Композиты и наноструктуры №3 2014 (5782,00 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Индекс Пресса Ðîññèè: 83836 Композиты и наноструктуры ISSN 1999-7590 (Composites and Nanostructures) Научно-технический журнал http://www.issp.ac.ru/journal/composites Главный редактор профессор С.Т. Милейко Редакционная коллегия Алымов Ì.È., ÷ë.-êîðð. ÐÀÍ; Андриевский Ð.À., ïðîô.; Аннин Á.Ä. àêàäåìèê; Бахвалов Þ.Î., ä-ð. òåõí. íàóê; Викулин Â.Â., ïðîô.; Георгиевский Ä.Â., ïðîô.; Глезер À.Ì. ïðîô.; Колобов Þ.Ð. ïðîô.; Костиков Â.È. ÷ë.-êîðð. ÐÀÍ.; Куперман À. Ì., ïðîô.; Лурье Ñ.À., ïðîô.; Патлажан Ñ.À., ïðîô.; Победря Á.Å. ïðîô.; Сапожников Ñ.Á., ïðîô.; Севастьянов Â. Ã. ÷ë.-êîðð. ÐÀÍ; Серебряков À.Â., ïðîô. ; Сорина Ò.Ã., êàíä. òåõí. íàóê; Столин À.Ì., ïðîô.; Шмотин Þ.Í., êàíä. òåõí. наук Редакционный совет Ë.Ð. Âèøíÿêîâ, ïðîô.(Óêðàèíà); Ñ.Â. Ëîìîâ, ïðîô. (Áåëüãèÿ); A.R. Bunsell, ïðîô. (Ôðàíöèÿ); K.K. Chawla, ïðîô. (ÑØÀ); T-W Chou, ïðîô. (ÑØÀ); Sh. Du, ïðîô. (ÊÍÐ); T. Ishihara, ä-ð (ßïîíèÿ); A. Kelly, ïðîô.(Àíãëèÿ) ; A. Kayama, ïðîô. (ßïîíèÿ); W.M. Kriven, ïðîô. (ÑØÀ); L.M. Manocha, ïðîô. (Èíäèÿ); V.M Orera, ïðîô. (Èñïàíèÿ); H. Schneider, ïðîô. (Ãåðìàíèÿ); K. Schulte, ïðîô. (Ãåðìàíèÿ); G.C. Sih, ïðîô. (ÑØÀ); M. Singh, ä-ð (ÑØÀ); H.D. Wagner, ïðîô. (Èçðàèëü) Учредители: ИФТТ РАН; ООО «Научно-техническое предприятие «Вираж-Центр» Редакция: ИФТТ РАН Ðîññèÿ, 142432, ã. Черноголовка Московской обл. Òåë./Ôàêñ: +7(49652)22493 http://www.issp.ac.ru Ведущий редактор: Н.А.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, ïð-êò Áóä¸ííîãî, 21 Заказ ¹ Тираж 100 Цена – договорная Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций. Свидетельсво о регистрации средства массовой информации ¹ ÔÑ77-33449 от 08.10.2008. 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. Микроструктура нелегированного титана (ВТ1–0) после воздействия пластической деформацией методом поперечно-винтовой прокатки в сочетании с продольной прокаткой. Просвечивающая электронная микроскопия. Из статьи: СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО РЕЛЬЕФА - И -ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ФЕМТОСЕКУНДНОМ ЛАЗЕРНОМ ОБЛУЧЕНИИ Èçäà¸òñÿ с 2009 ã. β α

Стр.1

Composites and Nanostructures http://www.issp.ac.ru/journal/composites/ ISSN 1999-7590 Editor-in-Chief Professor Sergei T. Mileiko Editorial Board Professor M.I. Alymov (Russia); Professor R.A. Andriyevskii (Russia); Professor B.D. Annin (Russia); Dr Yu.O. Bakhvalov, (Russia); Professor A.R. Bunsell (France); Professor K.K. Chawla (USA); Professor T-W Chou (USA); Dr T. Ishihara (Japan); Professor Sh. Du (China); Professor D.V. Georgievskii (Russia); Professor A.M. Gleser (Russia); Professor A. Kelly (UK) ; Professor A. Kayama (Japan); Professor Yu.R. Kolobov (Russia); Professor V.I. Kostikov (Russia); Professor W.M. Kriven (USA); Professor A.M. Kuperman (Russia); Professor S.V. Lomov (Belgium); Professor S.A. Lurie (Russia); Professor L.M. Manocha (India); Professor V.M. Orera (Spain); Professor S.A. Patlazhan (Russia); Professor B.E. Pobyedrya (Russia); Professor S.B. Sapozhnikov (Russia); Professor H. Schneider (Germany); Dr Shmotin Yu. N. (Russia); Dr T.G. Sorina (Russia); Professor A.M. Stolin (Russia); Professor K. Schulte (Germany); Professor A.V. Serebryakov (Russia) ; Professor V.G. Sevastyanov (Russia); Professor G.C. Sih (USA); Dr M. Singh (USA); Professor V.V. Vikulin (Russia); Professor L.R. Vishnyakov (Ukrain); Professor H.D. Wagner (Israel) Established by: Solid State Physics Institute Russian Academy of Sciences (ISSP RAS) and Science Technical Enterprise «Virag-Centre» LTD 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, 105043. Phone: 7 495 780 94 73 http://www.mashizdat.ru Director of journal M.A. Menzullov Making-up A.A.Menzullov Photo on the cover: Fiq. 1. TEM - micrograph of pure titanium (VT1–0) after plastic deformation by the method that combines helical and longitudinal rolling. Transmission electron microscopy A COMPARATIVE STUDY OF FEATURES OF THE NANOSTRUCTURING SURFACE RELIEF OF á- AND â-TITANIUM ALLOYS UNDER PULSED FEMTOSECOND LASER IRRADIATION

