Исследована применимость ионно-кластерного пучка аргона для полировки поверхности корундовой керамики. С использованием атомно-силовой микроскопии изучено изменение рельефа поверхности керамики ВК-100 после обработки кластерными ионами аргона в различных режимах: при малых и больших средних размерах кластерных ионов. Определены диапазоны латеральных размеров неровностей, при которых наблюдается сглаживание поверхности керамики.
Представлены результаты исследования элементного, химико-минералогического составов, а также структуры и морфологии шехжелийского базальта с использованием методов химического и рентгенофазового анализа, ИК-спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Определены основные термомеханические характеристики обожженных образцов базальтовых пород Шехжелийского месторождения в интервале температур 1000…1200 °C.
Представлена разработка методики получения прозрачных изделий из кварцевого стекла с помощью LCD-стереолитографии с использованием фотополимерного композита. Показано, что ультразвуковая обработка композита позволяет разрушать агломераты наночастиц SiO2 и добиться более равномерного распределения их в органической матрице, существенно снижая температуру спекания. Определены оптимальные режимы печати и удаления полимерной матрицы. В результате спекания при температуре 1175 °C получены прозрачные монолитные образцы кварцевого стекла с плотностью 2,19 г/см3 и усадкой ~30 %, характеризующиеся светопропусканием более 80 % в видимой области спектра.
Керамику в системах CaO–SiO2 и Na2O–CaO–SiO2 получали из порошков, синтезированных из водных растворов кремниевой кислоты и нитрата кальция при мольном соотношении Ca/Si = 0,5 методом прямого осаждения при добавлении водного раствора аммиака. Для синтеза исходных порошков использовали растворы кремниевой кислоты, которые получали динамическим ионообменным методом из водного раствора силиката натрия Na2SiO3, пропуская его через колонну с сульфополистирольным катионитом КУ-2х8 сверху вниз или снизу вверх. Высокочистая кремниевая кислота, не содержащая ионов натрия, была получена при подаче водного раствора силиката натрия Na2SiO3 снизу вверх. Порошки после синтеза содержали гидратированные силикаты кальция и гидратированный диоксид кремния. В порошке, синтезированном из кислоты, содержащей ионы натрия, присутствовал сопутствующий продукт реакции – нитрат натрия NaNO3. Керамика с фазовым составом, включающим кристобалит SiO2, тридимит SiO2 и силикат натрия кальция Na2Ca3Si6O16, была получена после обжига при 800…1000 °C из синтезированного порошка, содержащего нитрат натрия NaNO3. Керамика с фазовым составом, включающим SiO2 (кристобалит, кварц) и CaSiO3 (волластонит, псевдоволластонит), была получена после обжига при температуре 1000…1200 °C из порошка, синтезированного из высокочистой кремниевой кислоты. Полученные керамические материалы, фазовый состав которых содержит биосовместимые фазы в оксидных системах CaO–SiO2 и Na2O–CaO–SiO2, могут быть использованы для создания костных имплантатов после необходимых исследований методами in vitro и in vivo.
Описан процесс получения керамики ВК94-1 с различными временными технологическими связками (ВТС) с целью оценки влияния связующего на такие свойства, как кажущаяся плотность, общая пористость и линейная усадка образцов. Керамика, полученная с использованием в качестве связующего 8 масс. % полиэтиленгликоля (ПЭГ), показала наилучшие результаты по сравнению с материалом, отформованным с использованием 5 масс. % поливинилового спирта (ПВС). Это связано с тем, что ПЭГ дает более плотный полуфабрикат за счет образования более тонких граничных слоев.
Представлены ренгеноструктурные, диэлектрические и пироэлектрические результаты исследований синтезированной из нанодисперсных порошков PbO и ZrO2 керамики PbZrO3 с добавлением наночастиц BaTiO3. Установлено, что при добавлении титаната бария в цирконате свинца реализуется ромбоэдрическая сегнетоэлектрическая фаза. Как показали пироэлектрические измерения, для x = 0,10 спонтанная поляризация твердых растворов имеет значение 45…55 мкКл/см2.
