит получен путем термического расширения соинтеркалата нитрата графита с уксусной и муравьиной кислотами в режиме термоудара при 500°С и 900°С. Исходный соинтеркалант по данным рентгенофазового анализа представляет собой смесь соединений II-й и IV-й стадий интеркалирования. Методом просвечивающей электронной микроскопии установлено, что дисперсии углеродных наночастиц, образующиеся при расслоении терморасширенного графита в трет-бутаноле под действием ультразвука, содержат в основном малослойные графены, планарные размеры которых достигают 8 мкм. Обсуждается влияние условий получения терморасширенного графита на морфологию образующихся углеродных наночастиц. Дисперсии на основе терморасширенного графита, полученного при более низкой температуре, помимо малослойных графенов содержат также значительное количество аморфных углеродных частиц с планарными размерами до 100 нм.

Осаждение фосфатов кальция из модельного раствора плазмы крови на стали марки 12Х18Н10Т

Аннотация: В работе представлено исследование процессов осаждения минерально- органических образований в модельном растворе плазмы крови в присутствии добавок альбумина, глицина, глюкозы, глутаминовой и молочной кислот. Методом рентгенофлуоресцентного анализа изучен фазовый состав образцов. Для измерения площади покрытия образца модифицированным фосфатом кальция были сделаны фотографии. На фотографиях были выделены области покрытия твердой фазой и с помощью программы ToupView произведен расчет степени покрытия образцов стали. Осаждение кристаллической фазы происходит на всех исследуемых образцах. Отличия заключаются в распределении кристаллов по поверхности пластины. Добавка альбумин ингибирует процесс осаждения гидроксилапатита на исследуемых образцах. Показано, что добавки глюкозы, глутаминовой и молочной кислот катализируют процесс осаждения гидроксилапатита на поверхности стального образца. В процентном соотношении, от общей площади фотографии, наибольшее количество осажденного порошка гидроксилапатита наблюдается у образцов с добавлением глюкозы.

Создание каталитических покрытий золь-гель методом для увеличения экологических показателей интерметаллидных пористых горелок

Аннотация: Экологические параметры энергетического оборудования важны с точки зрения минимизации негативного воздействия на окружающую среду. Интерметаллидные инфракрасные пористые беспламенные горелки являются новым поколением горелочных устройств с улучшенными характеристиками. Газовые горелки относятся к наиболее эффективным устройствам прямого преобразования теплоты горения в энергию инфракрасного излучения. Несмотря на улучшенные по сравнению с традиционными горелками экологические характеристики инфракрасных пористых горелок, при работе они могут выделять нежелательные и опасные продукты горения газовых смесей (или других топлив), особенно при переходных и высокомощных режимах. В этой работе были получены каталитические покрытия оксидных систем на основе церия с небольшим добавлением оксидов кремния. Осаждение каталитического материала на пористые интерметаллидные подложки фиксировалось с применением весового метода, оптической системы анализа и сканирующей электронной микроскопии, а изучение химической структуры – с помощью ИК-спектроскопии. Выявлено равномерное распределение покрытия по поверхности подложки и соответствие ИК-пиков химическому составу синтезированных систем.

Анализ методов синтеза легированной бором шихты ниобата лития, используемой для выращивания монокристаллов

Аннотация: Проведен анализ известных методов синтеза шихты ниобата лития, легированной бором, которая используется при выращивании монокристаллов высокого оптического качества методом Чохральского. Установлено, что способ гомогенного легирования (шихта получается из прекурсора Nb2O5 : B и Li2CO3) по сравнению с твердофазным (шихта получается из смеси Li2CO3 : Nb2O5 : H3BO3) позволяет выращивать кристаллы LiNbO3 : B с более однородным распределением в них примеси бора, а также в объеме расплава, при этом упрощаются технологические режимы, устанавливаемые при росте кристаллов. В работе впервые рассмотрен жидкофазный метод синтеза шихты, исключающий стадию прокалки гомогенизированной смеси пентаоксида ниобия и карбоната лития. Результаты имеют важное значение при выборе технологии выращивания легированных бором монокристаллов ниобата лития для конкретных областей техники

Оптимизация технологии получения композита на основе феррита бария и титаната бария

Аннотация: В работе показано, что в результате спекания образцов композита титанат бария (80 объемных %) – феррит бария (20 объемных %) в фарфоровом тигле при температуре 1300°С возникает эвтектика. В результате сравнения свойств образцов, полученных при различных температурах спекания, установлено, что оптимальные свойства имеют образцы, спеченные при 1250°С. Проведено сравнение структуры и диэлектрических свойств образцов керамики титаната бария и композита титанат бария (80 объемных %) – феррит бария ( 20 объемных %), спеченных при температуре 1250°С. Показано, что добавление в состав титаната бария 20 % феррита бария повышает значение диэлектрической проницаемости, пироэлектрического коэффициента и пьезоэлектрического модуля d33 композита в 1,5–2 раза по сравнению с керамикой титаната бария, тогда как значение пьезоэлектрического модуля d31 остается без изменения. Введение в состав керамики титаната бария 20 % феррита бария достаточно для того, чтобы полученный композит имел магнитные характеристики, соответствующий чистому ферриту бария.

Специфика структуры эффективных мембранных сплавов на основе ниобия, ванадия и циркония

Аннотация: Аморфные, нанокристаллические мембранные сплавы на основе элементов V группы с уникальными механическими и функциональными свойствами и с матричной дуплексной микроструктурой активно способствуют развитию водородной энергетики. Имеются еще не вполне разрешенные проблемы для этих новых сплавов – их низкая термическая стабильность, недосточная механическая прочность (пластичность, твердость), а также охрупчивание интерметаллидное и гидридное. Для эффективного применения разрабатываются сплавы с тройным составом – в которые помимо элементов V группы входят и легирующие металлы никель и титан. Получают не только аморфные и нанокристаллические сплавы, применимые в электронике и электроэнергетике, а также мембранные сплавы с дуплексной матричной структурой, объединяющей аморфные, так нано- и квазикристаллические дендритно упрочняющие фазы, как упрочняющие аморфную матрицу. В специализируемых мембранных тройных сплавах формируются соединения NiTi и NiTi2 , стабилизирующие и предохраняющие нано- и кристаллические мембраны от хрупкого разрушения. Установлено, что интенсивное образование гидридов в этих альтернативных мембранных сплавах столь же не желательно, как и для традиционных сплавов на основе палладия. Рассматриваемые сплавы действительно позволяют получить газообразный водород высокой чистоты с применением новых составов взамен дорогостоящих мембран на основе сплавов Pd–Au / Ag /Cu.