Стр.2

Композиты и наноструктуры COMPOSITES and NANOSTRUCTURES СОДЕРЖАНИЕ С.А.Фирстов, В.Ф.Горбань, Н.А.Крапивка, Э.П.Печковский, А.Л.Еременко ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕХОДА К ДИФФУЗИОННЫМ МЕХАНИЗМАМ ДЕФОРМАЦИИ В ОДНОФАЗНЫХ ОЦК-ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВАХ ЭКВИАТОМНОГО СОСТАВА ............................................125 Для многокомпонентных однофазных высокоэнтропийных сплавов эквиатомного состава с ОЦК кристаллической решеткой (ОЦК-ВЭСов), подвергнутых кратковременному индентированию в интервале температур 20-900 °С, на основе анализа полученных экспериментальных данных и сопоставления их с расчетными данными установлено следующее. Имеется соответствие между знаком интегральной энтальпии смешения элементов сплава ∆H (положительная или отрицательная) и гомологической температурой перехода к диффузионным механизмам деформации Тгом Это экспериментально установленное соотношение для сплавов с отрицательной интегральной энтальпией смешения позволяет рассчитать температуру перехода к диффузионным механизмам деформации Тдифф деформации и температуры солидус сплава). Для сплавов с ∆H≥0 величина Тгом =Тдифф/Тсол (здесь Тдифф и Тсол Тдифф ≈ 0,5⋅Тсол. При этом величина Тсол ≈0,5, ò. å. Тдифф с использованием только одной величины – температуры солидус: Величину температуры перехода к диффузионным механизмам деформации Тдифф сплава может быть определена не только экспериментально, но и предложенным в работе способом. следует рассматривать как область температур, ниже которой преобладают дислокационные механизмы деформации, выше – диффузионные. (c. 125–136; ил. 4). А.С.Смолянский, В.А.Загайнов, Ю.Г.Бирюков, Э.П.Магомедбеков, О.Г.Степанова, Л.И.Трахтенберг СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА СЛО¨В НАНО-/МИКРОЧАСТИЦ СЕРЕБРА, СИНТЕЗИРОВАННЫХ НА ПОВЕРХНОСТИ ЯДЕРНЫХ ФИЛЬТРОВ МЕТОДОМ АЭРОЗОЛЬНОГО ÍÀÏÛËÅÍÈß...................................................137 Разработано научно-техническое обоснование метода получения сло¸в нано-микроструктур серебра на поверхности ядерных фильтров посредством пропускания аэрозоля нано-микро частиц серебра сквозь поры мембраны. Изготовлены экспериментальные образцы ядерных фильтров, модифицированных нано-микроструктурами серебра и проведено исследование строения сло¸в нано-микроструктур серебра методами растровой электронной и атомно-силовой микроскопии. Установлено, что с увеличением концентрации частиц серебра в аэрозоле от ~105 до 4·106 3 смпроисходит изменение строения покрытия из нано-микроструктур серебра от островковой пл¸нки, состоящей из изолированных сферических частиц серебра размером от 20 до 200 нм, до образования фрагментов сплошного покрытия на поверхности подложки толщиной до ~0,3 – 0,5 мкм. Сделан вывод о протекании интенсивных процессов коагуляции нано-микрочастиц серебра, осевших из аэрозоля на поверхность ядерного фильтра, которые приводят к образованию нано-микроструктур разнообразной формы и размеров (с. 137–147; ил. 7). С.И.Кудряшов, О.А.Голосова, А.Ю.Колобова, Ю.Р.Колобов, Е.В.