Представлены результаты формирования покрытий на основе бора путем осаждения материала мишени из паро-плазменной фазы, образованной при электронно-лучевом воздействии на твердотельную мишень в форвакуумной области давлений. Исследованы физико-механические свойства покрытий, формируемых при подаче инертных, активных и реактивных газов в область взаимодействия электронного пучка с мишенью. Показано, что изменение газовой среды в области осаждения паров мишени бора на титановую подложку не приводит к существенному влиянию на твердость H при наноиндентировании и модуль упругости E формируемых покрытий. При этом полученные значения твердости при наноиндентировании изменяются от 19,5 до 20,3 ГПа, а модуля упругости – от 182,5 до 207,7 ГПа. Тем не менее напуск реактивных и активных газов в рабочий объем вакуумной камеры оказывает существенное влияние на адгезионную стойкость и шероховатость такого рода покрытий. Выявлено, что использование N2 при осаждении борсодержащих паров повышает адгезионные свойства покрытий (критическая нагрузка 22,78 Н), при этом шероховатость покрытия наибольшая (Ra = 0,306 мкм). Напуск O2 в область осаждения способствует формированию покрытий с наименьшей шероховатостью (Ra = 0,045 мкм) и адгезионной стойкостью (критическая нагрузка 0,6 Н).
Представлены разработка и экспериментальное обоснование технологии получения наномодифицированного цемента на основе клинкера, гипса, микрокремнезема, поликарбоксилатного суперпластификатора и барханного песка. Исследованы оптимальный состав и технологические параметры, обеспечивающие повышенные прочностные и эксплуатационные свойства вяжущего. Были приготовлены серии составов с варьируемым содержанием клинкера и песка при фиксированном количестве гипса (5 %) и модификатора (10 %). Совместный помол в шаровой мельнице в течение 110 мин обеспечил формирование материала с удельной поверхностью 5500…5700 см2/г и средним диаметром частиц 3,5…3,7 мкм. Испытания на прочность показали, что оптимальное содержание клинкера составляет 70…80 %, при этом замещение до 20 % клинкера барханным песком не снижает прочности. В данных условиях 28-суточная прочность образцов достигала 110…115 МПа, что на 25…30 % выше контрольных значений. Установлено, что оптимальное водоцементное отношение (В/Ц = 0,18…0,20) обеспечивает формирование плотной структуры и максимальные прочностные характеристики. Полученные результаты подтверждают перспективность применения наномодифицированного цемента для снижения расхода клинкера, повышения эксплуатационных свойств и экологической устойчивости цементного производства.
Исследованы микроструктура и диэлектрические свойства керамических образцов титаната цинка (MnxZn1-xTiO3), легированных марганцем, в зависимости от концентрации марганца (x = 0,1; 0,3 и 0,5). Анализ дифрактометра подтвердил, что образцы продемонстрировали гексагональную структуру ильменита, что указывает на структурную эволюцию материала. Диэлектрическая проницаемость находилась под влиянием содержания Mn, увеличивалась с повышением температуры и уменьшалась с увеличением частоты. Согласно полученным данным, диэлектрические потери и диэлектрическая проницаемость увеличивались с температурой и уменьшались с частотой. Добавление следовых количеств цинка к титанатной керамике марганца привело к значительному увеличению диэлектрической проницаемости. Замена ионов марганца ионами цинка эффективно улучшила диэлектрические свойства керамических образцов, что подчеркивает их потенциал для перспективных применений.
Исследованы электрические свойства впервые синтезированного твердофазным методом бидопированного оксидного пирохлора состава Bi6/5Mn1/3Ni1/3Ta4/3O6 + ? (пр. гр. Fd-3m, а = 10,5038(9) ?). По данным сканирующей электронной микроскопии керамика характеризуется пористой микроструктурой, образованной хаотически ориентированными зернами продолговатой формы. Средний размер кристаллитов, определенный рентгенографически, составляет 65 нм. Электрические свойства образцов исследованы с помощью анализатора иммитанса при температурах 100…450 ?С в частотном диапазоне 25…106 Гц. Построена электрическая модель образца в виде эквивалентной схемы, на основе которой рассчитаны относительная диэлектрическая проницаемость (?25), тангенс угла диэлектрических потерь (4·10–3 при частоте 106 Гц) и энергия активации сквозной электропроводности (0,7 эВ). Установлены два поляризационных механизма. Электронная поляризация доминирует в области высоких частот. При низких частотах наблюдается ионо-миграционная поляризация, по своим параметрам близкая к теоретической модели Варбурга.
