Неорганические материалы

Методом жидкофазной эксфолиации при ультразвуковой обработке были получены низкоразмерные флейки состава MX₂ (M — Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W; X — S, Se, Te) в различных органических растворителях. На основании хансеновских параметров растворителей и измеренной величины оптического поглощения были рассчитаны хансеновские параметры полученных низкоразмерных материалов. Показано, что оптическое поглощение, а следовательно, эффективность растворителя в качестве эксфолиирующего агента, увеличивается с уменьшением хансеновской дистанции между растворителем и дихалькогенидом. Рассмотрена возможность использования косинусной дистанции между этими величинами в качестве альтернативы хансеновской дистанции.

В работе представлены экспериментальные результаты высокотемпературного синтеза литых нитридных материалов в системе V–Ti–N. Впервые методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в режиме горения из порошковой смеси V₂O₅ + Al + AlN + Ti получены литые материалы, основу которых составляют твердые нитридные и интерметаллидные растворы системы V–Ti–N. Синтезы проводили в реакторе объемом 3 л при давлении азота 5 МПа. Исходные смеси помещали в кварцевые тигли. При горении смесей с содержанием титана α_Ti = 0–7.5% конечные продукты плавятся, происходит их полное разделение (сепарация) на оксидную (верхний слиток) и “металлическую” (нижний слиток) части. При горении исходной (базовой) смеси, не содержащей титан (α_Ti = 0), синтезируются литые материалы, состоящие из нитрида ванадия V₂N. Введение титана в эту смесь приводит к существенному изменению состава и микроструктуры конечных продуктов. Титан, введенный в исходную смесь, растворяется в нитриде ванадия с образованием твердых растворов в V₂N. Кроме того, титан принимает участие в окислительно-восстановительной реакции с оксидом ванадия с образованием оксидов, переходящих в оксидный (верхний) слиток. Полученные конечные продукты охарактеризованы методами рентгеновской дифракции и электронной микроскопии. Изучены их структурно-фазовые составляющие.

Впервые получены теоретические зависимости ширины Г(эВ) спектров рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии электронов внешних валентных молекулярных орбиталей (ВМО) и внутренних валентных молекулярных орбиталей (ВВМО) без учета An 6s-электронов, а также отношения интенсивностей этих спектров (I_{вмо/ввмо} = I_{ВМО/IВВМО}), рассчитанных релятивистским методом дискретного варьирования для AnO₂ (An = Th–Lr), от атомного номера Z. Установлено удовлетворительное согласие с имеющимися соответствующими экспериментальными данными для AnO₂ легких актиноидов. Уменьшение ширины спектра электронов ВМО в ряду Pa–Lr связано со сдвигом парциальной плотности состояний An 5f-электронов ко дну зоны ВМО, а увеличение ширины зоны электронов ВВМО при этом в основном связано с возрастанием величины спин-орбитального расщепления ΔE_sl An 6p-электронов. Найдено, что интенсивность полосы электронов ВМО в основном связана с An 5f- и 6d-электронами, так как сечение фотоионизации для этих электронов значительно больше, чем у An 7s-, 7p- и O 2p-электронов.

Станнат тулия со структурой пирохлора получен методом твердофазного синтеза. Теплоемкость поликристаллического Tm₂Sn₂O₇ измерена методами адиабатической и дифференциальной сканирующей калориметрии в диапазоне температур 4.51–1573 K. Значения стандартной мольной энтропии, изменений энтальпии и приведенных энергий Гиббса Tm₂Sn₂O₇ рассчитаны из сглаженных величин теплоемкости. Проведена оценка стандартной энергии Гиббса образования поликристаллического станната тулия при Т = 298.15 K.

Высокоэнтропийные однофазные оксиды со структурой перовскита Ca(Ti_0.25Sn_0.25Nb_0.125Ta_0.125M_0.25)O₃ (M = Fe, Zr) были впервые синтезированы простым одностадийным керамическим методом и охарактеризованы рентгеновским дифракционным анализом. Порошки были подвергнуты механоактивации, в результате которой произошел частичный фазовый переход из орторомбической фазы в тетрагональную. Оба состава продемонстрировали способность к восстановлению Cr(VI) при освещении УФ-светом и высокую сорбционную активность по отношению к красителю метиленовый синий.

В работе исследованы процессы полирования двухфазной керамики Y₂O₃–MgO с целью повышения качества ее поверхности для оптических применений. Проведен сравнительный анализ трех методов обработки: механического, химико-механического и магнитореологического полирования. Последовательное применение этих подходов, включающее предварительное глубокое шлифование-полирование для устранения нарушенного слоя, позволяет существенно улучшить чистоту и точность обрабатываемой поверхности. Финальное магнитореологическое полирование обеспечивает достижение средней шероховатости (R_a) 0.6 нм, среднеквадратичного отклонения (RMS) 0.8 нм, чистоты поверхности 2-го класса по ГОСТ 11141-84 и точности формы оптических элементов до λ/4. На основе полученных результатов были изготовлены опытные оптические элементы, удовлетворяющие современным требованиям для широкого спектра оптических приложений.

С целью оценки влияния микроструктуры на рассеяние значений ударной вязкости горячекатаной стали проведено исследование образцов после испытаний на ударный изгиб при температуре −60°С. Изучена микроструктура образцов под поверхностью изломов. Экспериментально показано, что большинство очагов скола расположены в мартенситно-бейнитных прослойках в ферритно-перлитной микроструктуре, которые образуются в осевой области проката. Несмотря на то что доля мартенситно-бейнитных прослоек в микроструктуре не превышает 4%, их размер и расположение относительно приложенных напряжений определяют величину ударной вязкости стандартных поперечных образцов. Минимальным значениям ударной вязкости соответствует наибольшая суммарная ширина мартенситно-бейнитных прослоек и наибольшая концентрация Mn, Si и P. Для оценки влияния формирования мартенситно-бейнитных прослоек на величину ударной вязкости предложен показатель неоднородности микроструктуры C, учитывающий как ширину прослоек, так и концентрационную неоднородность по Mn, Si и P.