Голосов СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО РЕЛЬЕФА - И -ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ФЕМТОСЕКУНДНОМ ЛАЗЕРНОМ ÎÁËÓ×ÅÍÈÈ.....................................................................................................................................................................148 С использованием атомно-силовой и структурной электронной микроскопии проведено сравнительное экспериментальное исследование влияния фемтосекундного лазерного облучения с различной поверхностной плотностью энергии и числе падающих импульсов N = 80, 400, 300), длиной волны = 1030 нм и длительностью импульса модульного титанового поверхностного рельефа) поверхности низкомодульного титанового чистого ≈ 100 фс на изменение топографии (формирование мультимасштабного -ñïëàâà Ti–26Nb–8Mo–12Zr и наноструктурированного технически -титана марки ВТ1–0. Установлено, что в результате воздействия фемтосекундного лазерного облучения на поверхность низко-сплава формируются квазипериодические наноструктуры, субволновые периоды которых лежат в диапазоне 0.4–0.8 мкм. Для сплава системы Ti–Nb–Mo–Zr период формируемой на поверхности нанорешетки уменьшается с ростом плотности энергии и превышает соответствующие значения для нелегированного титана (с. 148–157; ил. 4). Токарева È.Â., Мишаков È.Â., Ведягин À.À., Корнеев Ä.Â., Петухова Å.Ñ., Саввинова Ì.Å. МОДИФИЦИРОВАНИЕ УГЛЕВОЛОКОН ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ТРУБНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА ÏÝ80Á ..............................158 Методом каталитического пиролиза углеводородов проведено наноструктурирование поверхности углеродных волокон. Модифицированные углеволокна (МУВ) характеризуются удельной поверхностью в 25 раз большей, чем поверхность исходного макроволокна. Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии изучены структура и морфология слоя углеродных нановолокон на поверхности углеволокна. Показано, что введение МУВ в состав трубного полиэтилена позволяет улучшить его физико-механические характеристики (увеличение предела текучести на 23% и повышение модуля упругости на 34%) (ñ. 158–167; èë. 5). С.Б.Сапожников, М.В.Жихарев ТИПЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ ТКАНЕВОГО СТЕКЛОПЛАСТИКА И РЕМОНТ РАССЛОЕНИЙ ПОСЛЕ НИЗКОСКОРОСТНОГО УДАРА ...........................................................................................................................................................168 Проведены баллистические испытания тонких стеклопластиковых пластин. Для этой цели был разработан и изготовлен настольный стенд, позволяющий ускорять стальную сферу диаметром 8 мм до 700 м/с, используя энергию стандартного монтажного патрона. Отмечены сквозные повреждения (высокоскоростной удар) и расслоение (низкоскоростной удар) с минимальным повреждением наружного слоя. Для ремонта расслоений предложено выполнять сквозные сверления малого диаметра в зоне расслоения и использовать ультразвуковой возбудитель для интенсификации заполнения пустот полимерной матрицей. Прочность при сжатии после удара и ремонта составляет 80-90% от исходной (ñ. 168–175; èë. 8). Антюфеева Н.В., Алексашин В.М., Столянков Ю.В. СОВРЕМЕННОЕ МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕРМОАНАЛИТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ И ПРЕПРЕГОВ 176 Современные многофункциональные термоаналитические комплексы, оснащенные вычислительной техникой, по своей сути являются мобильными лабораториями. Они способны решать самые разнообразные материаловедческие и технологические задачи, как в прикладных научных исследованиях, так при контроле качества продукции, поставляемой производственным предприятиям. Основные требования, предъявляемые к методикам анализа в условиях производства, - высокие точность и производительность экспериментальных работ, а также объективность при оценке результатов исследования. С помощью современных экспериментальных методов исследования показаны возможности определения важнейших технологических параметров процессов, протекающих при формировании полимерных композиционных материалов на основе термореактивных полуфабрикатов (ñ. 176–184; èë. 6). © ИФТТ РАН «Композиты и íàíîñòðóêòóðû». 2014 Том 6 ¹ 3 2014 – абсолютные значения температур, соответственно, перехода к диффузионным механизмам <0,5; для сплавов с ∆H<0 величина Тгом /Òñîë≈0,5. β τ β α λ β α

