Индекс Пресса Ðîññèè: 83836
Композиты и наноструктуры
ISSN 1999-7590
(Composites and Nanostructures)
Научно-технический журнал
http://www.issp.ac.ru/journal/composites/
Учредители:
ИФТТ РАН
ООО «Научно-техническое предприятие
«Вираж-Центр»
Редакция: ИФТТ РАН
Ðîññèÿ, 142432, ã. Черноголовка Московской îáë.
Òåë./Ôàêñ: +7(49652)22493
http://www.issp.ac.ru
Ведущий редактор: Нелли Анатольевна Прокопенко
Издательство:
ООО НТП «Вираж-Центр»
Ðîññèÿ, 105264, Ìîñêâà, óë. Верхняя Первомайская,
ä. 49, êîðï. 1 офис 401.
Почтовый àäðåññ: Ðîññèÿ, 105043, Ìîñêâà, à/ÿ 29
Òåë.: 7 495 780-94-73
http://www.machizdat.ru
e-mail: virste@dol.ru
Директор журнала
М.А.Мензуллов
В¸рстка
А.А.Мензуллов
Отпечатано: ООО «РПЦ ОФОРТ» г. Москва, пр-кт
Áóä¸ííîãî, 21
Заказ ¹
Тираж 100
Цена договорная
Журнал зарегистрирован Федеральной службой
по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций.
Авторы
опубликованных материалов несут полную ответственность
за достоверность привед¸нных сведений, а также за наличие
в них данных, не подлежащих открытой публикации. Материалы
рецензируются.
Перепечатка, все виды копирования и воспроизведения материалов,
публикуемых в журнале, осуществляются только с
разрешения редакции.
На первой стр. обложки: Рис.1. Эффект Тиндаля, наблюдаемый в результате пропускания
светового пучка через образующуюся при гидролизе коллоидную систему
cтр. 52 статья «Функционально градиентный композиционный материал
SiC/(ZrO2
-HfO2
-Y2
O3
), полученный с применением золь-гель метода».
Свидетельсво о регистрации средства массовой
информации ¹ ÔÑ77-33449 от 08.10.2008.
Èçäà¸òñÿ с 2009 ã.
Главный редактор
С.Т. Милейко
ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô., ИФТТ ÐÀÍ, Россия
Редакционная коллегия
М.И. Алымов
чл.-корр. РАН, ИМЕТ РАН, Россия
Р. А. Андриевский
ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, ИПХФ ÐÀÍ, Россия
Ю.О. Бахвалов
д-р техн. наук, ГКНПЦ им. Хруничева, Россия
С.И. Бредихин
ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, ИФТТ ÐÀÍ, Россия
Л.Р. Вишняков
д-р техн. наук, ИПМ НАНУ, Украина
Â. Â. Викулин
проф., ФГУП ОНПП «ТЕХНОЛОГИЯ»
В.М. Кийко
канд. техн. наук, ИФТТ РАН, Россия
Ю.Р. Колобов
ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, ïðîô., ÁåëÃÓ, Россия
В.И. Костиков
чл.-корр. РАН, МИСИС, Россия
А.М. Куперман
ä-ð òåõí. íàóê, ИХФ РАН èì. Í.Í. Ñåì¸íîâà, Россия
С.А. Лурье
ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, ВЦ ÐÀÍ, Россия
Б.Е. Победря
ä-ð ôèç.-ìàò. íàóê, ïðîô., МГУ èì. Ì.Â. Ломоносова, Россия
В.Г. Севастьянов
д-р хим. наук, ИОНХ РАН, Россия
А.В. Серебряков
ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô., ИФТТ ÐÀÍ, Россия
A.R. Bunsell
проф., Франция
K. Chawla
проф., США
T-W. Chou
проф., США
George C. Sih
проф., США
Shanyi Du
проф., Китай
T. Ishihara
проф. Япония
A. Kelly
проф., Великобритания
A. Koyama
проф. Япония
W.M. Kriven
проф., США
L.M. Manocha
проф., Индия
V.M. Orera
проф., Испания
H. Schneider
проф., Германия
K. Schulte
проф., Германия
M. Singh
проф., США
H.D. Wagner
проф., Израиль
1
Стр.1
Composites and Nanostructures
http://www.issp.ac.ru/journal/composites/
ISSN 1999-7590
Editor-in-Chief:
Professor S.T. Mileiko,
Institute of Solid State Physics of RAS , Russia
Editorial Board:
Professor M.I. Alymov
A.A. Baikov
Institute of Metallurgy and Materials Science of RAS, Russia
Professor R. A. Andriyevskii
Institute of Problem of Chemical Physics of RAS, Russia
Dr Yu.O. Bakhvalov
Khrunichev State Research and Production Space Center, Russia
Dr S.I. Bredikhin
Institute of Solid State Physics of RAS , Russia
Professor A.R. Bunsell
Ecole Nationale Superieure des Mines de Paris, France
