Исследованы Fe-замещенные керамические материалы семейства NASICON, отвечающие общепринятой формуле Na3+yМ(III)yZr2–ySi2PO12, с концентрацией допанта от 5 до 20 мол. %. Допирование изменяет морфологию и фазовый состав керамики. Спектры электронного парамагнитного резонанса свидетельствуют о присутствии атомов Fe3+ как в кристаллической фазе (c g ~ 2,0), так и в неупорядоченных фазах с сильной ромбической составляющей кристаллического поля на примесных ионах (c g ~ 4,3 и ~4,2). Проведен количественный анализ распределения парамагнитных центров в керамике. Отмечено, что допант преимущественно находится в кристаллической фазе образца. Показано, что Fe-замещенные комплексы NASICON соответствуют составу Na3М(III)yZr2–ySi2–yP1+yO12. Содержание Fe3+ в кристаллической фазе этих комплексов на 36 % выше, чем в образцах, полученных в соответствии с составом Na3+yМ(III)yZr2–ySi2PO12.
Для изготовления кермета Al–Al2O3 с гетерогенной гранульно-слоистой структурой проводили смешивание в планетарной мельнице в режиме механического легирования чешуйчатого алюминиевого порошка марки ПАП-2 с плазмохимическим алюмооксидным порошком (ПХАП), состоящим из нанотолщинных пластинчатых агломератов. Полученную шихту, состоящую из слоистых гранул, включающих чередующиеся алюмооксидные и алюминиевые слои, прессовали под давлением 700 МПа. Спекание сырых заготовок проводили в вакууме (разрежение – 10–5 мм рт. ст.) при температуре 650 ? в течение 1 ч. Содержание в составе кермета алюмооксидного компонента в количестве 15 масс. % обеспечивало сочетание невысокой плотности – 2,54 г/см3 со значительными показателями его механических свойств (прочность при изгибе – 280 МПа, при осевом сжатии – 350 МПа, трещиностойкость – 8,5 МПа?м1/2, микротвердость – 1070 МПа) в результате достижения компромисса между пластичностью этого композита и его твердостью. Кермет может быть использован в качестве легких элементов бронезащиты, износостойких элементов и специального абразивного инструмента.
Исследованы адгезионные свойства полимерных покрытий на основе полиуретана и полимочевины, предназначенных для защиты бетона, к воздействию климатических условий Якутии. Образцы бетона с покрытиями подвергали двухлетней экспозиции на открытом воздухе, где температура колебалась от +20 °C летом до –42,8 °C зимой. Результаты показали, что климатические факторы в первую очередь воздействуют на поверхностные слои. В течение первого года адгезия покрытий снижалась примерно одинаково для всех образцов. Однако по мере увеличения срока испытаний снижение адгезионных свойств стало более выраженным и неравномерным. Предполагается, что это связано с поглощением влаги полимером и бетоном, интенсивность которого зависит от толщины покрытия. Замерзание влаги приводит к образованию внутренних напряжений и микротрещин, ослабляя связь между покрытием и бетоном. Частые температурные перепады ускоряют этот процесс. Установлено, что физико-механические свойства покрытий определяются составом исходных компонентов и характером химических связей, а температура отверждения оказывает существенное влияние на их механические характеристики.
Представлен анализ опыта использования стандартных и специально разработанных резистивных паст для создания резисторов, совместимых с низкотемпературной керамикой LTCC. Рассмотрены характеристики поверхностных, внутренних и 3D-резисторов, изготовленных из паст фирм DuPont, Ferro, Shoei, ESL на керамиках различных фирм. Приведены результаты изучения микроструктуры, фазового и элементного состава резисторов, удельного поверхностного сопротивления, разброса номиналов, «горячего» (ГТКС) и «холодного» (ХТКС) температурных коэффициентов сопротивления, частотных, шумовых и тензометрических характеристик, ухода после термостарения, лазерной подгонки и импульсных высоковольтных нагрузок. Оценено влияние технологических режимов, размеров резисторов и физико-химического взаимодействия материалов на эти характеристики.
Исследованы структурные превращения, происходящие в слоистых системах, сформированных спеканием прессованных порошков полититаната калия и продукта его модифицирования в водном растворе сульфата марганца. Методом импедансной спектроскопии изучены электрические свойства полученных многослойных керамических материалов в диапазоне частот 10–1…106 Гц. Показано, что частотная зависимость электрических свойств конденсаторных структур, образованных несколькими слоями различных высокополяризуемых диэлектриков, существенно отличается от полученной с использованием однослойных диэлектриков. Проанализированы возможности применения многослойных керамических структур с высокой диэлектрической проницаемостью в качестве диэлектриков и электрохимически активных материалов.
Исследованы методы получения оксида железа из отходов промышленности для дальнейшего его использования в производстве керамики, катализаторов и сорбентов. В качестве исходного сырья предложено использовать железосодержащие отходы Заволжского химического завода Ивановской области. Сырье подвергалось термической обработке при температуре 300, 500 и 1000 ?С. Проведена очистка полученных образцов от остаточных примесей экстракцией различными кислотами. Методом осаждения из раствора получены Fe2O3 и Fe3O4. Экспериментально подтверждена возможность получения оксида железа из железосодержащих отходов в целях его использования в качестве полупродукта для производства катализаторов, сорбентов и керамики.
Представлены результаты, обосновывающие целесообразность разработки промышленной технологии получения гранулированного минерального удобрения на основе фосфатного пеностекла. Установлено, что фосфатные пеностекла, обладающие медленной растворимостью, способностью улучшать физические показатели почв, являются перспективными удобрениями для сельскохозяйственных культур. Разработана сырьевая шихта для варки фосфатного стекла, включающая в себя монокалийфосфат (МКФ), апатитовый концентрат Хибинского месторождения (АКХ) и ортофосфорную кислоту (ОФК). Выполнена варка фосфатного стекла при температуре 900 ?C с получением аморфного стекловидного продукта с содержанием P2O5 = 59,88 %. На основании полученного продукта произведен синтез образцов фосфатного пеностекла с различным количеством газогенерирующей добавки – доломитовой муки (ДМ). Установлено, что оптимальное содержание ДМ составляет 6 %. Выполнен синтез гранул фосфатного пеностекла с оптимальным содержанием ДМ с использованием трубчатой вращающейся печи. В результате синтеза получены гранулы с насыпной плотностью 222 кг/м3.
Представлены результаты исследования термостойкой электроизоляционной керамики, а также предложен механизм формирования кордиеритовой фазы в материалах при однократном обжиге на основе композиций, содержащих полиминеральное глинистое сырье, технический глинозем и тальк; представлены сведения о последовательности преобразований, протекающих в экспериментальных композициях при их термообработке; исследованы процессы фазообразования в керамике, подвергнувшейся воздействию различных температур, а также выявлены структурные особенности материала на основе разработанных составов керамических масс.
Получена серия стеклокристаллических композитов путем термической обработки при 1350 ?C порошковых смесей геллефлинты (кварц-полевошпатовых отходов Костомукшского ГОКа) и шунгитовой породы с содержанием 5, 10, 20 и 40 масс. %. Фазовый состав и структурные особенности полученных композитов изучены с использованием рентгенофазового анализа, рамановской спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Определены относительные изменения электрической проводимости и силы разрушения образцов в зависимости от содержания шунгитовой породы.
