Основные результаты научных исследований // 2008

Получены новые фундаментальные знания о композиционных наноструктурах с заданными функциональными свойствами с использованием квантово-механических расчетов: методами теории функционала электронной плотности и псевдопотенциала проведено моделирование внедрения кремниевых нанокластеров в матрицу оксида кремния. Показано, что электронная структура данного композиционного материала чувствительна к условиям формирования кремниевых кластеров и обладает оптической запрещенной зоной с шириной около 2 эВ. Результаты могут быть полезны для создания нанооптических полупроводниковых приборов.

Публикации

1. А. А. Гниденко, В. Г. Заводинский. Влияние кислорода на структуру и электронные свойства нанокластеров кремния Si_n (n = 5, 6, 10, 18). Физика и техника полупроводников. 2008. т. 42. вып. 7. С. 817-822.

Получены новые фундаментальные знания о свойствах порошковых наноматериалов с заданными свойствами. В частности, средствами коллоидной химии и математической статистики описано явление агрегации мелкодисперсных порошков (на примере гидроксидов алюминия и магния), приводящее к сокращению их удельной поверхности. Изменение гранулометрических характеристик дисперсной системы при большем времени экспозиции выражается в бимодальном распределении объемов по интервалам крупности. Рассчитан коэффициент распределения объемов материалов по интервалам диаметров частиц, который является критерием контроля агрегации мелкодисперсных материалов.

Публикации

1. Бойко В.Ф., Власова Н.М. Интерпретация средствами математической статистики агрегации частиц измельченного брусита. // Материаловедение. 2008. №7. С.7-10.

Проведены экспериментальные исследования, направленные на создание физико-химических основ получения композиционных металлических наноматериалов с заданными свойствами и функциями. Установлено, что жидкофазное спекание порошков твердого сплава ВК8 с добавкой нанодисперсного порошка оксида алюминия Al₂O₃ позволяет избежать укрупнения зерен. Увеличение содержания Al₂O₃ до 5% приводит к уменьшению размера зерна почти в три раза, при этом микротвердость сплава ВК8 повышается почти в полтора раза.

Публикации

1. Николенко С.В., Верхотуров А.Д. и др. Использование нанопорошка Al₂O₃ в качестве ингибитора роста зерна в сплаве ВК8. // Вопросы материаловедения № 2 (34) 2008. С. 100-105.

Получены новые фундаментальные знания о свойствах наноматериалов с заданными функциональными свойствами. В частности, показано, что наноструктурные медно-молибдатные катализаторы обеспечивают устойчивое горение наноструктурного углерода (сажи) при пониженных температурах (340-350 °С). Каталитическое действие СuМоO₄ объясняется восстановлением Cu²⁺ до Cu⁺ при контактном взаимодействии частиц молибдата с частицами сажи и формированием поверхностных фаз СuMoO_4-х с высокой концентрацией кислородных вакансий. Заполнение вакансий посредством адсорбции молекулярного кислорода из газовой среды приводит к продуцированию атомарного кислорода, при этом энергия активации процесса горения сажи снижается почти в полтора раза (от 144 до 105 кДж/моль).

Публикации

1. Лебухова Н.В., Карпович Н.Ф. Углетермическое восстановление оксидов и молибдатов меди, никеля и кобальта. // Неорганические материалы. 2008. Т. 44. № 8. С. 1003-1006
2. Лебухова Н.В., Карпович Н.Ф., Макаревич К.С., Чигрин П.Г. Каталитическое горение сажи в присутствии медно-молибдатных систем, полученных разными методами. // Катализ в промышленности. 2008. №6. С 35-39.

Получены фундаментальные знания о закономерностях протекания процессов переработки антропогенных отходов, в частности компактных отходов твердых сплавов. Исследованы образцы твердого сплава, полученные из отходов сплава ВК8 (в соотношении 40% регенерированного порошка и 60% стандартного порошка), по химическому и фазовому составу соответствующие твердому сплаву ВК8, но отличающиеся механическими свойствами: повышенной твердостью, связанной с уменьшением среднего размера зерна (0,84 мкм против 1,4 мкм в стандартном твердом сплаве) и повышенной износостойкостью при резании труднообрабатываемых материалов.

Публикации

1. Дворник М.И., Верхотуров А.Д. Переработка вольфрамкобальтового твердого сплава электроэрозионным диспергированием в воде с последующей карбидизацией. // Порошковая металлургия, 2008. №7/8. С. 137- 145
2. Дворник М.И., Ершова Т.Б., Верхотуров А.Д., Метлицкая Л.П., Пячин С.А. Разупрочнение отходов твердых сплавов закалкой для последующего дробления. // Перспективные материалы. 2008. № 5. С. 89-91.

Получены данные по воздействию импульсного электромагнитного излучения на конденсированные материалы. Установлено, что облучение расплава чугуна (масс. %: 3,7 С; 1,0 Si; 0,5 Mn; 0,1 P и S) наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) до 25 мин способствует увеличению плотности расплава, температуры начала кристаллизации аустенита и снижению температур эвтектического превращения. Максимальные значения теплопроводности, коррозионной стойкости, плотности и твердости чугуна наблюдаются при облучении расплава НЭМИ в течение 10 мин. При продолжительности облучения более 15 мин включения графита в чугуне измельчаются.

Публикации

1. Ри Э.Х., Ри Хосен и др. Механизм и кинетика кристаллизации эвтектики и эвтектоида в модифицированном кремнием чугуне СЧ 20, облученном в жидком состоянии наносекундными электромагнитными импульсами. // Литейщик России, №8. 2008. С. 20 – 23.

В рамках изучения физики тепловых процессов и сложного тепломассопереноса разработана феноменологическая модель воздействия плазмы электрического разряда на поверхность катода. Модель основана на теории термического испарения металлов в вакууме и учитывает скорость движения и изменение площади поверхности анода, с которой вещество переносится на катод. Установлено, что радиальная зависимость толщины осаждаемого слоя может быть описана распределением Лоренца с максимумом в центре области воздействия разряда. Исследования электроискровых покрытий, полученных на металлах (Cu, Ni, Mo) при воздействии разрядов различной длительности и мощности, показали, что наблюдается удовлетворительное совпадение между опытными и расчетными данными.

Публикации

1. Пячин С.А., Пугачевский М.А. Оценка толщины покрытия, осажденного на поверхность катода при однократном разряде. // Физика и химия обработки материалов. 2008. № 3. С. 61-66.