Professor K. Chawla
University of Alabama, USA
Professor T-W. Chou
University of Delawere, USA
Professor T. Ishihara
Japan
Professor Shanyi Du
Harbin Institute of Technology, China
Professor A. Kelly
University of Cambridge, UK
Dr V.M. Kiiko
Institute of Solid State Physics of RAS , Russia
Professor A. Koyama
Kyoto University, Japan
Professor Yu.R. Kolobov
Belgorod State University, Russia
Professor V.I. Kostikov
State Technological University «Moscow Institute of Steel and Alloys»,
Russia
Professor W.M. Kriven
The University of Illinois at Urbana-Champaign, USA
Dr. A.M. Kuperman
Institute of Chemical Physics of RAS , Russia
Professor S.A. Lurie
Dorodnicyn Computing Centre of RAS, Russia
Professor L.M. Manocha
Sardar Patle University, India
Professor V.M. Orera
Instituto de Cinicia de Materiales, Spain
Professor B.E. Pobyedrya
Lomonosov Moscow State University, Russia
Professor H. Schneider
Institute of Crystallography, University of Koeln, Germany
Professor K. Schulte
Technical University Hamburg − Hamburg, Germany
Professor George C. Sih
Lehigh University, Bethlehem, USA
Professor A.V. Serebryakov
Institute of Solid State Physics of RAS , Russia
Professor V.G. Sevastyanov
Institute of General and Inorganic Chemistry of RAS , Russia
Dr M. Sing
NASA Glenn Centre, USA
Professor V.V. Vikulin
FSUE ORPE «TECHNOLOGIYA» State Research Centre of the Russian
Federation, Russia
Dr Leon Vishnyakov
Frantsevich Insnitute for Problems of Materials Science, Ukrain
Professor H.D. Wagner
Weizmann Institute of Science, Israel
2
ISSP RAS:
2, Institutskaya str., Chernogolovka, Moscow district., Russia, 142432
Tel./Fax: +7(49652)22493
http://www.issp.ac.ru/journal/composites/
Editor: Nelli Prokopenko
Publishing House:
STE Virag-Centre LTD
49/1, Verchnyaya Pervomayskaya str., Moscow,
Russia, 105264.
Phone: 7 495 780 94 73
http://www.mashizdat.ru
Director of journal
M.A. Menzullov
Making-up
A.A.Menzullov
Subscriptions: please apply to one of the partners
of JSC «MK-Periodica» in your country or to JSC
«MK-Periodica» directly:
39, Gilyarovsky Street, Moscow Russia, 129110;
Tel: +7(495) 681-9137, 681-9763;
Fax +7(495) 681-3798
E-mail: info@periodicals.ru
http://www.periodicals.ru
(Inquire Komposity i nanostructury)
Photo on the cover: Fig. 1. Tyndall effect observed as a result of propagation of
light beam through the colloid system formed during hydrolysis.
«FUNCTIONALLY GRADED COMPOSITE MATERIAL SiC/(ZrO2
-HfO2
PREPARED VIA SOL-GEL TECHNOLOGY» p. 52
-Y2
O3
)
Established by:
Solid State Physics Institute
Russian Academy of Sciences
(ISSP RAS)
and
Science Technical Enterprise
«Virag-Centre» LTD
Стр.2
Композиты и наноструктуры
COMPOSITES and NANOSTRUCTURES
СОДЕРЖАНИЕ
Ю.О.Бахвалов, Г.Е.Мишензников, А.С.Анисимова, И.В.Ананин, А.В.Сидоров,
А.А.Шмалько, В.П.Сергеев
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА АНТИФРИКЦИОННОГО
ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
МАГНЕТРОННОГО НАПЫЛЕНИЯ ХРОМА И ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ ............................................................................5
В статье рассмотрены процессы разработки и исследования нового экспериментального антифрикционного износостойкого
покрытия для использования в узлах, подвергающихся значительному фрикционному износу. Представлены
результаты измерения некоторых физических параметров покрытия, а также его испытаний на герметичность и износостойкость.
Приведены преимущества нового покрытия относительно гальванического покрытия, традиционно используемого
для увеличения износостойкости деталей в условиях высоких фрикционных нагрузок (c. 5-13; ил. 1).
