Vol 59, No 6 (2023)

Исследовано взаимодействие активированного механохимическим способом порошка тантала с аморфным бором, взятых в мольном соотношении 1 : 2, в ионных расплавах солей различного состава при температурах 1023 и 1073 K в атмосфере аргона. Показано, что применение ионных расплавов позволяет получать близкие к сферическим частицы TaB₂ (пр. гр. P6/mmm) со средним диаметром ~70 нм, с параметрами элементарной ячейки a = 0.3077–0.3090 нм и с = 0.3227–0.3245 нм.

Методами сканирующей зондовой и электронной микроскопии, рентгеноспектрального и рентгенофазового анализа, КР- и Фурье-спектроскопии исследованы морфология поверхности, элементный и фазовый составы, локальные электрические свойства пленок фуллерита с разной атомной долей олова и висмута. Пленки получены из совмещенного атомно-молекулярного потока методом резистивного испарения в вакууме на подложках из окисленного монокристаллического кремния. Толщина пленок составила 1 мкм. Установлено, что свежесконденсированные пленки состоят из частиц разных размеров – от 30 до 200 нм, на рентгенограммах наблюдаются отражения фуллерита С₆₀ с гранецентрированной кубической решеткой, находящейся в напряженном состоянии из-за внедрения атомов примеси, а также отражения чистых олова и висмута. С помощью оптической спектроскопии выявлено образование комплексов фуллеренов с атомами Sn и Bi. Электросиловая микроскопия показала значительное уменьшение поверхностного потенциала пленок фуллерита, легированных оловом и висмутом, и неоднородное распределение градиента поверхностной емкости.

Методом ионно-лучевого распыления–осаждения получены слоистые структуры в виде субмикронных слоев никеля на монокристаллических подложках сегнетоэлектрика ниобата лития LiNbO₃. В данных структурах при комнатной температуре наблюдается интерфейсный магнитоэлектрический эффект, максимальная величина которого в поперечной конфигурации магнитного и электрического полей составляет 108, а в продольной – 4 мВ/А. На основании анализа механических деформаций сделан вывод о значительном вкладе интерфейса в магнитоэлектрическое взаимодействие в полученных структурах Ni/LiNbO₃. Данные материалы могут найти применение при разработке устройств пьезотехники, а также акустической, оптической и спин-волновой электроники.

В настоящей работе апробирован усовершенствованный твердофазный синтез Na₃V₂(PO₄)₃ со структурой суперионного проводника NASICON и размерами частиц 0.5–4.5 мкм на основе распылительной сушки водного раствора прекурсоров с последующим отжигом в атмосфере азота. Максимальная удельная емкость для композита из полученого Na₃V₂(PO₄)₃ и терморасширеного графита составляет 117.00 мАч/г при скорости заряда и разряда С/20 и уменьшается до 76.73 мАч/г после 200 циклов зарядно-разрядных ресурсных испытаний при скорости заряда и разряда 1С. Величина кажущегося коэффициент а диффузии иона натрия в твердой фазе композита Na₃V₂(PO₄)₃/С для процесса де- и интеркаляции составляет 5.87 × 10^–11 и 4.60 × 10^–11 см²/c соответственно.

Синтезирована алюмомагнезиальная шпинель с использованием золь–гель-метода. Изучено влияние оксидов европия и иттрия на синтез и кинетику формирования алюмомагнезиальной шпинели при термической обработке в интервале температур 500–1000°C. Методами рентгенофазового и химического анализов установлено, что формирование алюмомагнезиальной шпинели происходит при температуре 1000°C и выдержке 240 мин ксерогеля, полученного на основе смеси соединений Al(NO₃)₃ + Mg(NO₃)₂ при соотношении 2 : 1 соответственно. Полученный продукт содержит примесь несвязанного MgO. Добавка минерализующего оксида Eu₂O₃ в количестве 1.5 мас. % от общей массы исходной смеси при выдержке 240 мин снижает температуру максимального формирования шпинели до 900°C. В случае Y₂O₃ для максимального формирования шпинели при этой же температуре требуется добавка в количестве 3 мас. %.

Методом низкотемпературной адсорбции/десорбции азота определены характеристики пористых материалов, полученных из стекол системы Na₂O–B₂O₃–SiO₂–GeO₂. Показано, что при замещении кремния на германий наблюдается увеличение объема пор в изученных стеклах вплоть до состава с соотношением SiO₂/GeO₂, равным 0.5. Пористое стекло этого состава характеризуется наибольшими удельной поверхностью, объемами микро- и мезопор. Кроме того, мы предположили, что изменение пористых характеристик стекла в случае полного замещения кремния на германий связано со структурными особенностями борогерманатной сетки, обусловленными разрывом связей B–O–B с образованием немостиковых атомов кислорода.

Получены пористые керамические материалы из рубленого базальтового волокна БС16-6-76 с добавками CuS и ZrO₂ путем гранулирования, прессования и последующего спекания на воздухе. Дифрактометрические исследования с использованием программного обеспечения позволили реализовать профильный анализ, провести и оценить качественный и относительный количественный фазовый состав полученных материалов. Определена последовательность фазовых превращений в базальтовых волокнах. Подтверждено, что кристаллизация в волокнах при охлаждении после спекания начинается с образования зародышей алюмосиликатного шпинелида, которые действуют как центры кристаллизации и являются частью структуры ортоклаза. Последней в иерархии фаз является низкомолекулярная железосодержащая фаза – гематит [α-Fe₂O₃], внедренный в каркасный силикат изоморфного ряда. Показано, что поверхность базальтового волокна в спеченном пористом материале с добавками сульфида меди и оксида циркония содержит включения кристаллической фазы размерами ~500 нм.

Получены композиты на основе нанопорошков, прекурсоры которых синтезированы гидролизным золь–гель-методом из 1 М растворов солей ZrOCl₂, Al(NO₃)_3, Yb(NO₃)₃, Sr (NO₃)₂, количество которых отвечало базовому составу (мол. %): 50 Al₂O₃, 50 – n 3Yb-TZP (тетрагональный диоксид циркония, стабилизированный 3% Yb₂O₃) и модификатор SrO в количестве n = 1, 3 и 6%. Проведено исследование влияния количества модификатора на формирование фазового состава, микроструктуры и механические характеристики композитов. Установлено, что введение модификатора определяет смещение фазового перехода θ-Al₂O₃ → α-Al₂O₃ в область более высоких температур. Показано, что в процессе спекания исходных наноразмерных порошков in situ в температурном интервале 1250–1400°C происходит формирование фаз корунда и гексаалюмината стронция. Определено, что введение модификатора свыше 3% повышает закрытую пористость композитов, снижая параметр прочности с 700 до 450 МПа.

Разработан состав нового сплава на основе цинкового сплава ЦАМ 4-1, полученного из низкосортного цинка марки Ц3, – ЦАМСв 4-1-2.5. Сплавы исследованы потенциостатическим методом в потенциодинамическом режиме в среде электролита NaCl. Скорость развертки потенциала равнялась 2 мВ/с. Исследовано влияние добавки ванадия на коррозионно-электрохимическое поведение цинкового сплава ЦАМСв 4-1-2.5 в среде электролита NaCl. Показано, что легирование ванадием смещает в область положительных значений потенциалы свободной коррозии, питтингообразования и репассивации. С ростом концентрации хлорид-иона скорость коррозии сплавов растет независимо от их состава. Добавка ванадия к сплаву ЦАМСв 4-1-2.5 уменьшает скорость его коррозии в среде электролита NaCl на 15–20%, что в свою очередь способствует уменьшению толщины защитного слоя и позволяет сэкономить 10% металла.