Vol 59, No 3 (2023)

Определены кинетические закономерности образования нитридов сплавов Zr–Nb (содержание Nb 0.1, 2.5 и 5 мас. %) при температуре 1900°C. Процесс азотирования характеризуется двухстадийностью, где обе стадии описываются экспоненциальным законом. Скорость химической реакции на второй стадии значительно меньше, чем на первой. Охарактеризован состав формирующихся гетероструктур Zr_1–хNb_хN–ZrN_1–n/β-твердый раствор циркония в ниобии–Zr_1–хNb_хN, установлена последовательность нитридизации компонентов исходного сплава. На первой стадии процесса происходят образование α-твердого раствора азота в Zr и его переход в нестехиометрический нитрид. Кинетическая зависимость на второй стадии описывает нитридизацию фазы β-Nb, образовавшейся при распаде твердого раствора Zr〈Nb〉. Показано, что продолжительность второй стадии процесса определяется количеством ниобия в исходном твердом растворе. Экспериментально подтверждена возможность создания однофазной керамики с активными добавками нитридизацией сплавов Zr–М в одностадийном процессе с сохранением исходной формы металлической заготовки.

В работе представлены результаты коррозионно-электрохимического исследования влияния добавок лития (0.05–1.0 мас. %) как модификатора структуры на анодное поведение свинцово-сурьмяного сплава марки ССу3 (Pb + 3 мас. % Sb) в среде электролита NaCl. Исследование проведено потенциостатическим методом в потенциодинамическом режиме при скорости развертки потенциала 2 мВ/с. Установлено, что с ростом концентрации водного раствора NaCl наблюдается смещение в отрицательную область потенциалов коррозии, питтингообразования и реппассивации сплавов. Потенциал свободной коррозии сплавов со временем смещается в положительную область. Такая же зависимость имеет место и с ростом концентрации лития в сплаве ССу3. При этом, независимо от состава сплавов, установлен рост скорости их коррозии с увеличением концентрации NaCl в электролите. Добавки лития в сплав ССу3 увеличивают его коррозионную стойкость. Показано, что сплавы корродируют по питтинговому механизму и литий как модификатор их структуры способствует увеличению потенциалов питтингообразования и репассивации. Это приводит к росту устойчивости сплавов к питтинговой коррозии, а также способствует залечиванию зарождающихся питтинговых очагов.

В работе исследованы фотоэлектрохимические и фотокаталитические свойства пористых материалов на основе полых микросфер α-Fe₂O₃, характеризующихся наличием оборванных магнитных связей Fe–O–Fe, обусловленных повышенной концентрацией вакансий на границе стенка/закрытая пора. С использованием данного порошка шликерно-обжиговым методом при температуре изотермической выдержки 400°C были получены две серии пленочных образцов, нанесенных на стекло с токопроводящим слоем из суспензий двух составов: водный раствор Fe(NO₃)₃ + полые микросферы α-Fe₂O₃ (серия 1) и водный раствор Fe(NO₃)₃ + полиэтиленгликоль + полые микросферы α‑Fe₂O₃ (серия 2). Установлено, что пленки серии 2 имеют структуру с пространственно разделенными частицами различной дисперсности: наночастицы α-Fe₂O₃/полые микросферы α-Fe₂O₃, а пленки серии 1 преимущественно состоят из полых микросфер, объединенных “шейками”, формирующимися в процессе термической обработки. Толщина пленок серии 2 составляла порядка 2 мкм, а серии 1 – 4 мкм. Структурные различия пленок двух серий оказывают существенное влияние на оптические свойства материала. Пленка серии 2 (3.50 × 10⁵ м^–1) имеет примерно в 2 раза больший коэффициент поглощения света в диапазоне длин волн 350–1500 нм в сравнении с пленкой серии 1 (1.75 × 10⁵ м^–1). Исследование фотоэлектрохимических свойств в водном растворе 0.1 M KOH показало, что потенциал начала анодной реакции для пленки серии 2 составил 0.87 В vs. Ag/AgCl, а для серии 1 – 0.97 В vs. Ag/AgCl. Для обеих пленок наблюдалось нетипичное увеличение плотности тока при длительном освещении светом при потенциале 1 В vs. Ag/AgCl, вызванное формированием на поверхности фотоанода Fe(IV). Фотокаталитические свойства материалов оценивались по скорости деградации метиленового синего. Константы скорости реакции (k) составили 0.015 и 0.018 мин^–1 для пленок серий 1 и 2 соответственно против k для реакции без фотокатализатора 2.8 × 10^–4 мин^–1.

Проведено физико-химическое исследование системы Tb₂O₃–Li₆Tb(BO₃)₃, перспективной для роста кристаллов оксида тербия кубической модификации. Исследованы растворимость оксида тербия в Li₆Tb(BO₃)₃ и процесс испарения насыщенного раствора в области температур 1055–1285°C. Полученные результаты по растворимости согласованы с литературными данными и представлены графически. Установлено, что высокотемпературный раствор испаряется инконгруэнтно. Основными компонентами пара являются оксиды лития и бора в соотношении, близком к Li₂O : B₂O₃ = 4 : 1. При повышении температуры испарения в составе пара возрастает содержание оксида тербия и при температуре 1250°C соотношение оксидов равно Li₂O : B₂O₃ : Tb₂O₃ = 62 : 15 : 1.

В работе приведены результаты определения изменений рельефа поверхности пластин из кварцевого стекла под действием ультразвуковых колебаний методом вариации Аллана. Применение этого метода позволило количественно оценить составляющие шероховатости, соответствующие поверхностным дефектам определенного размера. Показано, что длительная ультразвуковая обработка пластин из кварцевого стекла при плотности мощности излучения 10 Вт/см² приводит к существенному изменению поверхности: высота рельефа, связанная с мелкомасштабными поверхностными дефектами размером 0.125 мкм, увеличилась примерно на 40%, а с крупными дефектами (12 мкм) – уменьшилась примерно на 30%. Наблюдаемые изменения поверхности, по-видимому, связаны с кавитационным разрушением крупномасштабных поверхностных дефектов локальными кумулятивными струями.

Методом автоволнового горения в азоте ферросиликоалюминия с добавками металлического тантала (0, 5, 10, 15 мас. %) получены металлокерамические композиты Fe/TaON/β-Si₃N₄/β-Si₃Al₃O₃N₅. Установлен фазовый состав, изучены морфологические особенности и оптические свойства композитов. Проведена оценка кислотно-основных свойств поверхности, адсорбционной и фотокаталитической активности композитов в процессе деградации хлорамфеникола при облучении УФ- и видимым светом. Показана высокая эффективность композитов для окислительной деструкции хлорамфеникола (98%) при облучении видимым светом.

В работе получены коллоидные растворы наночастиц серебра электроискровым методом при использовании трех разных модификаторов: карбонат-, цитрат-ионов и полиэтиленимина. Растворы показывают высокую устойчивость по данным спектроскопии оптического поглощения и абсолютной величине дзета-потенциала. Геометрические параметры наночастиц исследованы методом просвечивающей электронной микроскопии. Проведена иммобилизация наночастиц на поверхность трековых мембран из полиэтилентерефталата. Поверхностные наноструктуры проанализированы методом растровой электронной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света. На полученных образцах обнаружен эффект гигантского комбинационного рассеяния света по отношению к тестовому соединению 4-аминотиофенолу. Рассчитаны относительные коэффициенты усиления комбинационного рассеяния света.