Д.А.Паршин, Л.С.Стельмах, А.М.Столин
ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ МЕТАЛЛА-СВЯЗКИ НА КИНЕТИКУ
УПЛОТНЕНИЯ ПРИ СВС-ЭКСТРУЗИИ ТУГОПЛАВКИХ МАТЕРИАЛОВ ...............................................................................14
На основе математического моделирования СВС-экструзии тугоплавких материалов в цилиндрической пресс-форме
исследовано влияние дисперсности металла-связки на основные характеристики материала: плотность и разноплотность
по высоте, получаемого изделия. Показано, что при использовании в качестве металла-связки ультра- и нанодисперсных
порошков образцы получаются лучшего качества: стержни уплотняются до предельной плотности по всей
длине (за исключением малой части стержня, находящейся у отверстия профилирующей матрицы) (с. 14-20; ил. 2).
Н.Н.Головин, В.С.Зарубин, Г.Н.Кувыркин
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНЫХ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ,
МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФУЛЛЕРЕНОМ .................................................................................................................................................21
Представлены количественные оценки эффективных модулей упругости и эффективного удельного модуля Юнга
композитов на основе алюминиевой и магниевой матриц с включениями в виде фуллерена, механические характеристики
которого определены путем математического моделирования (с. 21-31 ил. 7).
Е.А.Корнеева, А.Н.Скоморохов, Ю.Р.Колобов, Г.В.Храмов,
И.Н.Кузьменко, В.В.Ракитянский
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ ТИТАН-ПОКРЫТИЕ,
ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ .....................................................................................32
Представлены результаты исследований влияния биосовместимых покрытий, полученных методом микродугового
оксидирования, на механические свойства композиционного материала «субмикрокристаллический титан покрытие».
Обсуждаются результаты исследований структуры, фазового и элементного составов исследуемой системы методами
электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Рассматривается влияние покрытий на прочностные свойства
и упруго-пластические характеристики композита титан-покрытие (с. 32-42; ил. 6).
Л.И.Тучинский
ТЕХНОЛОГИЯ КОМПОЗИТОВ С «ВОЛОКНАМИ ÏÓÑÒÎÒÛ» ..................................................................................................43
Предложена технология, базирующаяся на экструзии пластифицированных порошковых смесей и позволяющая трансформировать
заготовки из «зел¸ных» композитов в пористые металлические и керамические материалы, которые могут
быть представлены как композиты, армированные «волокнами пустоты» (микроканалами). Технология позволяет в широких
пределах контролировать диаметр и объ¸мное содержание микроканалов в материале и анизотропиию его свойств.
Полученные пористые структуры могут найти широкое применение при создании микроканальных химических реакторов,
теплообменников, носителей катализаторов, форсунок, биоматериалов и др (с. 43-51; ил. 8).
Е.П.Симоненко, Н.П.Симоненко, В.Г. Севастьянов, Д.В. Гращенков,
Í.Ò. Êóçíåöîâ, Å.Í. Каблов
ФУНКЦИОНАЛЬНО ГРАДИЕНТНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ SiC/(ZrO2
ПОЛУЧЕННЫЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ÇÎËÜ-ÃÅËÜ МЕТОДА ...........................................................................................................52
Разработан метод получения тугоплавкого наноструктурированного порошка заданного состава в системе ZrO2
-HfO2
-Y2
O3
Y2O3 с применением золь-гель техники; по данным РФА рассчитан средний размер областей когерентного рассеяния (ОКР),
– HfO2
/ã до 7÷15 ì2
ным слоем, уплотненным тугоплавкой оксидной матрицей, что также показано и методом компьютерной рентгеновской
микротомографии высокого разрешения (ñ. 52-64; èë. 11).