Стр.3

Volume 6 ¹ 3 2014 Композиты и наноструктуры COMPOSITES and NANOSTRUCTURES CONTENS S.A. Firstov, V.F. Gorban, N.A. Krapivka, E.P. Pechkovsky, A.L. Eremenko ESTIMATION OF TRANSITION TEMPERATURE TO DIFFUSION DEFORMATION MECHANISMS IN SINGLE-PHASE BCC- HIGH ENTROPY ALLOYS OF EQUIATOMIC COMPOSITION..............................................................................................125 An analysis of the experimental data obtained by short-time indentation tests at temperatures from 20 to 900 °Ñ of multicomponent singlephase high-entropy alloys of equiatomic composition with BCC crystalline lattice (BCC-HEAs) together with corresponding calculations allows formulating important conclusions. There is a correspondence between sign of integrated enthalpy of mixture of elements for alloy ∆H (positive or negative) and homologous temperature of transition to diffusion deformation mechanisms Òhom value Òhom ≈ 0,5, i.e. Òdiff/Òsol ≈ 0,5. This experimentally established ratio for alloys with negative integrated mixture enthalpy allows to calculate temperature transition to diffusion deformation mechanisms Òdiff which prevail dislocation deformation mechanisms, is higher - diffusion (p. 125-136; fig. 4). A.S.Smolyanskii, V.A.Zagaynov, Yu.G.Biryukov, E.P.Magomedbekov, O.G.Stepanova, L.I.Trakhtenberg THE STRUCTURAL PROPERTIES OF THE LAYERS OF SILVER NANO- /MICROPARTICLES, SYNTHESIZED ON THE SURFACE OF NUCLEAR FILTERS BY THE METHOD OF AEROSOL SPRAYING ........................................................137 A scientific and technical feasibility of the method of obtaining layers of nano-microstructured silver on the surface of nuclear filters by passing the aerosol nano-micro particles of silver through the pores of a membrane has been developed. Experimental samples of nuclear filters modified nano-microstructured silver have been prepared, and a study of structure of the layers of nano-microstructured silver by scanning electron and atomic force microscopy has been carried out. It is found that increasing of the silver particle concentration in the aerosols from ~105 alloy can be determined not only experimentally, but also the way suggested in this work. A value of temperature transition to diffusion deformation mechanisms Òdiff to 4·106 yields a change in the structure of the coating of nano-microstructures of silver from islet film consisting of isolated spherical silver particles ranging in size from 20 to 200 nm to the formation of solid fragments on the surface of the substrate of a thickness up to ~0.3 to 0.5 ìm. It is concluded that the intense processes of coagulation of the silver nano- and microparticles deposited from the aerosol that leads to formation of silver nano-and microstructures of various shapes and sizes occurred on the surface of nuclear filters (p. 137-147; fig. 7). S.I. Kudryashov, O.A. Golosova, A.Yu. Kolobova, Yu.R. Kolobov, E.V. Golosov A COMPARATIVE STUDY OF FEATURES OF THE NANOSTRUCTURING SURFACE RELIEF OF á- AND â-TITANIUM ALLOYS UNDER PULSED FEMTOSECOND LASER IRRADIATION.................................................148 A comparative experimental study of the influence