Изучено влияние добавки калиевой формы кремнефосфорносурьмяного катионита (К:КФС-катионита) в солевую ванну нитрата калия на величину сжимающих напряжений на поверхности натриевокальциевомагниевосиликатного стекла. Напряжения сжатия формируются в результате низкотемпературного ионного обмена Na+ (стекло) – K+ (расплав соли). Исследованы два типа калиевой селитры: технической марки Б и химически чистой марки х.ч. Для определения распределения сжимающих напряжений в поверхностном слое стекла использовали метод волноводной спектроскопии, с помощью которого измеряли профиль двойного лучепреломления и рассчитывали профиль напряжений. Для измерения микротвердости применяли микротвердомер ПМТ-3. Показано, что введение К:КФС-катионита в расплав нитрата калия приводит для двух марок селитры к улучшению условий ионного обмена, по сравнению с расплавом соли без катионита, – к повышению величины сжимающих напряжений, глубины ионообменного слоя и микротвердости. Увеличение сжимающих напряжений по отношению к исходному стеклу после ионного обмена с добавкой катионита составило 155 МПа для марки Б и 450 МПа – для марки х.ч. Увеличение микротвердости по отношению к исходному стеклу составило 120 % для марки Б и 240 % – для марки х.ч. Катионит существенно улучшает условия ионного обмена для технической калиевой селитры марки Б. Введение катионита в расплав солевой ванны является перспективным направлением в технологии ионного обмена, применяемой для повышения механической и термической прочности стеклоизделий. Особенно такой технологический подход актуален на производстве по упрочнению стекла, где используется более дешевая техническая калиевая селитра.
Приведены данные по синтезу и свойствам композиционного керамического материала на основе стекла состава 31,0BaO–30,0B2O3–15,0Al2O3–7,0SiO2–6,8MgO–5,9ZnO–4,3MgF2 (мол. %) и наполнителя Al2O3. Композиционная керамика с исходным массовым соотношением стекло/Al2O3, равным 60:40, и спеченная при 875 ?С, имеет величину ?r, равную 8,62, и tg ? = 12,1·10–4 при частоте 1 МГц. Прочность на изгиб керамики составляет 117,5 МПа, ТКЛР = 69,7·10–7·К–1, композит химически совместим с серебром и может быть перспективным материалом для технологии низкотемпературной совместно обжигаемой керамики.
Методом фурье-анализа протяженной тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения (EXAFS) вблизи L3-края Nd изучается локальная атомная структура ионов неодима, введенных в количестве 5 мол. % Nd2O3 в алюмоборатное стекло, в сравнении со структурой ионов неодима в цинкофосфатном стекле с концентрацией неодима 0,5 мол. % Nd2O3. В качестве экспериментальных эталонов рассматривали EXAFS-спектры оксида неодима, записанные вблизи K- и L3-краев Nd. Использование двух краев поглощения позволило установить спектральные характеристики многоэлектронных вкладов в спектр и повысить точность определяемых параметров локальной атомной структуры. Установлено, что атом неодима в алюмоборатном стекле в среднем окружен ~9,6 атомов кислорода на расстоянии Nd–O ~2,4 ?, а в цинкофосфатном стекле – ~6,8 атомов кислорода на расстоянии ~2,3 ?.
Описаны исследования влияния режима закалки на механическую прочность изделий. Показано влияние настройки пресса и температуры в камерах туннельной печи на характер разрушений стекла при испытаниях. Предложено использовать модель логистической регрессии для предсказания характера разрушений при испытаниях механической прочности вырабатываемых стекол и оперативной коррекции режима закалки.
Предложен новый подход к обогащению природного молочно-белого кварца. С использованием кварца Наилинского месторождения проведена апробация предложенных методов технологического передела с выплавкой аттестационных слитков стекла.
Определены физико-механические характеристики керамических материалов составов (мол. %) 97ZrO2–3Sm2O3 и 94ZrO2–6Sm2O3, полученных из исходных наноразмерных порошков. Показано, что в керамических материалах формируется двухфазный состав, включающий тетрагональную и кубическую формы твердых растворов на основе ZrO2. Установлено, что количество Sm2O3 оказывает влияние на соотношение формируемых фаз и, соответственно, влияет на зерновой состав микроструктуры и характеристики керамических материалов. Определено, что увеличение содержания фазы твердого раствора тетрагональной формы ZrO2 с 46 до 85 об. % обусловливает повышение прочности керамического материала от 600 до 850 МПа и трещиностойкости по параметру K1с от 8,0 до 10,5 МПа·м?.
Исследовано влияние условий вакуумного горячего прессования (VHP) на микроструктуру, плотность и оптические свойства ZnSe. Для изоляции компакта от графитовой пресс-формы использовали графитовую и титановую фольги, а также порошкообразный оксид алюминия, что позволило варьировать степень загрязнения образцов углеродом. Установлено, что углерод оказывает значительное влияние на спекание и рекристаллизацию керамики ZnSe, препятствуя достижению высокой плотности и прозрачности материала. Анализ микроструктуры выявил, что использование оксида алюминия как изоляции позволяет достичь более однородного роста зерен и минимизировать их аномальный рост. Спектральные исследования показали, что максимальная прозрачность керамики в ИК-диапазоне достигается при дополнительной обработке в условиях горячего изостатического прессования образцов с исходной плотностью выше 97 %. Установлено, что дальнейшее улучшение оптических свойств требует полного устранения углеродных загрязнений, это связано с необходимостью замены графитовой оснастки в процессе VHP.
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.