нен для создания функционально градиентного композиционного материала SiC/(ZrO2
© ИФТТ РАН «Композиты и íàíîñòðóêòóðû». 2011
–
с помощью СЭМ исследована микроструктура, определено термическое поведение на воздухе в интервале 20-1200°С, показано,
что в сравнительно мягких условиях (температура 1000-1400 °С, время термической обработки 1-4 часа) происходит
спекание порошка, в результате чего удельная площадь поверхности уменьшается с 155±5 м2
/ã. Метод ïðèìå-HfO2-Y2O3)
с приповерхност),
¹
4
2011
3
Стр.3
¹ 4
2011
Композиты и наноструктуры
COMPOSITES and NANOSTRUCTURES
CONTENS
Yu.O.Bahvalov, G.E.Mishenznikov, A.S.Anisimova,
I.V.Ananin, A.V.Sidorov, A.A.Shmal´ko1
, V.P.Sergeev
DEVELOPMENT AND STUDY OF AN ANTIFRICTIONAL WEAR-RESISTANT COATING
USING MAGNETRON SPUTTERING AND ION IMPLANTATION TECHNOLOGIES FOR MACHINARY ..................................5
In this paper development and study of a new experimental antifrictional wear-resistant coating for details subjected to
intensive friction wear are considered. Results of both measuring physical properties of the coatings and its leak proofness and
wear-resistance tests are presented. The new coating have some advantages as compared to galvanic coatings, which are
traditionally used to increase details wear-resistance in high friction load conditions (p. 5-13; fig. 1).
D.A.Parshin, L.S. Stelmakh, A.M.Stolin
INFLUENCE OF THE METAL-SHEAF DISPERSION ON THE DENSIFICATION KINETICS
UNDER SHS-EXTRUSION OF REFRACTORY MATERIALS ..............................................................................................................14
On the basis of mathematical modeling SHS-extrusion of refractory materials in a cylindrical compression mould an effect of
metal-sheaf dispersion on the basic characteristics of the material, density and heterogeneity of density on height of the sample
is studied. It is shown that using as a metal-sheaf ultra- and nanodisperse powders yields the best quality: cores are obtained
of a limiting density on all length (except for a small core part of a main matrix being at an aperture) (p. 14-20; fig. 2).
N.N.Golovin, V.S.Zarubin, G.N.Kuvyrkin
ESTIMATION OF EFFECTIVE MODULI OF MATERIALS MODIFIED BY FULLERENE ..............................................................21
Quantitative estimations of effective elastic moduli and effective specific Youngs are presented. Fullerene C60
characteristics are determined through mathematical modelling (p. 2131; fig. 7).
E.A.Korneeva, A.N.Skomorokhov, Yu.R.Kolobov, G.V.Khramov,
I.N.Kuz’menko, V.V.Rakityansky
STRUCTURE AND PROPERTIES OF COMPOSITES TITANIUM – COATING PRODUCED
BY MICROARC OXIDATION METHOD ...............................................................................................................................................32
Results of a study of an effect of biocompatible coatings obtained by microarc oxidation method (MAC) on mechanical
properties of submicrocrystalline (SMC) titanium - coating composite are presented. Microstructure, phase and elemental
composition of test specimens obtained by means of electron microscopy and X-ray diffraction methods are discussed. An
effect of coatings on the strength properties and elastic-plastic characteristics of the composite is considered (p. 3242; fig. 6).
L.Tuchinskiy
FABRICATION TECHNOLOGY FOR COMPOSITES WITH «VOID FIBERS» ................................................................................43
A technology that enables transformation of «green» composites into porous metals and ceramics, which may be presented
as the composites «reinforced with gas fibers» (microchannels), is proposed. The technology is based on extrusion of plasticized
powders. It makes possible a wide range control of the diameter and volume share of the microchannels in the material as well
as its anisotropy. The resulting porous structures can be widely used in microchannel chemical reactors, heat exchangers,
catalyst supports, burners, biomaterials, etc (p. 4351; fig. 8).
PREPARED VIA SOL-GEL TECHNOLOGY ............................................................................................................................................52
The technique of synthesis of specified composition nanocrystalline super refractory powders in ZrO2
E.P. Simonenko, N.P. Simonenko, V.G. Sevastyanov, D.V. Grashchenkov, N.T. Kuznetsov, E.N. Kablov
FUNCTIONALLY GRADED COMPOSITE MATERIAL SiC/(ZrO2
-HfO2
-Y2
O3
)
system was developed using sol–gel technology. Average crystallite sizes on the base of X-ray diffraction data were calculated.
Microstructures were observed by SEM. Thermal behavior in the range 20-1200°C was investigated. The sintering of powders
at relatively low-temperatures (1000-1400 °C, thermal treatment during 1-4 hours) were investigated that results in decreasing
BET specific surface area from 155±5 m2
– HfO2
– Y2
O3
/g to 7÷15 m2
material SiC/(ZrO2
computed tomography (p. 5264; fig. 11).
-HfO2
-Y2
O3
4
© ИФТТ РАН «Композиты и íàíîñòðóêòóðû». 2011
/g. This technique was applied to yield functional gradient composite
) with near-surface layer consolidated by oxide refractory matrix, that confirmed by high-resolution
mechanical
Стр.4