of femtosecond laser irradiation with various surface energy densities (0,74; 1; 2,5 J/ cm2 3 transition to diffusion deformation mechanisms and solidus temperature of alloy). For alloys with ∆H = 0 value Òhom with use only one value - solidus temperature: Òdiff =Òdiff /Òsol (here Òdiff and Òsol ≈ 0,5⋅Òsol . Thus value Òsol represent actually a certain interval of temperatures, is lower - absolute values of temperatures, respectivly, < 0,5; for alloys with ∆H<0 of an cmand the number of pulses (N = 80, 400, 300), wavelength л = 1030 nm and pulse duration ф ≈ 100 fs on a change in the surface topography of low modulus titanium â-alloy Ti–26Nb–8Mo–12Z and nanostructured commercially pure á-titanium VT1–0 was carried out using atomic force and scanning electron microscopy. It is shown that quasi-periodic nanostructures with characteristics sizes of 0.4 to 0.8 microns are formed in the specimen surface as a result of the irradiation. For the titanium alloy, the nanolattice period decreases when the energy density increases; this value for the alloy is larger than that for pure titanium (p. 148-157; fig. 4). Tokareva I.V., Mishakov I.V., Vedyagin A.A., Korneev D.V., Petuhkova E.S., Savvinova M.E. MODIFICATION OF CARBON FIBERS FOR REINFORCING PIPE POLYETHYLENE..................................................................158 Modification of carbon fiber surface was carried out via catalytic chemical vapor deposition technique. It was found that modified carbon fibers (MCF) are characterized by the surface area 25 times higher than that of original samples. Structure and morphology of carbon nanofiber layer were investigated using scanning and transmission electron microscopy. It was shown that reinforcing pipe polyethylene with MFC leads to improve in physico-mechanical characteristics of polymer composite (both tensile strength and elastic modulus were increased up to 23 % and 34 %, respectively) (p. 158–167; fig. 5). S.B.Sapozhnikov, M. V.Zhikharev TYPES OF DAMAGE OF WOVEN GFRP AND REPAIR OF LOW VELOCITY IMPACT DELAMINATIONS .............................168 A experimental study of ballistic impact on thin GFRP plates (plain glass fabric with epoxy matrix) with various velocities. There was designed and made a table-top facility for accelerating steel ball of a diameter of 8 mm up to 700 m/s by using energy of standard dowel hammering cartridge. There were observed crosscutting damage at high velocity impact and delamination with minimal damage of outer layer fibers at low velocity impact. To repair delamination it was suggested to drill small holes within the delamination zone and use ultrasound exciter to intensify liquid matrix impregnation. Compression strength of a plate after repair occurs to be 80-90% of the original value (p. 168–175; fig. 8). Natalia V. Antyufeeva, Valery M. Aleksashin, Yury V. Stolyankov MODERN THERMAL ANALYSIS TEST METHOTOLOGY OF PREPREGS AND POLYMER COMPOSITES THEREOF ... 176 As a matter of fact modern computerized multifunction thermal analysis equipment is real mobile laboratories. They are capable to solve a large variety of technological and material science problems, in applied scientific research works, as well as in product inspection. In industrial production environment the thermal analysis test methods must ensure not only high accuracy, but it must be productive enough and provide objective results. In the present article there disclosed some peculiarities of the thermal analysis test methods providing actual processdependent parameters of fiber reinforced of thermosetting resin consolidation (p. 168–175; fig. 6). © ИФТТ РАН «Композиты и íàíîñòðóêòóðû». 2014

Стр.4