ТОМ 98, № 6 (2025)

Образцы цинк-теллуритных стекол, активированных наночастицами магнетита и титаната бария, синтезированы методом закалки из расплава. Функциональные свойства стекол экспериментально исследованы методами рентгеновской дифракции, оптической и поляризационной спектроскопии и SQUID-магнитометрии. Результаты рентгенофазового анализа подтверждают аморфную структуру стекол. На основании данных оптической спектроскопии восстановлена ширина запрещенной зоны образцов. Результаты исследования электро- и магнитополевых зависимостей электрической поляризации и удельной намагниченности свидетельствуют об эволюционном изменении формы петель электрического и магнитного гистерезиса в зависимости от состава стекол вследствие взаимодействия заряженных кластеров ?-Fe2O3 и наночастиц титаната бария.

Проведено исследование статистических данных по прочности листового стекла. Рассмотрены вопросы теоретических моделей прочности листового стекла, параметров, влияющих на его прочность, вероятностного характера разрушения листового стекла в условиях эксплуатации остекления зданий, подбора распределения значений прочности листового стекла, цензурирования данных, определения вероятностных характеристик прочности листового стекла, в том числе нормативного предела прочности при изгибе.

В рамках квазистатической несвязанной задачи термоупругости получен критерий термопрочности свободно защемленной пластины при импульсном лазерном отжиге с учетом отражения лазерного излучения от тыльной поверхности пластины. Показана возможность снижения максимальных растягивающих напряжений в пластине на 15…65 %, энергетических затрат на отжиг – на 8…30 %. Установлено, что учет отражения лазерного излучения от тыльной поверхности пластины приводит к уменьшению области изменения безразмерного параметра ?h (произведение показателя поглощения на толщину пластины), в которой возможно разрушение пластины термоупругими напряжениями в процессе отжига.

Разработан способ формирования покрытия октакальцийфосфата (ОКФ, Ca8H2(PO4)6·5H2O) на поверхности керамики на основе трикальцийфосфата (ТКФ, Са3(РО4)2) ?-модификации. Формирование покрытий проводили путем выдержки керамики в буферных растворах с основным ионным составом CH3COO– и Na+ при варьировании условий (времени, значения рН и температуры). Кристаллизация покрытия ОКФ проходила последовательно путем частичного растворения поверхностных слоев керамики ТКФ и кристаллизации промежуточной фазы дикальцийфосфата дигидрата (ДКФД, CaHPO4·2H2O). Изучено влияние состава буферных растворов и условий проведения процесса (времяни, значения рН и температуры) на фазовый состав, морфологию и толщину покрытия.

Описаны особенности синтеза модифицированным золь-гель методом (методом Печини) нового оксидного пирохлора состава Bi2,7Ni0,7Mg0,46Sb2O10+? (пр. гр. Fd-3m, a = 10,4703 ?), содержащего катионы сурьмы (V) и висмута (III) из стехиометрической смеси оксидных прекурсоров. Показано, что предотвратить образование легколетучих при прокаливании соединений сурьмы (III, V) и виcмута (III) можно путем растворения прекурсоров в растворах серной или азотной кислот, исключив использование раствора хлороводородной кислоты или хлоридов. Проведен поэтапный синтез двух образцов, полученных из сернокислой и азотнокислой сред, и проанализирован фазовый состав препаратов, прокаленных в температурном интервале 350…950 ?С. При прокаливании образца, полученного из сернокислого раствора, выявлена фаза Bi12,67O14(SO4)5, препятствующая образованию пирохлора в низкотемпературной области. В образце, синтезированном из азотнокислого раствора, в качестве промежуточных фаз фиксируются стибаты висмута Bi3SbO7, BiNbO4. В качестве прочих промежуточных фаз в образцах идентифицированы Sb2O4, Bi12MgO19, Bi7,47Ni0,53O11,73, Bi3Ni2/3Sb5/3O11, NiSb2O6. Температура синтеза однофазного Bi2,7Ni0,7Mg0,46Sb2O10+? со структурой пирохлора составляет 950 ?С. Фазовая чистота и химический состав образца установлены методами рентгенофазового анализа (РФА) и рентгеновского энергодисперсионного анализа (ЭДС).

Методом искрового плазменного спекания получены материалы на основе карбида кремния и системы SiC–20B4C–1C–0,5B. Методами термического анализа, электронной микроскопии, рентгенофазового анализа и при испытаниях на изгиб исследовали характеристики порошковых смесей и готовых материалов. При термическом анализе порошки SiC с добавками В и С показали ускорение потери массы смеси, что показывает ее способность к более эффективному спеканию, и формирование зернограничной фазы, состоящей из соединений бор-углеродной системы. Добавление карбида бора способствовало формированию дополнительной упрочняющей фазы в карбиде кремния. Основной фазой материала является политип 6H-SiC, имеющий гексагональную решетку ?-SiC. В результате проведенных исследований механических характеристик материала состава SiC–20B4C–1C–0,5B было установлено, что прочность на изгиб при 20 ?С достигает 332 МПа.

Показана возможность использования продуктов пиролиза нефтесодержащих отходов, в том числе нефтешламов, при синтезе пористой керамики. Высокое содержание углерода в продуктах пиролиза нефтешламов определяет целесообразность их применения в качестве выгорающего компонента для частичной замены сырцовой массы при получении алюмосиликатной керамики. Присутствие в продуктах пиролиза нефтешламов оксидов металлов природного и техногенного происхождения способствует снижению температуры обжига в сравнении с образцами из глины без добавок с 1150 до 1080 ?С. Целесообразно введение в сырьевую смесь продуктов пиролиза нефтесодержащих отходов в количестве до 20 масс. %.

Рассмотрены процессы получения теплоизоляционных материалов с использованием местных минеральных ресурсов. По технологии керамических или керамохимических связующих на основе глинистого сырья различной огнеупорности и пластичности создана огнеупорная теплоизоляция, состоящая из пористого наполнителя в виде вспученных горных пород (гидрофлогопит, перлит). Методами рентгенофазового и микрозондового анализа исследовали структурные изменения полученных материалов в условиях повышенных температур. Установлено, что плотность образцов на основе гидрофлогопита на глинофосфатном связующем повышается на 30…35 %, по сравнению с образцами на керамическом связующем. В образцах с перлитовым наполнителем введение фосфатного связующего не оказывает существенного влияния на кажущуюся плотность. Показана возможность повышения прочности образцов в 2 раза без увеличения плотности и теплопроводности введением в исходные перлитовые смеси предварительно синтезированного глинофосфатного связующего на красножгущейся глине. Исследование изменений прочностных характеристик перлитокерамических образцов на различных фосфатных связующих в температурном диапазоне 300…950 ?С показало стабильность материала по прочности до 800 ?С, что косвенно характеризует преобразование структуры и его рабочую температуру. На основе композиций «вспученный гидрофлогопит–вторичный самаркандский каолин» и «вспученный перлит–вторичный самаркандский каолин–глинофосфатное связующее на красножгущейся глине» методом полусухого прессования получены теплоизоляционные материалы с улучшенными термомеханическими свойствами для рабочих температур 850…1100 ?С.