ТОМ 98, № 1 (2025)

Представлены результаты исследований матрицы на основе борoфосфатного стекла (БФС) с добавлением хлорида лития как имитатора отработавшего электролита – вида радиоактивных отходов (РАО), образующегося в ходе пирохимической переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). По результатам рентгенофазового анализа (РФА) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) проведена оценка фазового состава и микроструктуры стекол – подтверждены аморфная структура и гомогенность полученного материала. С помощью дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК) и измерений температуропроводности описаны теплофизические свойства материала. Показано, что включение LiCl не оказывает значимого влияния на температуру стеклования, составляющую ~410 ?С для полученных стекол. Однако добавление хлорида лития сказывается на электропроводящих свойствах, исследованных методом спектроскопии электрохимического импеданса. Испытания механической прочности и гидролитической устойчивости проведены согласно установленным требованиям, предъявляемым к матрицам для иммобилизации РАО. При исследовании морфологии поверхности, контактирующей с водой, наблюдается формирование диффузионного слоя в результате перехода ионов натрия в раствор. Проведенные исследования подтверждают возможность использования стекол выбранного состава в качестве матрицы для иммобилизации отработавшего электролита на основе хлорида лития.

Методом обратного химического осаждения получены порошок-прекурсор и люминесцентная керамика YAG:Ce на его основе. В ходе работы найдены зависимости люминесцентных свойств керамики YAG:Ce от типа спекающих добавок (CaO, MgO и TEOS), концентрации активатора Ce3+, температуры вакуумного спекания, а также температуры отжига на воздухе. В качестве оптимальных параметров изготовления керамики YAG:Ce с точки зрения эффективности люминесценции определены следующие: концентрация спекающей добавки – 0,01 ф. ед., тип спекающей добавки – TEOS, температура вакуумного спекания – 1800 °C, температура отжига на воздухе – 600 ?C для образцов с TEOS. Получен образец с эффективностью люминесценции 319 лм/Вт при воздействии лазерным излучением мощностью 190 мВт и диаметром пятна ~5 мм.

Приведены результаты исследования диэлектрических свойств и коэффициента гармоник для керамики титаната бария, полученной из смеси порошков BaTiO3 с размерами частиц 400 и 50 нм при разных температурах спекания. Показано, что при изменении содержания мелкодисперсной компоненты от 0 до 100 % диэлектрическая проницаемость ?(x) и коэффициент гармоник ?(x) имеют немонотонный характер, достигая максимума при x, равном 0,25 и 0,30. Такая зависимость может быть обусловлена изменением плотности упаковки при изменении процентного состава компонент.

Впервые с использованием метода химического соосаждения синтезирован ряд керамических порошков со структурой граната состава (Y1–xLux)3Yb0,15Er0,03Al5O12 (YLuAG), в котором атомное соотношение катионов Y3/Lu3+ варьировалось от 80/20 до 20/80. Определено, что процесс фазообразования граната при используемых условиях синтеза проходит через образование промежуточных фаз, состав которых зависит от соотношения Y/Lu в растворе исходных солей. По результатам дифференциального термического анализа порошков-прекурсоров и рентгеновской дифрактометрии керамических порошков состава (Y1–xLux)3Yb0,15Er0,03Al5O12, полученных при температурах 800, 900, 1000 и 1150 ?C, определены температурные диапазоны образования и разложения промежуточных кристаллических фаз Y2O2SO4, Y2(SO4)3, Lu2(SO4)3 и Lu1–xYxAlO3, формирующихся в процессе температурного синтеза фазы со структурой граната.

Представлены результаты определения противофильтрационной и сорбционной способности палыгорскитовой и других глин Борщевского и Воскресенского месторождений цементного сырья, являющихся вскрышными породами добычи полезных ископаемых. Экспериментально установлено соответствие коэффициентов фильтрации исследуемых образцов действующему нормативному значению, что допускает их применение в технологии противофильтрационного экрана полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО). Для образца палыгорскитовой глины коэффициент фильтрации равен 8·10–10 м/c. Определены значения основных сорбционных характеристик для образца палыгорскитовой глины: удельная поверхность – 85,1 м2/г, удельные объемы микро- и мезопор – 0,0138 и 0,127 см3/г соответственно. Получены значения эффективности очистки индивидуальных модельных растворов в статическом режиме в отношении тяжелых металлов из водного раствора с эффективностью очистки >94 %; эффективность очистки от нефтепродуктов составила >60 %.

Изучены особенности получения пористых материалов на основе различных типов золошлаковых отходов (ЗШО) (зола-уноса, котельный шлак, золошлаковая смесь) по технологии «самовспенивание» с использованием плавня Na2B4O7. Рассмотрены изменения внутренней структуры и плотности образцов в зависимости от температуры вспенивания и содержания плавня. Показано, что наиболее равномерной структурой обладают образцы на основе котельного шлака. Описаны закономерности влияния фазового состава на интенсивность спекания и вспенивания, заключающиеся в повышенной активности взаимодействия компонентов стеклофазы и упрощении размягчения алюмосиликатной массы.

Представлен обзор результатов исследований, посвященных лазерной модификации покрытий, получаемых методами высокоскоростного газотермического напыления (ГТН). В обзор включены сведения по лазерной постобработке преимущественно покрытий на основе карбида вольфрама. Приведены сведения об основных типах лазерных установок, используемых для дополнительной термической обработки покрытий. Установлено, что лазерная постобработка оказывает существенное влияние на микроструктуру покрытий, обеспечивает более высокую их плотность, снижает дисперсность и порообразование в 4 – 6 раз, позволяет регулировать распределение и величину остаточных напряжений. Показано, что с помощью лазерной постобработки удается добиться увеличения микротвердости покрытий на 20…50 %, адгезионной прочности покрытия и металлической основы, износостойкости и коррозионной стойкости, снижения коэффициента трения на 20…65 %. Указаны причины, ответственные за наблюдаемые изменения структурных и прочностных характеристик покрытий после лазерной постобработки с переплавом.